水稻秸稈預(yù)處理對豬糞高溫堆肥過程中磷素形態(tài)變化的影響

王 硯，李念念，朱端衛(wèi)，周文兵，陳焰鑫,3，伍玉鵬*

（1 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，武漢 430070；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游耕地保育重點實驗室，武漢 430070；3 生豬健康養(yǎng)殖協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢 430070）

磷 (P) 是植物必需的營養(yǎng)元素之一，而中國有74%的耕地土壤缺磷，化學(xué)磷肥的當(dāng)季利用率也僅為10%～25%，是作物產(chǎn)量的重要限制因子[1]。為了提高作物產(chǎn)量，往往需要大量施用磷肥，這與我國的磷礦資源開采速度形成了尖銳的矛盾。有機廢棄物中含大量磷素，以豬糞為例，其中磷元素約為豬糞干物質(zhì)的6.45%[2]。據(jù)中華人民共和國國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，2016年底我國飼養(yǎng)豬43503.71萬頭，全年所排泄糞便折算成標(biāo)準(zhǔn)磷肥約為93.03萬t。通過堆肥將新鮮豬糞轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C肥進行農(nóng)田施用，不僅避免了畜禽糞污帶來的環(huán)境污染，也實現(xiàn)了豬糞中磷等營養(yǎng)元素的再次利用，對緩解磷肥供需矛盾具有十分重要的意義，也符合農(nóng)業(yè)部《到2020年化肥使用量零增長行動方案》的要求。

磷作為堆肥中比較穩(wěn)定的營養(yǎng)成分，其絕對含量通常不會隨著堆肥發(fā)酵的過程而出現(xiàn)明顯變化，但有機物中難被植物吸收利用的磷可以隨有機物的腐解轉(zhuǎn)變成植物較易吸收的形態(tài)，進而提高磷的有效性及作物利用率[1,3-5]。普遍認(rèn)為，磷形態(tài)的轉(zhuǎn)變可歸結(jié)于堆肥過程中碳素通過生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的大量有機酸類物質(zhì)，其中小分子有機酸中的多元酸類物質(zhì)(琥珀酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸等) 對難溶性磷具有較強的溶解能力，而大分子的腐殖酸類物質(zhì)對難溶性磷也有一定的絡(luò)合能力[5-7]。

作物秸稈由于其較高的C/N，可為畜禽糞便堆肥提供充足的碳素來源，也可用來平衡堆肥的總C/N、調(diào)節(jié)堆肥孔隙率與含水率，對堆肥品質(zhì)起著非常重要的作用[8]。然而，秸稈中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素限制了秸稈的分解過程，延緩了畜禽糞便與秸稈混合堆肥的整體速度[9-11]。利用秸稈預(yù)處理技術(shù)解除不利于秸稈分解的限制因素，是加速秸稈分解，提高秸稈與畜禽糞便混合堆肥效率的關(guān)鍵[10-12]。已有研究證明，利用堿處理或生物處理方式進行秸稈預(yù)處理后加快了秸稈與畜禽糞便混合發(fā)酵的效率[11,13-17]，但對這一過程中磷素形態(tài)轉(zhuǎn)變的研究卻較少。

為進一步明確秸稈預(yù)處理在加快堆肥效率的同時，是否也能對堆體中磷的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生影響，本研究分別用氫氧化鈣和秸稈腐熟劑對水稻秸稈進行化學(xué)的和生物的預(yù)處理，與豬糞按比例混合進行堆肥，并參照Dou等[18]的連續(xù)浸提法對不同時期堆肥磷的形態(tài)進行分級測定。通過比較不同處理下堆體中磷形態(tài)的動態(tài)變化過程，探索不同秸稈預(yù)處理方式對提高堆肥產(chǎn)品磷有效性及作物利用率的作用，以期優(yōu)選出對豬糞-水稻秸稈混合堆肥有利的秸稈預(yù)處理方式，為提高農(nóng)業(yè)廢棄物的利用率提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

農(nóng)田收集水稻秸稈，粉碎成1～3 cm小段備用，其含水率為5.9%、碳含量為405 g/kg、氮含量為5.10 g/kg、磷含量為4.49 g/kg、鉀含量為0.83 g/kg、C/N為79.3。

豬糞收集自武漢市新洲區(qū)某養(yǎng)豬廠，其含水率為73.1%、全碳含量為359 g/kg、全氮含量為31.0 g/kg、全磷含量為12.6 g/kg、全鉀含量為12.5 g/kg、C/N為11.59。

秸稈腐熟劑購買自湖北啟明生物工程有限公司，主要成分包括芽孢桿菌、放線菌、酵母菌、絲狀真菌等多種微生物及其胞外酶，有效活菌數(shù) ≥200億/g。

1.2 試驗設(shè)計

采用雙因素設(shè)計開展試驗，分別用化學(xué)和生物方式對水稻秸稈進行預(yù)處理，未經(jīng)任何處理的水稻秸稈設(shè)置為對照。隨后，利用預(yù)處理過或未經(jīng)預(yù)處理的秸稈分別與豬糞混合進行堆肥。因此，本研究共設(shè)置四個處理和一個對照，但由于試驗體系較大，每個處理僅設(shè)置兩個重復(fù)。

水稻秸稈預(yù)處理：分別稱取4 kg水稻秸稈，調(diào)節(jié)水分70%左右，按照試驗設(shè)計進行預(yù)處理。其中化學(xué)預(yù)處理為水稻秸稈 + 5%氫氧化鈣靜態(tài)堆置10 d(C1) 或20 d (C2)；生物預(yù)處理為水稻秸稈 + 1%尿素 +0.5%秸稈腐熟劑靜態(tài)堆置10 d (B1) 或20 d (B2)；對照 (CK) 為水稻秸稈不經(jīng)任何處理。秸稈預(yù)處理靜態(tài)堆置是利用50 L塑料桶在溫度相對恒定的室內(nèi)進行(全天室溫22～29℃)，塑料桶未采取保溫措施。其中生物預(yù)處理按照秸稈腐熟劑使用說明加入尿素，目的是為微生物提供氮源。為消除生物預(yù)處理中添加尿素帶來的影響，化學(xué)預(yù)處理和對照在與豬糞混合堆肥時加入等量尿素。經(jīng)過預(yù)處理后，B1、B2、C1和C2秸稈的全氮含量分別為4.60、8.70、5.60和7.13 g/kg，全磷含量分別為9.62、10.78、6.29和6.57 g/kg。

堆肥管理：利用自制的保溫桶 (80 L大桶套50 L小桶) 在室內(nèi)開展為期38 d的發(fā)酵實驗。大、小桶之間通過塞入保溫材料來維持堆肥溫度的相對恒定。通過無損轉(zhuǎn)移的方式分別將預(yù)處理過或未處理的水稻秸稈與28 kg豬糞 (水稻秸稈與豬糞原始質(zhì)量比為1∶7) 混合均勻，調(diào)節(jié)水分含量至55%后放入保溫桶中進行堆制，并以此命名為B1、B2、C1、C2和CK組 (與水稻秸稈的預(yù)處理相對應(yīng))。在堆肥過程中，根據(jù)堆體的實際情況，高溫期每1～3天進行一次人工翻堆，降溫期則每5天進行一次人工翻堆。

1.3 取樣及測定

分別在水稻秸稈預(yù)處理前后，利用超高分辨率場發(fā)射掃描電子顯微鏡 (SU8010，HITACHI，日本)進行電鏡掃描 (SEM)；利用FTIR光譜儀 (VERTEX 70，BRUKER，德國) 進行紅外光譜 (IR) 分析；利用X射線衍射儀 (D8 ADVNCE，Bruker，德國) 進行X-射線衍射 (XRD) 分析。

在堆肥開始后的第0、7、13、23和38 天采集堆肥樣品。采樣前翻堆并充分?jǐn)嚢杈鶆?，五點采樣后混合縮分保留200 g樣品，其中100 g作為鮮樣保存于4℃的冰箱中，另外100 g置于室內(nèi)風(fēng)干，磨細(xì)過0.15 mm篩 (100目)。堆肥溫度通過插于堆體中心的溫度計和室內(nèi)溫度計記錄。

堆肥風(fēng)干樣通過H2SO4-H2O2消煮完全后，利用鉬銻抗比色法測定全磷 (TP)。堆肥磷形態(tài)的分級測定參照Dou等[18]的連續(xù)浸提法進行，鮮樣逐步加入去離子水、0.1 mol/L NaHCO3、0.1 mol/L NaOH 和1 mol/L HCl 振蕩浸提，提取出堆肥中穩(wěn)定性由弱到強的各級磷素形態(tài)，即H2O-P、NaHCO3-P、NaOH-P和HCl-P。每步所得上清液的無機磷 (Pi) 直接用鉬藍比色法測定，總磷 (Pt) 用K2S2O8氧化—鉬藍比色法測定，總磷和無機磷差減法得到上清液中有機磷 (Po)含量[19]。最后一種形態(tài)浸提結(jié)束后，將濾膜上的殘留物與離心管中的沉淀轉(zhuǎn)入消化管中，180℃蒸發(fā)至干，H2SO4-H2O2消化后測定殘留態(tài)磷 (Residues-P)[20]。

1.4 統(tǒng)計與分析

在堆肥結(jié)束后計算分級測定磷組分方法的磷回收效率，計算公式為：

所有試驗數(shù)據(jù)均以均值表示，采用SPSS 17.0(IBM，USA) 統(tǒng)計軟件對不同處理進行相關(guān)的統(tǒng)計分析、顯著性檢驗等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)處理方式對水稻秸稈結(jié)構(gòu)的影響

掃描電鏡 (SEM) 顯示 (圖1a)，原始水稻秸稈葉表皮有較多的硅化細(xì)胞，表面平滑無微孔，內(nèi)部結(jié)構(gòu)無裸露。經(jīng)過預(yù)處理后，水稻秸稈表面的球狀結(jié)構(gòu)明顯縮小，其中秸稈腐熟劑處理的水稻秸稈細(xì)胞壁被破壞并導(dǎo)致內(nèi)部組織暴露，且時間越長效果越好。而氫氧化鈣處理的水稻秸稈雖然結(jié)構(gòu)也有一定程度的破壞，但其內(nèi)部組織暴露相對較少。紅外光譜 (IR) 分析顯示 (圖1b)，不同預(yù)處理方式并未造成秸稈中纖維素的損失 (3300～3500/cm和2915/cm處的峰強度變化不大)[20]，也未顯著改變纖維素大分子結(jié)構(gòu) (1431/cm和1163/cm處的峰強度變化不大)[21]，但破壞了羰基 (C=O) 鍵 (1732/cm的吸收峰在預(yù)處理后明顯減弱)[22]，且破壞了木質(zhì)素與纖維素、半纖維素之間的連接鍵 (1235/cm的吸收峰在預(yù)處理后明顯減弱)[23]。XRD圖譜顯示 (圖1c)，不同預(yù)處理方式均減弱了秸稈中纖維素的結(jié)晶度。隨著時間的延長，秸稈腐熟劑處理的水稻秸稈纖維素結(jié)晶度進一步減弱，而氫氧化鈣處理組可能由于時間延長導(dǎo)致氫氧化鈣生成碳酸鈣 (29.4θ°)，反而增加了纖維素的結(jié)晶度?？傮w來看，秸稈腐熟劑進行預(yù)處理的效果優(yōu)于氫氧化鈣預(yù)處理的效果，使其在堆肥過程中更容易被微生物分泌的纖維酶水解為小分子化合物而得到充分利用。

圖1 水稻秸稈預(yù)處理前后掃描電鏡 (a) 分析、紅外光譜 (b) 分析和X-射線衍射分析 (c)Fig.1 SEM image (a), infrared spectra (b) and XRD analysis (c) before and after the rice straw pretreatments

2.2 不同水稻秸稈預(yù)處理方式對堆肥過程溫度變化的影響

堆體溫度是微生物活動及物料氧化綜合作用的結(jié)果，是評價堆肥腐熟程度的一個重要指標(biāo)[8]。有機物在堆體溫度的升降過程中完成分解并實現(xiàn)堆肥的腐熟。本研究中不同處理均在堆置完成后快速升溫至70℃進入高溫堆肥期，并從14天開始降溫，其中B1、B2溫度下降最快，C1、C2略慢，而CK則保持較長一段時間的高溫后才開始下降 (圖2)。翻堆后堆體溫度再次上升，其中B1和B2的溫度上升劇烈，至25天后進入腐熟階段，C1、C2與CK則分別在第33天、33天與38天陸續(xù)進入腐熟階段。總體來說，生物處理水稻秸稈可縮短堆肥高溫期，促進水稻秸稈與豬糞混合堆肥的進程，而化學(xué)處理則并無明顯效果。

圖2 不同預(yù)處理方式堆肥過程中溫度的變化Fig.2 Temperature variations during process of composting with different pretreatments

2.3 不同水稻秸稈預(yù)處理方式對堆肥結(jié)束后各級形態(tài)磷、總磷含量及磷回收率的影響

堆肥結(jié)束后，不同處理的總磷含量在22.51～32.88 g/kg之間，其中利用秸稈腐熟劑進行預(yù)處理的堆體總磷含量最高，且預(yù)處理時間越長效果越明顯(表1)。類似的結(jié)果已有大量報道，如Goyal和Sindhu[24]、Gaind[25]均發(fā)現(xiàn)在堆肥過程中接種真菌后堆肥產(chǎn)物的總磷含量更高，并歸結(jié)于接種的微生物加快了堆體中有機物質(zhì)的礦化，使得其中的碳轉(zhuǎn)化為CO2而損失，氫轉(zhuǎn)化為H2O而損失，氮轉(zhuǎn)化為NH3而損失，只有磷保留在了堆體中并因為“濃縮效應(yīng)”而含量升高。本研究不同于已有研究的地方在于微生物接種于秸稈預(yù)處理的靜態(tài)堆置階段，而非混合堆肥階段，這在一定程度上能夠避免堆肥過程中高溫階段 (本研究各處理在實驗開始后均迅速進入高溫期) 對接種微生物活性的抑制作用，也可以避免接種微生物與原有土著微生物的競爭作用，更大程度的發(fā)揮接種微生物對木質(zhì)素等難分解物質(zhì)的分解作用。需要注意的是，靜態(tài)堆置階段合適的條件也導(dǎo)致了秸稈一定程度的自然發(fā)酵，尤其是接種秸稈腐熟劑的處理在提供額外微生物的同時還補充了氮源，這一點可以在靜態(tài)堆置結(jié)束后B1和B2秸稈TP含量較CK有大幅提升得到證明。另一方面，預(yù)處理對秸稈原有結(jié)構(gòu)的破壞作用使得其在與豬糞混合堆肥過程更容易被微生物所分解利用，促進了堆肥的進程 (圖2)，進而通過“濃縮效應(yīng)”[26]提高堆體的全磷含量。

采用磷形態(tài)分級方法計算的回收全磷較實測全磷略低，回收率為89.76%～97.85% (表1)，與Gagnon等[21]的研究結(jié)果一致。雖然不同處理各形態(tài)磷含量差異較大，但整體來看各形態(tài)總磷含量高低依次為 HCl-P ＞ NaHCO3-P ＞ H2O-P ＞ NaOH-P，這與已有文獻[19,22]的結(jié)果相似，說明有機物料中的磷大部分更容易被如HCl等強浸提劑提取。Pagliari和Laboski[23]認(rèn)為，H2O-P + NaHCO3-P為植物可以吸收或隨水流失的形態(tài)，而被強酸浸提劑提取態(tài)磷為不易被植物利用或隨水流失的形態(tài)。從本研究來看，B1和B2堆體中的有效磷 (H2O-P + NaHCO3-P) 含量分別為14.44和13.74 g/kg，C1和C2為12.27和12.02 g/kg，CK則為11.62 g/kg。這說明秸稈預(yù)處理有利于提高堆肥產(chǎn)品中植物有效性磷的含量，且利用秸稈腐熟劑進行水稻秸稈混合豬糞堆肥的預(yù)處理要優(yōu)于氫氧化鈣。但本研究中不同處理間易利用磷占總磷的比例則無明顯區(qū)別。Wei等[20]發(fā)現(xiàn)，接種解磷細(xì)菌后能夠大幅提高堆肥產(chǎn)品的有效磷含量，并歸結(jié)為接種菌與堆體中土著菌的協(xié)同作用。但在本研究中，腐熟劑中微生物的主要功能為促進秸稈中木質(zhì)素、纖維素等難分解物質(zhì)的分解，對于磷轉(zhuǎn)化發(fā)揮的作用較小，這可能是不同處理間不同磷組分占全磷比例差異不大的主要原因。

2.4 堆肥過程中不同水稻秸稈預(yù)處理方式下各級形態(tài)磷含量的動態(tài)變化趨勢

水浸提磷是植物吸收磷素的最直接來源[24]。圖3顯示，除CK和C2外，各處理樣品中的H2O-Pi含量整體上呈先下降后升高的趨勢。不同處理的H2O-Po含量變化同樣為先降低后升高。這一變化說明堆肥中期對H2O-P的累積有抑制作用，這可能與微生物的利用有關(guān)。一般認(rèn)為，堆體起始階段由于堆制初期原料中易被微生物利用的物質(zhì)較多，加快了微生物的繁殖和新陳代謝進程。而水浸提磷作為活性磷極容易被微生物所直接利用[17]，從而導(dǎo)致初期堆肥中水浸提磷含量呈下降趨勢。隨后，堆體中易分解和部分較容易分解的有機物消耗殆盡時，微生物活動減弱，加之堆肥過程中的“濃縮效應(yīng)”[26]和所產(chǎn)生有機酸較強的溶解難溶磷的能力[27]，H2O-P含量逐漸升高。本研究中對水稻秸稈進行生物預(yù)處理后有利于其中的纖維素、木質(zhì)素、半纖維素水解形成大量的易分解有機物，加快堆體中有機物的降解，從而導(dǎo)致水稻秸稈預(yù)處理樣品中H2O-P含量變化更為劇烈。而CK中H2O-Pi含量的持續(xù)下降可能歸結(jié)為堆肥過程中無機磷向有機磷的轉(zhuǎn)化[28]?？傮w來看，秸稈預(yù)處理中H2O-Pi含量占總H2O-P含量的百分比要高于對照 (表1)，說明秸稈預(yù)處理有助于有機物料中水浸提磷的礦化，提高有機物料中磷的有效性。需要注意的是，水稻秸稈預(yù)處理組在堆肥開始的H2O-P的含量大多低于CK，說明預(yù)處理不利于初期H2O-P的保留，其原因可能是水溶性磷在預(yù)處理靜態(tài)堆置時隨滲濾液流失，這將會造成堆肥產(chǎn)品活性磷素的損失。從預(yù)處理方式來看，氫氧化鈣預(yù)處理造成的H2O-P損失量大于生物預(yù)處理，從預(yù)處理時間來看，時間越長，H2O-P損失量越大。

表1 堆肥結(jié)束后不同處理各形態(tài)磷含量 (g/kg) 及磷回收率 (%)Table 1 Content of phosphorus fractionations in composts and phosphorus recovery with different pretreatments at the end of composting

圖3 不同處理堆肥過程中不同分級磷形態(tài)的變化Fig.3 Changing of sequentially extracted P fractions from differently pre-treated rice straws during the composting

碳酸氫鈉提取磷是由吸附于多晶磷化合物、倍半氧化物或碳酸鹽表面的無機磷 (NaHCO3-Pi) 和有機磷 (NaHCO3-Po) 組成，屬于植物易吸收的磷源[29]。各處理NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po的含量隨堆肥時間的延長均呈上升趨勢，這可歸結(jié)于堆肥的“濃縮效應(yīng)”[26]。秸稈預(yù)處理樣品中的NaHCO3-P含量在整個堆肥期均要高于CK，但如對比堆肥起始和堆肥結(jié)束的增加量，秸稈預(yù)處理樣品和CK則并無顯著差別。這說明秸稈預(yù)處理在靜態(tài)堆置階段能夠釋放來源于秸稈的磷從而增加NaHCO3-P的含量，但對堆肥過程中NaHCO3-P的累積卻作用不大。相比于氫氧化鈣預(yù)處理，秸稈腐熟劑處理樣品的NaHCO3-P含量要更高一些，一方面可能是秸稈腐熟劑處理對秸稈的破壞程度更大，更有利于微生物的繁殖，而微生物磷 (MBP) 是NaHCO3-Po的主要來源[30]，另一方面也可能是氫氧化鈣引入的鈣離子和磷通過堆肥反應(yīng)生成磷酸二鈣、磷酸八鈣和羥基磷酸鈣等難溶解態(tài)的化合物[3]。然而，秸稈預(yù)處理對NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po在NaHCO3-P中的占比并無顯著影響(表1)。研究表明，水浸提磷和碳酸氫鈉提取磷可占畜禽糞便的48%～87%，同作為高活性磷都是植物易利用養(yǎng)分的主要來源[31]。從這一點上來看，秸稈腐熟劑進行水稻秸稈混合豬糞堆肥的預(yù)處理方式顯然要優(yōu)于氫氧化鈣預(yù)處理。

氫氧化鈉提取的無機磷 (NaOH-Pi) 和有機磷(NaOH-Po) 與無定形結(jié)晶鋁、鐵磷酸鹽以及胡敏酸和富里酸結(jié)合的磷有關(guān)，屬于中活性磷，用于磷的長期轉(zhuǎn)化，對植物有一定的有效性[32]。NaOH-P能向H2O-P和NaHCO3-P水解，也能朝HCl-P固定[28]。不同處理NaOH-Pi的含量均隨堆肥的進行呈上升趨勢，而NaOH-Po含量則均隨堆肥的進行呈先下降后上升的趨勢。在整個堆肥過程中，秸稈腐熟劑處理組樣品的NaOH-P含量均高于其他處理，而氫氧化鈣處理組的NaOH-P含量則與CK差別不大。從NaOH-Pi在NaOH-P中的占比來看，秸稈預(yù)處理要高于對照，且利用秸稈腐熟劑處理的樣品要顯著高于其他處理 (表1)，這說明秸稈腐熟劑處理后能夠促進NaOH-Po的礦化，這可能有利于NaOH-P的轉(zhuǎn)化，并提高其植物有效性。

HCl提取的磷主要是鈣結(jié)合P，對植物的有效性較低[29]。各處理中HCl-Pi的含量整體上均呈上升趨勢。第0天可以看出秸稈預(yù)處理能增加HCl-Pi的含量，并且生物預(yù)處理的效果要好于氫氧化鈣預(yù)處理。各處理中HCl-Po含量均呈波動上升的趨勢，其中B1、B2在第7天忽然降低，說明秸稈腐熟劑處理水稻秸稈的堆肥中，高溫能夠促進HCl-Po轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)的磷，且預(yù)處理時間越長越利于這種反應(yīng)，而在氫氧化鈣預(yù)處理組和對照組，高溫影響相對不明顯。

相對于未經(jīng)預(yù)處理的秸稈，生物方式對秸稈進行預(yù)處理后均提高了堆肥結(jié)束后堆體中的H2O-P、NaHCO3-P、NaOH-P和HCl-P的含量，但處理時間長短對除HCl-P外的磷形態(tài)含量影響并不大?；瘜W(xué)方式對秸稈進行預(yù)處理后則主要提高了堆肥結(jié)束后堆體中的NaHCO3-P和HCl-P含量，且處理時間越短效果越明顯?；瘜W(xué)預(yù)處理并未明顯改變堆肥結(jié)束后堆體中的NaOH-P含量，但在一定程度上降低了H2O-P的含量。

2.5 堆肥過程中不同水稻秸稈預(yù)處理方式下有機、無機態(tài)總磷含量的動態(tài)變化趨勢

圖4顯示，雖然各處理有機磷含量在堆肥初期變化并不明顯，其中B1、B2在第7天有小幅下降，CK在第13天有小幅下降，但B1、B2有機磷含量在第13天開始快速增長，而CK在第23天有機磷含量也開始增加。這一趨勢與趙晶晶等[33]的報道一致，即堆肥初期有機磷主要來源于易分解的豬糞，豬糞中磷脂、核酸等易分解的活性有機磷礦化為無機磷，使得堆肥中有機磷含量下降，隨后堆肥中腐殖化過程和微生物對無機磷的吸收轉(zhuǎn)化持續(xù)進行，與腐殖酸絡(luò)合的磷酸鹽和微生物量磷不斷增加，堆肥中有機磷含量緩慢上升。在本研究中，相比對照，利用秸稈腐熟劑預(yù)處理水稻秸稈顯然加快了這一過程的進行，即提前了堆體中有機磷含量下降和增加的時間，且堆肥結(jié)束后其有機磷含量也要顯著高于對照，但不同預(yù)處理時點之間并無顯著差異。氫氧化鈣預(yù)處理水稻秸稈對堆肥過程中有機磷含量的影響比較復(fù)雜，如C1中有機磷含量在上升過程中第23天有一個忽然的下跌，C2處理則先下降后上升，這可能和氫氧化鈣引入的鈣離子有關(guān)[3]，但其機理需進一步研究。整體來看，堆肥過程中各處理無機磷含量均呈增加趨勢，這可歸結(jié)為堆肥過程的“濃縮效應(yīng)”[26]。堆肥結(jié)束后秸稈腐熟劑處理組的總無機磷含量最高，要顯著高于對照，而氫氧化鈣處理組僅C1顯著高于對照，這可能與氫氧化鈣預(yù)處理對秸稈的破壞程度小于秸稈腐熟劑有關(guān)。

圖4 堆體中總無機磷ΣPi和總有機磷ΣPo的變化趨勢Fig.4 Variations of inorganic phosphorus ΣPiand organic phosphorus ΣPoin different treatments during the composting

3 結(jié)論

1) 秸稈腐熟劑預(yù)處理對水稻秸稈結(jié)構(gòu)的破壞效果要優(yōu)于氫氧化鈣預(yù)處理。

2) 秸稈預(yù)處理有利于提高堆肥產(chǎn)品的總磷含量和植物有效磷 (H2O-P + NaHCO3-P) 含量，且秸稈腐熟劑預(yù)處理效果要優(yōu)于氫氧化鈣預(yù)處理。

3) 不同的秸稈預(yù)處理時間對堆肥過程中磷素形態(tài)的轉(zhuǎn)變影響不大，但與氫氧化鈣預(yù)處理相比，秸稈腐熟劑預(yù)處理更有利于NaOH-Po向NaOH-Pi的轉(zhuǎn)化。