不同蛋白源有機(jī)肥分解過程中組成性質(zhì)變化特征

陳 龍，韋增輝，趙慶杰，吳蔚東

（海南大學(xué)熱帶作物學(xué)院，海南 海口 570100）

土壤肥力是作物豐產(chǎn)的基礎(chǔ)，肥料施用是提高土壤肥力的重要手段之一。其中，有機(jī)肥料是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一類重要肥料。近年來，隨著“生態(tài)農(nóng)業(yè)”、“有機(jī)農(nóng)業(yè)”的興起，有機(jī)肥料也逐漸受到青睞［1］。有機(jī)肥料在多種土壤微生物的作用下進(jìn)行分解與礦化作用，從而使其組成與性質(zhì)隨分解的進(jìn)行發(fā)生改變［2］。不同原料來源的有機(jī)肥由于其組成與性質(zhì)不同，它們?cè)诓煌纸鈺r(shí)期的組成與性質(zhì)，以及它們?cè)谕寥乐械沫h(huán)境行為和作用機(jī)制表現(xiàn)出極大的差異［3-5］。因此明確不同商品有機(jī)肥分解過程中的物質(zhì)組成、基團(tuán)組成和元素組成以及理化性質(zhì)變化特征，有助于揭示有機(jī)肥在土壤中的環(huán)境行為與作用機(jī)制，為合理應(yīng)用有機(jī)肥提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

當(dāng)前我國(guó)有機(jī)肥料資源豐富，原料來源廣泛［6］，每年可產(chǎn)生約57 億t 有機(jī)肥料實(shí)物量，約7300 萬t氮磷鉀養(yǎng)分總量［1］。有機(jī)肥在土壤中礦化分解不僅釋放出植物所必須的礦質(zhì)養(yǎng)分，同時(shí)也改變土壤理化性狀，提高土壤肥力。不同來源的有機(jī)肥其分解速率、礦化率及分解過程存在差異［5，7］。油菜餅肥和秸稈堆肥分解速率在施入初期具有快升快降的特點(diǎn)，而商品有機(jī)肥的分解速率較低［8］。隨著有機(jī)肥的礦化分解，其組成和性質(zhì)發(fā)生變化，C/N、C/P 下降，釋放出礦質(zhì)養(yǎng)分［5，9］。對(duì)于有機(jī)肥分解過程中有機(jī)質(zhì)、礦質(zhì)養(yǎng)分變化規(guī)律，及對(duì)土壤肥力性狀的影響國(guó)內(nèi)外均有許多報(bào)道［10-13］。隨著現(xiàn)代光譜技術(shù)的發(fā)展，為有機(jī)質(zhì)的基團(tuán)組成、元素組成提供了新的研究方法。熱重分析技術(shù)（TG-DTG）可以準(zhǔn)確地測(cè)量物質(zhì)受熱時(shí)的質(zhì)量變化及變化的速率，根據(jù)不同溫度下的失重率更能清晰地確定土壤和有機(jī)物料中蛋白質(zhì)、揮發(fā)性物質(zhì)及固定碳等的含量和穩(wěn)定性變化特征［14-17］。張藝顆等［17］采用熱重紅外聯(lián)用技術(shù)（TG-FTIR）從分子水平揭示材料熱解過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。曹瑩菲等［18］通過傅里葉變換紅外光譜（FTIR）研究發(fā)現(xiàn)秸稈腐解過程中有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化與秸稈種類和氮含量有關(guān)，也有學(xué)者依據(jù)茶枯和橡膠林落葉分解過程中特征官能團(tuán)吸收峰的變化來推測(cè)有機(jī)質(zhì)的糖類、蛋白質(zhì)、脂肪族物質(zhì)的分解速度［19-20］。有機(jī)物料分解過程中其組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化必然引起性質(zhì)發(fā)生改變。

不同有機(jī)肥分解過程中環(huán)境行為存在差異，目前對(duì)于有機(jī)肥分解過程及其組成性質(zhì)的研究，多見于秸稈、綠肥及堆肥等傳統(tǒng)有機(jī)肥，而商品有機(jī)肥分解過程及其組成和性質(zhì)的研究鮮見報(bào)道。本研究通過選取3 種不同蛋白源的商品有機(jī)肥，采用分解袋原位分解法，進(jìn)行為期12 個(gè)月的礦化分解試驗(yàn)。利用熱重分析、元素分析和傅里葉變換紅外光譜等技術(shù)，探究不同蛋白源有機(jī)肥分解過程中組成（物質(zhì)組成、基團(tuán)組成、元素組成）和性質(zhì)的變化規(guī)律，為有機(jī)肥的合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取榮達(dá)豆粕、綠之寶精致有機(jī)肥、博泰蝦肽氨基酸精制有機(jī)肥進(jìn)行分解試驗(yàn)，分別為豆粕（SM）、骨粉（BM）及蝦肽（SP）為主要原料的有機(jī)肥［21］。試驗(yàn)于2016 年9 月至2017 年9 月在海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院基地（東經(jīng)110°19′，北緯20°03′）中進(jìn)行，土壤類型為海南熱帶濕潤(rùn)鐵鋁土。試驗(yàn)地年平均氣溫24.3℃，年平均降水量2067 mm，年平均蒸發(fā)量1834 mm。供試土壤的主要理化性狀：pH 值4.69，有機(jī)質(zhì)7.53 g/kg，全氮0.48 g/kg，有效磷2.48 mg/kg，速效鉀76.37 mg/kg［21］。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 培養(yǎng)試驗(yàn)

試驗(yàn)采用土壤原位分解的方式，稱取過2 mm篩的3 種商品有機(jī)肥各100 g 裝入已知孔徑＜50 μm的尼龍網(wǎng)袋中，每種9 袋共27 袋埋于海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院基地試驗(yàn)田表層土壤中，在自然條件下礦化分解。分別于6 和12 個(gè)月后挖出，自然風(fēng)干，應(yīng)用差減法計(jì)算殘留率，分別過2、1 和0.15 mm 篩備用。礦化分解0、6 和12 個(gè)月的編號(hào)分別為：豆粕：SM0、SM6、SM12，骨粉：BM0、BM6、BM12，蝦肽：SP0、SP6、SP12。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)含量，腐殖酸采用0.1 mol/L的NaOH 和0.1 mol/L的Na4P2O7混合溶液提取，用酸溶液將提取液酸化，沉淀為胡敏酸，未沉淀的物質(zhì)為富啡酸，分離后進(jìn)行水浴蒸干，用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定有機(jī)碳含量，胡敏酸和富啡酸有機(jī)碳含量的比值為胡富比［21-22］。CEC的測(cè)定采用乙酸鈉交換法，pH、灰分、P 及K的測(cè)定參考《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，NY N525-2012》。Fe、Cu、Ca、Mg、Mn、Zn的測(cè)定先采用干灰化處理，然后用原子吸收測(cè)定溶液中上述離子的濃度［21］。C、H、N 含量采用元素分析儀（EA2400）進(jìn)行測(cè)定。熱重分析采用美國(guó)TA 儀器公司熱重分析儀（Q600）進(jìn)行測(cè)定，升溫梯度從30℃至800℃。紅外光譜使用傅里葉紅外光譜儀（TENSOR27）測(cè)定。

1.2.3 有機(jī)肥礦化率

商品有機(jī)肥礦化率計(jì)算公式如下：

商品有機(jī)肥礦化率（%）=（a-b×c）/a×100

式中：a 為未礦化分解時(shí)的有機(jī)質(zhì)含量；b 為礦化分解后的單位質(zhì)量有機(jī)質(zhì)含量；c 為殘留率。

1.2.4 有機(jī)肥養(yǎng)分釋放率

養(yǎng)分釋放率計(jì)算公式如下：

養(yǎng)分釋放率（%）=（N0-Nt×c）/N0×100

式中：N0為未礦化分解時(shí)的養(yǎng)分含量；Nt為礦化分解后的養(yǎng)分含量；c 為殘留率。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理和分析均采用Origin 2017 和SPSS 20.0 軟件。不同施肥處理之間的差異采用最小顯著差數(shù)法（LSD）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。紅外光譜運(yùn)用儀器自帶的軟件處理和分析，結(jié)果采用Origin 2017 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同商品有機(jī)肥分解過程中物質(zhì)組成變化

2.1.1 不同分解階段有機(jī)組分變化特征

在分解過程中，3 種商品有機(jī)肥的有機(jī)組分變化趨勢(shì)具有差異性，如表1 所示。隨著有機(jī)肥的分解，3 種有機(jī)肥的胡敏酸含量均呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，與未分解相比有著顯著的差異。SM 和BM的腐殖質(zhì)含量均有升高，而BM 變化更為突出，達(dá)到顯著差異。SM 富啡酸含量隨著有機(jī)肥的分解顯著降低，SP隨著分解的進(jìn)行腐殖質(zhì)和富啡酸顯著降低，與BM表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。3 種有機(jī)肥胡富比均為隨礦化分解而增加，SM 和SP的3 個(gè)分解階段間有顯著差異；BM 分解后的胡富比與未分解相比有顯著升高，但是BM6 和BM12 沒有顯著差異。

表1 商品有機(jī)肥不同分解階段有機(jī)組分含量

2.1.2 不同分解階段殘留率、礦化率和灰分含量特征

隨著分解時(shí)間的延長(zhǎng)，3 種有機(jī)肥的殘留率降低，礦化率和灰分含量升高。如圖1 所示，分解6 個(gè)月和12 個(gè)月時(shí)SM 殘留率最低，分別為72.36%和43.35%，且下降幅度最大。BM 分解6 個(gè)月殘留率低于SP，分解12 個(gè)月的殘留率高于SP。有機(jī)質(zhì)分解6 個(gè)月和12 個(gè)月的礦化率從大到小為SM＞SP＞BM，SM 礦化率均為最高，分別為33.73%、60.38%，且上升幅度最大。有機(jī)肥分解12 個(gè)月的灰分含量與未分解相比，3 種有機(jī)肥灰分含量顯著升高。

2.1.3 熱重分析不同分解階段有機(jī)物質(zhì)組成特征

如圖2 所示，對(duì)不同分解時(shí)期的商品有機(jī)肥進(jìn)行熱重分析發(fā)現(xiàn)，SM 和SP 隨著分解的進(jìn)行其殘留物均增加，BM的3 個(gè)分解階段間分解6 個(gè)月的最大。在30～200℃階段SM 和SP 失重量變化不大，BM 隨著分解的進(jìn)行失重量變小。SM 在200～400℃階段失重峰向高溫偏移，最大失重速率為SM0＞SM6＞SM12；在400～600℃階段失重峰則向低溫偏移，該階段最大失重速率為SM0＞SM6＞SM12；600～800℃階段失重峰向高溫側(cè)偏移，該階段最大失重速率為SM12＞SM6＞SM0。BM 在200～400℃階段失重峰向高溫側(cè)偏移，該階段最大失重率為BM12＞BM0＞BM6；400～600℃階段，原樣和分解6 個(gè)月的BM 均出現(xiàn)失重速率峰，分解12 個(gè)月的BM 失重峰消失；600～800℃階段失重峰向高溫側(cè)偏移，其最大失重率為BM12＞BM6＞BM0。SP 在200～400℃階段失重峰向高溫側(cè)偏移，最大失重速率為SP6＞SP0＞SP12；400～600℃階段分解6 個(gè)月和12 個(gè)月的SP，分別于530.67 和538.74℃處出現(xiàn)失重速率峰；在600～800 ℃階段失重峰向低溫處偏移不明顯，失重速率為SP0＞SP6＞SP12。

2.2 不同商品有機(jī)肥分解過程中元素組成變化和釋放率

有機(jī)肥不同分解階段C、H、N 含量如圖3 所示，未分解時(shí)，在3 種有機(jī)肥中SM的C、H、N 元素百分含量最高；經(jīng)過12 個(gè)月的礦化分解BM的C 和N 元素百分含量最高，H 元素百分含量相差不大。SM 不同分解階段C、H、N 含量從大到小均為SM6＞SM0＞SM12；BM 不同分解階段C、N 含量從大到小分別是BM12＞BM6＞BM0；SP 不同分解階段C、H、N 含量從大到小均為SP6＞SP0＞SP12。

商品有機(jī)肥不同分解階段中P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu 和Zn的含量如表2 所示。隨著分解的進(jìn)行，BM的P 含量與未分解相比顯著增加，SP的P 含量顯著降低，但有減少后增加的趨勢(shì)。3 種有機(jī)肥分解前后K 含量顯著降低，但SM 和BM 分解6 個(gè)月與12 個(gè)月間K 含量無顯著差異，SP 各分解時(shí)期K 含量有顯著差異。SM 中Ca 含量減少，SM0與SM12 存在顯著差異。經(jīng)過12 個(gè)月的礦化分解，SM的Fe 含量沒有顯著變化，BM 和SP的Fe 含量減少。SM的Mn 含量增加，BM的Mn 含量先減少后增加，SP的Mn 含量沒有顯著變化。SM的Cu 和Zn 含量顯著降低，BM 沒有顯著變化，SP 則增加。

表2 商品有機(jī)肥不同分解階段中元素P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu 和Zn的含量

3 種商品有機(jī)肥N、P、K、Ca、Mg、Cu 和Mn的釋放率隨著分解的進(jìn)行而上升，SP 中Zn、Fe的釋放率和BM 中Fe的釋放率分解12 個(gè)月較分解6 個(gè)月有所下降。經(jīng)過12 個(gè)月的礦化分解后3 種商品有機(jī)肥的N、K、Ca、Mn的釋放率從大到小為SM＞SP＞BM；Cu、Zn 和Fe的釋放率從大到小為SM＞BM＞SP。SP的P、Mg 釋放率最大，其余元素均SM的釋放率最高（圖4）。

2.3 不同商品有機(jī)肥分解過程中基團(tuán)組成變化

不同分解時(shí)期有機(jī)肥紅外光譜如圖5 所示，3種有機(jī)肥分解過程中，SM 在3406 cm-1處吸收峰比未分解時(shí)增強(qiáng)，表明SM 羧酸中官能團(tuán)的增加，O-H鍵振動(dòng)增強(qiáng)；BM 和SP 吸收峰降低，表明BM 和SP中纖維素、半纖維素、淀粉及多糖和單糖等碳水化合物分解，導(dǎo)致-OH 減少。BM 和SP 分別在2962和2923 cm-1處吸收峰逐漸減弱或消失，SM的吸收峰先增強(qiáng)后減弱，表明BM 和SP 羧酸官能團(tuán)中O-H 鍵和脂肪族物質(zhì)被消耗，而SM 在分解過程中有羧酸官能團(tuán)和脂肪酸官能團(tuán)的增加。1622 cm-1處是N-H 伯酰胺的伸縮振動(dòng)，表明胺類化合物發(fā)生變化。1423 cm-1處表示不飽和烴C-H 鍵的振動(dòng)，SM的吸收峰強(qiáng)度變化不大，BM 先減弱后增強(qiáng)，SP 先增強(qiáng)后減弱。1323 cm-1處的吸收峰只出現(xiàn)在SM 和SP 中，分解后消失，表明醛類物質(zhì)被分解。1095、1117 和1140 cm-1表示在不同有機(jī)肥中峰位發(fā)生了偏移，表明3 種有機(jī)肥中氨基酸結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性。916 cm-1處的峰出現(xiàn)在SP 分解6 和12 個(gè)月中，表明分解后蝦肽有機(jī)肥羧基中O-H 鍵發(fā)生了變化。875 cm-1吸收峰在SM 和BM 分解中先減弱后增加，SP 隨著分解而出現(xiàn)，表明SP的芳香化程度增強(qiáng)。671 cm-1處SM 和BM 有C-Br 伸縮振動(dòng)；SM、BM 在601 cm-1處有C-Cl 鍵的伸縮振動(dòng)，SP未分解時(shí)也發(fā)現(xiàn)了該吸收峰；BM 未分解和SP 分解后在540 cm-1處發(fā)現(xiàn)明顯的C-Br 鍵的伸縮振動(dòng)的吸收峰。

2.4 不同商品有機(jī)肥分解過程中pH 和CEC 變化特征

不同分解階段的各商品有機(jī)肥pH 均大于7。SM 分解6 個(gè)月和12 個(gè)月的pH 無顯著差異，但較未分解時(shí)顯著升高。SP 未分解與分解6 個(gè)月pH 無顯著變化，與分解12 個(gè)月相比有顯著差異。3 種商品有機(jī)肥的CEC 均隨著分解的進(jìn)行而增加，其中SM 和SP的3 個(gè)分解階段間均有顯著差異。BM分解12 個(gè)月的CEC 與BM 分解6 個(gè)月相比雖有所增加，但未達(dá)到顯著水平。3 種有機(jī)肥分解過程中pH的變化規(guī)律存在差異，但經(jīng)過分解12 個(gè)月，pH和CEC 均有增加。

3 討論

3.1 不同商品有機(jī)肥物質(zhì)組成變化特征

豆粕有機(jī)肥分解過程中單位有機(jī)肥的腐殖質(zhì)含量沒有顯著差異，骨粉有機(jī)肥的腐殖質(zhì)含量隨礦化分解顯著增加，而蝦肽有機(jī)肥腐殖質(zhì)顯著降低。汪景寬等［23］研究發(fā)現(xiàn)土壤腐殖質(zhì)有較快的分解速率，本研究也得到類似的結(jié)果，蝦肽有機(jī)肥經(jīng)過一年的礦化分解其單位質(zhì)量腐殖質(zhì)含量減少了55.57%。有研究表明，在堆肥過程中胡敏酸含量上升，富啡酸含量下降，3 種商品有機(jī)肥經(jīng)過12 個(gè)月的礦化分解后胡敏酸含量均增加，豆粕和蝦肽富啡酸減少，可能是由于富啡酸分子量較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，部分富啡酸被微生物轉(zhuǎn)化為胡敏酸［24］所致，也可能是由于富啡酸易溶于水，隨土壤水流失所致。骨粉有機(jī)肥的富啡酸增加，可能是骨粉分解較為緩慢，由骨粉分解產(chǎn)生。由于骨粉的組成性質(zhì)較為穩(wěn)定，其緩慢分解過程中釋放的富啡酸可能是使其含量增加的主要原因。3 種蛋白源商品有機(jī)肥礦化分解后胡富比均上升，說明隨著分解的進(jìn)行，腐殖化程度均有所升高。

根據(jù)DTG 曲線中質(zhì)量變化速率最大的峰來劃分失重階段。小于200℃的失重為水分蒸發(fā)階段［25］，各有機(jī)肥DTG 曲線峰第一個(gè)失重峰是自由水蒸發(fā)散失造成，而第二個(gè)位于130℃左右的失重峰，可能是由于結(jié)晶水的蒸發(fā)散失所造成。200～400℃為蛋白質(zhì)揮發(fā)，400～600℃為碳水化合物揮發(fā)，600～800℃為高分子量的含碳復(fù)合物及碳酸鹽揮發(fā)［14-17］。經(jīng)過12 個(gè)月的分解，3 種有機(jī)肥蛋白質(zhì)的失重峰向高溫處偏移，說明穩(wěn)定的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化成了更難分解的蛋白類物質(zhì)；豆粕和骨粉有機(jī)肥的含碳復(fù)合物及碳酸鹽含量增大，是因?yàn)榉纸膺^程中使得分子聚合成難分解的高分子化合物。蝦肽有機(jī)肥結(jié)果與其相反，這個(gè)結(jié)論與腐殖質(zhì)含量變化一致（表1）。

3.2 不同商品有機(jī)肥基團(tuán)變化特征

3 種商品有機(jī)肥原始樣均發(fā)現(xiàn)碳水化合物、酰胺、氨基酸的特征峰，主要官能團(tuán)較為相似。王景等［26］的研究結(jié)果表明，油菜秸稈腐解過程最明顯的變化是3430～3410 和2930 cm-1處，吸收峰強(qiáng)度減弱，脂族性下降；隨著牛糞腐解的增加，3430和2925 cm-1處吸收峰逐漸減弱，表明脂肪族、蛋白質(zhì)及糖類逐漸分解［27］。本試驗(yàn)結(jié)果表明SM 在3406、2962、2923、1622、1423 和1323 cm-1處吸收峰強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱，BM 和SP的吸收峰逐漸減弱或消失，表明SM 在分解6 個(gè)月時(shí)該物質(zhì)先累積后分解，BM 和SP 中脂肪族、蛋白質(zhì)及糖類逐漸分解。900～1200 cm-1是糖鏈的特征峰區(qū)，反映細(xì)胞壁多糖信 息［20］，1095、1117 和1140 cm-1為NH3+搖擺的氨基酸C=O 伸縮振動(dòng)，在不同有機(jī)肥中峰位發(fā)生了偏移，表明3 種有機(jī)肥中氨基酸結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，與熱重分析結(jié)果中蛋白質(zhì)穩(wěn)定性增強(qiáng)相一致（圖2）。875 cm-1處的吸收峰出現(xiàn)在BM 和SP 分解6 和12 個(gè)月，在豆粕中逐漸消失，表明豆粕有機(jī)肥的糖類、蛋白質(zhì)、脂肪族物質(zhì)分解速度最快，蝦肽有機(jī)肥次之，骨粉分解速度最慢。

3.3 不同商品有機(jī)肥元素組成變化特征

3 種商品有機(jī)肥的殘留率均隨著礦化分解的進(jìn)行而下降，經(jīng)過12 個(gè)月的礦化分解，殘留率最高和最低的商品有機(jī)肥分別為骨粉（78.44%）和豆粕（43.35%）。有研究發(fā)現(xiàn)不同的有機(jī)物料經(jīng)過礦化分解后植物源有機(jī)物料殘留率最低［2］，也印證了豆粕有機(jī)肥中元素釋放率較高的原因。3 種蛋白源商品有機(jī)肥均隨著礦化分解的進(jìn)行礦化率升高，表明隨著礦化分解有機(jī)碳的釋放量增加。經(jīng)過12 個(gè)月的礦化分解，豆粕有機(jī)碳的礦化率分別是骨粉的1.65 倍、蝦肽的1.60 倍，表明豆粕的有機(jī)碳穩(wěn)定性小于骨粉和蝦肽。植物源有機(jī)碳活性高，易于被微生物分解，而魚粉、骨粉及有機(jī)廢棄物等較難被微生物分解，因而表現(xiàn)出緩慢的分解特性［8］。

元素的釋放率不僅與其存在的形態(tài)有關(guān)，與其含量也有很強(qiáng)的相關(guān)性。有研究表明，Mn 在凋落物中的濃度與分解速率呈顯著的正相關(guān)［28］。經(jīng)過12 個(gè)月的礦化分解，除P 和Mg 兩種元素外，其余元素均是豆粕有機(jī)肥釋放率最高，與豆粕在3 種有機(jī)肥中的礦化率最高，殘留率最低的結(jié)果相一致。骨粉含有豐富不易分解的羥磷灰石晶體Ca（PO4）6（OH）2和無定型磷酸氫鈣CaHPO4，可能是其Ca 和P 釋放率低的主要原因。3 種有機(jī)肥K的釋放率最高，由于K 以離子及無機(jī)鹽形式存在于細(xì)胞或植物組織中易被淋溶，N 和P 以有機(jī)態(tài)的形式存在，需經(jīng)過微生物的分解才能釋放，前人的研究也得到類似的結(jié)果［29］。有機(jī)質(zhì)中含N 有機(jī)物易被微生物分解，而豆粕有機(jī)肥碳氮百分含量最高。由于有機(jī)物料腐解過程中有階段性的養(yǎng)分富集產(chǎn)生，所以蝦肽的Zn、Fe 釋放率和骨粉的Fe 釋放率隨礦化分解而出現(xiàn)減少的現(xiàn)象。養(yǎng)分富集一方面是因?yàn)獒尫诺酿B(yǎng)分未被淋失而逐漸積累，另一方面尼龍袋中的有機(jī)肥吸附了從上層土壤遷移至尼龍袋中的養(yǎng)分［30］。

3.4 不同商品有機(jī)肥性質(zhì)變化特征

有機(jī)肥分解過程中pH 升高原因有以下3 點(diǎn)：（1）有機(jī)肥在礦化過程中存在脫羧作用，也是消耗H+的過程，所以pH 值受有機(jī)酸含量的影響［31］；（2）商品有機(jī)肥是經(jīng)過除臭、發(fā)酵等工序工廠化生產(chǎn)的有機(jī)肥，導(dǎo)致其含有大量鹽基離子是pH 升高的原因之一；（3）有研究表明有機(jī)物料礦化會(huì)釋放堿性物質(zhì)，其堿度（堿性物質(zhì)含量）隨礦化分解而增加［32-33］。

前人在生物質(zhì)炭的研究中發(fā)現(xiàn)羧基、羥基等含氧官能團(tuán)含量與CEC 呈正相關(guān)關(guān)系［34］，有機(jī)肥分解過程中基團(tuán)含量發(fā)生改變（圖5）。同時(shí)，也有研究表明在一定范圍內(nèi)CEC 含量會(huì)隨著pH 值升高而增加［35-36］。綜上所述，3 種商品有機(jī)肥分解過程中大量鹽基離子的釋放，增加了有機(jī)肥中的離子強(qiáng)度。同時(shí)隨著有機(jī)質(zhì)的礦化分解，pH 值升高，導(dǎo)致分解后羥基的解離增強(qiáng)，從而使CEC 含量增加［34］。

4 結(jié)論

對(duì)3 種商品有機(jī)肥分解過程的研究表明，3 種有機(jī)肥隨著分解的進(jìn)行蛋白質(zhì)含量減少，有機(jī)碳含量增加，有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，灰分含量升高，芳香性和腐殖化指數(shù)升高；豆粕和骨粉有機(jī)肥物質(zhì)組成含量相似，但骨粉有機(jī)肥具有的鈣磷復(fù)合礦物質(zhì)，與有機(jī)質(zhì)結(jié)合后更難以分解，蝦肽有機(jī)肥中穩(wěn)定性有機(jī)碳含量高達(dá)38.93%，所以骨粉和蝦肽有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)具有更強(qiáng)穩(wěn)定性。豆粕有機(jī)肥具有最高的碳氮百分含量，礦化率和養(yǎng)分釋放率均高于骨粉和蝦肽有機(jī)肥，植物源的豆粕有機(jī)肥在農(nóng)田中肥效相對(duì)較快。

3 種有機(jī)肥隨著有機(jī)質(zhì)的分解，堿性物質(zhì)得到釋放，pH 值升高，羥基的解離增加，CEC 含量上升。