通过中试规模生产得到的热化学处理污泥灰，作为P肥用于不同土壤条件下的春小麦和玉米种植

《Journal of Plant Nutrition and Soil Science》：Thermochemically Treated Sewage Sludge Ash From Pilot-Scale Production as P-Fertilizer for Spring Wheat and Maize in Different Soil Conditions

磷回收技术及肥效评估：热化学处理污泥灰烬作为磷肥的研究

　　本文探讨了从污水处理厂产生的污泥灰（SSA）通过热化学处理（TC-SSA）作为磷肥的可行性，特别是在不同土壤条件和植物种类下的表现。研究旨在评估TC-SSA的肥料效果，并将其与未经处理的SSA（USSA）、传统磷肥（如岩磷酸盐RP和三料过磷酸钙TSP）以及另一种磷回收肥料——磷酸镁铵（Struvite）进行比较。同时，也关注了磷肥施用量对植物生长和磷吸收的影响，以及土壤性质如何影响肥料效果。

研究背景指出，磷肥是农业生产不可或缺的资源，然而其资源有限，且在全球分布不均，许多国家依赖进口。此外，传统磷肥可能含有镉、铀等有害元素，对农业生态系统构成潜在风险。为了缓解这些问题，磷的回收利用显得尤为重要。污水处理过程中产生的污泥灰中含有丰富的磷，理论上可以作为磷肥资源。然而，由于其磷的可溶性和植物可利用性较低，未经处理的SSA直接作为肥料的使用受到了限制。因此，热化学处理成为一种有效的手段，能够提高SSA中磷的可溶性，并降低重金属含量，从而增强其作为磷肥的适用性。

研究方法采用了盆栽实验，分别测试了春小麦和玉米在不同土壤和磷肥剂量下的生长表现。磷肥剂量设定为0.2 g和0.4 g（以肥料磷计），并使用了对照组（未施磷肥）。同时，对肥料磷的可溶性进行了分析，通过不同的提取方法（如中性铵草酸、柠檬酸、甲酸和水）评估其可溶性。实验还考虑了土壤的特性，包括土壤pH值、质地和磷含量，以全面评估不同条件下肥料的表现。

研究结果显示，热化学处理显著提高了SSA的磷可溶性，但其水不溶性特性仍然存在。在使用中性铵草酸提取时，TC-SSA的磷可溶性与TSP相当，而相比之下，未经处理的SSA（USSA）和RP的磷可溶性较低。植物的生物量和磷吸收量在TC-SSA处理的条件下均有所提高，并且在大多数情况下与TSP的效果相当。相比之下，RP和USSA的效果在不同土壤中存在较大差异，且多数情况下未能超过未施肥的对照组。

研究还发现，土壤的性质对磷肥的效果有显著影响。例如，在酸性土壤中，TC-SSA的相对肥料效率（RFE）较高，而中性土壤中的效果则相对较低。这表明，土壤pH值可能是影响TC-SSA肥料效果的重要因素。此外，磷肥的施用量也对植物的生长和磷吸收产生了影响。在低磷剂量条件下，TC-SSA的相对肥料效率与TSP相当，而在高磷剂量条件下，其效率有所下降。这种差异可能与TSP的高水溶性有关，因为TSP的磷可能在早期迅速溶解并被植物吸收，而TC-SSA的磷释放速度较慢，可能需要更长的时间才能达到最佳效果。

研究进一步探讨了不同磷肥在不同土壤和作物中的表现差异。在砂质土壤中，TC-SSA和TSP的磷可溶性与生物量和磷吸收均表现出较高的效果，而在黏土和酸性黏土土壤中，TC-SSA的效果则相对较低。这可能与土壤的吸附能力有关，吸附能力强的土壤可能会将更多的磷固定，从而降低其可利用性。此外，实验还发现，磷肥的施用量对植物生长的影响在不同土壤和作物中表现不一，某些情况下，即使磷的可溶性较低，高剂量的磷肥仍能有效提高植物的生物量和磷吸收。

通过对比实验结果，研究发现TC-SSA在多数情况下表现优于USSA，并且其效果接近或达到TSP的标准。然而，对于某些土壤和作物，其效果可能略逊于TSP。这表明，虽然TC-SSA在总体上是一种有效的磷肥，但其实际效果可能受到土壤条件和作物种类的影响。此外，研究还指出，不同的磷肥形式（如粉末状与颗粒状）可能对肥料效果产生影响，例如，颗粒状磷肥可能因表面积较小而影响其与土壤的反应效率。

研究还提到，对于有机农业而言，TC-SSA可能是一个有价值的磷肥来源。尽管目前某些磷回收产品（如Struvite）已被批准用于有机生产，但TC-SSA尚未获得类似认可。因此，进一步的研究和实验将有助于推动TC-SSA在有机农业中的应用，特别是在磷资源短缺的地区。

在方法论方面，研究采用了多因素分析，包括磷肥种类、施用量和土壤类型，并通过统计方法（如三因素方差分析和Tukey HSD后处理检验）对实验数据进行了深入分析。结果表明，不同土壤和作物对磷肥的响应存在显著差异，这可能与土壤的理化性质和植物的生长特性有关。因此，在评估磷肥的效能时，应考虑多种因素，而不能仅依赖单一的条件。

总体而言，研究强调了TC-SSA作为磷肥的潜力，尤其是在磷资源有限和环境可持续性需求日益增长的背景下。虽然TC-SSA的磷可溶性不如TSP，但其在不同土壤条件下的植物可用性仍然较高，且能够有效提高植物的生物量和磷吸收。此外，研究还指出，磷肥的施用量和土壤类型对肥料效果具有重要影响，因此在实际应用中，需要根据具体情况调整施肥策略。最后，研究呼吁对磷回收肥料进行更广泛和深入的评估，以推动其在农业中的可持续利用。