惊！这种肥料或改写农业格局 —— 波兰冬小麦种植中鸟粪石的神奇潜力大揭秘

为解决波兰土壤磷监测及鸟粪石（struvite）农业应用问题，弗罗茨瓦夫环境与生命科学大学研究人员研究其在冬小麦种植中的潜力。结果表明鸟粪石有积极作用，该研究为农业可持续发展提供新思路，推荐一读。

　　

在农业生产中，土壤里植物能吸收利用的磷元素的含量可是个关键问题。在波兰，根据相关研究，有多达 40% 的土壤磷含量处于极低或低水平，这可让农民们和科研人员操碎了心。一直以来，波兰常用 Egner–Riehm DL 法来测定土壤中植物可利用的磷和钾的含量，可这方法因为试剂特殊，在分析时困难重重。而 Mehlich 3 法逐渐受到欢迎，它能为多种元素的施肥推荐提供依据，可还有个 Yanai 法，虽然也能检测相关元素，但由于缺乏土壤元素丰度的衡量标准，用的人并不多。所以，对比这三种方法，看看它们测定的施用过鸟粪石（struvite）一年后土壤中有效磷的含量，就显得很有必要了。

同时，鸟粪石作为一种新型肥料，也备受关注。它主要含有磷和氮，还含有镁，在水中溶解性差，但在有机酸中溶解性好，而且无毒无菌，和那些易溶性矿物肥料相比，它释放养分的速度很慢，能长时间为植物提供营养。不过，鸟粪石对土壤微生物群落和酶活性有啥影响，在它施肥的情况下，酸性和碱性磷酸酶的活性随季节怎么变化，这些问题都还不清楚。而且，之前关于鸟粪石施肥对土壤微生物变化影响的研究也很少，特别是在波兰，几乎没有相关的田间研究。

为了搞清楚这些问题，波兰弗罗茨瓦夫环境与生命科学大学（Wroc?aw University of Environmental and Life Sciences）的研究人员在《科学报告》（Scientific Reports）期刊上发表了一篇名为《在波兰西南部冬小麦种植中鸟粪石作为磷肥的潜力评估》（Evaluation of the potential of struvite as a phosphorus fertilizer in winter wheat cultivation in southwest Poland）的论文。研究发现，鸟粪石或许能成为肥料行业中岩石磷的有效替代品，对土壤中的镁含量、土壤 pH 值和磷酸酶活性都有积极影响。这一研究成果意义重大，不仅为鸟粪石在农业中的应用提供了理论支持，也为可持续农业发展提供了新的方向。

研究人员在这项研究中主要用到了以下几个关键技术方法：首先是田间试验，他们设置了不同的变量因素，在特定的试验田开展研究；其次是化学分析，对植物和土壤进行各种元素含量的测定；还有酶活性测定，分析土壤中多种酶的活性；另外，通过平板计数技术测定可培养的解磷细菌（PSB）数量，利用 Biolog EcoPlate?法监测土壤微生物群落功能多样性；最后，运用统计学分析方法对实验数据进行处理。

下面来看看具体的研究结果：

• 鸟粪石施肥对冬小麦产量和籽粒中大量元素含量的影响：研究人员通过测定不同处理下冬小麦的产量以及籽粒中磷、镁、钾的含量发现，小麦产量和品种以及磷肥类型没有明显关系。不过，品种对籽粒中磷含量影响很大，Activus 品种的籽粒含磷量更高。鸟粪石施肥能显著提高小麦籽粒中的镁含量，而磷肥对冬小麦籽粒中钾含量影响显著。同时，研究还发现小麦籽粒中镁和钾含量呈负相关。
• 鸟粪石施肥对不同方法测定的 P、Mg 和 K 含量的影响：
  • Egner–Rhiem 法：研究人员用这种方法测定土壤中钾、磷、镁含量，发现土壤中钾含量受采样深度影响最大，浅层土壤（0 - 20cm）钾含量更高。磷含量受采样时间影响最大，收获后土壤中磷含量更高。镁含量则主要受磷肥影响，施用过过磷酸钙（SUP）的地块镁含量更高。
  • Mehlich 3 法：同样地，用 Mehlich 3 法测定时，土壤中钾含量受采样深度影响最大，浅层采样时，鸟粪石施肥对钾含量有明显影响。土壤磷含量受采样时间影响最大，不同时期，施肥、品种和采样深度等因素对磷含量的影响也不同。镁含量受磷肥影响最大，不同处理下，采样时间和采样深度也会影响镁含量。
  • Yanai 法：用 Yanai 法测定，土壤中钾和磷含量主要受深度影响，镁含量主要受磷肥影响，不同处理下，采样时间、采样深度和品种等因素也会产生影响。而且，研究还发现 Mehlich 3 法和 Egner–Rhiem 法测定的土壤钾、磷含量呈正相关，Mehlich 3 法和 Yanai 法测定的土壤钾含量呈负相关，Yanai 法和 Egner–Rhiem 法测定的土壤镁含量呈正相关。
  
  
• 鸟粪石施肥对 pH 的影响：研究人员测量不同处理下土壤 pH 值变化发现，土壤 pH 值变化和采样时期、品种、磷肥组合以及土壤深度都有关系。在整个植被生长期间，土壤 pH 值总体呈上升趋势，施用鸟粪石的地块 pH 值最高，而且随着土壤深度增加，pH 值会下降。
• 鸟粪石施肥对酶活性的影响：研究人员测定土壤中酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和脱氢酶的活性，结果显示，酸性磷酸酶活性受采样时间影响最大，施肥方式和品种也会产生影响，收获后施用鸟粪石的土壤酸性磷酸酶活性更高。碱性磷酸酶活性也主要受采样时间影响，第二次采样时活性更高，施肥类型和品种也有影响。脱氢酶活性在第一次采样时较高，之后受品种影响较大，Chevignon 品种种植的土壤脱氢酶活性较低。解磷细菌数量主要受小麦品种影响，不同品种下，施肥和采样时间也会对其产生影响。
• 细菌群落水平生理特征分析（CLPP）：研究人员利用 Biolog EcoPlate?法进行分析，通过热图展示微生物对 31 种碳源的利用情况，评估土壤微生物群落功能多样性。结果发现，采样时间是影响细菌群落代谢活性的主要因素，第二次采样时微生物代谢活性更高。基于 AWCD 指数，施用鸟粪石的 Activus 品种在两次采样时代谢活性都较高，而 Chevignon 品种没有这种相关性。而且，施肥方式和采样时间对微生物整体代谢活性和代谢多样性有显著影响。

综合研究结果和讨论部分，这项研究意义非凡。研究表明，鸟粪石在肥料行业有很大潜力，它能减少全球对岩石磷肥的依赖，实现污水污泥中磷的回收利用。研究还发现，Mehlich 3 法测定出的土壤元素含量最高，有望取代 Egner–Rhiem 法在波兰化学和农业监测中的地位。鸟粪石对土壤镁含量、pH 值和磷酸酶活性都有积极作用，还能提高土壤微生物的代谢活性和多样性，促进作物对磷元素的利用效率。而且，鸟粪石施肥能减少农业土壤的气体排放，有利于可持续施肥策略的实施。不过，目前这些结果只是基于一年的研究，未来还需要进一步研究鸟粪石的季节性影响，以及它和不同土壤微生物群落的相互作用，为农业生产提供更全面、更可靠的理论依据和实践指导。