生物磷肥制备及应用研究概况

张 珊

(宜昌市环境保护监测站，湖北宜昌 443000)

生物磷肥制备及应用研究概况

张 珊

(宜昌市环境保护监测站，湖北宜昌 443000)

摘要为了给生物磷肥的制备及其更好的应用提供参考，对传统磷肥存在的问题、生物磷肥的特点、优势以及废弃磷矿石在制备生物磷肥上的应用等方面进行介绍。 以废弃磷矿石为原料，利用解磷微生物制取生物磷肥，具有作用时间短、条件易控制、肥效高等优势，现已成为废弃磷矿的主要用途之一。可见，利用解磷微生物能将无工业价值的废弃磷矿石转化为生物磷肥。

关键词废弃磷矿石；解磷微生物；生物磷肥

我国磷矿储量丰富，居世界第二位，仅次于摩洛哥。从矿石品位来看，我国的贫矿(P2O5含量≤20%)较多，占总储量的53%，富矿(P2O5含量≥30%)较少，仅占总储量的7%[1]。随着矿产资源的不断开发，我国的富矿资源迅速减少，贫矿资源又因其品位低、杂质多而被大量废弃，再加上大量选磷尾矿(P2O5含量8%左右)未回收，不仅浪费资源，而且严重污染环境。因此，合理开发利用废弃磷矿石刻不容缓[2]。

目前，采用生物方法处理废弃磷矿石来制备生物磷肥是解决上述问题的一种有效途径。笔者对传统磷肥存在的问题、生物磷肥的特点、优势和应用以及废弃磷矿石制备生物磷肥等方面进行了综述，为生物磷肥的制备及其更好的应用提供参考。

1传统磷肥存在的问题

我国生产磷肥大多采用湿法磷酸工艺技术路线，即将强无机酸(硝酸、硫酸和盐酸)与磷矿石粉作用分解，再经过腐熟后制成。在施用传统的化学磷肥后，其中的大部分磷与土壤中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、A13+结合，形成难溶的螯合磷酸盐而无法被植物吸收、利用，使得土壤中的有效磷不足5%，磷素当季利用率仅为10%～25%。过量的施用磷肥导致土壤板结[3]，因此，如何提高磷肥利用率、增加土壤中有效磷含量一直是人们研究的热点问题[4]。

2生物磷肥的特点和应用

2.1生物磷肥的特点生物磷肥是指既含有植物所需的营养元素又含有微生物制品的肥料。生物磷肥中的微生物能够将不溶性磷溶解为可溶性磷源，故被称为解磷微生物(Phosphatesolubilizingmicroorganism，PSM)。解磷微生物包括细菌、真菌和放线菌等，常大量存在于磷矿石、土壤和植物根系中，且不同土壤、植物环境中解磷菌的数量和种群有明显差异[5]。

2.2解磷微生物的作用目前，已报道的解磷细菌主要有假单胞菌(Pseudomonas)、芽孢杆菌(Bacillus)、根瘤菌(Rhizobium、克雷伯氏菌(Klebsiella)；解磷真菌主要有青霉属(Penicillium)、曲霉属(Aspergillus)和根霉属(Rhizopus)，而解磷放线菌一般属链霉菌(Streptomyces)等[6]。这些微生物已被广泛用于生物磷肥的制备中。主要的生产工艺是液体发酵和固体吸附。得到的产品有液体菌剂、粉状和固体颗粒3种[7]。

解磷微生物的作用机理是在其代谢过程中分泌的有机酸或无机酸促进不溶性磷源的溶解。它们与磷矿或土壤中的无效磷作用，将其不断溶解为可溶性磷酸盐，使得植物对磷的吸收更加充分，在很大程度提高磷肥的利用率。

2.3生物磷肥的应用一般来说，生物磷肥的有效磷含量只有普通磷肥的一半左右，但增产效果明显超过普通的化学磷肥。卢秉林等[8]通过田间试验，证实生物磷肥对春小麦的穗粒数和穗长有显著的促进效果，其增幅分别达到12.05%和5.74%，同时养分累积量提高了4.03%～6.04%；Ogbo[9]从腐烂木薯皮中分离得到的黑曲霉，制成生物磷肥，施用后能够使木豆植株的干重明显增加；范作伟等[10]以巨大芽孢杆菌和伯克氏菌为功能菌株制成的生物磷肥可使玉米对磷肥的利用率提高1.75～17.98个百分点，而且在东部湿润冷凉区增产幅度最大，达5.6%～13.0%；郑瑞娜等[11]采用基质栽培法比较，发现番茄在施用生物磷肥后，各项形态指标和生理活性明显升高；田晓娟等[12]将从内蒙古布龙图低品位磷矿区(平均P2O5含量8.7%)土壤中分离出芽孢杆菌A20和AC2013与磷矿粉制成的生物磷肥施用于马铃薯，发现增产效果极为显著，高达23.08%。

可见，生物磷肥较之普通的磷化肥具有明显的优势，不仅可以促进作物增产，减少化肥的使用量，而且可以发挥生物效应改良土壤、修复环境，对农业发展和环境保护都有重要的意义。近年来，利用废弃磷矿石制备生物磷肥的新工艺因其潜在的经济价值和社会价值已引起广泛关注。

3废弃磷矿石制备生物磷肥及应用

曲源等[13]对由乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、光合菌、放线菌以及醋酸菌等多种有益微生物复合成的有效微生物群(Effectivemicroorganisms，EM)发酵瓮福磷矿尾矿粉(P2O5含量5．79%)的解磷工艺进行了探索。采用单因素试验和正交试验对发酵时间、发酵温度、尾矿粉添加量3个因素进行条件优化，得到的最佳解磷条件为发酵时间96 h，发酵温度34 ℃，尾矿粉加入量3 g。在此条件下，水溶性解磷量为14.12g/kg，比原来平均解磷量提高了16.7%。有效微生物解磷因素由大到小依次为发酵时间>发酵温度>尾矿粉加入量。

洪坚平等[14]从石灰性土壤中筛选得到6株芽孢杆菌解磷细菌和2株青霉解磷真菌，组建真菌菌群、细菌菌群和混合菌群3种组合(所加菌种之间无拮抗作用)，制备出3种生物磷肥。以盆栽油菜土壤中的有效磷含量为测定标准，发现它们的解磷效果由高到低依次为真菌菌群、细菌菌群和混合菌群。原因可能是真菌的适应能力比细菌强，真菌菌群效果最好，而真菌与细菌的混合菌群繁殖时可能会相互抑制，导致解磷效果最差。此外，含同一种菌群的生物磷肥的含磷量低，则菌群的解磷效果更好，说明高浓度的磷素可能会抑制磷酸酶活性。

郜世平[15]阐述了佛山金葵子科技有限公司提出的制备生物磷肥的改进工艺。该工艺利用微生物干发酵技术和纳米化工艺替代传统化学工艺，能耗少，无污染，并且明显提高农作物的产量和质量。据评估，该工艺下生产的1t生物磷肥利用率相当于2．5t含量为14%的普通磷肥，可节约23%～25%磷矿石资源，从而节约30%～50%磷肥施用量和农业投资。该项成果因其创新性而被中国环境保护产业协会评为2008年国家重点环境保护实用技术，目前在国内居领先水平。

总之，利用解磷微生物，直接将目前无工业价值的废弃磷矿石转化为磷肥，既节约资源，又避免废弃磷矿堆放对环境造成污染。这为开发利用废弃磷矿石提供新思路，具有广阔的发展前景[16]。

4结语

我国磷化工产业存在效率低、污染大、资源浪费严重等问题。随着富矿的过度开采，曾经被废弃的低品位磷矿石及选磷尾矿将成为磷化工的主要资源[17]。利用解磷微生物发酵磷矿粉制取生物磷肥具有时间短、条件易控制、肥效高等优势，已成为利用低品位磷矿的主要途径之一。 但是，由于受生产技术的制约以及解磷菌群的稳定性不高等，目前生物磷肥的制备还未投入大规模的工业生产，我国的绝大部分磷肥生产还是以传统工艺为主。如何大规模、低成本地利用生物法制备生物磷肥是各国致力研究的热点问题[18]。

为此，我们应大力发展生物磷肥技术，同时继续以低品位磷矿为试验矿种，探索废弃磷矿石综合利用的各种途径，创建一个环境友好型、资源节约型、持续发展的磷化工产业。

参考文献

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中图分类号S14

文献标识码A

文章编号0517-6611(2015)30-098-02

作者简介张珊(1985- )，女，湖北宜昌人，工程师，硕士，从事水质、土壤和生态环境监测及研究工作。

收稿日期2015-09-11

PreparationandApplicationofBiologicalPhosphorusFertilizer

ZHANGShan(YichangEnvironmentalProtectionMonitoringCentralStation,Yichang,Hubei443000)

AbstractIn order to provide a reference for the preparation of biological phosphorus fertilizer and its better application, we reviewed the problems of traditional phosphate fertilizer, the characteristics and the advantages of biological phosphorus fertilizer and the application of waste phosphate rock in preparation biological phosphorus fertilizer. Using phosphate-solubilizing bacteria to produce biological phosphorus fertilizer with waste phosphate rock had the advantage of short duration, easy control and high fertilizer efficiency.Therefore waste rock phosphate without commercial value can be translated into biological phosphorus fertilizer using phosphate-solubilizing microorganisms.

Key wordsWaste phosphate rock；Phosphate-solubilizing bacteria；Biological phosphorus fertilizer