《Nutrient Cycling in Agroecosystems》：Nutrient release from alternative fertilisers from nutrient-rich wastes under field conditions
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为解决有机农业系统对新型有机养分源的迫切需求，并评估多种有机废弃物单独及组合施用对作物生长的潜力，研究人员开展了一项为期一年的田间试验，探究粪肥、消化粪肥、与城市固体废弃物共消化的粪肥、Fertigro?及秸秆灰等作为肥料施用对春大麦的养分供应效果。结果表明，Fertigro?单独施用可显著提高植株生物量、氮、硫、钠及多种微量元素含量，与矿质肥料正对照效果相当；而消化粪肥与Fertigro?及灰分的组合施用，相比于单独施用消化粪肥，显示出促进植株生长和养分吸收的趋势，表明优化N:P:K:S比例的废弃物组合可提供满足作物需求的均衡养分，在有机农业系统中具有作为替代性生物基肥料的潜在价值。
随着全球有机废弃物的产量持续攀升，有机农业生产系统却面临着寻找新型、可持续有机养分源的巨大挑战。一方面，传统有机肥（如粪肥）的输入量难以满足日益增长的有机食品生产需求；另一方面，大量的城市固体有机废弃物、工业副产品（如制药残渣）和生物质燃烧灰分等富含养分的资源，若能得到有效利用，不仅可以“变废为宝”，减少环境负担，还能为土壤补充养分，形成良性的养分循环。然而，这些五花八门的废弃物，其养分构成往往“偏科”严重，比如有的氮多磷少，有的钾高但有效性低，单独施用难以满足作物均衡的营养需求，甚至可能因盐分或pH问题对土壤和作物产生负面影响。那么，能否像“营养配餐”一样，将这些不同的废弃物进行科学组合，调配出N（氮）、P（磷）、K（钾）、S（硫）比例更均衡的“定制肥料”呢？这正是发表在《Nutrient Cycling in Agroecosystems》上的一项研究所探索的核心问题。
为了回答上述问题，由Beatriz Gómez-Mu?oz等人领导的研究团队在丹麦哥本哈根大学试验农场进行了一项为期一年的田间试验。他们选取了五种具有潜力的有机废弃物：来自肝素生产的工业副产品Fertigro?、秸秆燃烧灰分（ASH）、牛粪（M）、厌氧消化后的牛粪（DM），以及与城市固体废弃物有机部分（OFMSW）共消化后的牛粪（DM+OFMSW）。研究设计了包括不施肥对照、矿质肥料正对照以及上述废弃物单独或组合施用的共计12个处理。所有有机废弃物均按提供60 kg N ha-1的标准施用，对于组合处理，则通过混合不同废弃物来优化整体的N:P:K:S比例。研究对象为春大麦，研究人员在其生长的两个关键时期（播种后61天和115天）测定植株生物量，并在成熟期分析植株中氮、磷、钾、硫及多种微量元素的含量，同时测定了收获后土壤的相关理化性质，以全面评估这些废弃物肥料的农学价值和环境影响。
本研究主要采用了田间试验设计、植物生物量与养分含量分析、土壤理化性质测定以及养分表观回收率计算等关键技术方法。试验在丹麦的一个长期养分耗竭试验田进行，该土壤背景氮磷钾含量较低，非常适合评估肥料在养分限制条件下的效应。研究设置了包含多种有机废弃物单独及组合施用的处理，并以矿质肥料作为正对照。通过测定春大麦不同生长时期的生物量、成熟期植株的氮磷钾硫及微量元素含量，并结合土壤样品的水提取磷、无机氮、pH和电导率等指标，综合评估了各处理的肥效。养分表观回收率则通过比较施肥与不施肥处理的植株养分含量差异来计算。所有数据均经过统计学分析，以确定处理间的显著差异。
植物生长
在生长中期（61 DAS），各处理间的春大麦生物量无显著差异。然而，在接近成熟的收获期（115 DAS），差异变得明显。在众多废弃物处理中，显示，单独施用Fertigro?（F）以及消化粪肥与Fertigro?和灰分的组合（DM+F+ASH）产生了最高的植物生物量，且显著高于不施肥的对照（C）。而单独施用消化粪肥（DM）的处理，其生物量最低，与对照无显著差异，且显著低于Fertigro?和DM+F+ASH处理。其他有机废弃物单独或组合施用，其生物量与矿质氮、钾正对照处理相似，但与对照相比均无显著差异。
植物养分含量
在养分吸收方面，Fertigro?是唯一能使春大麦全氮含量达到与矿质氮正对照（CN, CNK）相似水平的有机废弃物处理，且三者均显著高于对照。对于全磷和全钾含量，除了消化粪肥处理的全磷含量较低外，各处理间无显著差异。在全硫含量上，Fertigro?、矿质对照以及粪肥或消化粪肥与Fertigro?和灰分的组合处理，均显示出比对照更高的含量。此外，Fertigro?的施用显著提高了植株中钠（Na）以及铝（Al）、铜（Cu）、铁（Fe）、锌（Zn）等微量元素的含量。
表观养分回收率
矿质氮处理（CN, CNK）表现出最高的氮表观回收率（68%和88%）。有机废弃物处理的氮回收率在26%至49%之间，但彼此间无显著差异。一个有趣的现象是，消化粪肥的氮回收率有低于原粪肥的趋势。对于钾而言，Fertigro?的表观回收率异常高，达到约140%，而其他处理则在13%至36%之间。直观展示了氮、磷、钾、硫表观回收率在各处理间的差异。
土壤性质
在收获期，与对照相比，大多数处理对土壤水提取磷、无机氮和pH值没有产生显著影响。然而，所有施肥处理（无论是矿质肥料还是有机废弃物）都显著提高了土壤的电导率，唯一例外是消化粪肥处理，其电导率与对照相似。显示了收获期土壤各项指标的测定结果。
结论与讨论
本研究得出了一系列明确且有实践意义的结论。首先，Fertigro?作为一种高氮、高硫的工业副产品，在提供氮、硫和多种微量元素方面表现出色，其促生效果与矿质肥料相当。但需要注意的是，由于其生产过程中添加了氯化钠和亚硫酸氢钠，导致产品钠含量很高，虽然本研究施用量下未观察到盐分胁迫，但长期或高量施用可能导致土壤盐分累积，因此建议将其主要用于耐盐作物（如春大麦），并严格控制施用量。
其次，关于粪肥类处理，原粪肥和消化粪肥在促进春大麦生长方面效果相似。但一个关键的发现是，消化粪肥的氮表观回收率有低于原粪肥的趋势。作者分析认为，这可能是由于消化过程提高了粪肥中铵态氮（NH4+-N）的比例和pH值，当将其施用于土壤表面时，即使进行了浅层混施，也增加了氨（NH3）挥发的风险，从而降低了作物对氮的实际获取。这提示我们在田间施用消化粪肥时，需特别关注施用方式以减少氮损失。
最后，也是最核心的发现，将不同的有机废弃物进行组合施用显示出积极前景。特别是消化粪肥、Fertigro?和秸秆灰分的组合（DM+F+ASH），相比于单独施用消化粪肥，显著提高了春大麦的生物量。这表明，通过科学配比，将富含不同养分的废弃物“取长补短”，确实可以调配出养分更均衡、更符合作物需求的“复混肥料”。虽然这种组合在短期内对某些养分吸收的提升效果尚未完全达到统计显著性，但已呈现出明确的积极趋势。这种策略不仅能有效回收利用多种废弃物，减少对传统矿质肥料的依赖，还有助于改善有机农业系统中常见的养分不平衡问题（如氮、硫相对过剩，而磷、钾相对不足）。
综上所述，这项研究证实了将有机废弃物转化为高效肥料的技术可行性，为有机农业和循环农业提供了新的解决方案。它表明，未来肥料创新的方向之一，或许不在于合成新的化合物，而在于如何更智慧地“重组”已有的废弃资源。当然，作者也指出，为了将这些发现转化为可靠的农艺推荐，还需要进行长期的多点田间试验，以评估重复施用对土壤健康、作物产量和环境的累积效应，并进一步优化不同废弃物之间的组合配方。这项研究迈出了从理论到田间实践的关键一步，点亮了通往更加可持续的农业养分管理之路的一盏明灯。
