磷尾礦在復合肥中的應用研究

孫 鵬，余 赟，張漢卿，李志東

（龍蟒大地農業有限公司，四川 綿竹 618200）

0 引言

磷尾礦是磷礦開采和浮選過程的伴生產物，含有豐富的鈣、鎂、磷、硅等資源，主要礦相為白云石相（CaMg（CO3）2）、氟磷灰石相（Ca5（PO4）3F）。我國磷礦資源主要分布在云南、四川、貴州、湖南和湖北等地［1］，根據《國家統計年鑒》數據，截至2022 年，我國磷礦儲量為36.90 億t，較2021 年降低0.65 億t。全國磷礦資源需求量大，以每年2.3%的幅度迅速增長，但由于我國磷礦品位較低，平均品位僅為w（P2O5）17%［2-3］，磷礦開采過程中會產生富鈣鎂尾礦粉，浮選也會產生磷尾礦，大量的磷尾礦堆存，不僅增加了企業維護費用，還占用大量土地。目前企業處理磷尾礦的方式為外賣，但每年外賣量遠小于產生量，大量剩余的磷尾礦長期堆存于庫中，帶來了巨大的環保壓力和安全隱患。因此對磷尾礦進行綜合開發與合理利用，是當前我國磷礦產業亟須解決的問題。磷尾礦中主要成分碳酸鈣鎂可被酸性物質活化［4］，作物根系在生長發育階段不斷釋放有機酸，可將磷尾礦中鈣、鎂活化，為作物提供鈣、鎂養分。本研究通過在復合肥中添加磷尾礦，從肥料物理性質和肥效等方面分析，探索磷尾礦在復合肥中的應用效果，為磷尾礦資源的肥料化利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

復合肥原料為磷尾礦、氯化銨、氯化鉀、磷石膏、w（總養分）25%的白肥和膨潤土，均來源于龍蟒大地農業有限公司，其中磷尾礦養分含量為：w（P2O5）≥4.8% 、w（MgO）≥15.5% 、w（CaO）≥32.4%。采用以上原料中的幾種制備15-5-5、13-5-7兩種復合肥。

造粒設備為BY30 圓鍋式造粒機，顆粒強度測定設備為KQ-3型顆粒強度測定儀。

肥效試驗地位于四川省德陽市綿竹市四川發展龍蟒股份有限公司肥料研究所，屬中亞熱帶濕潤氣候區，年平均氣溫15.7 ℃，年平均降雨量1 053.2 mm。土壤基本理化性質為：w（有機質）26.58 g/kg，w（堿解氮）76.74 mg/kg，w（速效磷）164.66 mg/kg，w（速效鉀）103.53 mg/kg，pH 6.32。玉米品種為“成單716”。

1.2 試驗方法

1.2.1 肥料配方設計

采用磷尾礦替代磷石膏作為復合肥填充料，具體復合肥配方設計如表1所示。

表1 復合肥配方設計

1.2.2 大田試驗設計

試驗共設計5個處理，處于相同地塊，每個處理設置3個小區，每個小區視為一次重復，各試驗處理分別為：CK，不施肥；不同復合肥配方處理T1、T2、T3、T4。各試驗處理施肥方式均為底肥撒施+深耕。

1.2.3 測定方法

于2023 年4—5 月，在玉米苗期至拔節期隨機采集植株樣品，每個小區采集6株樣品。測量各處理植株樣品株高、單株鮮質量。將測量后的新鮮樣品烘干制樣，測定植株養分含量。

1.2.4 數據分析

數據采用Microsoft Excel 軟件進行處理，SPSS軟件做單因素方差分析，顯著性檢測水平為p＜0.05。

2 結果與分析

2.1 添加磷尾礦對復合肥崩解性的影響

不同配方設計復合肥的崩解性見圖1。由圖1可知，T1、T2、T3、T4 處理30 min 崩解率分別為43.64%、76.67%、41.76%、52.24%。T2 處理與T1處理相比，30 min 崩解率提高33.03 百分點；T4 處理與T3 處理相比，30 min 崩解率提高10.48 百分點。磷尾礦與磷石膏均屬于砂性物質，砂性物質會影響肥料顆粒黏結的緊密度，但磷石膏主要成分為CaSO4·2H2O，具有凝結作用［5］，可使物料間緊密度增強，且磷石膏幾乎不溶于水，導致肥料顆粒吸水性降低，從而使顆粒崩解速率降低；而磷尾礦無凝結作用，物料間緊密度降低，增加肥料顆粒吸水能力，從而提高了顆粒的崩解速率。T2、T4 肥料均添加磷尾礦，但兩個處理肥料崩解速率不同，其原因可能為隨著磷尾礦的添加量升高，肥料可溶性原料占比降低，導致崩解速率降低。

圖1 不同配方設計復合肥的崩解性

2.2 復合肥中添加磷尾礦對作物農藝性狀的影響

不同處理肥料對玉米苗期鮮質量和株高的影響見圖2。由圖2可知，在玉米苗期，CK處理玉米鮮質量和株高分別為37.98 g、62.85 cm；T1處理玉米株高、鮮質量分別為47.76 g、68.15 cm，T2處理玉米鮮質量、株高分別為40.27 g、63.84 cm，T1處理玉米鮮質量、株高顯著高于T2 處理；T3 處理玉米鮮質量、株高分別為39.11 g、63.13 cm，T4處理玉米鮮質量、株高分別為44.94 g、66.96 cm，T4處理玉米鮮質量、株高顯著高于T3處理。

圖2 不同處理肥料對玉米苗期鮮質量和株高的影響

不同處理肥料對玉米拔節期鮮質量、株高的影響見圖3。由圖3可知，在玉米拔節期，CK處理玉米鮮質量、株高分別為0.51 kg、141.82 cm；T1 處理玉米株高、鮮質量分別為0.53 kg、148.47 cm，T2處理玉米鮮質量、株高分別為0.53 kg、153.65 cm，T1 與T2 處理相比，玉米鮮質量、株高均無顯著性差異；T3 處理玉米鮮質量、株高分別為0.61 kg、154.60 cm，T4處理玉米鮮質量、株高分別為0.56 kg、155.92 cm，T3 與T4 處理相比，玉米鮮質量、株高無顯著性差異。

圖3 不同處理肥料對玉米拔節期鮮質量及株高的影響

2.3 復合肥中添加磷尾礦對作物植株養分的影響

不同處理對玉米苗期植株養分的影響見表2。由表2可知，在玉米苗期，T1處理玉米植株鉀含量顯著高于T2 處理，T2 處理玉米植株磷、鈣、鎂含量顯著高于T1 處理；T4 處理玉米植株鉀含量顯著高于T3處理。

表2 不同處理對玉米苗期植株養分的影響

不同處理對玉米拔節期葉片養分的影響見表3。由表3 可知，在玉米拔節期，T1 處理玉米葉片鉀含量顯著高于T2 處理，T2 處理玉米葉片氮、磷、鈣含量顯著高于T1 處理；T4 處理玉米葉片鉀含量顯著高于T3處理。

表3 不同處理對玉米拔節期葉片養分的影響

不同處理對玉米拔節期莖稈養分的影響見表4。由表4 可知，在玉米拔節期，T1 處理玉米莖稈氮、鉀、鎂含量顯著高于T2 處理，T2 處理玉米莖稈磷含量顯著高于T1 處理。T3 處理玉米莖稈磷、鎂含量顯著高于T4 處理，T4 處理玉米莖稈鉀含量顯著高于T3處理。

本研究表明，磷尾礦在酸性條件下具有持續釋放鈣、鎂元素的能力，T2 處理玉米苗期植株的鈣、鎂含量明顯高于T1 處理。此結果可能原因為作物在生長發育過程中根系可分泌有機酸，肥料在快速崩解后，磷尾礦中的鈣、鎂元素被有機酸轉化為可溶性的鈣、鎂，有利于作物直接吸收。然而T2 處理肥料崩解速率過快，導致肥料中鉀元素淋失，玉米植株鉀元素含量明顯低于T1 處理。相比于T3 處理，T4 處理肥料崩解速率略有提高，玉米對于鉀元素的吸收量明顯高于T3 處理，但對可溶性鈣、鎂的轉化速率降低。

3 結論

向復合肥中添加磷尾礦替代磷石膏作為填充料，復合肥崩解速率提高，養分釋放速率較快，但不同配方復合肥會有所差異。