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來源:《農業環境科學學報》2022 年 07 期

作者:魏丹1,2,楊華薇1,陳延華2*,呂春玲3,畢睿忻1,張馨元1,馬茂亭2

單位:1. 東北農業大學資源與環境學院;2. 北京市農林科學院植物營養與資源環境研究所;3. 農業農村部環境保護科研監測所

摘 要

近年來,隨著磷肥的大量投入,我國農田土壤中的磷大量累積且呈增長趨勢,進而加劇了水體汙染和磷礦耗竭的風險,因此,合理利用土壤中的累積磷對農業生產可持續發展和生態環境保護至關重要。

本文運用VOSviewer關鍵詞共現分析、數據統計分析等方法,對土壤磷活化文獻進行了分析,包括有機酸的種類、有機酸活化磷素的研究概況、有機酸活化磷素的效果、影響因素及活化機制。

結果表明:有機酸活化磷的研究在國際上依然是熱點;有機酸可以通過促進高穩性磷向活性磷轉化,顯著提高土壤有效磷含量,提高幅度達到10~1 000 倍;有機酸的活化效果受其種類、濃度以及土壤類型的影響,其中檸檬酸和草酸在眾多有機酸中的活化效果最為顯著,且磷素活化量隨有機酸濃度的升高而增加;在石灰性和中性土壤上草酸的活化效果最強,在酸性土壤上檸檬酸的活化效果最強;活化機制主要包括酸溶解作用、絡合作用和競爭吸附,三者協同作用促進磷素活化。

在此基礎上,對有機酸活化土壤磷素進行了總結及展望,以期為我國土壤磷資源的高效利用及水環境保護提供理論依據和實踐方法。

結論及展望

目前我國土壤磷累積現象突出,磷素的活化利用是提高磷資源高效利用和防範水體富營養化的重要途徑。本文較傳統綜述更為直觀地展現了有機酸活化磷的研究現狀及研究熱點,通過大量的文獻分析發現,有機酸可以提高土壤磷素有效性,促進植物的生長髮育。

雖然有機酸活化土壤磷素的研究已經取得了很大進展,但仍有一些方面需要加強研究:

(1)對有機酸活化土壤磷素的效果進行綜合評價。現階段有機酸活化磷素的研究方法和研究範圍有侷限,缺少不同實際生產條件下有機酸活化土壤磷素的應用指導,尤其需要完善對高濃度有機酸磷素活化效果及機理的研究。在提高土壤磷素有效性的同時,對有機酸投入的成本進行分析,並且對土壤中重金屬活性的變化進行比較,從而對有機酸實際應用進行全面評估。

(2)開展農林廢棄物為有機酸來源的相關研究。有機酸的來源不再侷限於單純的外源添加,而是充分利用可以產生有機酸的農林廢棄物,如草炭、風化煤、稻草稈等,研究其活化土壤磷的效果並與單純施加有機酸進行比較,有助於拓寬不同來源有機酸的研究,形成實用技術。

(3)多學科交叉,從多角度揭示有機酸對土壤磷素的活化效果。如與微生物生理生態結合,進行根際微生物的代謝通路、蛋白及酶分泌、基因表達等方面的研究,從微觀層面上進一步探究有機酸對磷素的活化機理。

(4)藉助先進的檢測方法,深入揭示有機酸活化土壤磷的機制。土壤磷素活化機制與土壤磷素形態的轉化密切相關,蔣柏藩-顧益初無機磷分級、Hedley 磷分級等傳統方法採用不同的化學試劑進行分級浸提,步驟繁瑣、費時費力。因此,在後續的研究中應採用液態核磁共振法、XANES 技術等先進的手段,有效表徵土壤磷形態,從分子層面深入揭示土壤磷素活化的內在機理。

校對 | 審核:潘淑君 王農

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