近日，中國(guó)熱科院品資所在根系分泌有機(jī)酸影響土壤磷固持機(jī)制方面取得新進(jìn)展。該研究跨越了微觀界面尺度、根箱培養(yǎng)和田間尺度，揭示了根系分泌低分子有機(jī)酸（LMWOAs）介導(dǎo)下土壤中磷酸鹽固持與活化之間的微妙平衡。所得結(jié)果為通過合理的作物覆蓋、輪作、間作和套作等農(nóng)業(yè)管理措施緩解農(nóng)業(yè)土壤中磷的低效利用提供了基本見解。
磷肥的高投入和低效利用損害生態(tài)系統(tǒng)健康、威脅未來(lái)全球糧食安全，提高土壤磷的有效性、閉合磷循環(huán)日益成為環(huán)境和地球化學(xué)等領(lǐng)域研究重點(diǎn)和前沿。磷酸鹽在土壤中的滯留和遷移與鐵氧化物的吸附和根系分泌的LMWOAs密切相關(guān)。本研究在培養(yǎng)和田間條件下研究了LMWOAs對(duì)磷酸鹽的活化機(jī)制。LMWOAs的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)通過降低鐵氧化物對(duì)磷酸鹽的吸附能力（下降約74%）來(lái)提高磷酸鹽的有效性。然而，在礦物轉(zhuǎn)化過程中，LMWOAs的存在改變了鐵氧化物的晶相、結(jié)晶度、顆粒形態(tài)、比表面積和表面反應(yīng)性，導(dǎo)致磷酸鹽吸附能力增加了近6倍。微域根系模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)，根系分泌物L(fēng)MWOAs顯著改變了不同可提取磷酸鹽種類和鐵組分的含量，其中反應(yīng)性較強(qiáng)的無(wú)定形鐵含量顯著增加，進(jìn)一步導(dǎo)致有效磷含量下降10%~30%。此外，田間研究表明，芒果樹行間作物覆蓋可顯著提高根際土壤中芒果根分泌物L(fēng)MWOAs的含量，使根際土壤有效磷含量增加34.33%～147.33%。以上結(jié)果表明，在根系分泌LMWOA存在的情況下，鐵氧化物表面的磷酸鹽保留和磷酸鹽釋放之間存在微妙的平衡。
該研究成果以“Effects of low-molecular-weight organic acids on the transformation and phosphate retention of iron （hydr）oxides”為題發(fā)表于《Science of the Total Environment》。中國(guó)熱科院品資所梁雨副研究員為第一作者和共同通訊作者、魏志遠(yuǎn)副研究員為共同通訊作者。
該研究得到國(guó)家青年基金、海南省優(yōu)青基金、中國(guó)熱科院“優(yōu)青計(jì)劃”的資助。
論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173667
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