提高磷肥有效性的活化技术研究进展

2017-04-19  来自: 鹤壁市百惠生物科技有限公司 浏?#26469;问?714

全世界的耕地?#24615;?#26377;43%缺磷,我国则有三分之二的土壤缺磷。为解决粮食问题,增加化肥的投入无疑是提高作物高产的唯一选择。但我国南方土壤中含有大量的无定型氧化铁、铝,对磷肥有极强的吸附固定用成为难溶性磷,使得利用率极低;而北方石灰性土壤中也存在碳酸钙对磷的固定。由于植物对磷的?#31995;?#30340;利用率,施入土壤的磷肥当季利用率一般仅有10%~25%。75%~90%磷肥以磷酸盐的形态积累于土壤中,累积在土壤中的磷高达6000万吨,相当于每年施肥量的几倍到几十倍。同时,没有被植物利用的磷肥可随土壤的侵蚀而流失,造成水体污染,如太湖污染中,土壤磷的侵入是一个重要的因素。我国磷矿资源大部分集?#24615;?#20113;南、贵州、四川、湖北和湖南等地,约占我国磷矿总储量的五分之?#27169;?#29978;?#31918;?#22810;。我国磷矿资源中80%以上为中低品位磷矿。用磷矿粉加工成化学磷肥,成本高,长期施用造成土壤板结,也会污染环境。磷矿粉直接施用于土壤中时,肥效受到许多因素限制。中国国内磷矿资源现状是丰而不富、分布偏远、难以开采、品味低下、难以为继,而供应体系则是浪费严重、规模偏低、成本较高、运输困难,同时国内磷矿石资源高进低出的做法导致国家资源的流失,在很大程度上制约了国家磷肥生产企业的发展,进而关系到我国粮食安全。因此,从各方面探索磷肥的有效利用条件以提高磷素利用率的研究一直是国内外磷肥研究的核?#27169;?#22914;利用磷高效基因型植物挖掘作物自身对磷素的利用潜力,或调控土壤理化性质或采用合理施肥方法及合理的施肥量来提高作物对磷肥和土壤磷素的利用,或基于土壤、作物和肥料磷素循环转化的特点,从肥料的角?#22756;?#28155;加改性材料促进肥料中磷素的?#22836;?#31561;有效途径。目前土壤调理剂应用较多,但用于制造肥料的还比较少。从20世纪60年代开始,美国、日本等发达国家就着手研究和改进化肥的制造技术,力求从改变化肥本身的特性来提高肥料的利用率,防止磷肥被土壤固定;国内?#37096;?#23637;了磷肥活化的研究,并取得一定成效。本文从磷肥包衣、磷肥酸化、向磷肥中添加高分子化合物等多方面,综述了国内外有关磷肥有效性提高的研究进展,深入了解不同磷肥的特性和作用机理,指导磷肥的合理施用具有重要意义。
土壤磷肥的转化速率受作物类型、土壤理化性质(土壤溶液中游离Fe,活性CaC03、pH、粘粒含量、有机碳含量等)、环境条件(土壤湿度、温度等)、种植方式、磷肥种类和用量?#32422;?#26045;用方式等的影响。土壤磷肥活化剂的研究则是基于影响磷肥转化因素的研究来进行的。向肥料中添加某些材料,改变传统化学磷肥的性质,能减少土壤对磷的吸附固定,增加磷在土壤中的扩散。添加的材料称为活化剂,可分为非生物活化剂和生物活化剂。也有人将活化剂按照有机和无机(来源于工农业废物和矿山,经物理和化学修饰等方法处理而成)两个系列加以区分。
1磷肥活化的非生物方法
1.1包膜磷肥
20世纪60年代以来,美国、日本等发达国家就着手研究和改进化肥的制作技术,力求改变化肥本身的特性进而提高肥料的利用率,研制并推广了控释和缓释肥料系列产品,但大多为控释氮肥的研究,而对于控释磷肥的研究则比较少,且关于这方面的机理研究还比较少。Diez?#32570;?#36947;了用高分子有机化合物化学树脂包衣磷酸二铵的试验。因为包被物对磷的控释作用,减少了土壤对磷肥的固定作用,增加了磷肥的利用率。磷在土壤中的移动主要靠扩散作用,而扩散作用决定于土体中磷浓度之差。因为土壤对磷的吸?#23637;?#23450;,使土壤溶液中磷的浓度很低,移动很慢而且移动的范围很小,所以施用磷肥要考虑减少土壤对磷的同定和磷肥与根系接触机会多等因素。刘建玲研究发现,包被磷肥较未包被磷肥减少了Ca2-P向Ca8-P的转化,增加了施入磷向Al-P的转化而减少了向Fe- P、O-P的转化,磷肥利用率提高2.9个百分点。刘建玲和张风华指出,在固磷能力较强的土壤中,集中施用磷肥是提高磷肥有效性的有效措施。对于普通磷肥来说,二者是矛盾的;但对于包膜磷肥来说,则可直接施用于根系附近,增加根系直接接触磷素的机会,又减少了土壤对磷的固定,解决了二者之间的矛盾。胡莹莹研究指,与普通磷酸一铵相比,控释磷肥施入土壤后磷的有效性较高,提高了磷肥当季利用率;无论是近根区还是非根区土壤有效磷随时间的变化分配更趋于合理,并且提高了作物产量。
1.2酸化磷肥
20世纪30年代,芬兰研究和生产了一种称之为柯特卡肥料的部分酸化磷肥,简称PAPR。该肥料是用硫酸或磷酸将磷矿肥进行部分酸化,使磷矿粉中的难溶性磷部分转化为水溶性磷和枸溶性磷,未经转化的那部分磷在作物生长过程中特别是在酸性土壤上,在作物根际微酸域内,被作物分泌的有机和无机酸等作用,逐步转化为有效磷被作物吸收利用,在一定的条件下,有较好的增产效果,且生产成本?#31995;汀aque在三叶草上施用50%酸化磷矿粉,获得了理想的肥效;吴?#36739;?#30340;盆栽试验结果表明酸化磷矿粉的磷肥肥效较过磷酸钙有较大幅度的增加。部分酸化磷肥相当于控释磷肥,具有耗酸量少、节约硫酸、节约生产成本及运输施用费用的优势,目前在很多国家如德国、法国、澳大利亚、巴西?#26579;?#26377;大量生产和应用。日本在1979年就已经批准硝基腐殖酸磷肥作为国家法定的肥料?#20998;郑?#25105;国南京土壤研究所在20世纪80年代?#37096;?#23637;了磷肥酸化的研究,郑州工业大学磷肥与复肥研究所开发部分酸化磷矿一步法?#32856;?#21512;肥料。在不同的土壤中,部分酸化磷肥的差别很大,在土壤中?#22836;?#30340;机理电不同,部分酸化磷肥越来越受到国内外肥料界的重视。
1.3膨润土与改性膨润土
关于膨润土提高土壤磷肥利用率的问题,很多人已经作了大量工作。膨润土施用于土壤,可以有助于土壤团粒结构的形成,提高土壤的保肥保水能力,同时还能增强土壤的缓冲性能,吸附有害元素,减轻土壤污染,在环境保护上也具有很大意义。在肥料生产中加入适量的膨润士,除起到上述的调理作用外,具有一定的缓释作用,近年来在我国广泛用于复混肥的制造,增强肥料颗粒强度,减少养分的损失。
改性膨润土(betonite)是一种以蒙脱石为主要成分的黏土矿物,具有很强的吸水性,吸水后体积膨胀,具有很强的交换能力,晶层间吸附阳离子,进一步使得吸附离子晶层间距离增加而更容易吸收水分而膨胀,吸附的阳离子被置换时,又增强了膨润土的吸刚性和阳离子交换量,为膨润土改性提供了条件。陈智文等在研究玉?#36164;?#29992;改性膨润土后指出改性膨润土使磷肥的HP042-,和PO43-吸附在膨润土的颗粒上,以缓效磷的?#38382;?#20445;存,缓慢的?#22836;牛?#21487;以有效的防止磷肥的固定转化成为无效磷,符合玉米的需肥规律,磷肥利用率大最大,其?#38382;?#26410;改性膨润土处理磷肥和普通磷肥处理。
改性膨润土与磷结合后水溶性弱,但不失有效性,?#31181;?#20102;土壤对水溶性磷的固定,减?#26680;?#25928;磷向迟效、无效态转化,使得磷的生物有效性有较大的提高,磷肥利用率不仅仅以其本身的化学有效性作为标准,应该同时考虑其生物有效性作为评判指标。
1.4沸石与改性沸石
沸石是一种具有架状结构的含水的碱金属和碱土金属的铝硅酸盐矿物,因其内部多孔洞和孔道,具有较强的离子交换和选择性吸性能。沸石是具有多孔结构的天然矿物质,有保水、保肥的特点,随着对沸石的深入研究,沸石在土壤改良等方面有着十分广阔的应用前景。化肥与沸石混施,能提高肥料利用率,加强土壤通透性。一些研究表明,沸石对磷具有很大的吸附容量,但吸附强度较土壤中的主要吸附介质(氧化物、黏土矿物、碳酸钙等)小,沸石与磷肥混合后,减少土壤对磷肥的固定,能够提高磷肥的有效性,并能改良土壤性能,显著降低农业种植成本,具有良好的经济效益和社会效益。如杨莹等研究发现,沸石能使施肥点?#32422;?#36317;离施肥点4cm以内土壤的速效磷含量明显提高,但对远离施肥点(大于4cm)的土壤速效磷影响较小。
将沸石改性或改型处理可以提高天?#29615;?#30707;的吸附、离子交换等性能。沸石的改性方法有高温灼烧、酸处理、离子交换及水冷却处理等。目前关于改性沸石的研究多集?#24615;?#38133;饱和的沸石。Lai的研究表明铵饱?#22836;?#30707;施入土壤后可使土壤积累的难溶性磷重新?#22836;牛?#24182;作为植物有效N、P的供应源。Barharick的研究结果表明铵饱?#22836;?#30707;施入土壤后,随着沸石与磷矿石?#22756;?#30340;增大,苏丹草对磷的吸收量增加。利用NH4-沸石来调控和促进磷灰石的溶解和土壤中难溶性磷酸盐的?#22836;?#30340;试验结果表明,铵饱?#22836;?#30707;与磷灰石的混合物能有效溶解和?#22836;?#22303;壤难溶性磷,提高作物主要生育期七壤速效磷含量水平;能提高土壤储量,提高土壤供磷强度和供磷能力,促进植物剥土壤磷的吸收,提高植株含磷量,积累更多的磷;提高了磷肥利用率。田雨的论文研究了天?#29615;?#30707;与H-沸石、Ba-沸石、Mg-沸石、Ca沸石和K-沸石对磷吸附解吸特性的影响,发?#27490;?#35797;沸石(除K-沸石)对磷的吸附量都有所提高,改性沸石(除H-沸石外)对磷的解吸?#31034;?#39640;于天?#29615;?#30707;;该论文还研究了改性沸石与天?#29615;?#30707;的吸磷量与温度、平衡电介质浓度及pH的关系。改性沸石(H-沸石除外)提高磷素解吸率特性?#24471;?#25913;性沸石在农业?#23548;?#20013;对提高磷肥利用率有着广阔的应用前景和推广价值,但Ca-沸石、Mg-沸石和Ba沸石施人pH值较高的土壤中容易引起磷的固定,则应结合?#23548;?#29983;产中具本情况来应用。
日本研制了生物沸石有机肥料;还有的国家利用沸石肥料、微最元素、有机肥、腐殖酸等配?#21697;?#30707;复混肥,这些?#34892;?#28145;入研究。目前美国已经研制出一种可以再生的缓释离子交换肥料,可以交换出NH4+,K-Ca2+等,还稳定?#22836;?#20986;磷,肥料效果长达3个生长季节?#29615;?#30707;已经作为一?#20013;?#22411;的农用矿物在应用,但关于沸石对土壤环境的影响,长期施用的效应,沸石促进土壤中难溶性磷?#22836;?#30340;机制等问题都需要进一步思考。
1.5腐殖酸类物质?#32422;?#20854;它有机活化剂
用于磷矿粉活化的有机活化剂包括腐殖酸、糠醛查、有机肥、造纸黑液(含有木质素)?#32422;?#21270;学有机高分子物质等。
1.5.1腐殖酸类物质泥炭、?#32622;骸?#39118;化煤等中都含有丰富的腐殖酸类物质,可作为常规化肥的添加剂而与其混合使用。腐殖酸是一种高分子有机酸,具有多种活性基团(羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧基等),有较高的阳离子交换能力,通过金属离子(Fe3+,AL3+等)搭桥与磷酸盐形成三元复合体.这种络合作用大大活化了土壤中潜在磷;腐殖酸-金属-磷酸盐络合物既能防止土壤磷的固定,又易被作物吸收,是腐殖酸对磷肥增效的机理之一。?#33322;?#27665;选用?#32622;?#33104;殖酸活化低品位磷矿粉生成腐殖酸磷肥,在肥料费用投入相等的情况下,施用腐殖酸磷肥增产效果优于磷酸二铵,具有较好的经济效益和社会效益。安志装等的研究也指出,腐殖酸的大量添加不仅阻碍施入的水溶性磷的固定,而且也活化了土壤?#24615;?#26377;的磷,可能与腐殖酸提高了土壤中磷酸酶的活性,促进了有机磷(包括腐殖酸自身含磷)的矿化有关。孙小燕等的研究也验证了腐殖酸能与土壤中的AL3+、Ca2+和重金属及高岭土等发生鳌合作川,降低它们对磷的同定提高磷的有效性。胡敏酸与磷肥复合后,一方而能够提高磷肥在施肥点有效性,另外一方面随着时间的推移,又可使施肥点的磷逐渐向外扩散,从而使得外围磷表现出一定的升高趋势。
有机肥?#37096;?#20197;提高磷矿粉的肥效,因为有机物中具有某些可以络合Ca2+的功能团,从而可以溶解磷矿粉,有机肥在腐解过程中产生某些有机酸人柠檬酸、草酸等可以溶解磷矿粉。
近十多年来,人们对植物根系分泌有机酸提高土壤磷素生物有效性机制的研究日趋活跃,深入挖掘作物自身对磷素的利用潜力。根据用C14的研究表明,油菜在低磷情况下分泌草酸和柠檬酸的量是正供磷的9倍。生长在石灰性缺磷土壤上的?#23376;?#25159;豆,可形成大量的簇生根,并分泌大量的柠檬酸使根际酸化,提高难溶性磷的生物有效性。根系分泌的有机酸,包括柠檬酸、?#36824;?#37240;、琥珀酸和α-酮戊二酸等,可以降低根际土壤的pH值,增加难溶态磷的活性,还可以与Fe、Al、Ca等形成螯合物,从而通过离子交换和还原作用,?#31181;?#21560;附或者以有机磷?#38382;?#27785;淀出来,增加对土壤难溶态磷的?#22836;擰?#22914;肥田萝卜、分泌酒石酸对铁、铝等金属元素有一定的螯合作用,能够?#22836;?#22823;量难溶性Fe- P和Al-P。有机酸对石灰性潮土中施入不同磷酸盐后速效磷含量增加,可能是因为减少了磷吸附、促进土壤有机磷和无机磷有效化过程等途径活化了土壤?#24615;?#26377;的磷的缘故。
庞荣丽等研究了几种低分子量有机酸对不同合成磷源的释磷效应,结果表明供试的草酸、柠檬酸、酒石酸、?#36824;?#37240;、乙酸等对磷酸二钙中磷素的?#22836;?#26377;不同程度的促进作用。介晓磊等采用室内培养和化学分析的方法研究了几种低分子量有机酸对石灰性土壤中磷的活化作用。结果表明:供试有机酸通过溶解、螫?#31995;?#20316;用均能不同程度地促进合成磷酸盐的磷素?#22836;擰?#26377;研究指出柠檬酸是低分子的有机酸,在培养试验初期可以使施肥点?#32422;?#26368;外层土壤的速效磷含量达到最高,?#24471;?#26592;檬酸可以增加磷的溶解性,减少磷在土壤中的吸附固定,增强磷在土壤中的移动(扩散)能力;但柠檬酸是小分子有机酸,容易被微生物分解,因而随着培养时间延长,其作用效果逐渐变小。
对根系分泌的低分子量有机黻活化土壤磷的研究多是关于有机酸对磷素吸附解吸过程的影响,而关于不同的低分子量有机酸对不同形态磷酸盐的活化作用、在有机酸影响下的土壤磷素形态转化?#32422;?#21033;用酸活化机理改性磷肥等问题,还缺乏较深人的研究。
l.5.2高分子有机化合物杨莹等的研究表明高分子有机化合物AM、羧甲基纤维素、木素等与磷肥复合后能够竞争、掩盖土壤中磷的吸附位,减少土壤对磷的固定。与磷肥复合后,一方面能够提高磷肥在施肥点有效性,另外一方面随着时间的推移,又可使施肥点的磷逐渐向外扩散,从而使得外围磷表现出一定的升高趋势。
聚丙烯酰胺为高分子材料,能促进土壤细小颗粒相互凝聚成稳定的团聚体,增加土壤中大孔隙的?#22756;?#20174;而提高土壤的入渗能力,减少土壤侵蚀。同时,聚丙烯酰胺具有?#21344;?#32593;状结构,分子基团与水分子之间可以相互缔合,具有吸纳和保水性能。因此,聚丙烯酰胺可作为土壤的改?#25216;痢?#20445;水剂,能提高土壤固有磷?#32422;?#26045;入磷的有效性。Lentz等研究指出,聚丙烯酰胺在减少土壤侵蚀的同时也相应减少了土壤的磷素损失,尤其是土壤颗粒磷的损失。龙明杰等研究了在某一特定磷浓度下聚丙烯酰胺对磷索在土壤中吸附的影响。
木素是由苯基丙烷单元通过醚键和碳一键连接而成的高分子化合物,具有三维?#21344;?#32593;络结构。木素是植物体内重要的组成物质,但在造纸工业中没有被利用,而是作为制浆黑液的一部分被排入水体。近年随着对环?#25345;?#29702;力度加大,展开了对木素的回收利用的研究,发现木素能有效的活化磷矿粉。李淑仪等研究以?#31243;?#26586;为例的果树施用经造纸黑液有机活化剂活化处理磷矿粉的效果,结果表明,施用活化处理磷矿粉的?#36136;?#22312;各生育期的叶片养分状况比施用过磷酸钙和钙镁磷肥的好,采用活化技术可使磷矿粉的肥效超过过磷酸钙和钙镁磷肥,从而可大幅度地降低果园的肥料和施肥用工?#35759;?#38477;低生产成本,同时又可减少因施肥过量和磷肥生产而造成的浪费和环境污染,还可使造纸废液开发产品的利用而使工业废物作为资源利用而减少它的二次污染。李淑仪等还以蔬菜、桉树等为对象,在玄武?#26131;?#32418;壤上进行了磷肥活化研究,指出活化剂对磷的促释和控释机理在于通过对土壤铁、锰、铝含量的调解而实现对磷的活化。郭荣发利用有机高分子化合物对磷矿粉进行活化,冯兆滨?#22756;?#29992;无机和有机活化剂对低品位的磷矿粉进行了改性以提高磷肥的利用率。朱启红和伍钧用亚铵法制浆废液中的木质素磺酸盐的氨解反应物为原料制成的复混肥进行盆栽试验研究表明,该复混肥能增强磷在土壤中的溶解,促进磷的活化,同时具有缓释特性,能提高磷的利用率,但废液中同时含有较多的重金属,尽管采用钝化技术,仍会在一定程度上污染土壤或存在潜在的威胁。因?#22235;?#21069;对造纸废液用于农业上的做法仍有很大的争议。
1.6微量元素活化剂
一些含微量元素的化合物对磷肥在土壤中的移动有推动作用,能够减少速效磷的固定和退化,同时补充土壤中量和微量元素的不足,增强作物抗病能力,?#30899;?#20316;物根系生长,利于磷的吸收,从而提高了磷肥的当季利用率。莫桂英和谢伟研制了磷肥添加微量元素制成的促进剂制成了高效磷肥,取得良好效果。周斌和王美燕对微量元素磷肥的生产和应用进行了开发研究发现,生产中添加硼、钼和复合微量元素的磷矿转化率有显著提高,施用在作物上则提高磷肥中有效磷的利用率,增产明显,经济效益显著。
2磷肥活化的生物方法
2.1磷细菌剂和真菌剂及菌根
利用具有解磷功能的微生物可将难溶性的磷转化为植物可利用的磷源,从而提高其肥效,机理是利用微生物分泌的有机酸或微生物呼吸?#22836;?#20108;氧化碳,一方面降低土壤pH值,另一方面与土壤中被固定的磷素形成可溶的络合物或螫合物。前苏联?#25237;?#27431;国家在20世纪80年代中就开始研究磷细菌剂和真菌剂施用在士壤上能明?#28304;?#36827;土壤中残余磷的?#22836;牛?#25552;高植物对磷的吸收。早在1903年就有研究者发现有溶解无机磷的微生物的存在。20世纪40年代,溶磷微生物(PsMs)就开?#21152;?#20110;农业生产,如印度施用溶磷菌剂,加拿大西部草原4个省应用拜莱青霉Penicilliumbilaii生物肥料,作物得到了高产,中国20世纪50年代后也对磷细菌菌?#37327;?#23637;了大量研究。在溶磷微生物的应用中也遇到过作物明显增产但未表现溶磷效果或较有较高的溶磷作用而没有提高作物产量,或者年年接种溶磷菌并不能年年增产。
Gerretsen在1948年研究发现,生长于不灭菌土壤中的植物干重比生长于灭菌土壤中的植物干重增加72%-188%,磷的吸收量也大幅度增加约79%~342%。Louw和Web1ey得到100多种解磷细菌,认为乳酸和α-酮基葡萄糖酸可以有效溶解磷酸盐,酸化、鳌合土壤中的难溶性磷。多数解磷细菌(PSMs)都能溶解Ca-P化合物,只有少数能溶解Fe-P,Al-P。根据大量对微生物的研究,有很多人将解磷细菌与肥料混合施用,取得一定的效果。很多的研究证明了根际微生物在转化土壤磷素方面的作用,如根际中分解有机磷的细菌较非根际土壤中多,能够分解矿质态磷特别是磷酸钙,使不可利用态的磷变成能被植物吸收的状态,为改善植物的磷素营养起到了重要作用;微生物产生的植素酶、核酸酶和磷酸单酯酶等加速植素、核酸、磷脂等含磷有机化合物的分解,促进磷素?#22836;牛?#24494;生物在代?#36824;?#31243;中产生
的有机酸分泌到土壤中,与Ca-P、Fe-P和Al- P等进行螫合,使难溶性磷转化为可溶性磷。微生物和植物根系的分泌物溶解磷矿粉已经成为近几年植物磷素营养研究的一个热点,钟传青分离出磷细菌P17产生有机酸,可能鳌合磷矿粉中的金属离子而使得磷游离出来增加了磷矿粉的利用率;赵小蓉从玉米根际分离得到节?#21496;?ITCRl7)分泌的乙酸和丙二酸对磷矿粉有很好的溶解性。从燕麦根际分离的微生物中有100多株能将不溶的磷酸盐转化为可溶性磷酸盐,其中82%的微生物能够从磷矿粉叶中?#22836;?#20986;磷。
土壤中的无机磷大部分是难溶磷。VA菌根植物常常对土壤施用的难溶性磷肥有良好反应。菌根是菌根真菌菌丝与高等植物营养根系形成的一种联合体,二者互惠共生。菌根提高宿主植物的吸磷能力,对土壤中水溶性、难溶性无机磷和有机磷的吸收机制不同,如改变根际土壤的pH值,扩大吸收面积,促进磷的运输或分泌有机酸活化难溶性磷,?#30899;?#22303;壤中其他微生物(如菌?#32771;?#30967;细菌和真菌)的生长?#22836;?#27542;。AM广泛分布在田间,菌丝表面积较大,扩大了根系对磷地吸收范围,而且菌丝的表面对磷具有很强的亲?#22303;Α?#33740;根通过根系和菌丝的桥接(菌丝桥)作用,加速已吸收的磷向根运转。Tarafdar和Marschner认为,接种菌根真菌可以增加土壤磷酸酶的活性,而Azcon等关于熏农草上的研究则得出接种菌根真菌降?#22303;?#37240;性磷酸酶活性的结论。有大量研究发现多种微生物菌根侵染对磷矿粉有较好的溶解作用。李慧荃采用砂培花生人工接种VA菌根真菌(Glomus versiformc),试验结果表明,花生接种VA菌根,特别是根瘤菌和VA菌根双接种显著提高植物对四种国产磷矿粉的利用率。?#26410;?#21191;的试验表明,接种菌根真菌后植株对3种有机磷源的利用率都明显提高。已经有研究指出,用VAM菌合解磷菌接种的磷矿石可以代替磷肥施用。有关菌根对无机磷利用机理研究人们取得了许多进展,但关于AM菌根能否降解和吸收有机磷方面的研究还不多,有限的报道也是观点不一。但利用AM作为生物磷肥存在奢望,因为AM具有专性共生性,不能在试管中培养。
2.2磷酸酶
根系分泌物是植物作用于土壤环境的主要方式之一。在植物根系多种复杂的分泌物中,其中的酸性磷酸酶是植物对缺磷胁迫的最早和最剧烈的反应之一。土壤中有机磷占土壤全磷的三分之一到三分之二,有机磷在磷酸酯酶的作用下转化为无机磷后才能被根系和真菌等微生物利用,一定量的磷酸酶对有机磷的矿化是不可或缺的。
根际磷酸酶对土壤有机磷生物有效性有较大的影响。磷酸酶是由活的生物体合成的对有机磷分解具有专性催化作用的蛋?#23383;剩?#26159;代表一组可催化磷酸或磷酸酐水解的酶,根系分泌的酸性磷酸酶对植物的磷素营养起着主要作用,在pH4~9的土壤中均有磷酸酶的存在,且酸性磷酸酶的分泌量与根外无机磷的浓度密切相关,其活性随着供磷状况的变化而变化。Fox等人研究了林地灰化土壤中根际磷酸酶,发现根际磷酸酶的活性比非根际的大。苏德纯等研究发现,某些磷高效植物在缺磷?#22791;的?#22823;量分泌低分予有机酸及磷酸酶,使土壤中的难溶性磷得以活化。植物根磷酸酶活性因土壤缺磷而增大,增大幅度因植物种类不同而不同。Hedley发现,油菜在栽培35天后,根际土壤中磷酸酶活性是非根际土壤中的10倍,这对作物吸收利用土壤中的有机磷化合物有促进作用。?#26410;?#21191;等以二叶草为材料,利用三室隔网培养方法,研究了缺磷土壤上施用植酸钠时,接种3种泡囊丛枝菌根真菌对根际土壤酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性的影响,结果显示接种3种菌根真菌增加了根际土壤酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性,磷酸酶活性增加使有机磷矿化为植物可利用态的磷,这也是植酸钠处理植株吸磷量增加的原因。Tadano和Sakai采用渗析袋法进行试验,结果表明小麦和二叶草Trifolium根际土壤有机磷化合物含量降低的原因是磷酸酶活性的增强;在正常供磷条件下,9种植物中番茄根系分泌的酸性磷酸酶活性最高,缺磷条件下,?#23376;?#25159;豆分泌的酸性磷酸酶活性可达对照的20倍,而赤豆只有对照的1.5倍。冯固、杨茂秋等采朋32P同位素示踪法进行盆栽试验结果表明,接种菌根真菌后根际土壤碱性磷酸酶活性显著提高,玉米吸收土壤磷量增加,根际有机磷量显著减少。因此说,根系分泌物中的酸性磷酸酶对植物利用土壤有机磷有重要意义。国内外已经有很多?#31181;?#33074;酶活性以调控氮肥?#22836;?#30340;研究,关于激活磷酸酶活性来调控磷肥的研究还?#22987;?#25253;?#39304;?br/>3研究展望

磷素转化运移规律和农业生产的需求使得如何减少肥料尤其是利用率?#31995;?#30340;磷肥的投入量成为研究的焦点。磷肥从骨料、磷矿粉、过磷酸钙、重过磷酸钙到磷酸一铵、磷酸二铵,已经提高了磷肥的利用率,当前对磷素活化剂的研究成为必要和必需的.虽?#28784;?#32463;有许多土壤调理剂广泛应用于土壤磷素活化,但生物解磷技术有较大的局限性,且其他非生物磷素活化剂真正用于制造肥料、用到农业生产中的只有少数几种,需要大力开发多种活化剂在磷肥中的应用,同时开展区域土壤条件下磷肥活化剂的研究,做到研究与生产应用紧密结合,综合考虑活化效果和经济因素及与其相关的环境问题等,以便推广应用。很多活化剂同时具有保持并缓慢?#22836;?#20859;分的作用,开发控释型磷肥也是今后工作的重点。虽然常规肥料在今后相当长的时间仍将是肥料应用的主流,但推动磷肥活化研究合产业化的发展是一项系统工程,需要肥料行业同其他领域的协同努力,也需要国家政策上的支持。

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关键词: 提高磷肥有效性的活化技术研究进展           

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