近日，中國熱科院品資所在根系分泌有機酸影響土壤磷固持機制方面取得新進展。該研究跨越了微觀界面尺度、根箱培養和田間尺度，揭示了根系分泌低分子有機酸（LMWOAs）介導下土壤中磷酸鹽固持與活化之間的微妙平衡。所得結果為通過合理的作物覆蓋、輪作、間作和套作等農業管理措施緩解農業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系統健康、威脅未來全球糧食安全，提高土壤磷的有效性、閉合磷循環日益成為環境和地球化學等領域研究重點和前沿。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。本研究在培養和田間條件下研究了LMWOAs對磷酸鹽的活化機制。LMWOAs的競爭效應通過降低鐵氧化物對磷酸鹽的吸附能力（下降約74%）來提高磷酸鹽的有效性。然而，在礦物轉化過程中，LMWOAs的存在改變了鐵氧化物的晶相、結晶度、顆粒形態、比表面積和表面反應性，導致磷酸鹽吸附能力增加了近6倍。微域根系模擬實驗證實，根系分泌物LMWOAs顯著改變了不同可提取磷酸鹽種類和鐵組分的含量，其中反應性較強的無定形鐵含量顯著增加，進一步導致有效磷含量下降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LMWOAs的含量，使根際土壤有效磷含量增加34.33%～147.33%。以上結果表明，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”為題發表于《Science of the Total Environment》。中國熱科院品資所梁雨副研究員為第一作者和共同通訊作者、魏志遠副研究員為共同通訊作者。
該研究得到國家青年基金、海南省優青基金、中國熱科院“優青計劃”的資助。
論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173667
日期：2024-06-11
磷肥的高投入和低效利用損害生態系統健康、威脅未來全球糧食安全，提高土壤磷的有效性、閉合磷循環日益成為環境和地球化學等領域研究重點和前沿。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。本研究在培養和田間條件下研究了LMWOAs對磷酸鹽的活化機制。LMWOAs的競爭效應通過降低鐵氧化物對磷酸鹽的吸附能力（下降約74%）來提高磷酸鹽的有效性。然而，在礦物轉化過程中，LMWOAs的存在改變了鐵氧化物的晶相、結晶度、顆粒形態、比表面積和表面反應性，導致磷酸鹽吸附能力增加了近6倍。微域根系模擬實驗證實，根系分泌物LMWOAs顯著改變了不同可提取磷酸鹽種類和鐵組分的含量，其中反應性較強的無定形鐵含量顯著增加，進一步導致有效磷含量下降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LMWOAs的含量，使根際土壤有效磷含量增加34.33%～147.33%。以上結果表明，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”為題發表于《Science of the Total Environment》。中國熱科院品資所梁雨副研究員為第一作者和共同通訊作者、魏志遠副研究員為共同通訊作者。
該研究得到國家青年基金、海南省優青基金、中國熱科院“優青計劃”的資助。
論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173667
日期：2024-06-11
