磷有效性损失机制与阻控途径研究进展

磷有效性损失机制与阻控途径研究进展“两减”专项：肥料磷素转化与高效利用机理肥料磷在我国主要土壤中的转化过程及机制（课题一）

汇报提纲问题提出研究进展原位研究肥料磷的转化的新技术方法石灰性潮土中肥料磷累积与转化规律红壤中肥料磷累积与转化规律不同土壤中肥料磷的定量分配特征磷肥有效性阻控及其在增效磷肥研发中的应用困难挑战

汇报提纲问题提出研究进展原位研究肥料磷的转化的新技术方法石灰性潮土中肥料磷累积与转化规律红壤中肥料磷累积与转化规律不同土壤中肥料磷的定量分配特征磷肥有效性阻控及其在增效磷肥研发中的应用困难挑战国内外现状：土壤磷易固定全球土壤磷素固定能力普遍较高，土壤磷积累盈余量大我国磷肥用量超过530万吨/年，当季利用率仅15-20%造成磷的流失和环境污染Kochian,Nature,2012;MacDonald,PNAS,2011;Lietal,PlantandSoil,2011;Powersetal,NatureGeoscience,2016磷浓度梯度磷肥施用生化过程物理过程到达根际磷的土壤转化过程肥料磷素土壤磷素根际磷损失磷植物磷磷肥在土壤中形态与转化过程扩散-迁移活化-固定土壤多过程耦合问题提出我国主要农区不同种植体系、不同类型土壤中肥料磷素如何转化、运移和定量分配？土壤磷有效性损失机制“土壤特性-磷素转化-利用效率”的匹配机制和调控途径是什么？土壤磷有效性阻控途径

汇报提纲问题提出研究进展原位研究肥料磷的转化的新技术方法石灰性潮土中肥料磷累积与转化规律红壤中肥料磷累积与转化规律不同土壤中肥料磷的定量分配特征大分子有机酸制备磷素活化剂困难挑战一、建立了原位研究肥料磷的转化的新技术方法X射线吸收精细结构光谱技术（XAFS）XAFS光谱LCF可原位分析土壤磷形态方法的准确度、可靠性受土壤样品总磷量的限制解磷微生物研究的单细胞拉曼+D2O技术可原位研究复杂土壤中的解磷菌及活性，在不依赖纯培养的条件下，从土壤环境中挖掘出具有高效解磷功能的微生物P18O4稳定同位素示踪技术指示驱动磷周转的微生物活性、磷素有效性与生物周转速率追踪肥料磷转化去向（转化）定量研究土壤磷转化与分配的32P示踪方法可定量研究土壤生物作用及根际过程对肥料磷在不同类型土壤中转化的贡献，以及不同土壤类型中各施磷水平下肥料磷的分配特征二、明确了石灰性潮土中肥料磷累积与转化规律河北上庄试验站长期施肥定位点（1984）处理:CK,P0，P1，P2，M，P2+MN：270kgNhm-2；

P0、1、2：0、67.5、135kgP2O5

hm-2

M：施鸡粪7500kghm-2year-1长期施磷肥/有机肥，土壤全磷和有效磷逐渐增加全磷含量，施肥处理的效应为MP2>P2>M=P1有效磷，施肥处理的效应为MP2>M>P2>P1山东德州试验站长期施肥定位点（1986）

磷形态分析-XANES光谱磷库中60%以上为钙磷；施化肥提高了钙磷含量；有机无机配施提高了铁磷含量，降低了铝磷含量。石灰性潮土中不同钙源对磷固定与转化中的作用交换性钙是土壤快速磷固定的主要钙源，去交换性钙对磷固定显著降低，与去酸溶性钙土壤接近随着反应进行，酸溶性钙逐渐向交换性钙转化和补充，并促进磷的进一步固定潮土中肥料磷与不同形态钙互作与转化示意图三、明确了红壤中肥料磷累积与转化规律祁阳试验站长期施肥定位点（1990）单施氮肥加剧了FeOx的老化和P的固定有机肥促进FeOx和P活化水旱轮作体系中红壤磷的形态与转化厌氧淹水期有氧落干期“重旱轻水”——淹水下红壤中磷会活化吗?淹水过程中pH和Eh的变化铁的活化度淹水49天后开始落干Fe化学形态的变化铁的活化度（%）=Feo/Fed*100磷化学形态的变化DGT态有效磷随培养时间的变化红壤淹水过程中，H2O-P有降低趋势，NaHCO3-P变化小，但DGT-P随淹水延长显著增加，表明淹水使土壤供磷水平有所提高淹水过程提高了磷的固定，但固定弱，供磷能力反而增强淹水过程如何增强土壤对磷的固定？聚集形态、比表面、孔结构、矿物结构等变化显著如何影响对磷的吸附与固定？Tianetal.,SSSAJ,2018干湿交替对FeOx固定磷的影响湿水铁矿吸附Pi/Po远高于干水铁矿湿水铁矿吸附Po高于Pi，而干水铁矿吸附Pi更多湿水铁矿吸附Pi/Po生成表面沉淀，而干水铁矿不明显淹水下，无定型Fe增多，对Pi/Po吸附固定增强同时，对Po的选择吸附能力增强，与矿物体系结果一致无定形铁如何促进土壤对磷的固定？BatchexperimentsFh=2g/LpH=5T=25℃IS=10mMKClIHP/Pi=1-18mMFh=2g/LpH=5T=25℃IS=10mMKClIHP=18mMAA=0.01-0.5mMFh=2g/LpH=5T=25℃IS=10mMKClIHP=18mMFe2+=0.02-1mMSR-XRD、(d)-PDF、XANES、ATR-FTIR无定形铁对磷的固定过程与机制IHP在水铁矿表面的吸附动力学随着Fe2+或AA浓度的增加，IHP的吸附量显著增加还原条件下，水铁矿吸附IHP的d-PDF和FeK-XANES随着Fe2+或AA浓度的增加，矿物结构向植酸铁沉淀转化Fe(III)FerrihydriteAscorbicAcidIHPFe(III)AFIHPFe(III)Fe(III)Fe2+Fe3+Fe(II)/Fe(III)redox循环促进水铁矿溶解和对磷的固定淹水过程通过FeOx聚集结构改变、无定型FeOx增多、Fe(II)诱导还原溶解等多种机制促进磷的固定四、明确了不同土壤中肥料磷的定量分配特征施肥量：200mg/kgP2O5

肥料：KH232PO4五、磷肥有效性阻控及其在增效磷肥研发中的应用腐植酸单侧刺激对玉米根系生长的影响明确了腐植酸等增效剂阻控磷肥有效性机制不同物理化学方法制备增效磷肥

汇报提纲问题提出研究进展原位研究肥料磷的转化的新技术方法石灰性潮土中肥料磷累积与转化规律红壤中肥料磷累积与转化规律不同土壤中肥料磷的定量分配特征磷肥有效性阻控及其在增效磷肥研发中的应用困难挑战原位技术测试受平台限制存在的困难和挑战Liuetal,Geod,2019原位光谱揭示土壤磷的形态与分布从模拟体系向实际土壤环境过渡困难存在的困难和挑战ChenandArai,EST,2019原位核磁揭示土壤有机磷在水铁矿表面的结合形态定量描述和模型模拟不确定性大存在的困难和挑战Menezes-Bla