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在农业生产中,施入的磷肥并不能完全被作物吸收利用,大部分的磷会由于土壤的固定作用在土壤中不断积累,长期会造成土壤中积蓄大量的积累态磷,不仅降低了磷肥利用率、浪费有限的磷资源,且易造成严重的环境问题。本研究的目标是验证在长期大量施用磷肥的典型石灰性潮土上会形成稳定的磷酸盐晶体矿物,并明确其磷矿物种类、大致形成时间及其与磷酸盐在土壤中的溶解度、磷分级的相互关系。从山东省寿光市的林地、粮作农耕地和菜地大棚采集了10个代表三种利用方式的土壤样品进行验证。探究包膜磷肥配施植物诱抗剂(宛氏拟青霉代谢产物)对石灰性潮土玉米产量、磷素利用率的影响及其活化磷素机理。通过对寿光菜地、粮作农耕地、林地等研究了磷在石灰性土壤中的形态转化以及最终产物,并利用玉米盆栽试验研究了磷高效利用的方式和机理,主要研究内容及结果如下:(1)去除碳酸盐的土壤样品分为砂粒、黏粒、粉砂粒,并通过X射线衍射进行土壤扫描鉴定,在所有样品的黏粒及砂粒中均未发现有明显衍射峰的存在。在施肥超过20年以及一个1020年的菜地土壤粉砂粒中则发现了与磷灰石峰值匹配的明显的衍射峰,然而在未耕种及耕种时间较短的菜地土壤和长时间耕种的农作物土壤中均未能发现晶体磷灰石的存在。结果表明,施磷是土壤生成磷矿物的直接原因,且由于土壤自身的吸附固定作用使得晶体磷矿物主要存在于粉砂粒中,磷矿物形成是一个较长时间的过程。通过土壤培养,在设定不施磷及施用66.8mg kg-1 P对照组的情况下提取土壤溶液,并应用MINTEQ 3.1化学平衡模型计算出的Ca2+和H2PO4-的活度足以支持菜地土壤中羟基磷灰石(HA)、氟磷灰石(FA)、磷酸三钙(TCP)和磷酸八钙(OCP)矿物的稳定性,但是磷酸八钙(OCP)在未耕作土壤及农耕地土壤中不稳定。土壤无机磷分级表明长期大量施磷的菜地土壤中Ca8-P占主要地位,而粮农耕地及林地中Ca10-P的占比要远远高于菜地土壤,Ca2-P的占比处于较低水平。因此,长期大量施用磷肥会导致石灰性土壤中稳定磷矿物的生成。(2)等磷条件下,与P处理相比,CP可显著增产5.89%10.07%,提高磷肥利用率6.838.14个百分点;P+PGR可显著增产7.46%9.31%,磷肥利用率提高4.796.16个百分点,根际土壤磷酸酶活性提高17.65%27.90%;CP+PGR显著增产7.78%16.28%,磷肥利用率提高8.7614.00个百分点。减磷20%时,包膜和喷涂诱抗剂有协同增效。与CP和P+PGR处理相比,CP+PGR显著提高根际土壤磷酸酶活性21.81%、11.66%,提高丙酮酸磷酸双激酶活性33.33%、14.28%,AGPase酶活性75.47%、47.62%,提高播种后58和103天土壤有效磷含量33.66%、19.45%和14.99%、26.05%,产量与常规磷量下的P处理差异不显著,实现减肥稳产。本研究条件下,包膜磷酸二铵配施诱抗剂可提高玉米关键生育期根际土壤磷酸酶活性,增强土壤磷素供应强度,提高叶片光合酶、淀粉酶活性,进而提高磷肥利用率,在减磷20%条件下,依然保持稳产。综上所述,施入的磷肥在石灰性土壤中的转化主要以钙磷体系为主,并在三个长期大量施磷的石灰性土壤中通过XRD直接鉴定出磷灰石的存在,表明磷在土壤中的最终反应产物为稳定的磷酸盐矿物,磷酸盐溶解度图揭示了土壤中磷酸盐形态受磷酸盐溶解度的控制,而土壤磷分级数据表明,磷肥在施入土壤后会迅速转化为磷酸八钙等较稳定的磷形态,且施磷会促进土壤中磷形态的转化;包膜磷肥控制养分缓慢释放,避免磷肥施入土壤后快速转化为Ca8-P等植物所不能直接利用的磷形态,植物诱抗剂可降低土壤pH,同时促使植物分泌磷酸酶共同作用活化土壤磷素,提高土壤有效磷含量、磷肥当季利用率,减少土壤磷素固定转化,降低磷肥的施入量、节约磷资源以及防范农业活动带来的环境污染的风险。