【摘要】：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展依賴于化肥的大量施用,化肥中磷素通常以可溶性無機磷為主,施入土壤后大量無機磷被固定而以遲效態(tài)賦存。過去的幾十年里,化肥的過量施用導致農(nóng)田土壤磷素大量盈余,這部分磷稱之為土壤遺留磷,對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及水體環(huán)境質(zhì)量造成嚴重威脅。減量施肥促進土壤遺留磷的作物利用以及研制抗土壤固定性強的新型有機結合態(tài)磷肥是削減土壤遺留磷并減緩其進一步累積的有效途徑。為實現(xiàn)土壤遺留磷的資源化利用和環(huán)境風險的有效管控,本研究從探究磷的分子形態(tài)及其循環(huán)周轉(zhuǎn)機制入手,利用國際前沿的形態(tài)解析技術(磷的K邊bulk/μ-XANES,μ-XRF,P-NMR),對我國東北和華北兩大糧食主產(chǎn)區(qū)代表性黑土和潮土農(nóng)田土壤中遺留磷長期演變特征及新型有機磷肥(淀粉基磷肥)的制備及表征開展研究,獲得以下創(chuàng)新性結果:(1)發(fā)現(xiàn)黑土中磷主要以有機結合態(tài)磷及羥基磷灰石賦存,并含少量磷酸二氫鈣和鐵磷;長期缺施磷肥導致黑土遺留磷中的磷酸二氫鈣、羥基磷灰石含量較初始土壤顯著降低,表明缺磷條件下,磷酸二氫鈣、羥基磷灰石可供給作物吸收利用;同時發(fā)現(xiàn)缺磷條件下可能觸發(fā)黑土有機正磷酸二酯的礦化過程以補給作物需磷;長期施用化學磷肥導致黑土中無機(磷酸二氫鈣、鐵磷)及有機(如正磷酸二酯)磷形態(tài)累積。(2)弄清了潮土中磷以磷酸三鈣為主,并含有少量鐵磷和有機磷;長期缺施磷肥條件下,磷酸三鈣含量較初始土壤顯著降低,說明缺磷條件下磷酸三鈣是作物生長的重要磷素供給源;而長期施用過磷酸鈣導致土壤羥基磷灰石大量形成,并累積部分磷酸二氫鈣;長期施磷導致土壤正磷酸單酯和正磷酸二酯累積,而在缺磷處理下這些有機磷形態(tài)并未表現(xiàn)出明顯削減。(3)合成了 一種新型淀粉基磷肥,總磷含量約為5218 mg kg-1,經(jīng)過表征,發(fā)現(xiàn)其中磷以有機磷形態(tài)為主,無機磷含量僅占總磷的6.9%。有機形態(tài)以正磷酸單酯為主,占總磷比例高達75.8%,正磷酸二酯含量為17.3%,為進一步探索淀粉基有機磷肥的作物根際高效機理提供了重要基礎。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：博士后
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S143.2;S153

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本文編號：2605808