近日，中国热科院品资所在根系分泌有机酸影响土壤磷固持机制方面取得新进展。该研究跨越了微观界面尺度、根箱培养和田间尺度，揭示了根系分泌低分子有机酸（LMWOAs）介导下土壤中磷酸盐固持与活化之间的微妙平衡。所得结果为通过合理的作物覆盖、轮作、间作和套作等农业管理措施缓解农业土壤中磷的低效利用提供了基本见解。

磷肥的高投入和低效利用损害生态系统健康、威胁未来全球粮食安全，提高土壤磷的有效性、闭合磷循环日益成为环境和地球化学等领域研究重点和前沿。磷酸盐在土壤中的滞留和迁移与铁氧化物的吸附和根系分泌的LMWOAs密切相关。本研究在培养和田间条件下研究了LMWOAs对磷酸盐的活化机制。LMWOAs的竞争效应通过降低铁氧化物对磷酸盐的吸附能力（下降约74%）来提高磷酸盐的有效性。然而，在矿物转化过程中，LMWOAs的存在改变了铁氧化物的晶相、结晶度、颗粒形态、比表面积和表面反应性，导致磷酸盐吸附能力增加了近6倍。微域根系模拟实验证实，根系分泌物LMWOAs显著改变了不同可提取磷酸盐种类和铁组分的含量，其中反应性较强的无定形铁含量显著增加，进一步导致有效磷含量下降10%~30%。此外，田间研究表明，芒果树行间作物覆盖可显著提高根际土壤中芒果根分泌物LMWOAs的含量，使根际土壤有效磷含量增加34.33%～147.33%。以上结果表明，在根系分泌LMWOA存在的情况下，铁氧化物表面的磷酸盐保留和磷酸盐释放之间存在微妙的平衡（图1）。

图1 根系分泌LMWOAs对磷固定与活化的作用机制

该研究成果以“Effects of low-molecular-weight organic acids on the transformation and phosphate retention of iron (hydr)oxides”为题发表于《Science of the Total Environment》。中国热科院品资所梁雨副研究员为第一作者和共同通讯作者、魏志远副研究员为共同通讯作者。

该研究得到国家青年基金（No. 42207352）、海南省优青基金（No. 324YXQN421）、中国热科院“优青计划”（1630032024003）的资助。

   https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173667