校園生活：土壤科學家增加稻田土壤中的磷含量
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RUDN大學(俄羅斯)和華中農(nóng)業(yè)大學(中國)的土壤科學家表明，向土壤中添加碳化合物可以增加稻田的磷素利用率。為了這些目的，生物學家描述了在存在碳作為能源的情況下，土壤微生物對鐵(III)化合物的還原和磷釋放的過程。這些結果將有助于減少對磷肥的依賴并提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率。這項研究已發(fā)表在“Geoderma”雜志上。
土壤中的磷缺乏限制了作物的生產(chǎn)能力。通常在土壤中發(fā)現(xiàn)的形式是植物無法獲得的，即鐵化合物。磷的不可用性在熱帶和亞熱帶土壤中尤其常見，例如在稻田中，鐵是最常見的元素之一。要解決此問題，昂貴的磷化肥在農(nóng)業(yè)中使用。RUDN的土壤科學家表明，可以利用土壤微生物從水稻土壤中吸收磷。該過程需要土壤碳。
澆水可防止雜草生長。澆水深度會根據(jù)植物發(fā)育的階段而定期更改。水稻成熟時，田間排水，土壤干燥。因此，稻田土壤具有特殊的特性：當土壤的酸度在水的停滯期間增加而水的后退程度降低時，它們會不斷交替發(fā)生氧化和還原過程。另外，由于受水影響的含鐵巖石的破壞，大量的富含碳的有機物質以及沉積鐵沉積在上層。
土壤微生物氧化或還原無機化合物，將其轉化為其他可消化的形式。在風化的酸性水稻土中，土壤微生物會分解鐵和磷的化合物，將三價鐵還原為亞鐵，并以植物可接觸的形式釋放磷。但是這個過程需要氧氣。土壤酸度增加的水田容易缺氧，這會阻礙磷的釋放過程。科學家已經(jīng)假設微生物需要碳作為能源來還原不含氧氣的鐵。
為了驗證這一假設，土壤科學家進行了一項實驗：他們從具有典型亞熱帶氣候的中國兩個稻田中采集了255個土壤樣品。研究人員去除了可見的植物殘骸，石頭和土壤微動物，并添加了草酸鹽，乙酸鹽，丙酸鹽和甲酸鹽溶液-不穩(wěn)定，易分解，是易于獲得的碳源。留下一個樣品，不添加任何化合物作為對照。將土壤樣品在水下放置兩個月，即沒有氧氣。水稻土在類似條件下也存在。在60天內(nèi)，研究人員測量了樣品中亞鐵的濃度。鐵一旦釋放出磷便出現(xiàn)，并且可以作為標記物找出游離磷的濃度。直接測量磷更復雜且成本更高。
測量表明，不穩(wěn)定的有機物加速了磷從鐵化合物中的釋放。此外，磷在土壤樣品中的釋放速度較快，最初含有較高濃度的不穩(wěn)定有機物和鐵化合物。這證明了以下假設：在稻田土壤中無氧的條件下，碳可以“替代”氧氣作為土壤微生物的能源，而土壤微生物以植物可用的形式釋放磷。
研究發(fā)現(xiàn)表明，相對少量的不穩(wěn)定有機物可以釋放土壤磷的儲量，并減少稻田對昂貴且對環(huán)境不安全的磷肥的依賴。
