羟基磷灰石的功效与作用图片,羟基磷灰石的功效与作用是什么

磷是植物生长所必需的营养元素甚至是最主要的限制因素。在大多数土壤中,无机磷以相当低的浓度存在于土壤溶液中,远远低于许多作物最佳生长所需的足够磷浓度(Hinsinger, 2001)。其中很大一部分与土壤成分发生了强烈的相互作用,导致土壤中磷的有效性很低,作物仅能利用到当年10%到20%的肥料。这些作用包括被土壤矿物(金属氧化物和粘土矿物)吸附,沉淀为磷矿物(主要是磷灰石类矿物)以及固定为各种有机磷化合物。磷酸盐离子容易被吸附在带正电的矿物上,如铁和铝氧化物。磷酸盐离子与钙、铝、铁等金属结合形成钙磷、铝磷、铁磷、闭蓄态磷,他们的有效性从高到低,其中钙磷的有效性最高。钙磷又包括Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P,其中Ca2-P的有效性最高。在中性至碱性土壤中,磷酸盐离子会以钙磷酸盐的形式沉淀:二钙或八钙磷酸盐、羟基磷灰石和最终最不可溶的磷灰石。在酸性条件下,磷酸盐离子以铁和铝磷酸盐的形式沉淀。因此,土壤中只有极少量的磷以可溶性磷酸盐(PO43-)的形式存在可以直接供植物吸收利用。

磷矿是全球唯一的磷酸盐来源,是不可再生资源。随着目前磷特别是磷肥料使用量的增加,全球磷矿储量可能在几十年内枯竭(Cordell et al., 2009)。磷肥的消耗速率已高于全球粮食产量增长的速率,为了满足人们日益增长的粮食需求,磷肥的用量仍将继续增加。Tilman等人预测, 2050年磷肥施用量是2000年的2.4倍 (Tilman et al., 2001) 。Bouwman等人(2009)估计2050年,农田磷肥的总投入量为29至46 Tg 每年,其中每年10至23Tg在土壤中累积,每年3至5 Tg因侵蚀而损失。磷肥的利用效率很低,大量在土壤中累积。

在不进一步增加磷投入的情况下提高作物的磷效率,就需要更好地开发和利用农业生态系统中的土壤资源。为了实现这一目标,就需要更好地利用植物多样性,特别是在间作物种根际发生的生态位互补和促进作用。间作被定义为两个或多个物种在同一土地上同时生长一段时间。作物不一定同时播种,收获时间也可能不同。豆科谷类作物间作是很广泛应用的作物组合,系统通过加强互补和促进作用进而减少了种间竞争,使作物充分利用土壤资源,反过来也反映了植物产量的增加相应地提高了整个农业生态系统的效率。

李隆等人在4年的田间试验中低磷高氮土壤上玉米间作蚕豆,玉米超产43%,蚕豆超产26%,比单作具有产量优势。间作系统中豆科作物可以增加相关谷类作物的磷吸收。间作的优点还包括,提高了农作物生产中对当地资源的利用率,避免只依赖一种作物,产量更稳定,抗干扰能力增强,减少农药和化肥的使用,与单作相比,间作可以改变根际微生物群落结构等。当植物改善其相邻作物的环境,并增加他们的生长提高生存率时,促进作用就会发生。间作农业生态系统中根系相互促进作用包括间作中豆科植物向非豆科植物之间的氮转移,通过菌根真菌改善植物营养过程等。根系相互促进作用在养分贫乏的土壤和低投入的农业生态系统中更为重要。

互补可以定义为通过间作物种之间的资源分配减少种间竞争和竞争排斥。物种可能在时间、空间和形式上以不同的方式使用给定的资源。玉米与一些豆科作物间作,玉米的根系分布在深层土壤,而大豆、蚕豆根系分布在浅层土壤,呈现出空间上的互补。非豆科作物与豆科作物之间的氮利用也是互补,非豆科作物只能利用土壤中的氮素,而豆科植物可以通过共生固氮从大气氮库中获得氮。同时不同作物对磷的利用也存在着互补。

由于不同植物种类可能使用不同的磷库,因此,间作系统的总磷吸收量可能大于单作物种,从而减少相邻植物之间的竞争。与单一栽培相比,蚕豆玉米间作的全磷含量增加了20%-38%,白羽扇豆与玉米间作全磷量增加了50%,春豌豆大麦间作全磷增加了20%。一些盆栽实验也得出,豆科与禾本科间作比起任一作物单作可以实现更大的磷吸收。

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