同步辐射技术在分子尺度上还原了保护性耕作土壤磷元素的真实赋存形态

　　土壤的磷库组成控制着土壤磷元素的生物有效性，对土壤-植物间的养分周转至关重要。传统的磷连续提取法只具有操作上的意义，不能真实反应土壤磷元素的基本形态。基于同步辐射的X射线吸收近边缘结构光谱技术的发展，在分子水平上提供了更准的磷形态信息。虽然，一些研究已经利用这种技术对农田磷元素的形态特征进行了初步研究，但保护性耕作土壤磷形态、转化特征的关键证据仍然不足。2019年12月，浙江大学环境与资源学院梁新强教授团队在国际知名期刊《Soil & Tillage Research》上发表了题为 “The influence of no-till coupled with straw return on soil phosphorus speciation in a two-year rice-fallow practice” 研究论文。该研究采用了P-K边同步辐射技术，通过为期两年的田间试验，深入研究了保护性耕作措施土壤中磷元素的真实赋存形态及其转化过程。 

　　图1 分子尺度上保护性耕作对土壤磷元素形态的影响。 

　　这项研究发现保护性耕作（免耕+秸秆还田）显著增加了土壤总磷和有效磷含量，通过P-k-边-XANES光谱解析，进一步揭示了保护性耕作对壤质和粘壤质稻田土壤中钙、铁、铝氧化物结合磷相对比例的影响差异特征。在分子尺度上，两年的保护性耕作分别提高了土壤钙、铁氧化物结合磷10.4％~27.6％，而铝氧化物结合态磷的相对比例降低了38.6％~40.7％，解释了保护性耕作提升土壤磷元素有效性的深层机制。 

　　该研究为我们理解保护性耕作土壤磷元素的周转机制提供了理论基础。在这项工作中，北京同步辐射装置（BSRF）4B7A-中能实验站为该研究提供了关键的技术支持，通过P-K边-XANES光谱解析技术还原了土壤中磷元素的真实赋存形态。浙江大学环境与资源学院梁新强教授认为“这项工作是对保护性耕作措施中磷元素管理策略的重要补充。土壤磷元素的生物有效性与其赋存形态密切相关，然而，传统的连续提取法的缺点是提取剂之间相互干扰大、提取步骤操作繁琐，无法准确还原磷元素的真实形态。同步辐射P-k-边-XANES光谱解析技术可与31P-NMR核磁共振技术联用，在分子尺度上互补性地解释土壤磷元素的无机和有机结合形态。这项研究有助于揭开土壤磷元素储存的神秘面纱，为提高土壤磷生物有效性和减少土壤磷流失提供科学指导”。 

　　发表文章： 

　　Fayong Li, Xinqiang Liang*, Huifang Zhang, Guangming Tian. The influence of no-till coupled with straw return on soil phosphorus speciation in a two-year rice-fallow practice. Soil & Tillage Research 195(2019), 104389.