全世界的耕地中約有43%缺磷，我國則有三分之二的土壤缺磷。為解決糧食問題，增加化肥的投入無疑是提高作物高產(chǎn)的唯一選擇。但我國南方土壤中含有大量的無定型氧化鐵、鋁，對磷肥有極強(qiáng)的吸附固定用成為難溶性磷，使得利用率極低；而北方石灰性土壤中也存在碳酸鈣對磷的固定。由于植物對磷的較低的利用率，施入土壤的磷肥當(dāng)季利用率一般僅有10%～25%。75%～90%磷肥以磷酸鹽的形態(tài)積累于土壤中，累積在土壤中的磷高達(dá)6000萬噸，相當(dāng)于每年施肥量的幾倍到幾十倍。同時(shí)，沒有被植物利用的磷肥可隨土壤的侵蝕而流失，造成水體污染，如太湖污染中，土壤磷的侵入是一個(gè)重要的因素。我國磷礦資源大部分集中在云南、貴州、四川、湖北和湖南等地，約占我國磷礦總儲(chǔ)量的五分之四，甚至更多。我國磷礦資源中80%以上為中低品位磷礦。用磷礦粉加工成化學(xué)磷肥，成本高，長期施用造成土壤板結(jié)，也會(huì)污染環(huán)境。磷礦粉直接施用于土壤中時(shí)，肥效受到許多因素限制。中國國內(nèi)磷礦資源現(xiàn)狀是豐而不富、分布偏遠(yuǎn)、難以開采、品味低下、難以為繼，而供應(yīng)體系則是浪費(fèi)嚴(yán)重、規(guī)模偏低、成本較高、運(yùn)輸困難，同時(shí)國內(nèi)磷礦石資源高進(jìn)低出的做法導(dǎo)致國家資源的流失，在很大程度上制約了國家磷肥生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而關(guān)系到我國糧食安全。因此，從各方面探索磷肥的有效利用條件以提高磷素利用率的研究一直是國內(nèi)外磷肥研究的核心，如利用磷高效基因型植物挖掘作物自身對磷素的利用潛力，或調(diào)控土壤理化性質(zhì)或采用合理施肥方法及合理的施肥量來提高作物對磷肥和土壤磷素的利用，或基于土壤、作物和肥料磷素循環(huán)轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，從肥料的角度來添加改性材料促進(jìn)肥料中磷素的釋放等有效途徑。目前土壤調(diào)理劑應(yīng)用較多，但用于制造肥料的還比較少。從20世紀(jì)60年代開始，美國、日本等發(fā)達(dá)國家就著手研究和改進(jìn)化肥的制造技術(shù)，力求從改變化肥本身的特性來提高肥料的利用率，防止磷肥被土壤固定；國內(nèi)也開展了磷肥活化的研究，并取得一定成效。本文從磷肥包衣、磷肥酸化、向磷肥中添加高分子化合物等多方面，綜述了國內(nèi)外有關(guān)磷肥有效性提高的研究進(jìn)展，深入了解不同磷肥的特性和作用機(jī)理，指導(dǎo)磷肥的合理施用具有重要意義。
土壤磷肥的轉(zhuǎn)化速率受作物類型、土壤理化性質(zhì)(土壤溶液中游離Fe，活性CaC03、pH、粘粒含量、有機(jī)碳含量等)、環(huán)境條件(土壤濕度、溫度等)、種植方式、磷肥種類和用量以及施用方式等的影響。土壤磷肥活化劑的研究則是基于影響磷肥轉(zhuǎn)化因素的研究來進(jìn)行的。向肥料中添加某些材料，改變傳統(tǒng)化學(xué)磷肥的性質(zhì)，能減少土壤對磷的吸附固定，增加磷在土壤中的擴(kuò)散。添加的材料稱為活化劑，可分為非生物活化劑和生物活化劑。也有人將活化劑按照有機(jī)和無機(jī)(來源于工農(nóng)業(yè)廢物和礦山，經(jīng)物理和化學(xué)修飾等方法處理而成)兩個(gè)系列加以區(qū)分。
1磷肥活化的非生物方法
1.1包膜磷肥
20世紀(jì)60年代以來，美國、日本等發(fā)達(dá)國家就著手研究和改進(jìn)化肥的制作技術(shù)，力求改變化肥本身的特性進(jìn)而提高肥料的利用率，研制并推廣了控釋和緩釋肥料系列產(chǎn)品，但大多為控釋氮肥的研究，而對于控釋磷肥的研究則比較少，且關(guān)于這方面的機(jī)理研究還比較少。Diez等報(bào)道了用高分子有機(jī)化合物化學(xué)樹脂包衣磷酸二銨的試驗(yàn)。因?yàn)榘晃飳α椎目蒯屪饔茫瑴p少了土壤對磷肥的固定作用，增加了磷肥的利用率。磷在土壤中的移動(dòng)主要靠擴(kuò)散作用，而擴(kuò)散作用決定于土體中磷濃度之差。因?yàn)橥寥缹α椎奈鼊偣潭?，使土壤溶液中磷的濃度很低，移?dòng)很慢而且移動(dòng)的范圍很小，所以施用磷肥要考慮減少土壤對磷的同定和磷肥與根系接觸機(jī)會(huì)多等因素。劉建玲研究發(fā)現(xiàn)，包被磷肥較未包被磷肥減少了Ca2-P向Ca8-P的轉(zhuǎn)化，增加了施入磷向Al-P的轉(zhuǎn)化而減少了向Fe- P、O-P的轉(zhuǎn)化，磷肥利用率提高2.9個(gè)百分點(diǎn)。劉建玲和張風(fēng)華指出，在固磷能力較強(qiáng)的土壤中，集中施用磷肥是提高磷肥有效性的有效措施。對于普通磷肥來說，二者是矛盾的；但對于包膜磷肥來說，則可直接施用于根系附近，增加根系直接接觸磷素的機(jī)會(huì)，又減少了土壤對磷的固定，解決了二者之間的矛盾。胡瑩瑩研究指，與普通磷酸一銨相比，控釋磷肥施入土壤后磷的有效性較高，提高了磷肥當(dāng)季利用率；無論是近根區(qū)還是非根區(qū)土壤有效磷隨時(shí)間的變化分配更趨于合理，并且提高了作物產(chǎn)量。
1.2酸化磷肥
20世紀(jì)30年代，芬蘭研究和生產(chǎn)了一種稱之為柯特卡肥料的部分酸化磷肥，簡稱PAPR。該肥料是用硫酸或磷酸將磷礦肥進(jìn)行部分酸化，使磷礦粉中的難溶性磷部分轉(zhuǎn)化為水溶性磷和枸溶性磷，未經(jīng)轉(zhuǎn)化的那部分磷在作物生長過程中特別是在酸性土壤上，在作物根際微酸域內(nèi)，被作物分泌的有機(jī)和無機(jī)酸等作用，逐步轉(zhuǎn)化為有效磷被作物吸收利用，在一定的條件下，有較好的增產(chǎn)效果，且生產(chǎn)成本較低。Haque在三葉草上施用50%酸化磷礦粉，獲得了理想的肥效；吳平宵的盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明酸化磷礦粉的磷肥肥效較過磷酸鈣有較大幅度的增加。部分酸化磷肥相當(dāng)于控釋磷肥，具有耗酸量少、節(jié)約硫酸、節(jié)約生產(chǎn)成本及運(yùn)輸施用費(fèi)用的優(yōu)勢，目前在很多國家如德國、法國、澳大利亞、巴西等均有大量生產(chǎn)和應(yīng)用。日本在1979年就已經(jīng)批準(zhǔn)硝基腐殖酸磷肥作為國家法定的肥料品種，我國南京土壤研究所在20世紀(jì)80年代也開展了磷肥酸化的研究，鄭州工業(yè)大學(xué)磷肥與復(fù)肥研究所開發(fā)部分酸化磷礦一步法制復(fù)合肥料。在不同的土壤中，部分酸化磷肥的差別很大，在土壤中釋放的機(jī)理電不同，部分酸化磷肥越來越受到國內(nèi)外肥料界的重視。
1.3膨潤土與改性膨潤土
關(guān)于膨潤土提高土壤磷肥利用率的問題，很多人已經(jīng)作了大量工作。膨潤土施用于土壤，可以有助于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，提高土壤的保肥保水能力，同時(shí)還能增強(qiáng)土壤的緩沖性能，吸附有害元素，減輕土壤污染，在環(huán)境保護(hù)上也具有很大意義。在肥料生產(chǎn)中加入適量的膨潤士，除起到上述的調(diào)理作用外，具有一定的緩釋作用，近年來在我國廣泛用于復(fù)混肥的制造，增強(qiáng)肥料顆粒強(qiáng)度，減少養(yǎng)分的損失。
改性膨潤土(betonite)是一種以蒙脫石為主要成分的黏土礦物，具有很強(qiáng)的吸水性，吸水后體積膨脹，具有很強(qiáng)的交換能力，晶層間吸附陽離子，進(jìn)一步使得吸附離子晶層間距離增加而更容易吸收水分而膨脹，吸附的陽離子被置換時(shí)，又增強(qiáng)了膨潤土的吸剛性和陽離子交換量，為膨潤土改性提供了條件。陳智文等在研究玉米施用改性膨潤土后指出改性膨潤土使磷肥的HP042-，和PO43-吸附在膨潤土的顆粒上，以緩效磷的形式保存，緩慢的釋放，可以有效的防止磷肥的固定轉(zhuǎn)化成為無效磷，符合玉米的需肥規(guī)律，磷肥利用率大最大，其次是未改性膨潤土處理磷肥和普通磷肥處理。
改性膨潤土與磷結(jié)合后水溶性弱，但不失有效性，抑制了土壤對水溶性磷的固定，減緩速效磷向遲效、無效態(tài)轉(zhuǎn)化，使得磷的生物有效性有較大的提高，磷肥利用率不僅僅以其本身的化學(xué)有效性作為標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該同時(shí)考慮其生物有效性作為評(píng)判指標(biāo)。
1.4沸石與改性沸石
沸石是一種具有架狀結(jié)構(gòu)的含水的堿金屬和堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物，因其內(nèi)部多孔洞和孔道，具有較強(qiáng)的離子交換和選擇性吸性能。沸石是具有多孔結(jié)構(gòu)的天然礦物質(zhì)，有保水、保肥的特點(diǎn)，隨著對沸石的深入研究，沸石在土壤改良等方面有著十分廣闊的應(yīng)用前景?；逝c沸石混施，能提高肥料利用率，加強(qiáng)土壤通透性。一些研究表明，沸石對磷具有很大的吸附容量，但吸附強(qiáng)度較土壤中的主要吸附介質(zhì)(氧化物、黏土礦物、碳酸鈣等)小，沸石與磷肥混合后，減少土壤對磷肥的固定，能夠提高磷肥的有效性，并能改良土壤性能，顯著降低農(nóng)業(yè)種植成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如楊瑩等研究發(fā)現(xiàn)，沸石能使施肥點(diǎn)以及距離施肥點(diǎn)4cm以內(nèi)土壤的速效磷含量明顯提高，但對遠(yuǎn)離施肥點(diǎn)(大于4cm)的土壤速效磷影響較小。
將沸石改性或改型處理可以提高天然沸石的吸附、離子交換等性能。沸石的改性方法有高溫灼燒、酸處理、離子交換及水冷卻處理等。目前關(guān)于改性沸石的研究多集中在銨飽和的沸石。Lai的研究表明銨飽和沸石施入土壤后可使土壤積累的難溶性磷重新釋放，并作為植物有效N、P的供應(yīng)源。Barharick的研究結(jié)果表明銨飽和沸石施入土壤后，隨著沸石與磷礦石比例的增大，蘇丹草對磷的吸收量增加。利用NH4-沸石來調(diào)控和促進(jìn)磷灰石的溶解和土壤中難溶性磷酸鹽的釋放的試驗(yàn)結(jié)果表明，銨飽和沸石與磷灰石的混合物能有效溶解和釋放土壤難溶性磷，提高作物主要生育期七壤速效磷含量水平；能提高土壤儲(chǔ)量，提高土壤供磷強(qiáng)度和供磷能力，促進(jìn)植物剝土壤磷的吸收，提高植株含磷量，積累更多的磷；提高了磷肥利用率。田雨的論文研究了天然沸石與H-沸石、Ba-沸石、Mg-沸石、Ca沸石和K-沸石對磷吸附解吸特性的影響，發(fā)現(xiàn)供試沸石(除K-沸石)對磷的吸附量都有所提高，改性沸石(除H-沸石外)對磷的解吸率均高于天然沸石；該論文還研究了改性沸石與天然沸石的吸磷量與溫度、平衡電介質(zhì)濃度及pH的關(guān)系。改性沸石(H-沸石除外)提高磷素解吸率特性說明改性沸石在農(nóng)業(yè)實(shí)踐中對提高磷肥利用率有著廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值，但Ca-沸石、Mg-沸石和Ba沸石施人pH值較高的土壤中容易引起磷的固定，則應(yīng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中具本情況來應(yīng)用。
日本研制了生物沸石有機(jī)肥料；還有的國家利用沸石肥料、微最元素、有機(jī)肥、腐殖酸等配制沸石復(fù)混肥，這些尚需深入研究。目前美國已經(jīng)研制出一種可以再生的緩釋離子交換肥料，可以交換出NH4+,K-Ca2+等，還穩(wěn)定釋放出磷，肥料效果長達(dá)3個(gè)生長季節(jié)；沸石已經(jīng)作為一種新型的農(nóng)用礦物在應(yīng)用，但關(guān)于沸石對土壤環(huán)境的影響，長期施用的效應(yīng)，沸石促進(jìn)土壤中難溶性磷釋放的機(jī)制等問題都需要進(jìn)一步思考。
1.5腐殖酸類物質(zhì)以及其它有機(jī)活化劑
用于磷礦粉活化的有機(jī)活化劑包括腐殖酸、糠醛查、有機(jī)肥、造紙黑液(含有木質(zhì)素)以及化學(xué)有機(jī)高分子物質(zhì)等。
1.5.1腐殖酸類物質(zhì)泥炭、褐煤、風(fēng)化煤等中都含有豐富的腐殖酸類物質(zhì)，可作為常規(guī)化肥的添加劑而與其混合使用。腐殖酸是一種高分子有機(jī)酸，具有多種活性基團(tuán)(羧基、酚羥基、醇羥基、甲氧基等)，有較高的陽離子交換能力，通過金屬離子(Fe3+，AL3+等)搭橋與磷酸鹽形成三元復(fù)合體.這種絡(luò)合作用大大活化了土壤中潛在磷；腐殖酸-金屬-磷酸鹽絡(luò)合物既能防止土壤磷的固定，又易被作物吸收，是腐殖酸對磷肥增效的機(jī)理之一。魏建民選用褐煤腐殖酸活化低品位磷礦粉生成腐殖酸磷肥，在肥料費(fèi)用投入相等的情況下，施用腐殖酸磷肥增產(chǎn)效果優(yōu)于磷酸二銨，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。安志裝等的研究也指出，腐殖酸的大量添加不僅阻礙施入的水溶性磷的固定，而且也活化了土壤中原有的磷，可能與腐殖酸提高了土壤中磷酸酶的活性，促進(jìn)了有機(jī)磷(包括腐殖酸自身含磷)的礦化有關(guān)。孫小燕等的研究也驗(yàn)證了腐殖酸能與土壤中的AL3+、Ca2+和重金屬及高嶺土等發(fā)生鰲合作川，降低它們對磷的同定提高磷的有效性。胡敏酸與磷肥復(fù)合后，一方而能夠提高磷肥在施肥點(diǎn)有效性，另外一方面隨著時(shí)間的推移，又可使施肥點(diǎn)的磷逐漸向外擴(kuò)散，從而使得外圍磷表現(xiàn)出一定的升高趨勢。
有機(jī)肥也可以提高磷礦粉的肥效，因?yàn)橛袡C(jī)物中具有某些可以絡(luò)合Ca2+的功能團(tuán)，從而可以溶解磷礦粉，有機(jī)肥在腐解過程中產(chǎn)生某些有機(jī)酸人檸檬酸、草酸等可以溶解磷礦粉。
近十多年來，人們對植物根系分泌有機(jī)酸提高土壤磷素生物有效性機(jī)制的研究日趨活躍，深入挖掘作物自身對磷素的利用潛力。根據(jù)用C14的研究表明，油菜在低磷情況下分泌草酸和檸檬酸的量是正供磷的9倍。生長在石灰性缺磷土壤上的白羽扇豆，可形成大量的簇生根，并分泌大量的檸檬酸使根際酸化，提高難溶性磷的生物有效性。根系分泌的有機(jī)酸，包括檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸和α-酮戊二酸等，可以降低根際土壤的pH值，增加難溶態(tài)磷的活性，還可以與Fe、Al、Ca等形成螯合物，從而通過離子交換和還原作用，抑制吸附或者以有機(jī)磷形式沉淀出來，增加對土壤難溶態(tài)磷的釋放。如肥田蘿卜、分泌酒石酸對鐵、鋁等金屬元素有一定的螯合作用，能夠釋放大量難溶性Fe- P和Al-P。有機(jī)酸對石灰性潮土中施入不同磷酸鹽后速效磷含量增加，可能是因?yàn)闇p少了磷吸附、促進(jìn)土壤有機(jī)磷和無機(jī)磷有效化過程等途徑活化了土壤中原有的磷的緣故。
龐榮麗等研究了幾種低分子量有機(jī)酸對不同合成磷源的釋磷效應(yīng)，結(jié)果表明供試的草酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、乙酸等對磷酸二鈣中磷素的釋放有不同程度的促進(jìn)作用。介曉磊等采用室內(nèi)培養(yǎng)和化學(xué)分析的方法研究了幾種低分子量有機(jī)酸對石灰性土壤中磷的活化作用。結(jié)果表明：供試有機(jī)酸通過溶解、螫合等作用均能不同程度地促進(jìn)合成磷酸鹽的磷素釋放。有研究指出檸檬酸是低分子的有機(jī)酸，在培養(yǎng)試驗(yàn)初期可以使施肥點(diǎn)以及最外層土壤的速效磷含量達(dá)到最高，說明檸檬酸可以增加磷的溶解性，減少磷在土壤中的吸附固定，增強(qiáng)磷在土壤中的移動(dòng)(擴(kuò)散)能力；但檸檬酸是小分子有機(jī)酸，容易被微生物分解，因而隨著培養(yǎng)時(shí)間延長，其作用效果逐漸變小。
對根系分泌的低分子量有機(jī)黻活化土壤磷的研究多是關(guān)于有機(jī)酸對磷素吸附解吸過程的影響，而關(guān)于不同的低分子量有機(jī)酸對不同形態(tài)磷酸鹽的活化作用、在有機(jī)酸影響下的土壤磷素形態(tài)轉(zhuǎn)化以及利用酸活化機(jī)理改性磷肥等問題，還缺乏較深人的研究。
l.5.2高分子有機(jī)化合物楊瑩等的研究表明高分子有機(jī)化合物AM、羧甲基纖維素、木素等與磷肥復(fù)合后能夠競爭、掩蓋土壤中磷的吸附位，減少土壤對磷的固定。與磷肥復(fù)合后，一方面能夠提高磷肥在施肥點(diǎn)有效性，另外一方面隨著時(shí)間的推移，又可使施肥點(diǎn)的磷逐漸向外擴(kuò)散，從而使得外圍磷表現(xiàn)出一定的升高趨勢。
聚丙烯酰胺為高分子材料，能促進(jìn)土壤細(xì)小顆粒相互凝聚成穩(wěn)定的團(tuán)聚體，增加土壤中大孔隙的比例，從而提高土壤的入滲能力，減少土壤侵蝕。同時(shí)，聚丙烯酰胺具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子基團(tuán)與水分子之間可以相互締合，具有吸納和保水性能。因此，聚丙烯酰胺可作為土壤的改良劑、保水劑，能提高土壤固有磷以及施入磷的有效性。Lentz等研究指出，聚丙烯酰胺在減少土壤侵蝕的同時(shí)也相應(yīng)減少了土壤的磷素?fù)p失，尤其是土壤顆粒磷的損失。龍明杰等研究了在某一特定磷濃度下聚丙烯酰胺對磷索在土壤中吸附的影響。
木素是由苯基丙烷單元通過醚鍵和碳一鍵連接而成的高分子化合物，具有三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。木素是植物體內(nèi)重要的組成物質(zhì)，但在造紙工業(yè)中沒有被利用，而是作為制漿黑液的一部分被排入水體。近年隨著對環(huán)境治理力度加大，展開了對木素的回收利用的研究，發(fā)現(xiàn)木素能有效的活化磷礦粉。李淑儀等研究以沙田柚為例的果樹施用經(jīng)造紙黑液有機(jī)活化劑活化處理磷礦粉的效果，結(jié)果表明，施用活化處理磷礦粉的柚樹在各生育期的葉片養(yǎng)分狀況比施用過磷酸鈣和鈣鎂磷肥的好，采用活化技術(shù)可使磷礦粉的肥效超過過磷酸鈣和鈣鎂磷肥，從而可大幅度地降低果園的肥料和施肥用工費(fèi)而降低生產(chǎn)成本，同時(shí)又可減少因施肥過量和磷肥生產(chǎn)而造成的浪費(fèi)和環(huán)境污染，還可使造紙廢液開發(fā)產(chǎn)品的利用而使工業(yè)廢物作為資源利用而減少它的二次污染。李淑儀等還以蔬菜、桉樹等為對象，在玄武巖磚紅壤上進(jìn)行了磷肥活化研究，指出活化劑對磷的促釋和控釋機(jī)理在于通過對土壤鐵、錳、鋁含量的調(diào)解而實(shí)現(xiàn)對磷的活化。郭榮發(fā)利用有機(jī)高分子化合物對磷礦粉進(jìn)行活化，馮兆濱等利用無機(jī)和有機(jī)活化劑對低品位的磷礦粉進(jìn)行了改性以提高磷肥的利用率。朱啟紅和伍鈞用亞銨法制漿廢液中的木質(zhì)素磺酸鹽的氨解反應(yīng)物為原料制成的復(fù)混肥進(jìn)行盆栽試驗(yàn)研究表明，該復(fù)混肥能增強(qiáng)磷在土壤中的溶解，促進(jìn)磷的活化，同時(shí)具有緩釋特性，能提高磷的利用率，但廢液中同時(shí)含有較多的重金屬，盡管采用鈍化技術(shù)，仍會(huì)在一定程度上污染土壤或存在潛在的威脅。因此目前對造紙廢液用于農(nóng)業(yè)上的做法仍有很大的爭議。
1.6微量元素活化劑
一些含微量元素的化合物對磷肥在土壤中的移動(dòng)有推動(dòng)作用，能夠減少速效磷的固定和退化，同時(shí)補(bǔ)充土壤中量和微量元素的不足，增強(qiáng)作物抗病能力，刺激作物根系生長，利于磷的吸收，從而提高了磷肥的當(dāng)季利用率。莫桂英和謝偉研制了磷肥添加微量元素制成的促進(jìn)劑制成了高效磷肥，取得良好效果。周斌和王美燕對微量元素磷肥的生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了開發(fā)研究發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)中添加硼、鉬和復(fù)合微量元素的磷礦轉(zhuǎn)化率有顯著提高，施用在作物上則提高磷肥中有效磷的利用率，增產(chǎn)明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
2磷肥活化的生物方法
2.1磷細(xì)菌劑和真菌劑及菌根
利用具有解磷功能的微生物可將難溶性的磷轉(zhuǎn)化為植物可利用的磷源，從而提高其肥效，機(jī)理是利用微生物分泌的有機(jī)酸或微生物呼吸釋放二氧化碳，一方面降低土壤pH值，另一方面與土壤中被固定的磷素形成可溶的絡(luò)合物或螫合物。前蘇聯(lián)和東歐國家在20世紀(jì)80年代中就開始研究磷細(xì)菌劑和真菌劑施用在士壤上能明顯促進(jìn)土壤中殘余磷的釋放，提高植物對磷的吸收。早在1903年就有研究者發(fā)現(xiàn)有溶解無機(jī)磷的微生物的存在。20世紀(jì)40年代，溶磷微生物(PsMs)就開始用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如印度施用溶磷菌劑，加拿大西部草原4個(gè)省應(yīng)用拜萊青霉Penicilliumbilaii生物肥料，作物得到了高產(chǎn)，中國20世紀(jì)50年代后也對磷細(xì)菌菌劑開展了大量研究。在溶磷微生物的應(yīng)用中也遇到過作物明顯增產(chǎn)但未表現(xiàn)溶磷效果或較有較高的溶磷作用而沒有提高作物產(chǎn)量，或者年年接種溶磷菌并不能年年增產(chǎn)。
Gerretsen在1948年研究發(fā)現(xiàn)，生長于不滅菌土壤中的植物干重比生長于滅菌土壤中的植物干重增加72%-188%，磷的吸收量也大幅度增加約79%～342%。Louw和Web1ey得到100多種解磷細(xì)菌，認(rèn)為乳酸和α-酮基葡萄糖酸可以有效溶解磷酸鹽，酸化、鰲合土壤中的難溶性磷。多數(shù)解磷細(xì)菌(PSMs)都能溶解Ca-P化合物，只有少數(shù)能溶解Fe-P，Al-P。根據(jù)大量對微生物的研究，有很多人將解磷細(xì)菌與肥料混合施用，取得一定的效果。很多的研究證明了根際微生物在轉(zhuǎn)化土壤磷素方面的作用，如根際中分解有機(jī)磷的細(xì)菌較非根際土壤中多，能夠分解礦質(zhì)態(tài)磷特別是磷酸鈣，使不可利用態(tài)的磷變成能被植物吸收的狀態(tài)，為改善植物的磷素營養(yǎng)起到了重要作用；微生物產(chǎn)生的植素酶、核酸酶和磷酸單酯酶等加速植素、核酸、磷脂等含磷有機(jī)化合物的分解，促進(jìn)磷素釋放；微生物在代謝過程中產(chǎn)生
的有機(jī)酸分泌到土壤中，與Ca-P、Fe-P和Al- P等進(jìn)行螫合，使難溶性磷轉(zhuǎn)化為可溶性磷。微生物和植物根系的分泌物溶解磷礦粉已經(jīng)成為近幾年植物磷素營養(yǎng)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，鐘傳青分離出磷細(xì)菌P17產(chǎn)生有機(jī)酸，可能鰲合磷礦粉中的金屬離子而使得磷游離出來增加了磷礦粉的利用率；趙小蓉從玉米根際分離得到節(jié)桿菌(ITCRl7)分泌的乙酸和丙二酸對磷礦粉有很好的溶解性。從燕麥根際分離的微生物中有100多株能將不溶的磷酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性磷酸鹽，其中82%的微生物能夠從磷礦粉葉中釋放出磷。
土壤中的無機(jī)磷大部分是難溶磷。VA菌根植物常常對土壤施用的難溶性磷肥有良好反應(yīng)。菌根是菌根真菌菌絲與高等植物營養(yǎng)根系形成的一種聯(lián)合體，二者互惠共生。菌根提高宿主植物的吸磷能力，對土壤中水溶性、難溶性無機(jī)磷和有機(jī)磷的吸收機(jī)制不同，如改變根際土壤的pH值，擴(kuò)大吸收面積，促進(jìn)磷的運(yùn)輸或分泌有機(jī)酸活化難溶性磷，刺激土壤中其他微生物(如菌絲際磷細(xì)菌和真菌)的生長和繁殖。AM廣泛分布在田間，菌絲表面積較大，擴(kuò)大了根系對磷地吸收范圍，而且菌絲的表面對磷具有很強(qiáng)的親和力。菌根通過根系和菌絲的橋接(菌絲橋)作用，加速已吸收的磷向根運(yùn)轉(zhuǎn)。Tarafdar和Marschner認(rèn)為，接種菌根真菌可以增加土壤磷酸酶的活性，而Azcon等關(guān)于熏農(nóng)草上的研究則得出接種菌根真菌降低了酸性磷酸酶活性的結(jié)論。有大量研究發(fā)現(xiàn)多種微生物菌根侵染對磷礦粉有較好的溶解作用。李慧荃采用砂培花生人工接種VA菌根真菌(Glomus versiformc)，試驗(yàn)結(jié)果表明，花生接種VA菌根，特別是根瘤菌和VA菌根雙接種顯著提高植物對四種國產(chǎn)磷礦粉的利用率。宋春勇的試驗(yàn)表明，接種菌根真菌后植株對3種有機(jī)磷源的利用率都明顯提高。已經(jīng)有研究指出，用VAM菌合解磷菌接種的磷礦石可以代替磷肥施用。有關(guān)菌根對無機(jī)磷利用機(jī)理研究人們?nèi)〉昧嗽S多進(jìn)展，但關(guān)于AM菌根能否降解和吸收有機(jī)磷方面的研究還不多，有限的報(bào)道也是觀點(diǎn)不一。但利用AM作為生物磷肥存在奢望，因?yàn)锳M具有專性共生性，不能在試管中培養(yǎng)。
2.2磷酸酶
根系分泌物是植物作用于土壤環(huán)境的主要方式之一。在植物根系多種復(fù)雜的分泌物中，其中的酸性磷酸酶是植物對缺磷脅迫的最早和最劇烈的反應(yīng)之一。土壤中有機(jī)磷占土壤全磷的三分之一到三分之二，有機(jī)磷在磷酸酯酶的作用下轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷后才能被根系和真菌等微生物利用，一定量的磷酸酶對有機(jī)磷的礦化是不可或缺的。
根際磷酸酶對土壤有機(jī)磷生物有效性有較大的影響。磷酸酶是由活的生物體合成的對有機(jī)磷分解具有專性催化作用的蛋白質(zhì)，是代表一組可催化磷酸或磷酸酐水解的酶，根系分泌的酸性磷酸酶對植物的磷素營養(yǎng)起著主要作用，在pH4～9的土壤中均有磷酸酶的存在，且酸性磷酸酶的分泌量與根外無機(jī)磷的濃度密切相關(guān)，其活性隨著供磷狀況的變化而變化。Fox等人研究了林地灰化土壤中根際磷酸酶，發(fā)現(xiàn)根際磷酸酶的活性比非根際的大。蘇德純等研究發(fā)現(xiàn)，某些磷高效植物在缺磷時(shí)根系能大量分泌低分予有機(jī)酸及磷酸酶，使土壤中的難溶性磷得以活化。植物根磷酸酶活性因土壤缺磷而增大，增大幅度因植物種類不同而不同。Hedley發(fā)現(xiàn)，油菜在栽培35天后，根際土壤中磷酸酶活性是非根際土壤中的10倍，這對作物吸收利用土壤中的有機(jī)磷化合物有促進(jìn)作用。宋春勇等以二葉草為材料，利用三室隔網(wǎng)培養(yǎng)方法，研究了缺磷土壤上施用植酸鈉時(shí)，接種3種泡囊叢枝菌根真菌對根際土壤酸性磷酸酶和堿性磷酸酶活性的影響，結(jié)果顯示接種3種菌根真菌增加了根際土壤酸性磷酸酶和堿性磷酸酶活性，磷酸酶活性增加使有機(jī)磷礦化為植物可利用態(tài)的磷，這也是植酸鈉處理植株吸磷量增加的原因。Tadano和Sakai采用滲析袋法進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明小麥和二葉草Trifolium根際土壤有機(jī)磷化合物含量降低的原因是磷酸酶活性的增強(qiáng)；在正常供磷條件下，9種植物中番茄根系分泌的酸性磷酸酶活性最高，缺磷條件下，白羽扇豆分泌的酸性磷酸酶活性可達(dá)對照的20倍，而赤豆只有對照的1.5倍。馮固、楊茂秋等采朋32P同位素示蹤法進(jìn)行盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，接種菌根真菌后根際土壤堿性磷酸酶活性顯著提高，玉米吸收土壤磷量增加，根際有機(jī)磷量顯著減少。因此說，根系分泌物中的酸性磷酸酶對植物利用土壤有機(jī)磷有重要意義。國內(nèi)外已經(jīng)有很多抑制脲酶活性以調(diào)控氮肥釋放的研究，關(guān)于激活磷酸酶活性來調(diào)控磷肥的研究還鮮見報(bào)道。
3研究展望

磷素轉(zhuǎn)化運(yùn)移規(guī)律和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求使得如何減少肥料尤其是利用率較低的磷肥的投入量成為研究的焦點(diǎn)。磷肥從骨料、磷礦粉、過磷酸鈣、重過磷酸鈣到磷酸一銨、磷酸二銨，已經(jīng)提高了磷肥的利用率，當(dāng)前對磷素活化劑的研究成為必要和必需的.雖然已經(jīng)有許多土壤調(diào)理劑廣泛應(yīng)用于土壤磷素活化，但生物解磷技術(shù)有較大的局限性，且其他非生物磷素活化劑真正用于制造肥料、用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的只有少數(shù)幾種，需要大力開發(fā)多種活化劑在磷肥中的應(yīng)用，同時(shí)開展區(qū)域土壤條件下磷肥活化劑的研究，做到研究與生產(chǎn)應(yīng)用緊密結(jié)合，綜合考慮活化效果和經(jīng)濟(jì)因素及與其相關(guān)的環(huán)境問題等，以便推廣應(yīng)用。很多活化劑同時(shí)具有保持并緩慢釋放養(yǎng)分的作用，開發(fā)控釋型磷肥也是今后工作的重點(diǎn)。雖然常規(guī)肥料在今后相當(dāng)長的時(shí)間仍將是肥料應(yīng)用的主流，但推動(dòng)磷肥活化研究合產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要肥料行業(yè)同其他領(lǐng)域的協(xié)同努力，也需要國家政策上的支持。

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