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磷（P）是植物生长必需营养元素，但其资源有限且传统肥料存在弊端。研究人员探究以市政污水生产的聚养藻类生物膜（PAB）作小麦磷肥的效果，发现 PAB 是有效有机磷源，且丛枝菌根真菌（AMF）与 Serendipita vermifera 协同可增强小麦对 PAB 中磷的吸收，为可持续农业提供参考。
在农业生产的大舞台上，磷元素可是一位至关重要的 “角色”。它是植物生长必不可少的营养元素，从植物种子的萌发，到茁壮成长，再到开花结果，磷元素都参与其中。然而，当下农业却面临着磷元素供应的难题。磷主要从开采的磷矿石中获取，其地质循环极为漫长，从数亿年到数十亿年不等，堪称一种不可再生资源。而且，像磷酸铵、过磷酸钙这类矿物磷肥，虽然能快速为植物提供磷元素，但很容易被微生物固定，转化为氧化物，最终导致植物可吸收利用的磷减少。不仅如此，磷肥还会随着径流流失，引发水体富营养化等一系列环境问题，严重影响生态平衡。
为了解决这些棘手的问题，来自德国于利希研究中心（Forschungszentrum Jülich）等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们聚焦于藻类生物膜，这种在污水处理领域崭露头角的物质，能否摇身一变，成为农业中高效的磷肥呢？研究人员围绕这一疑问开展了深入研究。最终发现，聚养藻类生物膜（PAB）是一种有效的有机磷源，相较于传统的重过磷酸钙（TSP），它的磷淋失风险更低。同时，丛枝菌根真菌（AMF）和有益根内生菌 Serendipita vermifera 的协同作用，能够显著增强小麦对 PAB 中磷的吸收。这一研究成果发表在《Plant and Soil》杂志上，为可持续农业发展中磷肥的高效利用提供了新的思路和方向。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是采用液态31P核磁共振光谱法（31P NMR）分析藻类生物膜中的磷物种；二是通过渗滤液分析来评估磷的释放动态；三是开展盆栽实验，在温室控制条件下观察小麦的生长、磷吸收以及真菌对根系的定植情况 。
下面让我们详细了解一下研究结果：
- PAB 中的磷物种：利用31P NMR 分析发现，PAB 中超过 80% 的磷为正磷酸盐，约 15% 为正磷酸单酯，还有少量的正磷酸二酯和焦磷酸盐，未检测到膦酸盐和多磷酸盐。这表明 PAB 中磷的存在形式较为特殊，与传统认知中的藻类磷组成有所差异。
- 磷释放动态：通过水和柠檬酸作为萃取剂的实验发现，PAB 中的磷在水中的溶解性远低于 TSP。用水萃取时，PAB 仅释放 1.1% 的总磷，而 TSP 能释放约 20%；用柠檬酸萃取时，PAB 和 TSP 的磷释放动态相似，均在最初几天释放量较大，之后逐渐减少。这说明 PAB 中的磷虽然不易在水中释放，但在根系分泌物类似的环境下，其释放特性会发生改变，可能更有利于植物吸收。
- 植物生长实验：实验 1 表明，尽管小麦从 PAB 中吸收的磷少于 TSP，但两种肥料处理下的小麦生长表现相似。实验 2 发现，不同肥料和真菌接种处理对小麦的生长和磷吸收影响各异。AMF 单独接种会抑制小麦地上部和地下部的干重增长，但能提高相对磷含量；S. vermifera 单独接种对磷吸收无影响，但可促进根系生长；两者共同接种可显著增加小麦根系的磷含量 。
综合研究结果和讨论部分，该研究意义重大。一方面，明确了 PAB 作为小麦有机磷源的有效性和低淋失优势，为农业生产提供了一种可持续的磷肥选择；另一方面，揭示了 AMF 和 S. vermifera 在优化藻类生物膜磷肥利用中的协同作用，为微生物在农业领域的应用开辟了新途径。未来，有望基于这些发现进一步优化磷肥使用策略，推动可持续农业的发展，在保障作物产量的同时，减少对环境的负面影响，实现农业与生态环境的和谐共生。
