利用沸石、糖蜜和植物促生微生物提高磷灰石溶解度并促进高粱磷吸收的机制研究

本研究针对伊朗胡齐斯坦省钙质砂土磷有效性低的问题，创新性地结合磷灰石(Ap)、沸石(zeolite)、糖蜜(molasses)及植物促生微生物(PGP microorganisms)，系统探究了其对磷形态转化、碱性磷酸酶活性及高粱(Sorghum bicolor L.)生长的影响。研究发现沸石与糖蜜分别通过离子交换和微生物刺激作用显著提升Olsen-P和Ca2-P含量，其中接种Claroideoglomus etunicatum真菌和Enterobacter cloacae细菌可协同降低土壤pH并促进磷活化。该研究为钙质土壤磷肥高效利用提供了低成本解决方案，成果发表于《Scientific Reports》。

　　

在伊朗西南部的胡齐斯坦省，广袤的农田面临着一个严峻挑战：钙质砂土中磷的固定问题。这些土壤pH高达7.8，有机质含量不足1%，导致传统磷肥极易被固定或流失。更棘手的是，尽管伊朗本土拥有丰富的磷灰石(Apatite, Ap)资源，但每年仍需进口150万吨磷矿石用于工业制肥——这种矛盾现象源于磷灰石在碱性土壤中的极低溶解度。如何通过生态友好的方式活化这种天然磷源？来自伊朗沙希德·查姆兰大学的研究团队Fereshteh Hashemi、Roya Zalaghi和Naeimeh Enayatizamir开展了一项创新研究，他们巧妙结合矿物改良剂、农业副产物和功能微生物，为破解这一难题提供了新思路。

研究团队采用盆栽实验设计，通过磷形态分级技术（包括Ca₂-P、Ca₈-P等无机磷和5类有机磷分级）、碱性磷酸酶活性测定及微生物生物量磷分析等方法，系统评估了沸石（0.3%）、糖蜜（0.1%）与四种PGP微生物（真菌Claroideoglomus etunicatum、Serendipita indica，细菌Enterobacter cloacae、Brevundimonas sp.）对磷灰石（0.15%）溶解的协同效应。实验选用高粱Speedfed品种作为模式作物，其在当地种植广泛且能与菌根形成共生关系。

磷形态转化机制
研究首次揭示了不同处理对磷库的重分布规律：单独施用磷灰石时，磷主要存在于难溶性Ca₁₀-P（48%）和Ca₈-P（37%）中。而添加沸石后，Olsen-P和Ca₂-P分别提升1.21和1.67倍，这归因于沸石的阳离子交换能力促进了不稳定钙磷酸盐的形成。糖蜜处理则显著增加有机磷比例，其中中度活性有机磷（moderately labile Po）增幅达287%，这与其刺激微生物代谢产生有机酸密切关联。

微生物的协同效应

接种C. etunicatum和E. cloacae的处理表现出最强的酸化能力，使土壤pH显著降低。有趣的是，尽管沸石本身呈碱性（pH 8.1），但Ap-Z处理的pH降幅反而最大，这表明微生物-沸石-磷灰石三者存在独特互作。碱性磷酸酶活性在糖蜜处理中最高（133.17 μg PNP/g/h），尤其是E. cloacae接种组，证实糖蜜能有效激活微生物的磷转化功能。

植物响应特征

Ap-Z处理的高粱生物量比单施磷灰石增加42%，磷吸收效率提升1.8倍。菌根真菌C. etunicatum通过扩大根系吸收面积，使根际磷浓度提高35%。叶绿素指数与磷吸收呈显著正相关（R²=0.87），印证了磷供应对光合作用的决定性影响。

这项研究开创性地证明了农业副产物与本土微生物联用的经济价值：沸石通过物理化学作用促进磷释放，糖蜜则通过生物化学途径激活磷循环，而PGP微生物是连接两者的关键纽带。该方案不仅可将磷肥成本降低60%（相比进口磷肥），还能减少磷流失对水体的污染。研究结果对全球约8.3亿公顷钙质土壤的可持续管理具有重要参考价值，尤其为资源受限地区提供了"以废治废"的生态农业范式。未来研究可进一步优化微生物-改良剂组合，并探索其在其他作物体系中的适用性。