刷石-聚磷酸盐纳米复合肥提升玉米磷利用效率及微量营养元素吸收的研究

针对传统磷肥利用率低(<30%)及土壤固定化问题，研究人员开发了纳米级刷石-聚磷酸盐(DCPD-PolyP)复合肥料。通过XRD、SEM和ICP-OES表征证实其非晶态结构(50-100nm)及高磷含量(22.72%)。温室试验显示，DCPD-PolyP全浓度处理使玉米根系生物量提升170%(12.783g)，磷吸收增加280%(5.434g)，磷利用效率达56.93，并显著提高土壤Olsen-P(61.93mg kg-1)及Ca、Zn等微量营养元素生物有效性，为可持续农业提供创新解决方案。

　　

全球约40%耕地面临磷缺乏问题，传统正磷酸盐(Ortho-P)肥料因土壤固定和淋失导致利用率不足30%。纳米羟基磷灰石(nHA)虽具缓释特性，但在碱性土壤中溶解性差；而微米级刷石(DCPD)虽溶解快但易耗尽。针对这些瓶颈，Mohammed VI Polytechnic University的研究团队创新性地将聚磷酸盐(PolyP)引入刷石合成体系，开发出兼具纳米尺度效应和缓释特性的DCPD-PolyP纳米复合肥，相关成果发表于《Journal of Agriculture and Food Research》。

研究采用化学沉淀法合成材料，通过X射线衍射(XRD)分析晶体结构，扫描电镜(SEM)观察形貌，电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定元素组成。在摩洛哥Benguerir的温室实验中，以玉米(品种SUPERMONARK)为模型，设置全浓度(C1=100kg P₂O₅/ha)及减量(C2=C1/2，C3=C1/3)处理，测定生物量、磷利用效率(PUE)及微量营养元素含量。

3.1 纳米肥料表征
XRD显示DCPD-PolyP呈非晶态结构，区别于结晶态DCPD。SEM显示其颗粒尺寸为50-100nm，比微米级DCPD(784.3nm)显著减小。ICP-OES证实DCPD-PolyP磷含量达22.72%(52.26% P₂O₅)，钙磷比降至0.64。

3.2 植株生长参数
DCPD-PolyP-C1处理使玉米株高(136.83cm)较对照增加42%，根生物量(12.783g)和茎生物量(29.090g)分别提升170%和240%，显著优于传统过磷酸钙(TSP)。

3.3 磷吸收与利用效率
DCPD-PolyP-C1的磷吸收量(5.434g)达对照5.6倍，PUE在C3时达56.93。磷转运效率(PTE)在C1时为5.10，是DCPD的2倍。

3.4 微量营养元素吸收
DCPD-PolyP使Ca(26.84g)、Zn(547.27μg)吸收量显著增加，Fe吸收量在C1时达47.11mg，较TSP高65%。

3.5 土壤养分动态
DCPD-PolyP-C2处理的土壤Olsen-P达61.93mg kg^-1，Zn有效性(96.2mg kg^-1)较TSP高20%。

3.6 叶绿素含量
DCPD-PolyP-C1处理的叶绿素含量指数(CCI)在45天时达37.22，较对照提升24%。

该研究证实DCPD-PolyP通过双重机制发挥作用：纳米尺寸增加比表面积促进溶解，PolyP水解产生的酸性微环境持续释放磷并活化微量营养元素。值得注意的是，即使在减量50%施用(C2)时，其效果仍优于全量TSP，这对降低施肥成本与环境污染风险具有重要实践意义。研究为设计"磷-微量营养元素"协同递送系统提供了新思路，但作者指出需通过大田试验验证其对谷物产量的实际影响，并评估长期施用对土壤微生物组的潜在调控作用。