磷石膏改良盐渍土壤：提升大麦产量与养分吸收的关键作用及重金属安全评估

《Discover Agriculture》：Evaluating the effect of phosphogypsum source and rate on barley yield components, nutrients uptake, and heavy metals content under saline conditions

本研究针对全球盐渍化土壤退化问题，通过温室盆栽试验系统评估了两种工业副产磷石膏（PG1、PG2）与天然石膏（G）对盐胁迫下大麦产量构成、养分吸收及重金属迁移的影响。结果表明，磷石膏可显著提升大麦穗数、粒重及籽粒产量（增幅达59%-61%），并促进磷、硫等关键养分吸收，且未引起重金属在植株体内的累积。研究证实磷石膏可作为天然石膏的安全替代品，为盐渍土壤修复与农业可持续管理提供重要技术支撑。

　　

在全球范围内，土壤盐渍化正以每天2000公顷的速度吞噬着宝贵的耕地资源，成为威胁粮食安全的隐形杀手。尤其在干旱半干旱地区，高浓度盐分通过破坏土壤结构、抑制微生物活性、干扰植物水分吸收，使作物如同置身于“生理干旱”的困境中。面对这一挑战，科学家们将目光投向了一种特殊的工业副产品——磷石膏（Phosphogypsum, PG）。作为磷酸工业的废料，磷石膏富含钙、硫等元素，理论上具备改良盐碱土壤的潜力，但其实际效果及环境风险仍需系统验证。

摩洛哥穆罕默德六世理工大学的研究团队在《Discover Agriculture》发表最新研究，通过精细设计的盆栽实验，揭示磷石膏如何化身“土壤医生”，助力大麦在盐胁迫下逆势生长。

关键技术方法概览

研究采用温室盆栽体系，以摩洛哥Chichaoua地区的高盐土壤（EC_e=11.7 dS m^-1）为基质，种植大麦（Hordeum vulgare）作为指示作物。设置两种磷石膏（PG1、PG2）四种施用量（0、15、30、45 t ha^-1）及天然石膏（15 t ha^-1）对比处理，通过测定产量参数、植株养分吸收及重金属含量，综合评价改良效果。

研究结果

1. 产量组分：磷石膏用量而非来源决定增产效果

磷石膏的施用显著提升了大麦的穗数、分蘖数、籽粒产量及千粒重，且效果与施用量正相关。值得注意的是，PG1与PG2在相同用量下增产幅度无显著差异（61% vs 59%），但15 t ha^-1及以上用量即可达到峰值，更高用量并未带来额外收益。

2. 养分吸收：磷石膏协同提升多元素利用效率

磷石膏处理显著促进了大麦对钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）的茎部吸收及氮（N）、磷（P）、钾、镁、硫的籽粒积累。例如，籽粒磷吸收量在15-45 t ha^-1用量下较对照提升60%-77%。PG1因含硫量较高（24%），其茎部硫吸收显著优于PG2（36%），但整体养分吸收仍以用量效应为主导。

3. 重金属安全：磷石膏未引发污染风险

尽管试验土壤本身镉（Cd）含量超标（2.4 ppm），但磷石膏的施用并未进一步增加植株茎部或籽粒中镉、铜（Cu）、锌（Zn）等重金属的积累浓度，所有元素含量均低于国际食品标准限值（除土壤本底镉外）。这一发现为磷石膏的农业安全应用提供了关键数据支持。

4. 磷石膏vs天然石膏：环境友好替代品的胜出

在等量（15 t ha^-1）条件下，磷石膏处理的大麦分蘖数、茎部生物量及氮、磷、硫吸收均显著优于天然石膏，其中硫吸收量高出64%-100%。磷石膏更细的颗粒度可能促进了其在土壤中的快速溶解与养分释放，从而展现出更优的改良效率。

结论与展望

本研究证实了磷石膏作为盐渍土壤改良剂的双重价值：一方面通过钙-钠离子交换降低钠毒害，改善土壤物理结构；另一方面作为缓释肥源持续供应硫、磷等营养元素。其与天然石膏相当的增产效果、更优的养分促进能力及可靠的环境安全性，为工业副产物的资源化利用开辟了新路径。未来需开展长期田间试验，进一步验证磷石膏在不同土壤-作物系统中的累积效应及放射性元素迁移规律，推动其从实验室走向大规模生态农业应用。