柠檬酸改性磷肥的结构分析及其对水溶性磷固定率的影响
磷酸酯,腐殖酸,1材料与方法,1仪器与试剂,2供试磷肥的制备,3供试磷肥结构表征,4供试磷肥有机组分测定,5供试磷肥水溶性磷固定率测定,6数据处理,2结果与分析,1柠檬酸改性磷肥的官能团结构分析,2柠檬酸改性
张英强,张水勤,袁 亮,李燕婷,林治安,王立艳,赵秉强*[1 中国矿业大学 (北京) 化学与环境工程学院,北京 100083;2 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室,北京 100081]
磷是限制作物生长的第二大必需营养元素,其施于石灰性土壤后,易与土壤中的Ca2+发生反应,形成羟基磷灰石或氟磷灰石[1-2],固定于土壤中,从而降低磷肥的有效性。据报道,磷肥当季利用率一般仅有10%~25 %[3],多数肥料磷则以无效态固定于土壤中,造成了磷资源的浪费,甚至会带来环境污染的风险[4]。
为缓解环境压力,保护磷矿资源,同时提高磷肥的有效性,新型磷肥受到了越来越多的关注[4],其中磷肥改性增效是我国新型磷肥研究的重要方向,也是推动我国肥料产业实现质量替代数量发展战略的重要保障[5]。目前作为磷肥增效剂的主要有腐殖酸和海藻酸等天然有机酸材料。李志坚等[6]研究含腐殖酸、海藻酸和聚合谷氨酸3种增效剂的增效磷肥对小麦产量和磷肥固定率的影响,结果表明,低磷水平下,磷肥的表观利用率平均提高了8.71~26.21个百分点,增效磷肥处理小麦籽粒产量和吸磷量比普通磷酸一铵分别提高 9.74%~33.54%和14.81%~42.59%。以上作用的发挥与增效剂和磷肥的反应有关。李丽等[7-8]研究认为腐殖酸与磷肥通过某些物理–化学作用形成了不易被固定的新的磷形态,从而减少磷的固定。成绍鑫[9]认为腐殖酸可通过与磷肥发生化学反应生成有机磷,进而减缓金属离子对磷的固定。王玲玲[10]也认为腐殖酸中所含的羟基能够与磷酸一铵通过阳离子的桥接作用发生复合反应,生成水溶性的腐殖酸磷和腐铵磷,从而提高了磷肥的有效性。在农业应用中,王斌等[11]研究典型灰漠土棉田上施用腐殖酸对土壤无机磷形态及土壤有效磷的影响,结果表明,在一定水平上,腐殖酸能够明显的激活土壤固定态磷,减少磷的固定率。穆环珍等[12]发现木质素增效磷肥能够有效降低土壤溶液中Ca2+、Al3+和Fe3+的活性,减少这些离子与磷酸根结合生成难溶磷酸铁、磷酸铝和高钙磷酸盐,从而减少磷的固定,提高磷肥有效性。黄雷等[13]利用FTIR和XRD对木质素磺酸钠磷矿粉进行表征,结果表明,木质素磺酸钠促使磷矿粉中难溶的Ca-P键转化为活性高的H2PO42–,能有效改变磷矿粉本身的化学成键结构,降低磷灰石结晶程度,提高磷肥有效性。刘瑾等[14]利用液相31P-NMR、磷的K-边X射线近边吸收光谱 (K-边XANES) 对自制淀粉基磷肥进行表征,结果表明,合成淀粉基磷肥中的磷以正磷酸单酯、正磷酸盐和正磷酸二酯等形态存在 ......
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