土壤学报

作者：葛新飞，张文君

单位：葛新飞，华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070；,张文君，华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070；wenjunzhang@mail.hzau.edu.cn,

关键词：铵态氮;磷酸钙;原位溶解;原子力显微镜;互作效应

基金：国家重点研发计划项目（2023YFD19011）资助

现代农业对磷肥的过度施用导致了其在集约农田中的大量累积，且大部分以枸溶性和难溶性的沉淀态存在，因此提高沉淀态磷的有效性是磷肥高效利用的关键。目前，大量宏观的田间试验已揭示了氮肥对磷肥的活化具有促进效应。然而，微纳尺度上氮肥和沉淀态磷肥相互作用的原位研究仍然缺乏。本研究选用土壤中常见的磷酸钙矿物（磷酸氢钙（DCPD）、羟基磷灰石（HAP））作为供试材料，设置5个浓度氯化铵（0.5、5、50、500、1 000 mmol·L-1）为氮源，利用原位原子力显微镜原位观察了不同氮肥添加水平下，DCPD和HAP的表面溶解动力学。结果表明，氯化铵的添加驱动DCPD表面以三角形蚀坑的形式迅速溶解，且随着添加浓度的提高，DCPD表面溶解速率显著增强。结合DCPD表面溶解的定量表征，发现随着氯化铵浓度从0.5 mmol·L-1增至1 000 mmol·L-1，溶出磷的质量从27.00 mg·kg-1显著增至145.0 mg·kg-1。对于HAP而言，即使氯化铵浓度增至1 000 mmol·L-1，HAP表面形貌几乎不变，未出现明显溶解，且溶出磷的质量仅为5.00 mg·kg-1，与超纯水溶出磷的质量相当（3.00 mg·kg-1）。分子水平的动力学力谱结果表明，铵根阳离子和DCPD之间的相互作用力（230.6 pN）显著大于其与HAP之间的相互作用力（154.0 pN）。这表明铵根阳离子在不同磷酸钙表面的结合强度差异显著，造成矿物表面水化层不同程度的破坏，从而带来矿物表面溶解的显著差异。本研究在纳米尺度原位表征了磷酸钙表面溶解动力学，并揭示了氯化铵调控其表面溶解的分子机制，为氮磷配施增强土壤供磷能力提供了直接依据。

来源：2025年第1期

《土壤学报》期刊编辑部

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