典型作物残茬磷分子形态表征

摘要：

作物残茬还田对农业绿色发展和地力提升意义重大.我国作物残茬产量大,种类多,研究典型作物残茬中磷的赋存形态是预测其还田后作物有效性的前提.目前,液相磷-31核磁共振(31 P-NMR)是可在分子水平上表征磷素形态的主流分析技术.而利用该技术表征作物残茬磷素形态的已有研究有限,且主要采用不同磷化合物的化学位移进行图谱解析.由于某些有机磷的峰位置相邻,其化学位移受样品pH等化学条件影响较大,导致单纯依靠文献报道进行图谱解析存在较大不确定性,并且识别出的有机磷种类偏少.该研究进行加标实验,选取典型作物残茬(玉米、小麦、水稻、大豆、花生、棉花),利用液相31 P-NMR技术表征了不同部位(茎叶、谷壳和种子)磷的分子形态及其含量.研究发现,所有供试作物残茬中总磷含量均为种子>谷壳>茎叶.NaOH-EDTA前处理对供试作物残茬总磷有较高的提取率(73％～139％),平均105％.根据加标试验的31 P-NMR图谱,供试样品中检测出的无机磷形态包括正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐,有机磷包括植酸、α/β-甘油磷酸盐、单核苷酸,首次在作物残茬的正磷酸二酯组分中检测到脱氧核糖核酸;供试茎叶和谷壳中磷均以正磷酸盐为主,大约占NaOH-EDTA可提取磷的49.3％～71.6％,种子以植酸为主,占比达48.5％～82.9％;将正磷酸单酯和正磷酸二酯含量针对正磷酸二酯的降解产物进行矫正,发现作物茎叶中正磷酸二酯(17.1％～33.5％)高于正磷酸单酯(9％～13.5％),谷壳中正磷酸单酯和正磷酸二酯的百分含量分别为8.8％～23.2％及8.8％～24.6％,种子中则以正磷酸单酯为主(57.6％～82.9％).研究结果表明,供试作物残茬尤其茎叶秸秆还田后可能释放正磷酸盐和正磷酸二酯,作为有效磷源供给后茬作物吸收.该研究为作物残茬还田及农田磷肥管理提供重要科学依据.

关键词：磷、分子形态、液相磷-31核磁共振、作物残茬

所属期刊栏目：42

分类号：X712(农业废物处理与综合利用)

资助基金：国家自然科学基金41977091

在线出版日期：2022-07-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：2304-2308