一种用于通过控制性磷释放增强缺磷土壤中玉米生长的纳米平台

《Environmental Science & Technology》：A Nanoplatform for Enhancing Maize Growth through Controlled P Delivery in P-Deficient Soils

　　纳米磷肥通过调控镁磷复合物与铁基层状双氢氧化物的协同作用，显著提升玉米光合作用（31.6-32.5%）和生物量（6.9-27.3%），低剂量（45-90 mg/kg P）效果优于传统磷肥（180 mg/kg P），机理涉及GR优化磷溶解、抑制钝化及微生物增殖的正反馈循环，为环保纳米农业提供新策略。

　　

纳米技术的应用使得磷肥能够实现可控释放，从而提高磷的利用效率（PUE）并减少对环境的影响，但其在碱性土壤中的效果仍然有限。本文构建了一种基于纳米级磷酸镁（nMgP）负载的铁基层双氢氧化物（绿色锈蚀物，GR）纳米复合材料的磷输送纳米平台（PDN）。该纳米平台在pH值为4.9和8.5的缺磷土壤中对玉米的生长效果进行了评估。施用PDN（每公斤土壤180毫克磷）后，玉米的光合作用提高了31.6–32.5%，新鲜生物量增加了6.9–27.3%，其农艺效果（AE）比传统磷肥（CPF）提高了21.1–39.3%。值得注意的是，较低剂量的PDN（每公斤土壤45–90毫克磷）也能与CPF达到相同的生长效果，使磷的利用效率提高1.6–2.0倍，农艺效果提高159.8–189.5%。其作用机制包括：GR优化了nMgP的溶解过程，抑制了根际中磷的被动固定，并通过GR与配体的交换作用，协同增强了根际中磷的生物有效性，从而减少了磷的淋溶并提高了玉米对磷的吸收。此外，PDN在根际转化为可利用的磷形式后，还能促进有益细菌的生长，形成一种促进作物生长的正反馈循环。这项研究为设计用于优化作物生产中磷利用效率的纳米材料提供了新的策略，推动了环保型纳米农业的发展。