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低分子量有机酸在土壤,特别是红壤的磷素迁移和转化中起着关键作用。本文主要考察了低分子量有机酸对红壤难溶性无机磷的活化作用及其对红壤磷酸单酯酶活性的影响,并阐明其作用机制,进而为提高红壤磷素有效性提供一种新思路。主要结果如下:
1.采用室内模拟试验研究了几种低分子量有机酸对红壤无机磷活化的影响。结果表明,草酸对红壤无机磷的活化能力随浓度的升高而迅速提高。当浓度≥0.5mmol L-1时,其活化能力大于苹果酸;当浓度≥1 mmol L-1后,其活化能力高于酒石酸;当浓度≥5 mmol L-1后,其活化能力甚至超过柠檬酸。同一有机酸的酸度越大,其活化能力越大;酸度相同时,有机酸根的存在,能极大提高有机酸的活化能力,并且其络合稳定常数越大,有机酸的活化能力越强。在10 mmol L-Z有机酸作用下,土壤各无机磷形态的活化量顺序为Al-P>Fe-P>Ca-P>O-P。有机酸对对红壤无机磷形态的活化规律,可以根据公式s=√Ksp×√αM(L)×√1/δ3进行阐释,其中s是无机磷的溶解度,Ksp是磷酸盐溶度积常数,αM(L)是有机酸根络合效应值,1/δ3是氢质子酸效应值。
2.以甘油磷酸钠为底物,通过添加适量无机磷的方法,以减少土壤吸附无机磷对磷酸单酯酶活性测定的影响,从而在醇酯法的基础上改进了红壤磷酸单酯酶活性的测定方法。对同一供试红壤的磷酸单酯酶活性测定的结果表明,与Rogers法相比,该方法使RSD从≤10.2%降为≤3.2%,改进了其精密度;省去了HCl浸提无机磷的步骤,简化了分析手续;使耗时从约19 h变为约2 h,节省了分析时间。与对硝基苯磷酸盐法相比,本方法的底物更具有代表性,故方法具有更好的准确度;所测的磷酸单酯酶活性为4.4-6.8μmol P g-1 soil h-1,比对硝基苯磷酸盐法的0.8-2.2μmol P g-1 soil h-1大得多,故具有更高的灵敏度;且避免了毒性物质的使用。
3.采用室内模拟试验研究了几种低分子量有机酸对红壤磷酸单酯酶活性的影响。结果表明,低浓度有机酸(<1μmol g-1)对磷酸单酯酶活性有促进作用,且促进作用大小依次为柠檬酸≈草酸>苹果酸>酒石酸;而高浓度有机酸(>5μmolg-1)则有抑制作用,且抑制作用大小依次为柠檬酸>草酸>苹果酸>酒石酸。当体系pH趋向酶促反应的最佳pH时,磷酸单酯酶活性将增强;反之,磷酸单酯酶活性则减弱。有机酸根一方面可能会通过羧基的辅助作用提高磷酸单酯酶活性;另一方面释放土壤中Al、Fe等金属离子或与之形成金属络合物,对土壤磷酸单酯酶活性有一定的抑制作用。