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肥料及施肥技术团队发现紫云英活化低品位磷矿粉实现稻田磷素供给与镉风险削弱
发布者：管理员发布时间：2026-07-28作者：常单娜来源：肥料及施肥技术团队点击量：
近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所肥料及施肥技术创新团队发现紫云英活化低品位磷矿粉实现稻田磷素供给与镉风险削弱，相关研究成果已发表于《Journal of Hazardous Materials》期刊（JCR Q1, IF 11.3）。
我国南方稻田长期面临化学磷肥过量施用、利用效率偏低、径流损失加剧，以及土壤镉污染导致稻米安全风险等多重挑战。低品位磷矿储量丰富，理论上既可提供缓释磷源，又能固定土壤Cd，但其溶解度极低，直接农用效果有限。现有活化手段普遍存在外加试剂依赖、能耗高或菌株定殖不稳定等问题，亟需探索能融入现有轮作制度的原位活化途径。此外，粉状磷矿粉的机械化撒施还需通过造粒解决粉尘和均匀性问题。绿肥为低品位磷矿粉的活化提供了有前景的自然解决方案。紫云英是我国南方稻区主要豆科绿肥，翻压还田后能分泌有机酸、刺激解磷微生物，弥补磷矿粉溶解度低的短板；同时还能通过促进铁膜形成、富集厌氧微生物、增加类腐殖质组分等途径降低Cd有效性。然而，绿肥介导的磷素活化与磷酸盐基Cd固定能否在田间协同实现减磷、降镉、控流失与保收益，尚缺乏系统验证。
本研究首先通过全国Meta分析明确我国稻田磷素利用效率、磷径流损失及Cd污染的空间格局。在此基础上，在安徽和江西开展连续两年田间小区试验，并以颗粒化磷矿粉进行三年大面积示范，验证两个核心假设：（1）紫云英生物活化能提升低品位磷矿粉农艺有效性，实现化学磷肥大幅减施而不减产；（2）紫云英协同磷矿粉管理比单一措施更有效固定Cd，并评估其经济可行性。小区试验设5个处理：冬闲不施磷矿粉、水稻季常规施磷肥（WF-P）；冬闲施磷矿粉、水稻季不施磷肥（WF-PR）；紫云英季不施磷矿粉、水稻季常规施磷肥（MV-P）；紫云英季施磷矿粉、水稻季不施磷肥（MV-PR）；紫云英季施磷矿粉、水稻季磷肥减施50%（MV-PR-P1/2）。同时，结合土壤Cd形态、钙释放、可溶性有机质分析、材料表征及水培试验，系统解析紫云英活化磷矿粉协同供磷与降镉的多重机制。
田间试验表明，紫云英可提升磷肥与磷矿粉利用率，并能生物活化低品位磷矿粉。紫云英配施磷矿粉并减施50%化学磷肥（MV-PR-P₁/₂）较常规施磷（WF-P）实现了更高的水稻产量和净收益，同时降低了糙米Cd含量和径流总磷损失。土壤有效Cd、酸溶态Cd、残渣态Cd、钙、溶解性有机质及pH的变化与磷酸盐沉淀、钙介导的离子交换、DOM络合及pH依赖反应相一致，表明上述过程共同促进了Cd的固定。水培试验进一步证实，该处理可降低幼苗Cd累积、增强根系Cd滞留。综上，以紫云英活化磷矿粉部分替代化学磷肥，是稻田Cd风险管控的可行选项。鉴于试验响应存在地域和年际差异，且磷矿粉组成变异性较大，该措施的稳定性仍需长期多点验证，未来应关注长期施用是否导致氟及其他伴生污染物的累积风险。
图1 紫云英活化低品位磷矿的研究框架及田间综合效益示意图
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所博士生谢建成和助理研究员常单娜共同为本文第一作者，南京农业大学高嵩涓副教授与中国农业科学院农业资源与农业区划研究所曹卫东研究员为本文共同通讯作者。研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室、了“十四五”国家重点研发计划项目（2021YFD1700200）和国家绿肥产业技术体系（CARS-22）资助。特别感谢江西省农业科学院徐昌旭研究员团队和安徽省农业科学院武际研究员团队对本研究的大力支持。
【引文方式】：Xie J, Chang D, Li X, Liang T, Chen X, Liu J, Xu C, Bu R, Wang H, Wu J, Gao S, Cao W, 2026. Milk vetch activates low-grade phosphate rock for phosphorus supply and cadmium mitigation in paddy fields. Journal of Hazardous Materials 515, 143004.
【原文链接】
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.143004
