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磷肥利用率低下不仅增加了农业生产成本，而且增加了农业非点源污染的风险性，改性磷肥的研究为解决这一问题提供了新的思路。本文通过养分吸附、土壤培养、养分微域迁移和生物学试验研究了磷肥改性材料—沸石、腐殖酸、硅藻土3种天然物质和聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺3种水溶性合成高分子材料对磷酸二氢钙在土壤中有效性的影响，旨为磷肥改性材料的筛选和改性磷肥的研发提供理论依据和技术支撑。主要研究结果如下：
红壤的固磷作用非常突出，而当沸石进入红壤后降低了磷酸二氢钙在红壤中的吸附，提高了水溶性磷含量，不同类型沸石作用大小依次为：铵沸石＞钾沸石＞原状沸石。土壤pH也因沸石的添加而提高。磷酸二氢钙由土壤一肥料界面向土壤的迁移进一步证明了这种作用。肥料中的磷在未添加沸石的土壤中迁移距离为26 mm，在添加原状沸石土壤中迁移距离降低，而在添加钾沸石、铵沸石土壤中磷的迁移距离比未添加沸石土壤处理增加了8mm。磷在向土体的迁移过程中，水溶性磷含量与迁移距离呈极显著的指数负相关。同时，铵沸石的阳离子交换量高于钾沸石和原状沸石，而磷吸附容量低于它们，因此，铵沸石比钾沸石和原状沸石更适合于作为磷肥改性材料。
腐殖酸和硅藻土均降低了磷酸二氢钙在红壤中的吸附，增加了水溶性磷和CaCl2浸提磷量，且硅藻土还增加了土壤中Olsen P的比例。所以，腐殖酸和硅藻土均能够作为磷肥改性材料，但它们对磷酸二氢钙在土壤中有效性影响的机理不同。沸石通过其与土壤的离子交换反应提高了土壤水溶性磷含量；腐殖酸因其带负电荷与磷竞争土壤的相同吸附位点而降低了土壤对磷的吸附固定；而硅藻土则通过对Fe、Al、Ca等阳离子的吸附和改变H2PO4-吸附平衡而提高了磷酸二氢钙在土壤中的有效性。
聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺分别和磷酸二氢钙进入红壤后使磷的吸附增加，吸附磷的释放量与未添加高分子材料的土壤处理相比没有降低，同时添加水溶性高分子提高了土壤pH，潜在地增加了磷的有效性。培养试验表明，聚丙烯酰胺对Olsen P释放有显著的促进作用。生物学试验表明，在相同磷肥用量条件下，添加聚丙烯酰胺处理的油菜地上部生长量、根重、地上部磷积累量、磷肥利用率分别是未添加高分子材料土壤处理的3.75、2.13、4.46和3.58倍，且收获后添加聚丙烯酰胺的土壤水溶性磷含量仍然较高，而添加聚乙烯醇、聚乙二醇处理的油菜生长与未添加高分子材料土壤处理则无显著差异性。所以，聚丙烯酰胺是一种良好的磷肥改性材料。
高分子材料提高磷在土壤中有效性的机理在于其结构长链对土壤表面特性的影响以及所含羟基、酰胺基与土壤Fe3+、Al3+、H+的相互作用，聚丙烯酰胺的水溶性和分子量分别高于聚乙烯醇和聚乙二醇，因而聚丙烯酰胺对磷肥有效性的影响高于聚乙烯醇和聚乙二醇。
铵沸石、腐殖酸、硅藻土和聚丙烯酰胺作为改性材料能够以互混、载体和包膜的方式来研制新型磷肥，当它们与磷肥充分接触后，通过不同的反应机理来提高磷的活性。本文以聚丙烯酰胺为改性材料制备了初级载体磷肥产品，其磷含量随磷酸二氢钙用量的增加而增加，且均可被柠檬酸浸提。磷酸二氢钙以镶嵌、部分包埋和完全包埋等多种形式存在，使磷素依不同速率溶解和释放，有利于作物的吸收利用。