Partage et transformation du phosphore organique/inorganique en longue durée

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 11122 (2023) Citer cet article

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L'identification et la quantification des différents niveaux de fractions de phosphore (P) du sol sont importantes pour améliorer la productivité agricole et développer des pratiques de gestion durable dans ces sols agricoles cultivés à long terme. Cependant, peu d’études ont été menées pour étudier la teneur en fractions P et leur transformation dans ces sols. Cette étude a été menée pour caractériser les fractions P affectées par différents âges de culture du riz (200, 400 ans et 900 ans) parmi les sols de la plaine du delta de la rivière des Perles en Chine. Un schéma de fractionnement chimique séquentiel et une spectroscopie de résonance magnétique nucléaire du 31P (RMN du 31P) ont été utilisés pour quantifier diverses fractions et spéciations du P. Les résultats ont montré que le P facilement labile, le P modérément labile et le P non labile du sol avaient une relation positive avec le P total (TP) et le P disponible (AP). L'analyse par spectroscopie RMN 31P a révélé que le P inorganique, notamment l'orthophosphate (Ortho-P) et le pyrophosphate (Pyro-P), augmentait avec l'âge de culture, tandis que le phosphate monoester (Mono-P) et le diester phosphate (Diester-P) des espèces organiques diminuaient. De plus, la phosphatase acide (AcP), la phosphatase neutre (NeP), les teneurs en Ca échangeable et en sable sont les principaux facteurs qui ont affecté la transformation de la composition du P du sol, et le P non labile (Dil.HCl-Pi) et le Pyro-P ont eu des effets significatifs. contribution à la disponibilité du P dans le sol en affectant le coefficient d’activation du P. Par conséquent, la culture du riz à long terme, influencée par ces paramètres du sol, notamment le NeP, l'AcP, le Ca échangeable et le sable, a accéléré la transformation du P organique/P non labile du sol en P inorganique.

Le phosphore (P) est l'un des principaux nutriments limitant la croissance des plantes et la production agricole1,2,3. La transformation entre les formes organiques et inorganiques au cours du développement des écosystèmes exerce une influence cruciale sur la fertilité des sols et les propriétés des écosystèmes4,5. Les processus impliqués dans le cycle du P comprennent les réactions de dissolution-précipitation, les interactions de sorption-désorption entre la solution et les phases solides, ainsi que les réactions de minéralisation-immobilisation entre les formes solubles organiques et inorganiques6. Le P organique constitue 20 à 80 % du P total dans les sols de surface et n'est pas directement disponible pour les plantes. Le P sous forme organique peut être converti en forme P de solution du sol, devenant ainsi disponible pour les plantes via des processus biotiques tels que le processus de minéralisation7,8. Cependant, la majeure partie de la solution P se transforme en phosphates inorganiques insolubles et étroitement liés et devient ainsi indisponible pour la croissance des plantes. Ainsi, la transformation des formes de P en solution, ainsi que la faible teneur en P natif des sols, rendent ce nutriment limitant pour la production agricole dans le sud de la Chine.

En revanche, les sols de paddy fortement fertilisés présentent généralement une accumulation de P à des niveaux qui dépassent de loin l'optimum agronomique requis pour une production agricole satisfaisante9. Cet excès de P peut entraîner une perte élevée de P dans les plans d’eau et provoquer l’eutrophisation des lacs, des rivières et des estuaires10. Ainsi, la recherche sur la quantification des fractions de P ainsi que sur les réactions chimiques qui régissent la disponibilité du P sur ces sols de paddy avec une longue histoire de culture est essentielle pour améliorer notre compréhension des besoins en P pour la production agricole, les pratiques de gestion appropriées, ainsi que les voies de transformation et de transformation du P. transport dans l’agroécosystème.

L’effet de la culture du riz sur la composition du sol en P a été largement étudié sur différents sols agricoles9,11. Par exemple, il a été constaté que la culture à court terme réduit la teneur en P inorganique extractible par NaHCO3 (NaHCO3-Pi), en P inorganique extractible par NaOH (NaOH-Pi), en P inorganique extractible par HCl (HCl-Pi) et en résidus. P dans un système de riziculture à double récolte12. Huang et al.9 ont découvert que le P total et diverses fractions de P (telles que les phosphates de calcium, les phosphates organiques et le P non occlus et occlus) peuvent s'accumuler jusqu'à un maximum après 50 et 150 ans de culture qui comprend des cultures à long terme. P ajout. De plus, les enzymes phosphatases du sol, notamment la phosphatase acide et la phosphatase neutre, jouent un rôle essentiel dans l'hydrolyse du P organique et condensé et dans la disponibilité du P pour les cultures. L’activité de ces enzymes peut être affectée par le travail du sol13. Les pratiques d'utilisation et de gestion des terres (c'est-à-dire le travail du sol, la fertilisation et l'apport de résidus) peuvent augmenter considérablement différentes fractions des activités de P et de phosphatase en raison de la liaison accrue du P résultant d'une augmentation du contact entre la solution de P et les particules du sol9,13. Cependant, la plupart des recherches antérieures étaient basées sur des analyses de sol à court terme, et on savait peu de choses sur la manière dont les fractions de phosphore et la spéciation du sol réagissaient à la culture sur des échelles de temps d’utilisation des terres agricoles à long terme.