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磷是維系全球初級生產(chǎn)力的關(guān)鍵元素，但在土壤和沉積物中，磷常被固定于吉布斯自由能較低的熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)鐵礦物中，難以被植物吸收，從而形成大量低效的“遺留磷”。近日，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所副研究員趙國強(qiáng)及合作者，借助原位成像、電化學(xué)表征和同步輻射等技術(shù)，揭示了水生植物根系晝夜節(jié)律性泌氧激活土壤和沉積物中熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)鐵礦物以促進(jìn)磷釋放與植物吸收的關(guān)鍵過程與機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，水生植物根系在晝夜節(jié)律下持續(xù)釋放氧氣即徑向輸氧，在根際誘發(fā)氧化還原環(huán)境的周期性波動，從而激活原本熱力學(xué)穩(wěn)定的鐵礦物，生成亞穩(wěn)態(tài)鐵組分，促進(jìn)磷的富集和釋放。夜間的還原作用與白天的氧化作用交替進(jìn)行，誘導(dǎo)在根表形成富含亞穩(wěn)態(tài)鐵組分的鐵膜。這一鐵膜具有高度的反應(yīng)活性，并經(jīng)歷快速的溶解-再生循環(huán)，加速磷由土壤向孔隙水的遷移，提升植物對磷的吸收效率。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等的支持。論文鏈接水生植物根際節(jié)律性泌氧活化磷過程