2013年1月8日 星期二

[譯文] 亞磷酸介紹


翻譯自Phosphite Fertilizers: What are they? Can you use them? What can they do? C.J. Lovatt and R.L. Mikkelsen, 2006. Better Crops vol. 90 p. 11~13

使用亞磷酸作為總生產規劃的一部份,會使收益成長。亞磷酸較磷酸少一個氧,導致了兩者間的化學特性跟作用方式出現了顯著的不同。亞磷酸比磷酸具有更高的溶解度,這讓他更能有效率地被根和葉吸收,但是在高濃度下可能會對植物具有毒性。亞磷酸也擁有對植物代謝系統的獨特功效。經由土壤和葉面上供給的亞磷酸會慢慢轉變成磷酸,並可在相對較低的濃度下避免營養障礙。在某些植物上,亞磷酸或可提供一些不同於施用磷酸的獨特益處。

(P)是一種全部生物都需要的必要元素,但是純磷在自然界鮮少存在,因為磷具有非常高的反應性,常會迅速地和其他元素組合,例如氫和氧。在完全氧化的情況下,一個磷會和四個氧原子結合形成一般常見的磷酸結構,然而在沒有完全氧化的情況下,其中一個氧原子會被氫取代,最終的產物稱之為亞磷酸。雖然只是一個原子的改變,但是造成了許多明顯的改變,像是溶解度、植物吸收的能力和對植物代謝及生理的影響。

亞磷酸(H3PO3)和他的鹽類含有比一般磷酸肥料更高比例的磷(亞磷酸39%,磷酸32%),亞磷酸鹽則比類似的磷酸鹽擁有更高的溶解度。


相對於完全氧化的磷酸的磷在環境中處於相對安定的狀態,亞磷酸在施加進入土壤會經歷一個緩慢轉變,土壤內的微生物會同化亞磷酸將其氧化成磷酸,並且在轉換的過程中獲得能量和養分。微生物在攝取到明顯數量的亞磷酸之前,會優先攝取土壤中的磷酸作為代謝使用。推估約在三到四個月內,有一半的亞磷酸會在土壤中被氧化成磷酸。然而,因為亞磷酸的溶解度較佳,當亞磷酸作為肥料施用在土壤中時,比起磷酸更能被微生物和植物的根吸收。亞磷酸的非生物性氧化也會持續進行,但是比起生物性氧化速率相當慢。這顯示亞磷酸在土壤中被吸附和固定成土壤礦物的程度較磷酸為低,這個特性可以用於增加利用滴灌或噴灑肥料時磷肥的移動率。雖然這項特點的潛在效益還沒有被深入研究,優異的溶解度已經使它被利用在亞磷酸鹽肥料的配方合成上,例如鈣鹽、鎂鹽和鉀鹽。為了判定在土壤中施用亞磷酸作為作物營養來源的效益,已經有許多研究正在進行中。最先被投注研究焦點的是當亞磷酸和磷酸作為主要磷的來源時的毒性影響。

當在土壤中施用相當於同等數量磷酸的亞磷酸時,許多報告顯示在短期作物上亞磷酸是一個相當弱的營養來源。和同期施用磷酸的作物比較,施用較高濃度的亞磷酸作物,生長表現都弱於只施用磷酸的作物。對於某些一年生作物來說,在生物氧化作用上所造成的遲緩(可能肇因於土壤組成、溫度或亞磷酸代謝微小管的表現)會直接表現在產量上。然而,當植物移植到之前曾經施用過亞磷酸的土壤內,他的表現會近似於種植在施用磷酸施肥的土壤。這些對亞磷酸毒性效應和施肥的表現結果多年來限制了更進一步的研究。現今的研究主要揭露了只要在適當的濃度下,添加亞磷酸作為肥料可以提供近似於磷酸施肥的效果。然而,在使用建議濃度下,亞磷酸僅能供應每英畝兩磅的磷酐,遠遠低於植物的吸收量。不過較少人曉得的是多年生作物對亞磷酸的應用程度,不過類似的研究已陸續在進行。

在商業產品(亞磷酸鋁,foestyl-Al,臺灣登記為農藥「福賽得」)展現亞磷酸能從葉面經由韌皮部運輸到根部,並能夠成功控制某些根部病害之後,大眾重拾對亞磷酸的興趣。亞磷酸在植物根部被觀察到可以直接抑制Phytophthora病原菌(疫病菌)的生長,並且會激發植物體內對抗病源菌的機制。亞磷酸能有效抑制某些特定卵菌綱病源菌的生長,但對絕大多數的土壤真菌幾乎沒有效果。這種基於刺激植物產生廣泛抗病能力,不過自身對於環境微生物並沒有太大傷害的功效,使得亞磷酸成為一個對環境及使用者均安全的防治資材。然而在卵菌綱以外的病原菌處理上,亞磷酸雖然可以抑制病害的程度,但是效果不比其他一般的殺菌劑來的優異。

其他葉片施肥的營養劑也具有抑制病原菌生長的益處,用某些方式使用亞磷酸和營養劑比較可以擁有差不多的抑制效果,雖然他們的作用機制不盡相同。長久以來在葉片噴施鋅、錳、銅、硫就被用來抑制某些病原菌的生長,例如單施磷酸在一年生或多年生作物的葉面上可以防治白粉病。

研究顯示在柑橘和酪梨的葉面施用亞磷酸,在遭遇到磷缺乏的逆境時,亞磷酸會取代磷酸被吸收。這個轉變可以歸功於生活在柑橘和酪梨葉面上的一些氧化細菌和真菌,他們會緩慢地將亞磷酸氧化成磷酸,因此亞磷酸能比磷酸更容易被植物體吸收,這點在以磷酸難以滲入植體的著稱的柑橘和酪梨上獲得證實。在許多的作物上,使用亞磷酸已經不只是作為單純的殺菌劑用途,而是經過實驗證明有葉面施肥的效果,他能增加植株強度、產量、結果大小、可溶性固形物含量以及花青素的濃度,在使用一次之後便能獲得反應。在正確的時間點施用以趕上作物需求的前提下,亞磷酸是最有效的磷肥。亞磷酸和磷酸在化學結構上的不同,也常被認為是亞磷酸能避免植物中毒的原因。

有個亞磷酸對植物具有良好效果的例子:在佛羅里達進行對瓦倫西亞甜橙的新稍萌芽前施肥,使用亞磷酸一次噴施,十個月後收穫時調查,在開花數、產量和可溶性固形物都勝過沒有施肥的對照組。加州臍橙在五月和六月各接受一次亞磷酸葉面施肥後,具有經濟價值的大果明顯增多,總產量也上升。這些例子指出亞磷酸作為肥料使用並非因為它的殺菌效果,而是基於他能刺激植物生長的功效。生產者常被鼓勵訂定年度生產目標,諸如增加產量、增加果徑、增加果實品質等等,並依此訂出亞磷酸的使用時間。植物對亞磷酸的生理反應或許和亞磷酸對蔗糖代謝、對莽草酸代謝的刺激、或是內部賀爾蒙的生成刺激有關。

已經有越來越多的生產者,對在生產內容內加入亞磷酸感到很有興趣,特別是高經濟價值作物。但是未經正確調配的亞磷酸肥料,可能造成植物毒害,或是在與其他農藥和肥料混合時產生不良的反應。全部的肥料產品,特別是亞磷酸相關的肥料,需要在具有專業知識的專家指導之下正確地使用,以達到最高的效果。

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