一种旱地土壤磷活化的方法
技术领域
本发明属于农业环境保护领域，涉及土壤营养元素调控技术和固体废弃物处理与处置技术，具体涉及活化旱地土壤磷减少磷肥施用的方法。
背景技术
磷是植物生长发育必需的营养元素。然而，磷矿资源的全球储量正在日渐枯竭，磷匮乏成为21世纪可持续发展的挑战之一。除此之外，水溶性磷肥施入土壤后很快与Ca、Al、Fe等离子结合而固定在土壤中，对于旱地土壤来说，Al-P通常认为对作物是有效的，其他被固定的金属磷酸盐则难以被植物吸收利用，因此磷肥的当季利用率只有10％—25％。截止2010年，我国耕地土壤磷残留量为5.9Mt，平均过剩240kg/ha，比1980年提高约10倍左右。与谷类作物相比，蔬菜作物集约轮作的生产特点，导致菜农每年向土壤施加大量化肥以保证产量，从而使菜地土壤磷大幅积累，其富集速率显著大于谷物粮食地的。在连续三十多年的磷肥大量施用下，土壤富集的磷随地表径流流失，是水体富营养化的重要原因。根据全国第一次污染物普查统计，农作物生产对环境的磷排放贡献量为26％，2015年，国务院颁布《关于加快转变农业发展方式的意见》，要求限制磷肥的使用以减少农业发展对环境的影响。
土壤磷活化技术是提高土壤磷生物有效性，减缓土壤磷肥施用风险的一项关键技术措施。中国发明专利(CN103103150B、CN102533611B、CN110186920A)公开了一种采用溶磷微生物提高土壤磷有效性的方法。但由于微生物施用存在菌种筛选驯化复杂、变异快和施用后其存活率受环境影响大等缺点，在实际应用中效果往往不稳定。近年来，有机肥产品因其具有一定的释磷效果在替代化学磷肥方面广受关注(CN110041112A)。然而，单位农田有机肥用量一般较大(如达到每亩300kg以上)施用不便，推广困难，且由于有机肥本身带入大量的磷，同样存在磷盈余问题和磷流失风险。因此，我国农民至今仍然以施用化学磷肥为主，近十年中国耕地平均化学磷(P2O5)施用量60kg/ha年左右，耕地磷累积的环境风险逐年增高。
针对磷肥大量施用存在的环境问题，本发明在深入研究旱地土壤磷活化机制的基础上，发明了活化旱地土壤磷减少磷肥施用的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效激活旱地土壤中被固定的磷、为作物提供磷素养分、在保障作物磷需求前提下减少磷肥施用、缓解土壤磷流失风险的旱地土壤磷活化剂及其使用方法。
本发明提供的技术方案是：一种活化旱地土壤磷减少磷肥施用的方法，采用磷素活化剂激活土壤无效态磷。所述磷素活化剂施用量根据土壤磷状况确定。
优选地，所述磷素活化剂施用比例为：
表中，活化剂替代磷肥的比例计算上，其中磷肥施用总量按当地农民习惯施用量或测土配方施肥推荐的磷肥施用量来确定。
优选地，施用时将其作为基肥与耕层土壤混合或者直接施用在作物根际周围。
一种旱地土壤磷活化剂，所述活化剂的有效成分腐殖酸、木质素、食品废料中的一种或几种。优选方案(范围)为：
更优选地，
其中腐殖酸来自于褐煤，木质素来自于造纸黑液，食品废料包括味精渣、啤酒厂的废酵母、酱油厂的酱油渣中的一种或几种。
在另外一个实施方式中，原料的组成及质量份数分别为：
原料质量份数
腐殖酸1
食品废料1。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
本发明所述磷活化剂通过化学-微生物作用可显著提高土让中水溶P和有效P含量。其化学作用表现为能促使旱地土壤中生物有效性较低的Fe-P向有效性较高的Al-P转化。作为一类高分子有机化合物，磷活化剂自身具有大量的含氧官能团，主要包括羟基、甲氧基、羰基和羧基等，这些丰富的含氧基团具有较强的表面活性和交换、吸附、络合能力，其作用于土壤颗粒表面，能有效增强与土壤的物理，化学和生物反应，从而确保了P的连续释放，减少土壤对磷的固定。除此之外，活化剂的添加也在一定程度上促进了土壤溶磷微生物的繁殖，从而加速了土壤难溶磷酸盐的溶解及矿化。特别是，本发明进一步的创新之处在于根据水田土壤磷状况确定磷素活化剂施用量和减少化学磷肥的施用量，因而具有更高的实用价值。
1.本发明产品可活化土壤中被固定的磷，且其增产效果与常规磷肥相当，不需要再施用其它磷肥产品，有效减少化肥施用量。
2.本发明产品的施用灵活方便，可针对不同耕地的P富集状况，替代不同比例的水溶性磷肥施用。
3.本发明产品来源为工农业废弃物，成本低廉，不增加农业生产成本，农民使用积极性高；
4.本发明产品在保障作物产量的同时能有效减少土壤中P的积累和流失，降低环境风险，为农业可持续发展提供技术保障。
5.本发明产品可在作为基肥施入耕层土壤后种植作物，使用方便且增产效果好。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述，但并非是对本发明的限制，凡依照本发明公开内容所作的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。
实施例1：磷活化剂在盆栽玉米上的应用
土壤基本理化性状为：土壤pH值为4.66，总氮含量0.06％，总磷含量0.16％，总钾含量1.75％，水溶性磷含量67.16mg/kg，有效磷含量417.03mg/kg，有机质含量2.82％。种植玉米品种为华美糯7号。腐殖酸来自于褐煤，木质素来自于造纸黑液，食品废料采用废酵母。
盆栽试验设11个处理(见表1)，每个处理4个重复，每盆装土4Kg，各处理活化剂及磷肥全部用作底肥与土壤混合均匀。其中VCK0为不施用磷肥的空白对照，VCK1施用过磷酸钙，P2O5用量为100mg/kg；V1、V4和V7分别施用三种土壤磷素活化剂而不施用磷肥，V2、V5和V8比VCK1减少50％磷肥施用量，V3、V6和V9比VCK1减少30％磷肥施用量。各处理施肥、播种时间和日常管理相同，播种后45天统一收获，分别测定地上部生物量。
表1各处理磷肥及活化剂用量
测定结果表明(表2)，施用本发明产品，地上部生物量干重增加8.01％-36.54％，其中腐殖酸：木质素：食品废料＝1:2:3的活化剂配比对玉米的增产效果最好，可达26.79％-36.54％，显著高于施用普通过磷酸钙的处理CK1；施用配比为腐殖酸：木质素：食品废料＝1:2:1的活化剂对玉米生物量的影响与施用过磷酸钙相当。无论施用何种活化剂，磷肥减量50％的增产效果最好。说明本发明产品完全可以代替普通磷肥保障玉米增产，并使普通磷肥的施用量减少50％。
表2各处理地上部生物量
实施例2：磷活化剂在小白菜上的应用
土壤基本理化性状为：土壤pH值为6.85，全N-0.05％，全P-0.12％，全K-1.19％，有机质含量1.68％。种植小白菜品种为上海青。
2019年4月-6月，在广州市华南农业大学农场开展了磷活化剂在小白菜上的应用效果大田试验。试验设置不施用磷肥(CK0)、常规施肥(CK1)和施用木质素(T1)、木质素与腐殖酸的等比例混合物(T2)、味精渣(T3)，共5个处理。每个小区面积为100.00m2，每处理三次重复。其中，腐殖酸来自于褐煤，木质素来自于造纸黑液，食品废料采用废酵母。
测定结果表明(表2)，施用本发明产品，小白菜产量比不施磷肥的空白对照增产24.3％-29.7％，甚至比施用普通过磷酸钙的处理增产约4.9％-9.4％。说明本发明产品完全可以代替普通磷肥保障小白菜增产
表2各处理施用量及稻谷产量
实施例3：磷活化剂在辣椒上的应用
土壤基本理化性状为：土壤pH值为6.85，全N-0.05％，全P-0.12％，全K-1.19％，有机质含量1.68％。
试验设置不施用磷肥(CK0)、常规施肥(CK1)和磷活化剂替代70％普通磷肥施用(T1)、磷活化剂替代55％普通磷肥施用(T2)、磷活化剂替代35％普通磷肥施用(T3)，共5个处理。每个小区面积为100.00m2，每处理三次重复。腐殖酸来自于褐煤，木质素来自于造纸黑液，食品废料采用酱油渣。
测定结果表明(表3)，施用本发明产品替代不同比例普通磷肥施用后的稻谷产量比不施磷肥的空白对照增产19.7％-36.5％，甚至显著高于施用普通过磷酸钙的处理，产量比CK1提高约13.1％-35.7％，且当替代比例为30％时增产效果最佳。说明可针对不同磷富集状况的土壤，选择替代不同比例的普通磷肥施用以达到增产效果。
表3各处理施用量及稻谷产量
