一种设施富磷污染菜田土壤修复调理剂及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及土壤修复调理剂技术领域，具体涉及一种设施富磷污染菜田土壤修复调理剂及制备方法和应用。
背景技术
磷是作物生长发育所必需的营养元素之一，它不仅参与作物体内能量转化、养分运输和多种化合物组分合成等过程，而且对于提高作物抗逆性和适应能力具有重要作用，但是将磷肥直接施到土壤中非常容易被固定，其有效性随着时间延长逐步降低，形成难以被作物吸收利用的非有效态磷酸盐，为了不影响作物生长，农田磷肥施入量要远高于作物的需求量。因此，农户为了追求高效益向土壤中盲目施用大量磷肥，在设施栽培这种高投入、高产出的生产模式中尤为突出。近些年，磷肥过量投入导致土壤磷素增加速度加快，使土壤耕层处于富磷的状态，土壤中磷素通过地表径流、土壤侵蚀、淋洗等途径，向水体的迁移速率增加，造成了非点源磷素污染加剧，因此长期大量不合理施用磷肥，不仅造成磷矿资源的浪费，还对农业生产和生态环境产生不良效应，增加农田周边地表水体富营养化等环境风险。有研究发现高磷会抑制番茄幼苗的生长，使植物体内磷素无法正常向上运输。土壤高磷条件抑制了锌在油菜体内的分配和运转从而造成了油菜在高磷条件下含锌量的下降。大量过量施用磷肥不仅不能使白菜的产量得到显著增加，而且使土壤有效磷、水溶性磷等含量随磷肥施用量的增大而显著提高，进而使土壤磷素流失风险明显增加。
近年来学者们采用源头减施技术控制设施磷素环境风险，同时针对土壤本身提出土壤调控措施。国内外研究调理剂改善土壤障碍，作用非常突出，但在设施高磷土壤中控制磷的污染研究较少。因此，提供一种成本低，制作简便、控制效果好的磷素调理剂是本领域研究人员亟需解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种设施富磷污染菜田土壤修复调理剂及制备方法和应用，其提供的土壤修复调理剂针对富磷土壤中磷素具有很好的控制效果。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种设施富磷污染菜田土壤修复调理剂，该调理剂由以下重量份的原材料制备而成：
白云石5-10份，明矾3-10份。
一种设施富磷污染菜田土壤修复调理剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、称取白云石5-10份，明矾3-10份，将白云石和明矾粉碎并过筛，制成颗粒，白云石颗粒和明矾颗粒的粒径均为100目；
S2、将白云石颗粒和明矾颗粒混合均匀，即得调理剂成品。
本发明还提供了所述调理剂在修复设施富磷污染菜田土壤中的应用。
所述调理剂修复设施富磷污染菜田土壤的方法，包括如下步骤：
在定植整地前，将修复调理剂均匀撒施于设施菜田表层，翻入0-20cm耕层土壤内，每10-12kg干土撒施1-1.1g土壤修复调理剂，种植蔬菜。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明是针对两种调理剂表现的不同酸碱性进行配比，解决单一调理剂对土壤磷素钝化与释放利用的矛盾。
2、本发明进行了土壤调理剂的用量控制，可以降低材料成本。
3、本发明的调理剂降低土壤磷酸酶活性，从而减缓土壤有机磷的矿化，结合地上作物吸收可以降低土壤总磷含量，进而降低土壤磷素环境风险。
附图说明
图1为不同处理对饲用甜高粱干物质量的影响。
图2为不同处理对土壤总磷含量的影响。
图3为不同处理对土壤有效磷含量的影响。
图4为不同处理对土壤水溶性磷含量的影响。
图5为不同处理对土壤磷酸酶活性的影响。
图6为不同处理对土壤Ca2-P磷的影响。
图7为不同处理对土壤Ca8-P磷的影响。
图8为不同处理对土壤Ca10-P磷的影响。
图9为不同处理对土壤Al-P的影响。
图10为不同处理对土壤Fe-P磷的影响。
图11为不同处理对土壤O-P磷的影响。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但不应理解为本发明的限制。如未特殊说明，下述实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例提供了一种设施富磷污染菜田土壤修复调理剂
该调理剂由以下重量份的原材料制备而成：
白云石5份，明矾5份。
制备方法包括：
S1、称取白云石5份，明矾5份，将白云石和明矾粉碎并过筛，制成颗粒，所述白云石颗粒的粒径为100目，所述明矾的粒径为100目；
S2、将白云石颗粒和明矾混合均匀，即得调理剂成品。
本实施例的白云石和明矾均为市购，白云石pH9.2以上，明矾pH4以下。
实施例2
本实施例提供了一种设施富磷污染菜田土壤修复调理剂
该调理剂由以下重量份的原材料制备而成：
白云石10份，明矾5份。
制备方法包括：
S1、称取白云石10份，明矾5份，将白云石和明矾粉碎并过筛，制成颗粒，所述白云石颗粒的粒径为100目，所述明矾的粒径为100目；
S2、将白云石颗粒和明矾混合均匀，即得调理剂成品。
本实施例的白云石和明矾均为市购，白云石pH9.5，明矾pH4.2。
为了验证上述设施富磷污染菜田土壤修复调理剂的效果，我们进行了如下试验：
一、盆栽试验
(1)供试土壤：来自天津市设施老菜田土壤进行盆栽试验，该区种植制度以番茄、黄瓜等果菜(叶菜为主)，棚龄大部分在15年以上，磷养分投入高，土壤磷环境风险高。
(2)试验设计：试验为盆栽，盆栽土重12kg/盆，共设置11个处理，每个处理3次重复，每盆定植2株饲用甜高粱，试验过程不施用任何肥料。灌水：1-2天一次，每次每盆浇水1600mL-2000mL，浇水时间每天下午6点以后。具体试验处理如下：
T1组(对照)：白云石0份，明矾0份；
T2组：白云石0份，明矾10份(11.25g/盆)；
T3组：白云石10份(11.25g/盆)，明矾0份；
T4组：白云石8份，明矾2份；
T5组：白云石7份，明矾3份；
T6组：白云石6份，明矾4份；
T7组：实施例1所得的修复调理剂；
T8组：白云石10份，明矾10份；
T9组：实施例2所得的修复调理剂；
T10组：白云石7.5份，明矾5份；
T11组：白云石5份，明矾2.5份。
(3)供试作物：设施菜田夏填闲作物-饲用甜高粱。
(4)供试肥料：不施用任何肥料。
(5)测定结果
①不同处理对甜高粱生长的影响
表1、表2为不同水平白云石与明矾配合施用对饲用甜高梁生长的影响，在饲用甜高梁生长前期，T4处理的株高、茎粗和叶色显著高于其它处理；饲用甜高梁生长后期T5、T6处理株高较高，T5处理叶色值也较高，茎粗较粗的是T4处理，添加白云石和明矾的各个处理生长状况均好于对照处理。对比饲用甜高粱生长前期和后期的变化，T5处理长势较好。
表1不同水平处理组对饲用甜高梁生长的影响(单位：cm)
表2不同处理组对饲用甜高梁叶色值的影响(单位：SPAD值)
②不同处理对饲用甜高粱干物质量的影响
不同处理对饲用甜高粱干物质量的影响如图1所示。不同处理对饲用甜高粱干物质量的影响不同，其中T4、T5、T7、T9、T11处理干物质量均高于T1处理，T6处理干物质量最低，比对照低出42.41g/盆。
③不同处理对土壤总磷含量的影响
不同处理对土壤总磷含量的影响如图2所示，从图2可以看出，土壤总磷含量除T2处理高于T1处理外，其他处理均低于T1处理，说明这些处理可以降低土壤总磷含量，其中T9处理土壤总磷含量显著低于各处理，并较T1处理降低16.0％，其次是T10处理。
④不同处理对土壤有效磷含量的影响
不同处理对土壤有效磷含量的影响如图3所示，从图3可以看出，各处理的土壤有效磷含量除T2处理与T1处理无显著差异外，其他处理均显著低于T1处理，说明施加调理剂白云石与明矾有利于降低土壤有效磷的含量，其中T7处理降低有效磷效果较好，其次是T9处理，两处理间无显著差异。
⑤不同处理对土壤水溶性磷含量的影响
不同处理对土壤水溶性磷含量的影响如图4所示，从图4可以看出，T4、T7、T9、T10处理土壤水溶性磷含量显著低于T1处理，以T7处理土壤水溶性磷含量最低，为37.53mg/kg，较T1处理降低了24.5％，T7处理对于降低土壤水溶性磷含量效果较好。
⑥不同处理对土壤磷酸酶活性的影响
不同处理对土壤磷酸酶活性的影响如图5所示，从图5可以看出，施加调理剂各处理均显著低于T1处理，说明施加白云石和明矾可以降低土壤磷酸酶活性，减缓有机磷的矿化，其中效果较好处理是T6和T9处理，两处理间无显著差异。
⑦不同处理对土壤Ca2-P磷的影响
不同处理对土壤Ca2-P磷的影响如图6所示，从图6可以看出，T7处理的土壤Ca2-P含量高出T1处理，但与T1处理无显著差异，T2、T5、T8、T10、T11处理的土壤Ca2-P含量显著低于T1处理，其中以T11处理最低，其次是T2处理，两处理间无显著差异。
⑧不同处理对土壤Ca8-P磷的影响
不同处理对土壤Ca8-P磷的影响如图7所示，从图7可以看出，T11处理的土壤Ca8-P含量高出T1处理，但与T1处理无显著差异，其他处理的土壤Ca8-P含量均显著低于T1处理，其中以T4处理最低，较T1处理降低24.25％。
⑨不同处理对土壤Ca10-P磷的影响
不同处理对土壤Ca10-P磷的影响如图8所示，从图8可以看出，除T5和T6处理的土壤Ca10-P含量显著高于T1处理，其他处理与T1处理无显著差异。
⑩不同处理对土壤Al-P的影响
不同处理对土壤Al-P的影响如图9所示，从图9可以看出，T7处理的土壤Al-P含量显著高于其他处理，较T1处理增高11.96％，说明T7处理对于提高土壤Al-P效果较好。
不同处理对土壤Fe-P磷的影响如图10所示，从图10可以看出，T7和T9处理的土壤Fe-P含量显著低于T1处理，T5和T6处理显著低于T1处理。
不同处理对土壤O-P磷的影响如图11所示，从图11可以看出，土壤O-P含量除T3、T11处理与T1处理无显著差异外，其他处理均显著低于T1处理，说明施加白云石和明矾处理可以降低土壤O-P含量，其中T7和T8处理较低，两处理间无显著差异。
结论：综上所述，碱性调理剂(白云石)和酸性调理剂(明矾)相互配施各处理除T2处理外，与T1对照处理相比其他处理均有利于降低土壤有效磷和总磷含量，其中效果较好的是T7处理，其次是T9处理；与对照处理相比，T7处理无机磷组分中有效性最好的Ca2-P含量和有效性较好的Al-P含量均有所增加，缓效性的O-P含量有所降低，说明在无外源磷素施加的条件下，T7处理有利于降低土壤总磷和有效磷含量，同时促进无机磷组分的缓效磷素向有效磷素转化，提高作物对磷素的吸收利用。
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
