CN101041605A

CN101041605A - 一种土壤磷素活化剂及应用

Info

Publication number: CN101041605A
Application number: CNA2006100461709A
Authority: CN
Inventors: 石元亮; 鲁新蕊; 孙桂芳
Original assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Current assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-09-26

Abstract

本发明涉及提高土壤磷素有效性的技术，具体地说是一种土壤磷素活化剂及应用方法，按重量百分比计，其组成包括，络合剂H₂30－50％，腐殖酸HA 30－40％，填充剂10－40％；其中，络合剂H₂为碱法造纸废液干燥物。本发明优点为：可活化土壤磷，保持土壤磷长时期高水平，降低磷肥投入量，对环境安全。

Description

一种土壤磷素活化剂及应用

技术领域

本发明涉及提高土壤磷素有效性的技术，具体地说是一种土壤磷素活化剂及应用方法。

背景技术

磷肥资源紧缺和土壤有效磷含量过低已成为我国农业可持续发展的限制因子。因受磷肥自身特性的影响及耕作栽培技术的限制，施入土壤中的磷只有15-20％被当季作物吸收利用，加上作物的后效，一般也不超过25％(王庆仁等，1998)。尤其是长效复合肥的使用中，因N、P释放的不协调性，使得磷肥肥效更难发挥，在农业生产中提高磷肥利用率、降低生产成本、发展可持续高效农业，则成为当前各国共同关注的问题(刘国栋，1998)。磷肥利用率低的主要原因是土壤水溶性磷易被钙、镁、铁、铝、锰等金属离子结合成难溶性的磷化合物。提高磷肥的利用效率和释放土壤中残余磷的有效途径之一就是开发、研制出一种能抵御磷肥被土壤固定的磷肥保护剂和磷素活化剂。土壤磷素活化剂是既能活化释放土壤中被固定的磷素供植物生长发育的需要，又可提高磷肥的利用效率、改良土壤，成为一种理想的肥料伴侣。

如何活化土壤固持的磷素和提高磷肥的利用效率是国内外土壤科学研究中比较活跃的前沿领域，是国内外土壤学家和植物营养学家共同关注的问题。国外对提高磷肥利用效率的研究早有报道，主要集中在磷和其它营养元素(氮、钾、锌、硫、锰、硅等)的平衡施肥方面的研究(P.S.Randhawa& C.L.Arora，1997；A.R.Saha & M.Haldar，1998；D.R.Biswas & S.A.Aali &M.S.Khera，1995；M.VassilevaN.Vassileva & R.Azcon，1998)，但关于磷素活化剂能提高磷肥利用效率的报道却比较少，近二十年来才有人开始研究。1984年，苏联和东欧国家开始在土壤中施用磷细菌剂，土壤用磷细菌接种，可明显增加土壤中残余的磷和所施磷肥对植物的有效性(S.L.蒂斯代尔、W.L.纳尔逊，1984)。关于施用磷细菌接种磷肥和磷矿粉使其有效性提高的报道也很多。20世纪90年代印第安人研究有机肥对作物产量和品质的影响时发现，有机肥能大大提高磷肥的利用率，作物吸磷量也有很大的提高，增产效益显著(K.H.Ravi & A.P.Nagaraju & K.R.Sreeramulu，2001)。有人报道，粪肥主要是通过改变土壤的物理、化学性质来活化土壤中的磷的(R.C.Jaggi，1995)。VAM菌和解磷菌能活化磷矿石(psm)中的磷，用VAM菌和解磷菌接种的磷矿石可代替磷肥施用(Vandana，1998)。有研究表明，在橄榄块(生产橄榄油的废弃物)培养曲霉菌属能促进磷矿石的溶解，活化磷矿石中的磷；丝状菌和真菌能提高作物的吸磷量、促进作物的生长(M.Vassilev & N.Vassilev，1998)。VAM菌和解磷菌能促进马铃薯对磷的吸收(K.Ykim，1998)。

迄今为止，虽世界各国对磷素活化剂的研究报道不少，但其在农田上的推广应用还不十分普遍，虽然许多磷素活化剂在室内培养实验中效果很好，既能减少磷肥固定又可以提高作物的产量，但是把它们应用到大田时其效果却很低，不能明显提高作物的产量。磷素活化剂仅在为数不多的几个国家如美国、日本等国得到少量推广应用，大多数国家还处于试验阶段。究其原因有以下几点：

(1)各国对磷的研究有本质的区别，在美国、日本等国家主要来研究如何促进土壤中磷的固定，以此来防止水体的富营养化，我国主要研究如何活化土壤中固定的磷素问题，以此来提高作物的产量。

(2)磷素活化剂(生物制剂)活性受一定条件的限制，如用于缺磷但有机质丰富的土壤上效果较佳，且微生物的活性受环境条件的影响变化较大，磷细菌在温度30℃-37℃，pH为7.0-7.5时，活性最大。如果环境条件发生了变化，其活性将会发生很大的变化。

(3)施用磷素活化剂虽然能活化土壤中的磷，但其中有些能杀死土壤中有益的微生物。

(4)有些磷素活化剂由于具有残留特性，容易造成对土壤的污染，农作物吸收后可影响农产品的品质，乃至对人畜有害。

目前人们对磷素活化剂研究主要集中在沸石、膨润土、糠醛渣、木质素等方面，其活化的效果较好，而且适合任何土壤类型。

因此磷素活化剂的研究必须符合适应性强、持久性长、毒性小以及价格低廉，易于取材等条件才有广泛的意义，找出价廉、高效的磷素活化剂材料，降低生产成本，以便在农业上进行广泛的推广。

当今，世界肥料市场已经有不少磷素活化剂申请了专利，但大多集中在生物制剂方面，其中解磷菌占有重要部分，我国在这方面也作了大量的工作，但是国内对磷素活化剂的应用还限于少数几个品种，而且关于磷素活化剂与磷肥的配比问题也鲜见报道。同时由于生物制剂受环境影响较大，因此效果不稳定。研制即提高供磷强度又能防止磷肥固定的非生物性磷素活化剂，是农业生产的迫切需求。

我国自十九世纪70年代开始便向土壤中施入较多的磷肥，由于磷的利用率一般不超过25％，因此在土壤中已积累了大量的磷资源，这些磷多以无效态固定于土壤中不能被作物吸收利用；另外，农业生产中施用的磷肥由于土壤的迅速固定沉淀使有效性下降，从而导致了磷肥投入量居高不下，使农业生产成本增加。

发明内容

为了克服农业生产中存在的磷营养的问题，本发明的目的在于提供一种土壤磷素活化剂及应用，能活化土壤中磷素提高有效性，提高磷肥利用率，减少固定，并适合于肥料二次加工及农业应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种土壤磷素活化剂，由络合剂H2、HA及填充剂组成制剂，按重量百分比计，其组成包括，

络合剂H₂ 30-50％，腐殖酸HA 30-40％，填充剂10-40％；其中，络合剂H₂为碱法造纸废液干燥物。

所述成份及来源为，

其中络合剂H₂为碱法造纸液干燥物，通常采用来自于草浆制造过程中的废弃物，主要成份为半纤维素与木糖(占40-50％)，其次为木质素及木质素盐(重量比30-45％)，余量为盐类等杂质，pH值7.5-8.8；(文献：造纸黑液变废为宝综合利用技术，《江苏科技信息》，99年，第一期)

腐殖酸HA中含总腐殖酸量≥40％，来源于褐煤(风化煤)，pH值＜7.0；

其中前者主要是络合剂，而HA是络合剂同时也是酸化剂；

填充剂可用稳定及性状良好的材料，

填充剂为化学稳定性高、性状良好的填料，如：膨润土，沸石粉，麦饭石，滑石粉，粉煤灰和/或泥炭粉。其作用为调节材料间的性状，减轻相互间反应及调节活化剂的浓度。

构成的磷素活化剂与磷肥混合施用，按活化剂∶磷肥(P₂O₅)重量比1∶0.8-1.0磷肥混合，或单独混入其他肥料中施用，单独使用每亩地10-20kg，所述土壤磷素活化剂的施用方法有以下两种：

第一：与复混肥制造相结合使用，按复混肥肥料中的P₂O₅∶土壤磷素活化剂＝0.8-1∶1的重量比例，作为一种成肥原料直接造粒于肥料中，然后随施肥施入土壤；即，随肥料二次加工时使用，以肥料P₂O₅量的1∶1-1∶0.8比例加入，作为一种造粒的原料进入造粒生产线，造出含有活化剂的肥料；

或者，第二：按每亩地用量10-20kg与肥料混拌施入土壤中，可以使施磷量比常规用量降低20-30％，即混即用。

本发明具有如下优点：

1.活化土壤磷。本发明应用了络合剂及酸化剂，可以使土壤中固定及半固定的磷盐中的高价金属与碱金属离子被活化剂络合，具有酸化作用的HA等材料可向土壤中磷酸盐提供H⁺，从而取代Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺及Fe³⁺等，使高价的磷酸Ca、Fe、Al盐变成含有H⁺的磷酸氢盐，使PO₄ ^＝根得以释放。在不施磷情况下可活化磷13-27％。

2.可保持土壤磷长时期高水平(即保护肥料磷有效性)，与肥料配合施用在施肥后的20、50天分别可提高土壤有效磷量20％、70％。使施肥后土壤的有效磷基本保持不下降的水平。能确保作物整个生育期对磷的需求。

3.降低磷肥投入量。本发明的产品与磷肥混用时磷肥用量可降到常规的70-80％，苗期以后土壤中有效磷量基本保持不变。

4.成本量使用，不增加施肥成本。本发明的土壤磷素活化剂材料易得，成本低，每亩地投入不高于5元/亩。可降低20-30％用磷量(约节省6-9元)，即可降低投入1-4元/亩，为粉状与肥料二次加工相结合可以用于专用肥及基础性复混肥的生产当中，也可以与肥料混合后，随施肥施入，能结合施肥相应用，简单易行，易操作。

5.可缓解我国磷资源不足，维持农业高产。我国磷矿资源仅可开采50年左右。本发明可以加速土壤中磷的循环，保持农业生产对磷的需求，使土壤中磷在农业生产中发挥出应有的作用。

6.对环境安全。本发明应用了纯天然材料，使用后一方面可以改良土壤结构，并且材料均属有机材料，在土壤中可以降解，为土壤提供能量，不存在累积污染问题。

具体实施方式

下面结合实施对发明作进一步详细说明。

实施例1

50kgH₂、40kgHA、沸石粉10kg分别粉碎后按比例进行混合，形成均匀体，即为土壤磷素活化剂。取上述材料(活化剂)5kg与磷酸二铵6kg，尿素11kg，KCl 6kg用于1亩地，种植玉米，产量比对照组(亩施用磷量(二铵)9kg、尿素8kg、KCl 6kg)增加6.3％。

实施例2

40kgH₂、40kgHA、膨润土20kg分别粉碎后按比例进行混合，形成均匀体，形成土壤磷素活化剂。土壤磷素活化剂6g/盆，N 3.8g/盆、P₂O₅ 2g/盆、KCl 1g/盆，每盆装入12.5kg风干黑土(过5mm筛)，种植大豆，插种后20天时土壤中有效磷比对照组(施用P₂O₅ 3g/盆，N 3.8g/盆、KCl 1g/盆)的提高20.3％，第50天提高36.1％，株高增加2.7cm增加3.1％，百粒重增加0.6g，在减少投磷1/3的情况下增产11.7％。

Claims

1.一种土壤磷素活化剂，其特征在于：按重量百分比计，其组成包括，

络合剂H₂30-50％，腐殖酸HA 30-40％，填充剂10-40％；其中，络合剂H₂为碱法造纸废液干燥物。

2.按照权利要求1中土壤磷素活化剂，其特征在于：所述成份及来源为，络合剂H₂来自于草浆碱法造纸废液沉淀物或干燥物，主要成分为木质素，木质素Na及纤维等；腐殖酸HA中含总腐殖酸量≥40％，pH值＜7.0；填充剂为稳定性高、性状良好的填料。

3.按照权利要求1中土壤磷素活化剂，其特征在于：所述填充剂可为膨润土，沸石粉，麦饭石，滑石粉，粉煤灰和/或泥炭粉。

4.一种权利要求1所述土壤磷素活化剂的施用方法，其特征在于：

第一：与复混肥制造相结合使用，按复混肥肥料中的P₂O₅∶土壤磷素活化剂＝0.8-1∶1的重量比例，作为一种成肥原料直接造粒于肥料中，然后随施肥施入土壤；

或者，第二：按每亩地用量10-20kg与肥料混拌施入土壤中。