[发明专利]一种土壤磷素活化剂及其制作方法

说明书

技术领域

本发明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，具体为一 种土壤磷素活化剂及其制作方法。

背景技术

磷是维持农业生态系统结构和功能长期持续稳定的一个重要营养元素。然而， 在全球范围内，磷素资源已成为一种紧缺资源，世界磷肥价格在最近十年一直上 涨，且上涨幅度呈逐年增加的趋势。中国磷矿资源丰富，但富矿比较少，可利用 磷矿区所拥有的储量仅占总资源量的11％左右。据统计，1994～2004年10年间， 我国有8座大中型磷矿山资源枯竭；1999～2001年，我国新建的磷矿近90个， 其中仅有一个是中型磷矿，其他都是小型磷矿和规模以下的小磷矿。目前，我国 磷矿资源的缺口依然很大。我国磷肥消费量是世界上最大的，一旦要大量依赖进 口，很有可能引起世界市场磷矿石以及磷肥价格的狂涨(尹丽文，我国磷矿资源 开发利用现状及对有关问题的建议，国土资源情报，2004年10期)。因此，磷素 将是制约我国农田可持续利用和农业可持续发展的一个主要矿质元素。

磷肥施入土壤后，很快被土壤固定，而其矿化成有效磷的速度又相当缓慢。 作物对肥料磷吸收利用效率相对较低，中国磷肥的利用率一般在10～25％之间。 土壤中的磷95％左右是固定态磷，这部分磷主要以不溶性磷化合物和保持在粘粒 或有机质中的固持态磷形态存在。土壤中可被植物吸收的磷组分称为土壤的有效 磷，主要包括部分或全部吸附态磷及有效态有机磷，又称为活性磷。土壤中的活 性磷与非活性磷处在互相转化的平衡中(鲁如坤，土壤植物营养学原理，中国农 业出版社，1999)。

我国在20世纪70年代开始大量广泛使用磷肥，20世纪80年代以来，土壤 中磷素水平呈逐渐增加的趋势，但随着作物产量的提高，农业生产中仍需要大量 施用磷肥，施磷肥的成本增加，但施肥效益降低。在一些地区，由于长期大量施 用磷肥，肥料磷素随地表径流流失，是引起水体富营养化的主要因素之一。如施 肥面源污染对太湖地区水体磷素富营养化的贡献率高达20％(张维理等，中国农 业面源污染形势估计及控制对策，中国农业科学，2004，37(7)：1008～1017)。我 国在2007年启动的重点基础研究发展计划项目“肥料减施增效与农田可持续利用 基础研究”(项目编号：2007CB109300)，其中，磷肥减施增效是一个重要研究内 容和攻关方向。因此，土壤和肥料磷的高效利用技术，目前是土壤肥料领域研究 的一个热点。

土壤磷素活化促释技术是提高肥料磷利用率，提高土壤有效态磷含量的一项 关键的技术措施。土壤磷素活化技术主要包括生物学方法和化学方法。在生物方 法中，利用解磷微生物可以活化土壤磷，中国发明专利申请(公告号CN1061964C) 和公开号CN101003737A公开了此类型土壤磷素活化剂的专利技术。但生物活化 剂受到温度等环境条件以及土壤有机质含量等的限制，在低有机质土壤的应用效 果往往不太理想。化学类主要利用有机酸和无机酸活化土壤磷，如尿囊素和生化 黄腐酸相结合专利技术(中国发明专利申请，公开号CN1831085A)、腐植酸与碱 法造纸废液的干燥物及填充物结合的专利技术(中国发明专利申请，公开号 CN101041605A)。文献检索结果显示，腐殖酸类物质在土壤磷素活化方面具有较 好效果，也是目前应用较有广泛的技术；小分子有机酸活化土壤磷的研究目前是 植物营养学领域的一个研究热点，但成型技术少见报道。研究表明：有机酸在活 化土壤磷素方面具有较好的效果，其主要机制包括：1)有机酸与磷酸根之间竞争 络合位点，降低土壤对磷酸根的吸附；2)吸附剂表面电荷的变化；3)酸溶解作用； 4)消除土壤磷吸附位点；5)有机酸/有机阴离子与诸如Fe、Al和Ca等金属离子间 的络合反应，使含磷化合物的溶解，从而活化土壤中的磷。然而，在大多数情况 下，有机酸活化土壤磷是以上5种途径共同作用的结果(陆文龙等，根分泌的有 机酸对土壤磷和微量元素的活化作用，应用生态学报，1999，10(3)：379～382)。 无论是大分子有机酸还是小分子有机酸在土壤酸素活化以及提高肥料磷素利用率 方面均有较好地效果，但大分子与小分子有机酸配合的实用技术未见报道。