具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本发明。本发明所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例1一种促进低磷的甘蔗种植土壤中有机磷活化利用的方法

如图1所示，本实施例采用广东翁源甘蔗试验基地(E 113.94°，N 24.28°)的红壤作为盆栽试验土壤，甘蔗种苗(新台糖22号)作为盆栽试验植株。其中，土壤理化性质为：pH4.66，有机质17.67g/kg，碱解氮158.67mg/kg，全磷0.33g/kg，速效磷4.46mg/kg，速效钾92.10mg/kg。废糖蜜由广东省茂源糖业有限公司提供，其主要性状为pH 4.78，有机碳36％，全氮1.61％，全磷0.13％，全钾3.57％。

盆栽试验在温室内进行，每盆6kg土壤，共设置3个处理：不施化肥(CK)；单施化肥(F)；化肥配施废糖蜜(FC1)，其中废糖蜜添加量(mg/kg土)为170mg/kg。对应的大田条件下的废糖蜜施用量为130kg/ha。

其中，F组中的化肥为：以尿素为主氮(N)源，用量为300mg N/kg土；磷酸二氢钾作为磷(P)和钾(K)源，用量为150mg K/kg土；土壤微量养分添加量为(mg/kg土)：CaCl₂125.67，MgSO₄·7H₂O 43.34，EDTA-FeNa 5.80，MnSO₄·4H₂O 6.67。

FC1组中的化肥，磷(P)素、钾(K)素、土壤微量养分添加量与F组相同；化肥中N素的添加量，根据添加的废糖蜜中的N素含量，与F组相比有所减量，保证FC1组和F组中的N素总量相同。

每个处理3次重复，共9盆，随机排列。其中，本实施例的一种促进低磷的甘蔗种植土壤中有机磷活化利用的方法，包括以下步骤：

1、土壤中添加化肥、化肥+糖蜜

在装盆前，将化肥与土壤充分混匀。糖蜜用高压蒸汽灭菌后，用适量灭菌蒸馏水稀释后，加入到每一盆的土壤中，待加入土壤的溶液晾干以后再次过2mm筛混匀，然后装盆。

2、移栽健康甘蔗种苗

2019年5月22日每盆中移栽1株长势相同的健康甘蔗种苗(新台糖22号)，试验期间采用称重法浇水，使含水量保持在田间持水量的70％-80％，以满足甘蔗对水分的需求。

3、收获甘蔗种苗，测定甘蔗种苗和土壤的各种理化性能

2019年8月23日收获试验甘蔗种苗，采集土壤样品和甘蔗植株样本(包括地上和地下部分)。

取出带土试验苗，先轻轻抖动去除根系上的较大块土壤，然后用力抖落附着在根系上的土壤，将根际土和试验苗装于无菌自封袋中。根际土样品迅速带回实验室，一份根际土鲜样保存于-20℃冰箱用于分析土壤微生物；另一份根际土自然风干后去杂，用于测定根际土各种理化性质及磷素形态分析(培养前的土壤样品，也经自然风干后去杂，测定理化性质和磷素形态分析，用作对照)。

土壤pH值用pH计测定(土水重量比为1:2.5)；土壤电导率(EC)用电导率仪测定；土壤有机碳含量采用重铬酸钾外加热法测定；全氮用凯氏法测定；全磷用酸溶(H₂SO₄-HClO₄)钼锑抗比色法测定；全钾用NaOH熔融-火焰光度计法测定；碱解氮用扩散法测定；有效磷用0.03M NH₄F-0.025M HCl浸提(Bray Ⅰ法)测定；速效钾用1mol·L^-1NH₄OAC浸提-火焰光度计法测定。

土壤活性磷的测定方法为：采用0.5M NaHCO₃(pH8.5，溶液比1:20)浸提活性磷，钼蓝比色法测定土壤浸提液消煮前和消煮后的值，分别得到活性无机磷含量和活性总磷含量，活性总磷含量与活性无机磷含量之差，为活性有机磷的含量。

土壤稳定性磷的测定方法为：采用0.5M H₂SO₄提取(溶液比1:25)，测定稳定性无机磷的含量；土壤在马弗炉中于550℃煅烧1h后，再用0.5M H₂SO₄提取，测定稳定性总磷的含量，稳定性总磷的含量与稳定性无机磷的含量之差，为稳定性有机磷的含量。

以上各测定方法，具体步骤参照《土壤理化分析》一书。

试验苗植株洗净后均在105℃下杀青30min，70℃下烘干至恒重，称取生物量干重。

4、结果分析

所有数据均使用Excel进行整理；用SASV9软件进行单因素方差分析，用Duncan(SSR)方法对不同处理间各指标的平均值(3个重复)进行显著性检验(P<0.05)。

实施例2一种促进低磷的甘蔗种植土壤中有机磷活化利用的方法

本实施例的一种促进低磷的甘蔗种植土壤中有机磷活化利用的方法，除了盆栽试验的3个处理中，化肥配施糖蜜(FC2)组中糖蜜添加量(mg/kg土)为440mg/kg。对应的大田条件下的糖蜜施用量为330kg/ha。FC2中的N素总量与F组中保持一致。其他步骤均与实施例1相同。甘蔗盆栽试验图如图1所示。

收获甘蔗种苗后，按照实施例1的方法测定甘蔗种苗和根际土的各种理化性能，用SASV9软件进行单因素方差分析，用Duncan(SSR)方法对不同处理间各指标的平均值(3个重复)进行显著性检验(P<0.05)。

实施例3一种促进低磷的甘蔗种植土壤中有机磷活化利用的方法

本实施例的一种促进低磷的甘蔗种植土壤中有机磷活化利用的方法，除了盆栽试验的3个处理中，化肥配施糖蜜(FC3)组中糖蜜添加量(mg/kg土)为660mg/kg。对应的大田条件下的糖蜜施用量为500kg/ha。FC3中的N素总量与F组中保持一致。其他步骤均与实施例1相同。甘蔗盆栽试验图如图1所示。

收获甘蔗种苗后，按照实施例1的方法测定甘蔗种苗和根际土的各种理化性能，用SASV9软件进行单因素方差分析，用Duncan(SSR)方法对不同处理间各指标的平均值(3个重复)进行显著性检验(P<0.05)。

对实施例1～3中，不施化肥(CK)组、单施化肥(F)组、化肥配施糖蜜(FC1)组、化肥配施糖蜜(FC2)组、化肥配施糖蜜(FC3)组，进行了甘蔗种苗和根际土的各种理化性能的测试。分别如下：

1、甘蔗苗期生物量

结果如图2所示。从图2可见，不同处理的甘蔗苗，地上和地下生物量均表现出一定差别。

相对于CK处理，单施化肥(F)以及化肥配施糖蜜(FC)处理的地上生物量均显著增加(P<0.05)，提高幅度依次为FC2(127％)>FC3(96％)>FC1(84％)>F(67％)；FC2和FC3的地下生物量显著增加，提高幅度为72％和52％，而FC1和F的地下生物量分别提高38％和14％，但未达到显著水平。

总体来看，甘蔗总生物量(地上与地下生物量之和)，FC2处理下最高，CK处理下最低，施肥处理的总生物量均显著高于CK(P<0.05)，而F与FC1、FC3处理的总生物量无显著差异。

2、土壤理化性质

供试原始土样和种植甘蔗后不同施肥处理的土壤理化性质如表1所示。

表1原始土壤和种植甘蔗后不同施肥处理的土壤理化性质变化

注：同列数值后不同小写字母表示各处理之间差异显著(P<0.05)。

从表1结果可以看出，相对于原始土壤，除CK外，其他处理pH值均降低而EC值呈现上升趋势；各处理的有机质含量有微小提高，但均无显著差异。种植甘蔗后的土壤中，F处理的pH值最低而EC值最高，CK处理正好相反。化肥配施糖蜜(FC)处理相对于F处理可以提高pH值和有机质含量，降低EC值，并且减缓土壤的酸化。

与原始土壤相比，所有处理的全氮和全钾含量均显著下降；除FC3处理外，碱解氮和速效钾的含量均呈现下降趋势(P<0.05)。种植甘蔗后的土壤中，碱解氮和速效钾含量均在F处理最高，CK处理最低。除F处理外，其他处理的全磷含量均低于原始土壤；所有处理的速效磷含量均显著低于原始土壤(P<0.05)，且FC处理的速效磷含量均高于F处理。FC2处理的全量和速效氮磷钾均低于FC1和FC3处理，可能由于该处理的甘蔗苗期生物量较高，对养分的吸收量较大。

3、土壤磷形态

土壤中活性和稳定性磷含量的变化如表2。

表2种植甘蔗前后土壤活性和稳定性磷形态变化

注：同列数值后不同小写字母表示各处理之间差异显著(P<0.05)。

(1)、活性无机磷含量和稳定性无机磷含量

种植甘蔗后，五个处理中活性无机磷含量在4.55mg kg^-1～5.54mg kg^-1之间，相较于原始土壤的活性无机磷含量(5.74mg kg^-1)略微降低，其中FC2处理显著高于其他四个处理(P<0.05)。相比于原始土壤的稳定性无机磷含量(43.20mg kg^-1)，种植甘蔗后CK和F处理的稳定性无机磷含量下降，而FC1、FC2和FC3处理的稳定性无机磷含量有微小提高，且FC处理显著高于CK和F处理(P<0.05)。

可见，FC1、FC3和F处理土壤的活性无机磷含量无显著差异，仅FC2处理显著高于F处理(P<0.05)。FC处理的稳定性无机磷含量均显著高于F处理(P<0.05)。

(2)、活性有机磷含量和稳定性有机磷含量

不同施肥处理的活性有机磷含量在5.54mg kg^-1～7.11mg kg^-1之间，均显著低于原始土壤的活性有机磷含量(8.89mg kg^-1)，下降幅度依次为CK(38％)>F(34％)>FC1(31％)>FC2(30％)>FC3(20％)。FC处理的活性有机磷含量均高于F处理，但仅FC3组与F组之间存在显著差异(P<0.05)。

原始土壤的稳定性有机磷含量为168.26mg kg^-1，不同施肥处理的稳定性有机磷含量在90.81mg kg^-1～103.06mg kg^-1之间，均显著低于原始土壤，下降幅度依次为FC2(46％)>FC3(45％)>FC1(42％)>CK(40％)>F(39％)。FC处理的稳定性有机磷含量均低于F处理，其中FC2和FC3与F处理之间达到了显著差异(P<0.05)。

4、土壤微生物

4.1、土壤微生物群落多样性及组成

供试原始土壤和种植甘蔗后五个不同施肥处理的微生物多样性指数如表3。

表3原始土壤和种植甘蔗后不同处理土壤的细菌多样性指数

从表3可以看出，经过不同施肥处理，种植甘蔗后的土壤中微生物的多样性及组成均产生了明显差异。与原始土壤相比，FC2处理的Chao1和Observed_species指数分别比原始土壤提高了12.2％和8.7％，而Shannon指数比原始土壤降低了2.1％，但均未达到显著差异。CK、F、FC1和FC3等四个处理的Chao1、Observed_species和Shannon指数大小依次为CK>FC1>F>FC3。相对于原始土壤，Chao1、Observed_species和Shannon指数的降低幅度在FC3处理最大，分别达到27.3％、26.4％和11.9％；在CK最小，分别为0.3％、0.8％和2.0％。所有样本文库的覆盖度均在99.0％以上。

原始土壤和种植甘蔗后五个不同施肥处理的土壤微生物群落结构在门水平分布如图3。从图3可知，不同土壤样本中，优势菌物种的组成和比例差异明显。在原始土壤中优势物种(>1％)为绿弯菌门(Chloroflexi)(29.6％)、变形菌门(Proteobacteria)(27.6％)、放线菌门(Actinobacteria)(22.7％)、酸杆菌门(Acidobacteria)(8.3％)、WPS-2菌门(5.2％)和浮霉菌门(Planctomycetes)(1.8％)。种植甘蔗后的五种不同施肥处理土壤中，优势物种(>1％)为绿弯菌门(9.1％～19.1％)、变形菌门(32.1％～41.2％)、放线菌门(12.4％～18.4％)、酸杆菌门(5.4％～7.2％)、WPS-2菌门(7.3％～9.9％)、厚壁菌门(Firmicutes)(3.6％～9.7％)、髌骨菌门(Patescibacteria，2.6％～5.2％)以及浮霉菌门(1.0％～1.6％)。

相对于原始土壤的优势菌门，五个施肥处理土壤中的绿弯菌门、放线菌门、酸杆菌门和浮霉菌门的相对丰度降低，其中放线菌门、酸杆菌门和浮霉菌门的降低幅度均在FC2处理最小；不同施肥处理土壤中的变形菌门和WPS-2菌门的相对丰度有一定提高，提高幅度分别在FC1和FC2处理最小。厚壁菌门、髌骨菌门和拟杆菌门在原始土壤中相对丰度分别为0.6％、0.5％和0.8％，而在种植甘蔗后不同施肥处理中的相对丰度范围分别为3.6％～9.7％、2.6％～5.2％和1.0％～3.9％，提高幅度巨大。从维持微生物群落的丰度和多样性上看，FC2处理优于其他处理。

4.2、土壤解磷细菌属及其相对丰度

由以上结果可见，相对于原始土壤，种植甘蔗后的土壤中有机磷含量变化较大，证明微生物活动在磷素转化中起到重要作用。因此本发明重点关注解磷细菌在属水平的变化。图4中展示了原始土壤和不同施肥处理土壤中解磷细菌的相对丰度。总体来看，检测到的具有解磷功能的细菌分布于4个细菌门10个属：相对丰度较高的芽孢杆菌属(Bacillus)(0.16％～3.91％)和根瘤菌属(Bradyrhizobium)(0.76％～1.29％)分别属于厚壁菌门和变形杆菌门；放线菌门中包含链霉菌属(Streptomyces)、分枝杆菌属(Mycobacterium)和节杆菌属(Arthrobacter)等3类，相对丰度均在0.03％～0.16％之间；而拟杆菌门中的黄杆菌属(Flavobacterium)相对丰度较低，均在0.03％。

相对于原始土壤的细菌属相对丰度，种植甘蔗后各个施肥处理的芽孢杆菌属(CK除外)均有一定提高，仅在FC2和FC3达到显著差异(P<0.05)；假单胞菌属(Pseudomonas)仅在FC2和FC3处理有提高；各个施肥处理的沙雷氏菌属均显著提高(P<0.05)；节杆菌属仅在F处理显著提高，而其他施肥处理的提高幅度较小。

不同施肥处理的多粘类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、埃希氏杆菌属(Escherichia-Shigella)、分枝杆菌属和黄杆菌属的相对丰度均显著低于原始土壤(P<0.05)。相对于原始土壤，各个施肥处理的根瘤菌属相对丰度均呈现下降趋势，但未达到显著水平；链霉菌属的相对丰度在CK处理呈现提高趋势，而其他处理均呈现下降趋势，仅在FC2和FC3达到显著差异(P<0.05)。

原始土壤和种植甘蔗后不同施肥处理的解磷菌的总的相对丰度如图5所示。原始土壤中解磷细菌的总相对丰度为2.61％。种植甘蔗后的五种不同施肥处理中，解磷细菌的总相对丰度大小依次为FC2>FC3>CK>FC1>F，分别为5.19％、5.17％、2.33％、1.79％和1.60％。相对于原始土壤，FC2和FC3处理的解磷菌的总相对丰度显著增加(P<0.05)，分别提高99％和98.4％；而CK、FC1和F处理中解磷菌的总相对丰度均呈现下降趋势，分别降低10.8％、31.3％和38.6％。可以看到，化肥配施较高浓度的糖蜜，可以增加解磷菌的总相对丰度；而施用化肥或者化肥配施低浓度糖蜜，则会降低解磷菌的总相对丰度。

这可能由于解磷细菌适合生长在养分富足的土壤环境中，较高的土壤肥力能够刺激解磷菌的生长。根据土壤理化性质与微生物群落的相关性分析，FC2和FC3处理根际土壤的有机质含量较高，能为土壤中的细菌提供较多的营养。此外，FC2和FC3处理的甘蔗地上和地下生物量均较高，除了可以改善土壤结构外，还可能通过向土壤中输入较多的碳氮源供解磷菌利用，增加其数量。

5、植株生物量、土壤微生物、磷形态转化与土壤理化性质的相关性

土壤微生物群落特征、甘蔗生物量与土壤理化性质的相关系数如表4所示。

表4土壤微生物群落多样性和组成与土壤理化性质的相关性系数

注：EC：电导率；SOM：有机质；TN：全氮；TP：全磷；TK：全钾；AN：有效氮；AP：有效磷；AK：有效钾，*代表P<0.05,**代表P<0.01

从表4可以看出，Chao1指数与TP呈现极显著负相关(P<0.01)，而Shannon指数与TN负显著相关(P<0.05)。绿弯菌门(Chloroflexi)和WPS-2菌门的相对丰度与SOM显著负相关，而PSB的相对丰度与SOM极显著正相关(P<0.01)。厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度与pH负相关，与TN、AP和AK显著正相关。甘蔗生物量干重与AP呈现显著正相关(P<0.05)。

解磷菌的总相对丰度、植株生物量与土壤有机磷降低幅度的关系如图6。活性有机磷的变化幅度与解磷菌总相对丰度无显著相关性，而稳定性有机磷的降低幅度与解磷菌总相对丰度呈现极显著正相关(P<0.01)。进一步分析有机磷变化幅度与植株生物量的关系发现，植株生物量干重与活性有机磷的变化幅度无显著相关性，与稳定性有机磷的变化幅度呈现显著线性相关(P<0.05)。

可见，解磷菌可以将被土壤固定的难溶磷转化为有效磷供植物利用。在甘蔗种植土壤中，有机磷的转化利用对于植物的生长至关重要。

综上，低磷红壤中，等氮量投入下，相对于单施化肥处理，化肥配施废糖蜜处理可以提高甘蔗的苗期地上和地下生物量，且在FC2即废糖蜜添加量为440mg/kg土时甘蔗苗期的总生物量最高，可能由于该处理下的微生物丰度和多样性、解磷菌的总相对丰度均最高，土壤稳定性有机磷的下降幅度最大。FC2处理对应大田条件下的废糖蜜施用量为330kg/ha，即每亩施用废糖蜜22kg。因此，对于低磷蔗区红壤，为了活化利用土壤自身稳定性有机磷从而提高作物产量，可以采取化肥配施废糖蜜的措施(等氮量投入下)，其中废糖蜜每亩推荐用量为22kg。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。