PDF《玉米秸秆生物质炭基肥的结构与性质表征①》

土壤(Soils), 2019, 51(3): 465C469 ①基金项目:国家自然科学基金项目(31260502)和内蒙古自然科学基金项目(2015MS0309)资助.

* 通讯作者([email protected]) 作者简介:刘长涛(1987―),男,内蒙古呼和浩特人,博士研究生,主要从事土壤肥力与植物营养研究.E-mail: [email protected] http://soils.issas.ac.cn DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2019.03.007 玉米秸秆生物质炭基肥的结构与性质表征 ① 刘长涛1 ,侯建伟2 ,索全义1* ,史李萍1 (1 内蒙古农业大学草原与资源环境学院,内蒙古呼和浩特 010019;

2 铜仁学院乌江学院,贵州铜仁 554300) 摘要:为了解玉米秸秆生物质炭基肥的结构与性质,通过实验室自制玉米秸秆生物质炭基化肥,研究生物质 炭添加量对炭基肥的形貌特征、pH、表面官能团种类和元素组分的影响.结果表明:玉米秸秆生物质炭具有丰富的孔 隙结构,化学肥料添加量越大,结构表面无序化程度越高;

总孔容和平均孔径的变异范围分别为 2.1 ~ 3.3 cm3 /kg 和2.7 ~ 3.2 nm,平均为 2.8 cm3 /kg 和2.9 nm.生物质炭化后,C-O-C、-COOH、-CH

3、-CH2 消失,化学肥料并不影响生物质 炭缓释载体原有的分子结构,只是影响其元素含量.与未加化肥的生物质炭对照相比,炭基肥中 C、H 元素含量降低, 而N、 O 元素含量升高, 变幅分别为 47.7% ~ 68.4%、 20.2% ~ 28.2%、 59.5% ~ 82.6% 和164.0% ~ 228.8%, 平均为 59.4%、 24.1%、71.9% 和196.5%;

而元素组分的 H/C、O/C 和( N + O)/C 都有所增大.总之,化学肥料存在于生物质炭表面 和孔隙之中,其添加并未改变生物质炭的骨架结构和官能团种类,而元素组分含量和原子比(H/C、O/C 和( N + O)/C) 的改变将可能更有利于增强生物质炭基肥的保水与吸附性能. 关键词:生物质炭基肥;

形貌特征;

pH;

官能团;

元素组分 中图分类号:S152.4 文献标识码:A 生物质炭是通过热解过程从生物质中获得的富 含碳元素的固体物质,具有羟基、羧基、脂族双键等 亲水基团和芳香化结构[1] ,拥有丰富的多孔结构和较 大的比表面积[2] .生物质炭独特的结构决定了它拥有 特殊的性质,例如改良土壤、改善土壤环境等[3-5] . 而且生物质炭还可以通过炭-负效应将大气中的碳长 期固定起来[6] ,并且随着生物质炭施入到土壤中,起 到长效的 碳汇 作用. 虽然在生物质炭降解的方式 和时间长短上存在一定争议, 但不可否认它比没有炭 化的有机质稳定性高,更耐降解[7] .但生物质炭也有 不足之处,它自身所含矿质养分含量有限,满足不了 作物生长发育的需求,为弥补该缺陷,生物质炭基肥 应运而生.生物质炭基肥是将生物质炭作为载体,与 肥料混合制成的一种长效肥料[8] .生物质炭基肥将生 物质炭和普通化肥有机结合起来,具有改良土壤、提 高化肥利用率、 稳定增产、 减少化肥使用次数和数量、 降低环境污染等优点,具备较高的研究价值,具有良 好的发展前景[9] .统计发现,最新研究成果重点阐述 了生物质炭对农田土壤理化性质、微生物、作物生长 和产量的影响,以及生物质炭基肥对肥料养分、作物 生长和产量的影响, 而对生物质炭基肥结构与性质表 征的研究鲜见报道. 由此, 本文以玉米秸秆生物质炭基 化肥为研究对象, 探究生物质炭不同添加比例炭基肥的 形貌特征、 表面官能团及元素组分, 以期为生物质炭基 肥的缓释性能及在农业中的应用研究提供参考.