PDF《玉米秸秆生物质炭基肥的结构与性质表征①》

1 材料与方法 1.1 材料 生物质炭: 选用辽宁金和福有公限司生产的生物 质炭(炭化原材料:玉米秸秆粉末,炭化温度 500℃, 炭化时间

6 h). 肥料:选用内蒙古耕宇化肥有限公司生产的磷酸一 铵(NH4H2PO4, 11-44-0)、 硫酸钾(K2SO4, 含K2O

510 g/kg). 粘结材料: 杭州嘉力丰投资股份有限责任公司生 产的壁纸胶. 1.2 造粒方法 将生物质炭、 肥料、 壁纸胶按照设置比例放入托 盘中混合均匀,喷洒少量水(表面湿润即可)不断揉 压,待材料粘结成型,放入造粒机内挤压造粒(常州 市永昌制粒干燥设备有限公司生产的 JZL-80 挤压造

466 土壤第51 卷http://soils.issas.ac.cn 粒机),风干备用. 1.3 试验设计 将磷酸一铵和硫酸钾两种化肥按照 N∶P2O5∶ K2O 为1∶4∶5 混合(混合肥料用于苜蓿栽培,养分 配比比例考虑苜蓿的营养特性)[10] ,然后根据质量比 称取生物质炭, 制备生物质炭添加比例为 30%、 40%、 50% 的生物质炭基肥,并以未添加化肥的生物质炭 (造粒)为对照,每个处理均设

5 次重复. 1.4 测定项目及方法 生物质炭基肥形貌特征采用日本日立公司生产 的S-530 型扫描电镜进行扫描;

pH 采用 pH 计测定;

孔容孔径采用由 ASAP2020 全自动快速比表面积及 介孔/微孔分析仪进行测定,根据 BET 吸附方程求得 结果;

红外光谱(FTIR)图采用傅里叶变换红外光谱仪 (NEXUS670,美国)测定,测试条件:采用 KBr 压片 制样,波数范围

4 000 ~

400 cm-1 ,分辨率 2.0 cm-1 ;

全C、H 和N采用 CHN 元素分析仪(德国 Elemen- tar, Vario Macro) 测定, 有机组分的元素组成通过扣 除灰分(直接灰化法)含量得到并最终计算为质量分 数, O 元素含量采用差量法计算, 样品平行测定

3 次, 用平均值计算有机质组分的 H/C、O/C 和( O + N) /C 的原子比. 1.5 数据分析 数据处理利用 SAS9.0 进行方差分析(ANOVA) 和显著性检验, Excel 计算数据置信区间及绘制

图表, 利用 OMINIC8.2 和ORIGIN V8.0 进行红外谱图的处 理与制作.

2 结果与分析 2.1 玉米秸秆生物质炭基肥的形貌特征与 pH 由不同生物质炭基肥

800 倍的电镜扫描图片 (图1)可知,玉米秸秆炭化后具有大量疏松的孔隙结 构.未添加化肥的纯生物质炭孔隙结构清晰、表面干 净,而添加化肥后部分孔隙结构结晶状物质增多,生 物质炭显得更加无序, 且这种程度随着生物质炭添加 量的增加而降低.结合表

2 可看出,随着生物质炭添 加比例的增大,其总孔容和平均孔径显著增大(P<

0.05);

此外,碱性的生物质炭与酸性的磷酸一铵(pH 3.8 ~ 4.2)及中性的硫酸钾(pH 6.8 ~ 7.2)造粒后的生物 质炭基肥显酸性(pH 5.2 ~ 6.2),但随生物质炭比例的 增大酸性减弱.因此,生物质炭基肥中化肥不仅仅是 附着于生物质炭表面, 而且已经进入到生物质炭孔隙 之中, 充分发挥了生物质炭的载体作用及提高生物质 炭基肥 pH 的作用.这可能更有利于提高生物质炭基 肥的缓释效果及降低酸性化学肥料对土壤的危害. 2.2 玉米秸秆生物质炭基肥的表面官能团 由红外谱图(图2)可知,玉米秸秆含有丰富的官 能团,3

000 ~

3 665 cm-1 的宽吸收峰来自羟基(-OH) 的伸缩振动,2

927 cm-1 和2856 cm-1 处分别为脂肪性 CH2 的不对称和对称伸缩振动峰,1

700 ~

1 740 cm-1 处 吸收峰主要........