為了解不同生物質炭對土壤等溫吸附磷酸鹽的影響,選取桃木、花生殼和玉米秸稈,在300和500℃下通過慢速熱裂解制備生物質炭,按0%、0.5%、1%、3%和5%質量比加入到紅壤和潮土中,經(jīng)過4次干濕交替平衡后,加入系列磷酸鹽溶液,測定其等溫吸附特征。結果表明:1)所有土壤磷酸鹽等溫吸附行為均可用Langmuir方程進行擬合,添加活性炭均降低了紅壤和潮土的等溫吸附參數(shù),而添加生物質炭顯著地提高了紅壤磷酸鹽最大吸附量（q_m）,q_m值平均提高了11%;但潮土的q_m值顯著降低,平均降低了30%,而K_L（Langmuir等溫吸附常數(shù)）和最大緩沖容量（MBC）平均分別提高了179%和69%。這說明生物質炭對磷酸鹽等溫吸附的影響不僅取決于土壤屬性,而且與生物質炭特性及其用量也存在一定的聯(lián)系,q_m值與K_L及MBC值之間的關系就反映出這種復雜性,相關的機理還有待進一步研究。 

【文章來源】：中國農業(yè)大學學報. 2020,25(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

桃木、花生殼、玉米秸稈300和500℃下制備的生物質炭系列用量加入到潮土后的磷酸鹽等溫吸附曲線

紅壤加入系列用量不同生物質炭后，磷酸鹽吸附量均隨著磷酸鹽加入量提高而增加，在一定濃度達到吸附平衡（圖1）。總體來看，比起Freundlich方程，Langmuir方程能夠更好地擬合不同生物質炭等溫吸附磷酸鹽行為（表3），其擬合度更高�；贚angmuir方程計算的土壤磷酸鹽最大吸附量（qm）為561.80～847.76mg/kg，添加活性炭降低了qm值，用量越大降低的幅度越大。但是，總體來看，添加生物質炭提高了土壤qm值，平均提高了11%,1%用量時qm值最高，生物質炭添加量過高，會降低qm值。其中，玉米秸稈生物質炭的效果最好，qm值平均提高了17%。玉米秸稈和花生殼在高溫下制備的生物質炭的效果也比較好，qm值比低溫生物質炭平均分別提高了10%和15%；而桃木相反，低溫下制備的生物質炭（T300)qm值比高溫生物質炭（T500）平均高13%，顯然溫度的影響與原材料有關。磷酸鹽的親和力（KL）和磷最大緩沖容量（MBC）存在顯著的正相關關系（r=0.98,P<0.01），說明二者反映磷酸鹽吸附相同的性質，但與qm沒有顯著的相關性，說明磷酸鹽最大吸附量與其親和力之間沒有直接關系。添加活性炭的土壤，KL值和MBC值分別降低了46%～71%和46%～74%，且用量越大降低的幅度越大。然而添加生物質炭的影響，取決于生物質炭種類和用量。用量為0.5%的桃木（T300和T500）和低溫花生殼生物質炭（P300),KL和MBC值分別提高了13%～42%和35～42%。超過0.5%用量，KL值和MBC值均大幅度降低，用量越大降低的幅度越大。比起其他原材料，添加玉米生物質炭的土壤KL值和MBC值更低一些；比起高溫生物質炭，低溫下制備的生物質炭KL值和MBC值更低一些。

圖2 桃木、花生殼、玉米秸稈300和500℃下制備的生物質炭系列用量加入到潮土后的磷酸鹽等溫吸附曲線導致鐵、鋁高價離子活性降低，從而降低吸附量[34]。此外，生物質炭含有一定量磷酸鹽，溶解后占據(jù)一部分土壤吸附位點，也可能降低土壤磷酸鹽吸附容量[4]，潮土和生物質炭用量高時，這種效應比較明顯[35-36]。一方面可能是由于磷酸鹽吸附十分復雜，另一方面可能是由于生物質炭與土壤之間復雜的反應，導致加入不同的生物質炭對土壤磷酸鹽等溫吸附的影響沒有呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，其中qm值與KL及MBC值之間關系，就可能是最好的表現(xiàn)之一。顯然，有關生物質炭與土壤膠體之間的相互作用，以及對土壤磷酸鹽等溫吸附的影響及其機理，還有待廣泛而深入的研究。

【參考文獻】：
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