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近年来,农业生产中秸秆的处理和利用成为大家关注的焦点。生物质炭是由农作物秸秆等农业废弃物在无氧或限氧条件下,经过热解而得到的碱性的、具有纳米孔隙结构的、以芳香烃为主的、含有活性有机物的稳定有机质固体,目前已经被广泛应用于土壤酸化改良、重金属污染治理、水体污染吸附等方面。将生物质炭与化肥混施,能够提高土壤的保墒能力、促进土壤团聚体的形成、增强土壤吸热能力、改善酸性土壤pH、增大土壤阳离子交换量、促进土壤微生物活性和代谢、增加农作物产量。但目前生物质炭的农业利用存在施用量较大、成本偏高等方面的限制。而利用生物质炭的吸附特性,以生物质炭为载体,与化学肥料相结合制成颗粒状的生物质炭基肥,不仅延长肥料的养分供应时间,提高养分利用率,还可发挥生物质炭改良土壤的特性。这样可进一步提高秸秆生物质的循环利用,同时还能够不断提升土壤肥力,进一步促进农业的可持续发展。 本研究利用生物质炭与常规化肥复合造粒,制作出了几种生物质炭基肥,检测分析了它们的化学性质、力学性能、养分释放特点等,并对其制作工艺进行了探索,为大规模工厂化生产提供一定的参考及依据。同时通过小麦及小白菜的盆栽实验对生物质炭基肥进行了分析。主要结果如下: (1)相较于圆盘造粒的生产方式,滚筒造粒的方式更加适合炭基肥的生产,生产效率更高;炭基肥颗粒成型效果与水分添加量有关,当水分添加量为15%-25%时肥料成型效果最好;生物质炭基肥颗粒硬度随着颗粒粒径的增大而增强,将颗粒粒径控制在3-5mm时,颗粒硬度较为合适,更加便于肥料的储存、运输及顺畅施用。而随着制作工艺的不同,肥料的颗粒硬度也存在一定的区别,滚筒造粒生产出的肥料颗粒硬度在15N-25N之间,较圆盘造粒的炭基肥料硬度提高7%左右,因此采用滚筒造粒的生产方式更加合适;比较液体尿素、皂土、淀粉、高岭土、硅酸钠、碳酸氢铵等粘结剂的粘结效果发现,使用碳酸氢铵及皂土作为粘结剂,其溶解时间达到20分钟,不仅可以增加肥料中的矿质元素种类,而且可以适当延长炭基肥颗粒的溶解时间,增强炭基肥养分的缓释效果,炭基肥料中水溶性磷占有效磷的百分率达到70%;炭基肥生产方式与复合肥的生产方式是基本一致的,并没有额外添加能够使养分缓释的物质,在这种情况下,单纯的依靠炭基肥的吸附特性就能够使肥料养分在一定程度上达到养分缓释的效果,不仅经济,而且环保。 (2)小麦盆栽实验表明:与施用普通复合肥的处理相比,施用生物质炭基肥能够显著提高土壤有机质含量、速效磷含量及速效钾含量,对土壤全氮的含量没有显著的影响;与施用普通复合肥的处理相比,施用生物质炭基肥对小麦植株的全氮含量没有显著的影响,但是全磷含量显著提高。与全磷含量的变化相反,施用生物质炭基肥的小麦植株全钾含量显著降低;与施用普通复合肥的处理相比,施用生物质炭基肥在小麦植株的株高、茎粗、叶绿素含量方面并没有明显的差异。 (3)小白菜盆栽实验表明:生物质炭基肥的使用能够一定程度的改善小白菜的品质,尤其在可溶性糖及硝酸盐含量的变化上效果十分明显,其中可溶性糖含量平均提高了50%以上,硝酸盐含量的降低幅度均达到30%。这表明了生物质炭基肥能够提供适合小白菜可溶性糖合成的矿质养分和生理活性条件,并且能够调控小白菜对肥料中氮素的吸收。生物质炭基肥在提高小白菜品质方面有较好的效果,但为降低硝酸盐的含量不宜提高肥料中氮的含量,保持炭基肥养分比例为15-15-10,既可以减少化学肥料的使用量,又可以一定程度的提高小白菜的品质。