红壤和潮土添加不同生物质炭后等温吸附磷酸盐的变化
发布时间：2021-06-30 08:42
为了解不同生物质炭对土壤等温吸附磷酸盐的影响,选取桃木、花生壳和玉米秸秆,在300和500℃下通过慢速热裂解制备生物质炭,按0%、0.5%、1%、3%和5%质量比加入到红壤和潮土中,经过4次干湿交替平衡后,加入系列磷酸盐溶液,测定其等温吸附特征。结果表明:1)所有土壤磷酸盐等温吸附行为均可用Langmuir方程进行拟合,添加活性炭均降低了红壤和潮土的等温吸附参数,而添加生物质炭显著地提高了红壤磷酸盐最大吸附量（qm）,qm值平均提高了11%;但潮土的qm值显著降低,平均降低了30%,而KL（Langmuir等温吸附常数）和最大缓冲容量（MBC）平均分别提高了179%和69%。这说明生物质炭对磷酸盐等温吸附的影响不仅取决于土壤属性,而且与生物质炭特性及其用量也存在一定的联系,qm值与KL及MBC值之间的关系就反映出这种复杂性,相关的机理还有待进一步研究。
【文章来源】：中国农业大学学报. 2020,25(05)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
桃木、花生壳、玉米秸秆300和500℃下制备的生物质炭系列用量加入到潮土后的磷酸盐等温吸附曲线
红壤加入系列用量不同生物质炭后，磷酸盐吸附量均随着磷酸盐加入量提高而增加，在一定浓度达到吸附平衡（图1）。总体来看，比起Freundlich方程，Langmuir方程能够更好地拟合不同生物质炭等温吸附磷酸盐行为（表3），其拟合度更高。基于Langmuir方程计算的土壤磷酸盐最大吸附量（qm）为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，总体来看，添加生物质炭提高了土壤qm值，平均提高了11%,1%用量时qm值最高，生物质炭添加量过高，会降低qm值。其中，玉米秸秆生物质炭的效果最好，qm值平均提高了17%。玉米秸秆和花生壳在高温下制备的生物质炭的效果也比较好，qm值比低温生物质炭平均分别提高了10%和15%；而桃木相反，低温下制备的生物质炭（T300)qm值比高温生物质炭（T500）平均高13%，显然温度的影响与原材料有关。磷酸盐的亲和力（KL）和磷最大缓冲容量（MBC）存在显著的正相关关系（r=0.98,P<0.01），说明二者反映磷酸盐吸附相同的性质，但与qm没有显著的相关性，说明磷酸盐最大吸附量与其亲和力之间没有直接关系。添加活性炭的土壤，KL值和MBC值分别降低了46%～71%和46%～74%，且用量越大降低的幅度越大。然而添加生物质炭的影响，取决于生物质炭种类和用量。用量为0.5%的桃木（T300和T500）和低温花生壳生物质炭（P300),KL和MBC值分别提高了13%～42%和35～42%。超过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，添加玉米生物质炭的土壤KL值和MBC值更低一些；比起高温生物质炭，低温下制备的生物质炭KL值和MBC值更低一些。
图2 桃木、花生壳、玉米秸秆300和500℃下制备的生物质炭系列用量加入到潮土后的磷酸盐等温吸附曲线导致铁、铝高价离子活性降低，从而降低吸附量[34]。此外，生物质炭含有一定量磷酸盐，溶解后占据一部分土壤吸附位点，也可能降低土壤磷酸盐吸附容量[4]，潮土和生物质炭用量高时，这种效应比较明显[35-36]。一方面可能是由于磷酸盐吸附十分复杂，另一方面可能是由于生物质炭与土壤之间复杂的反应，导致加入不同的生物质炭对土壤磷酸盐等温吸附的影响没有呈现出明显的规律性，其中qm值与KL及MBC值之间关系，就可能是最好的表现之一。显然，有关生物质炭与土壤胶体之间的相互作用，以及对土壤磷酸盐等温吸附的影响及其机理，还有待广泛而深入的研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质炭对土壤物理性质影响的研究进展[J]. 董心亮,林启美. 中国生态农业学报. 2018(12)
[2]水稻秸秆生物质炭对土壤磷吸附影响的研究[J]. 张朴,李仁英,吴洪生,李霖,罗晶晶,汪方圆,高雅晓玲,肖城,张钱. 土壤. 2018(02)
[3]秸秆生物炭输入对冻融期棕壤磷有效性的影响[J]. 周丽丽,李婧楠,米彩红,范昊明,马世伟,邵婧宇. 土壤学报. 2017(01)
[4]不同原料来源生物质炭对蔬菜种植土壤氮磷流失的影响[J]. 陈重军,刘凤军,冯宇,马能奎,王建芳. 农业环境科学学报. 2015(12)
[5]生物炭对土壤磷素转化的影响及其机理研究进展[J]. 刘玉学,唐旭,杨生茂,吕豪豪,汪玉瑛. 植物营养与肥料学报. 2016(06)
[6]不同碳化温度下玉米秸秆生物炭的结构性质及其对氮磷的吸附特性[J]. 张璐,贾丽,陆文龙,徐聪珑,张文卿,谢忠雷. 吉林大学学报(理学版). 2015(04)
[7]柚皮生物炭对土壤中磷吸附能力的影响[J]. 郎印海,王慧,刘伟. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2015(04)
[8]濆江流域不同土地利用方式下土壤磷积累特征及流失风险[J]. 黄永杰,张世熔,蒲玉琳,杨玲,徐小逊,贾永霞. 农业环境科学学报. 2015(02)
[9]生物碳对土壤磷素和棉花养分吸收的影响[J]. 苏倩,侯振安,赵靓,茹思博,翟勇,董天宇. 植物营养与肥料学报. 2014(03)
[10]不同温度下热裂解芒草生物质炭的理化特征分析[J]. 罗煜,赵立欣,孟海波,向欣,赵小蓉,李贵桐,林启美. 农业工程学报. 2013(13)
本文编号：3257426
【文章来源】：中国农业大学学报. 2020,25(05)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
桃木、花生壳、玉米秸秆300和500℃下制备的生物质炭系列用量加入到潮土后的磷酸盐等温吸附曲线
红壤加入系列用量不同生物质炭后，磷酸盐吸附量均随着磷酸盐加入量提高而增加，在一定浓度达到吸附平衡（图1）。总体来看，比起Freundlich方程，Langmuir方程能够更好地拟合不同生物质炭等温吸附磷酸盐行为（表3），其拟合度更高。基于Langmuir方程计算的土壤磷酸盐最大吸附量（qm）为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，总体来看，添加生物质炭提高了土壤qm值，平均提高了11%,1%用量时qm值最高，生物质炭添加量过高，会降低qm值。其中，玉米秸秆生物质炭的效果最好，qm值平均提高了17%。玉米秸秆和花生壳在高温下制备的生物质炭的效果也比较好，qm值比低温生物质炭平均分别提高了10%和15%；而桃木相反，低温下制备的生物质炭（T300)qm值比高温生物质炭（T500）平均高13%，显然温度的影响与原材料有关。磷酸盐的亲和力（KL）和磷最大缓冲容量（MBC）存在显著的正相关关系（r=0.98,P<0.01），说明二者反映磷酸盐吸附相同的性质，但与qm没有显著的相关性，说明磷酸盐最大吸附量与其亲和力之间没有直接关系。添加活性炭的土壤，KL值和MBC值分别降低了46%～71%和46%～74%，且用量越大降低的幅度越大。然而添加生物质炭的影响，取决于生物质炭种类和用量。用量为0.5%的桃木（T300和T500）和低温花生壳生物质炭（P300),KL和MBC值分别提高了13%～42%和35～42%。超过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，添加玉米生物质炭的土壤KL值和MBC值更低一些；比起高温生物质炭，低温下制备的生物质炭KL值和MBC值更低一些。
图2 桃木、花生壳、玉米秸秆300和500℃下制备的生物质炭系列用量加入到潮土后的磷酸盐等温吸附曲线导致铁、铝高价离子活性降低，从而降低吸附量[34]。此外，生物质炭含有一定量磷酸盐，溶解后占据一部分土壤吸附位点，也可能降低土壤磷酸盐吸附容量[4]，潮土和生物质炭用量高时，这种效应比较明显[35-36]。一方面可能是由于磷酸盐吸附十分复杂，另一方面可能是由于生物质炭与土壤之间复杂的反应，导致加入不同的生物质炭对土壤磷酸盐等温吸附的影响没有呈现出明显的规律性，其中qm值与KL及MBC值之间关系，就可能是最好的表现之一。显然，有关生物质炭与土壤胶体之间的相互作用，以及对土壤磷酸盐等温吸附的影响及其机理，还有待广泛而深入的研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质炭对土壤物理性质影响的研究进展[J]. 董心亮,林启美. 中国生态农业学报. 2018(12)
[2]水稻秸秆生物质炭对土壤磷吸附影响的研究[J]. 张朴,李仁英,吴洪生,李霖,罗晶晶,汪方圆,高雅晓玲,肖城,张钱. 土壤. 2018(02)
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[9]生物碳对土壤磷素和棉花养分吸收的影响[J]. 苏倩,侯振安,赵靓,茹思博,翟勇,董天宇. 植物营养与肥料学报. 2014(03)
[10]不同温度下热裂解芒草生物质炭的理化特征分析[J]. 罗煜,赵立欣,孟海波,向欣,赵小蓉,李贵桐,林启美. 农业工程学报. 2013(13)
本文编号：3257426
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