氯化鈣改性稻草秸稈炭制備及其在土壤氮磷截留中的應(yīng)用.pdf

1、磷(P)通常是水中微生物藻類生長(zhǎng)的限制因素，是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。自然條件下，P的主要以磷酸鹽的形態(tài)存在，吸附法以其高效、低廉的特性在磷酸鹽去除的研究應(yīng)用最為廣泛。另外，我國(guó)每年約有60％水稻秸稈無(wú)法有效利用而廢棄焚燒，造成了大量能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。本文研究采用一種安全低廉的化學(xué)物——氯化鈣為稻草秸稈炭的活化劑，制備稻草秸稈炭，作為控制農(nóng)業(yè)面源的吸P材料。探究稻草秸稈炭制備工藝條件（碳化溫度、浸潰比）和吸附條件（初始P濃度、吸附劑用

2、量、吸附時(shí)間、pH以及干擾離子）對(duì)稻草秸稈炭吸P性能的影響及其吸附機(jī)理;同時(shí)模擬24 h降雨情況，采用土柱淋溶方式，研究其對(duì)不同土壤（黏土、粉壤土、砂土）的氮磷淋溶的截留作用;最后，將稻草秸稈炭（改性與未改性）以不同施加方式（撒施和包裹施加;施加量為1或2t hm-2）應(yīng)用于農(nóng)田，探究其對(duì)農(nóng)田系統(tǒng)（田面水、土壤、水稻植株）產(chǎn)生的影響。
　　研究發(fā)現(xiàn):1）未改性稻草秸稈炭對(duì)溶液中磷素幾乎無(wú)吸附效果，去除率小于5％（用量為4gL-1）

3、;而優(yōu)化吸磷稻草秸稈炭的制備工藝，選擇活化劑為CaCl2溶液(wt=10％)，碳化溫度為700℃，浸漬比（W稻草∶W氯化鈣）為1∶0.5，得到的改性稻草秸稈炭吸附劑用量為4gL-1對(duì)于10.30mg P L-1的KH2PO4溶液中P的去除率達(dá)到95％以上。稻草秸稈炭吸附P符合Langmiur吸附模型(R2=0.947)，為單分子層化學(xué)吸附;主要依靠離子交換吸附:H2PO4-取代結(jié)合在Ca離子上的OH-而被吸附，使得吸附后的水樣pH值上升

4、（由6.87上升至9.62）。氯化鈣改性稻草秸稈炭對(duì)水體中的正磷酸鹽具有優(yōu)異的吸附性能，是良好的吸磷材料。
　　2)將改性稻草秸稈炭應(yīng)用于土柱淋溶實(shí)驗(yàn)時(shí)，24h的淋溶條件下，相較于空白對(duì)照組，改性稻草秸稈炭（施加量1和2thm-2）對(duì)不同類型土壤的N、P淋溶截留效果差別很大，粘粒含量高、水分下滲速度低的土壤N、P淋溶截留效果好，黏土的N、P淋溶截留（TN、TP累計(jì)截留率分別達(dá)到70％和20％）效果明顯優(yōu)于粉壤土和砂粉土（TN、TP

5、累計(jì)截留率分別為10～18％和0～10％）。因而，改性稻草秸稈炭對(duì)土壤氮磷淋溶有一定的截留作用，截留效率受土壤本身性質(zhì)的影響。
　　3)改性稻草秸稈炭和未改性稻草秸稈炭的施加（1和2thm-2）于稻田，在施肥后3h內(nèi)，撒施改性稻草秸稈炭(2thm-2)可降低田面水中60～85％的P濃度和50％的N濃度;改性稻草秸稈炭和未改性稻草秸稈炭的施加，均小幅提高土壤pH值(0～0.1)、增加土壤中OrganicP含量(0.04～0.16 g

6、Pkg-1)和NH4+-N含量(0～0.0076g N kg-1)，而土壤中STC、STN、STP含量并無(wú)顯著變化;撒施改性稻草秸稈炭和未改性稻草秸稈炭可提高水稻株高(1～7cm)但對(duì)水稻有效穗數(shù)、地面部分總重、稻谷產(chǎn)量無(wú)顯著影響;而采用包裹施加的方式亦可提高水稻株高，但因其可能炭吸附部分N、P，導(dǎo)致減產(chǎn)。綜上，本實(shí)驗(yàn)選用的施加量條件下，撒施改性稻草秸稈炭于稻田（粘土，青紫泥田），能極大緩解土壤的氮磷徑流流失風(fēng)險(xiǎn)，但對(duì)土壤中氮磷含量及水