【摘 要】
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纳米缓控释肥由于具有提高肥料利用率、降低肥料流失的环境风险以及提升作物产能等优点,是近年来土壤肥料领域研究的热点。生物质炭是一种经济环保的多孔材料,含有多种营养元素,并可以改良土壤的理化性质,以及固持土壤中的有机和无机污染物。利用生物质炭作为肥料载体制备炭基缓释肥,是同步实现肥料高效利用、土壤理化性质改良和土壤污染控制的新工艺。炭基缓释肥的性能与生物质炭结构特性以及养分肥料组成及其负载方法密切相关
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纳米缓控释肥由于具有提高肥料利用率、降低肥料流失的环境风险以及提升作物产能等优点,是近年来土壤肥料领域研究的热点。生物质炭是一种经济环保的多孔材料,含有多种营养元素,并可以改良土壤的理化性质,以及固持土壤中的有机和无机污染物。利用生物质炭作为肥料载体制备炭基缓释肥,是同步实现肥料高效利用、土壤理化性质改良和土壤污染控制的新工艺。炭基缓释肥的性能与生物质炭结构特性以及养分肥料组成及其负载方法密切相关。然而,目前在炭基纳米缓释肥制备与性能方面研究仍相对较少。因此,本文以水热制备的多孔冬瓜生物炭（HC）为载体,通过共沉淀结晶制备炭基尿素-纳米羟基磷灰石缓释肥料（根据生物质炭含量的不同,分别为Urea-HA,Urea-HA-2HC,Urea-HA-4HC和Urea-HA-8HC）,并利用XRD、SEM、TEM、FTIR、BET、TG和元素分析等表征了炭基纳米缓释肥的结构和组成特性。通过溶解、淋溶和盆栽试验探讨了炭基纳米缓释肥氮磷释放性能及其对水稻生长和累积重金属的影响。主要研究结果如下:（1）以水热方法制备的多孔冬瓜生物质炭为载体,通过结晶沉淀合成出冬瓜炭-纳米羟基磷灰石-尿素复合的炭基纳米缓释肥。炭基缓释肥孔径分布的差异性较大,Urea-HA的孔径分布只有中孔,未见微孔,平均孔径为154.9（?）,而Urea-HA-2HC、Urea-HA-4HC、Urea-HA-8HC的孔径分布比较接近,均以中孔分布为主并伴有少量微孔,平均孔径分别为61.4、57.3、58.1（?）。Urea-HA复合物颗粒大小在10-40 nm范围分布,且以＞20 nm的颗粒为主;而添加生物质炭的Urea-HA-2HC、Urea-HA-4HC和Urea-HA-8HC中的纳米颗粒以＜20 nm为主。添加生物炭后的三种炭基纳米缓释肥中C元素含量有小幅增加,且随着生物质炭添加量的增加而增加。四种纳米缓释肥中N含量较接近,在35.35-33.65%之间,其中三种炭基纳米缓释肥中N元素含量略低于没有添加生物质炭的缓释肥料。对于P元素,在添加生物炭含量为（0～2g）的范围内,含量有轻微的增加,而在添加生物炭含量为（4～8g）的范围内,P元素含量逐渐降低。（2）利用水溶液浸出和土柱淋溶试验探讨了冬瓜炭基缓释肥氮、磷释放性能。在静置水溶试验中,经过30 d的静置水培养,在28 d时Urea-HA-4HC、Urea-HA-8HC两个生物炭缓释肥料的总氮累积释放率分别为78.0%和76.5%,均＜80%,符合缓释肥标准（HG/T 3931-2007）。土柱淋溶试验中,随着生物炭的加入,总氮浓度峰值出现的时间明显延后（由13d延至22d）、总磷浓度峰值出现的时间一致;但相比于对照组样品,生物炭缓释肥料样品在经过浓度峰值后淋浴液仍可保持一定的氮磷浓度。（3）通过水稻盆栽试验研究了冬瓜炭基纳米缓释肥对水稻生长和重金属镉累积的影响。不同施肥处理对水稻千粒重影响不大,千粒重在24.3-26.8 g范围。炭基缓释肥可有效降低土壤中有效态Cd含量,且降低幅度随着炭基缓释肥中生物质炭含量的增加而增加,其中Urea-HA-8HC处理土壤有效态Cd含量由1.30±0.17μg/g（对照组）降低至0.98±0.21μg/g。炭基缓释肥降低了水稻植株茎秆和稻米中镉的含量,而促进了叶片中镉的富集。其中以Urea-HA-4HC处理的稻米Cd累积含量最低。
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