不同原材料生物炭基渗融尿素肥的养分迁移转化机制研究

作     者：王明峰 高振楠 向艾华 任永志 王智宇 蒋恩臣 WANG Mingfeng;GAO Zhennan;XIANG Aihua;REN Yongzhi;WANG Zhiyu;JIANG Enchen

作者机构：华南农业大学材料与能源学院/农业农村部能源植物资源与利用重点实验室广东广州510642 

出 版 物：《华南农业大学学报》 (Journal of South China Agricultural University)

年 卷 期：2024年第45卷第2期

页      面：237-246页

核心收录：

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家自然科学基金(51706074) 

主　　题：生物炭 渗融 炭肥 释放特性 迁移转化机制 

摘      要：【目的】研究对比不同原材料生物炭基渗融尿素肥(Biochar-based infiltrated urea fertilizer,BIUF)的成肥及养分释放特性,探讨渗融法制肥中生物质种类、热解温度、表面官能团含量对肥料颗粒释放机制的影响,为BIUF缓释性能的进一步优化提供理论指导。【方法】以稻壳炭(Husk biochar,HB)、松子壳炭(Pine nut biochar,PNB)、油茶壳炭(Oil-tea biochar,OTB)、花生壳炭(Peanut biochar,PB)和尿素颗粒为原料,采用渗融法制备BIUF,利用万能压力试验机、扫描电子显微镜、热重分析仪和傅里叶红外光谱仪对其成型特性和养分迁移机制进行研究。【结果】生物炭颗粒的表观形貌及孔壁厚度影响BIUF的物理性能,与易碎薄片化的生物炭颗粒相比,蜂窝状的生物炭颗粒结构更利于提高BIUF的物理机械性能,抗破碎性能提升1.7~2.3倍。生物炭表面的官能团含量影响BIUF的缓释性能,炭表面的—COOH、—C=O和—OH等官能团与尿素生成稳固的化学态尿素,而链式脂肪醇上的—OH与尿素发生醇解反应,造成BIUF肥力下降,释放周期缩短40%~50%。蜂窝状的稻壳炭孔隙结构复杂、含氧官能团丰富以及链式脂肪醇含量低,所制备的花生壳炭基渗融尿素肥具备优异的抗破碎性能,养分释放周期延长90%以上,具备良好的释放性能。【结论】不同生物炭独特的理化性质具备良好的养分吸附性,通过提高热解温度、延长热解时间可提升生物质材料的炭化程度,所制备的BIUF具备优异的物理性能以及一定的缓释性能,对农业的可持续发展具有积极影响。