水滑石改性生物炭有效提高设施菜田土壤磷的吸附性能

摘要：

[目的]设施菜田土壤磷素高量累积、磷迁移风险高.水滑石改性生物炭是很好的阴离子吸附材料,探究不同原材料制备的水滑石改性生物炭对高磷设施菜田土壤磷吸附性能的影响,为高磷设施菜田合理利用改性生物炭、降低磷素损失风险提供科学依据.[方法]采用500℃下限氧热解法制备竹炭?(BB)?、玉米秸秆炭(MB)?和猪粪炭?(PB)?样品,利用共沉淀法将Zn/Fe水滑石?(Zn/Fe-LDHs)?分别负载在3个生物炭表面,得到水滑石改性竹炭(LDH-BB)、水滑石改性玉米秸秆炭?(LDH-MB)?和水滑石改性猪粪炭?(LDH-PB)?.以6个生物炭样品为试材进行土壤磷吸附–解吸实验和土柱淋溶实验,以不添加生物炭处理为对照.磷吸附–解吸实验利用Langmuir和Freundlich方程拟合吸附数据,并测定了土炭混合物的磷解吸量.土柱淋溶实验测定了淋溶液体积、pH及不同形态磷含量.[结果]水滑石改性生物炭的Zn、Fe元素含量、O/C和(O+N)/C原子比提高,pH、C、N和P元素含量降低.改性后生物炭表面出现不规则层状附着物,比表面积增加,其大小依次为LDH-BB>LDH-PB>LDH-MB>BB>MB>PB.根据Langmuir方程拟合结果发现,LDH-BB处理磷的吸附性能最优,其最大理论吸附量?(3681?mg/kg)?分别是LDH-MB、BB和MB处理的3.41、3.34和4.25倍.土柱淋溶实验发现,各生物炭处理淋溶液体积较CK均减少,其中LDH-BB处理累积淋溶液体积最少,减少量分别为BB、MB、PB、LDH-MB和LDH-PB处理减少量的1.61、3.27、4.32、1.89和2.59倍.LDH-BB、LDH-MB和LDH-PB处理的磷素累积淋溶量?(TP)?较BB、MB和PB处理分别显著降低25.68％、17.51％和34.38％.所有处理淋溶液中各形态磷的比例均以可溶性反应磷?(SRP)?最高,其次为可溶性有机磷(SOP)和颗粒磷?(PP)?.LDH-BB、LDH-MB和LDH-PB处理的淋溶液SRP占比较BB、MB和PB处理分别显著降低7.72％、6.69％和12.07％.[结论]添加Zn/Fe水滑石改性竹炭显著提高了设施菜田土壤磷的吸附量,减少了磷累积淋溶量,是降低高磷设施菜田土壤磷损失风险的有效措施.

关键词：改性生物炭、磷吸附—解吸、磷淋失、设施菜田

所属期刊栏目：28

分类号：X703;X53;S156.2

资助基金：国家重点研发计划2018YFD0200502

在线出版日期：2022-10-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1652-1663