农业机械学报

作者：杨慧华，刘红叶，张晗，王仕娟，翟合生，魏珉，张大龙

单位：山东农业大学,山东农业大学,山东农业大学,山东农业大学,山东省莘县农业农村局,山东农业大学,山东农业大学,

关键词：果菜秸秆;生物炭;硝态氮;动力学;等温吸附模型;设施土壤;次生盐渍化

基金：山东省重点研发计划项目（2023TZXD026）、山东省农业重大技术协同推广计划项目（SDNYXTTG-2023-04）和宁夏回族自治区重点研发计划项目（2023BCF01042）

在农业生产中，过量偏施氮肥导致的硝酸盐富集是次生盐渍化、酸化等土壤障碍的重要诱因。生物炭因良好的吸附特性逐渐成为缓解盐渍化的土壤调理剂，但果菜秸秆生物炭对硝酸盐等离子的吸附研究鲜见报道。以甜椒、番茄和茄子3种果菜秸秆为原料热解制备生物炭，进行硝态氮吸附试验。通过扫描电镜（SEM）和傅里叶近红外光谱（FTIR）等技术对生物炭吸附前、后表面形貌、官能团等进行表征分析，利用吸附动力学模型和等温吸附模型等进行拟合分析，综合模型参数和形貌表征解析果菜秸秆生物炭的吸附性能和机制。研究结果表明，3种果菜秸秆生物炭对硝态氮均具有一定吸附能力，茄子秸秆生物炭吸附能力最强，最大理论平衡吸附量为114.788mg/g，其次为番茄（29.736mg/g）和甜椒（9.759mg/g）；茄子和甜椒秸秆生物炭吸附性能优于玉米、稻壳等大田作物秸秆生物炭，吸附过程符合准二级动力学模型，受化学键吸附、表面吸附和内扩散吸附过程的控制，番茄秸秆生物炭吸附过程符合准一级动力学模型，主要为物理吸附；FTIR分析显示，3种生物炭均含有羟基、甲基、亚甲基、羧基和羰基官能团，除此之外，甜椒和茄子秸秆生物炭还含有醚键，番茄秸秆生物炭含有醇羟基。因此，3种果菜秸秆生物炭对硝态氮均具有吸附能力，茄子秸秆生物炭吸附能力最强，受孔隙填充、官能团和络合作用等多种理化机制的影响，具有消减土壤次生盐渍化的潜力。本研究对盐渍化土壤修复和果菜秸秆资源化利用具有理论意义。

来源：2024年第5期

《农业机械学报》期刊编辑部

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