生物质炭包裹缓释肥料的制备及养分释放特性①
王 剑，张砚铭，邹洪涛*，张玉龙，于 洋，刘 洋，徐 萌
【摘 要】为探讨生物质炭作为膜材料制备包裹缓释肥料的可行性，以生物质炭(碳化稻壳)为包裹材料制备3种不同包裹厚度的包裹型缓释肥料，采用恒温土柱淋洗试验方法对肥料氮素释放特性进行分析。结果表明：包裹层越厚缓释效果越明显，包裹材料用量占被包裹肥料重量20% 的肥料(SRF20)明显好于占15% 和10% 的肥料(SRF15、SRF10)；Logistic曲线能很好地描述生物质炭包裹缓释肥料的氮素释放过程，其方程参数可以描述氮素释放特性，R值越大，肥料氮素释放越快，R值大小为SRF10>SRF15>SRF20；a值越大，说明包裹层越密实，肥料缓释效果越好，a值大小为SRF20>SRF15>SRF10；生物质炭(碳化稻壳)可以用来制备包裹型缓释肥料。 【期刊名称】土壤
【年(卷),期】2013(045)001 【总页数】4
【关键词】生物质炭；包裹型缓释肥料；氮素释放特性；Logistic曲线 缓释肥料不仅能提高肥料利用率，还能减少施肥对环境的负面影响，近年来引起了学者的广泛关注[1-3]。当前包膜缓释肥料的研究主要集中在包膜材料的选择和研发上，有机高分子聚合物包膜缓释肥料可以减缓养分释放，提高肥料利用效率，已得到普遍的认同。但其在生产过程中大都使用脂溶性物质，施用后容易对环境造成污染，加之价格昂贵等原因，限制了这类肥料的推广应用。因此，寻求环境友好、价格低廉、缓释效果好的膜材料成为该领域的研究热点[4]。生物质炭具有高度的孔隙结构，可以增加土壤孔隙度及增强土壤保水能力，降
低土壤体积质量[5-6]，有利植物根系生长；同时含有大量植物所需的营养元素，促进土壤养分循环和植物生长[7]；还具有较高的生物学稳定性，较强的抵抗微生物分解的能力，可以增强土壤的固碳作用[8]，减少碳向大气的释放[9-12]。如果将生物质炭作为膜材料制备包裹型缓释肥料，不仅能减缓肥料养分释放速度，提高肥料利用率[13]，而且能带来良好的生态环境效益[14]。因此，本文利用碳化稻壳为主要膜材料制备 3种不同厚度的包裹型缓释肥料，重点探讨了生物质炭的厚度对包裹型缓释肥料的养分释放特性的影响，以期为我国环境友好型缓释肥料的研发和应用提供依据。
1 材料与方法
1.1 供试土壤
供试土壤为褐土，采自辽宁省阜新市旱作农业示范区，其基本理化性质见表1。 1.2 供试肥料
1.2.1 大颗粒尿素 直径3.0～4.0 mm，含氮量46.2%，购于中石油西北销售公司宁夏分公司。
1.2.2 包裹材料 生物质炭(碳化稻壳)，采自沈阳市铁西区，其化学组分为，粗纤维 40.5%、木质素26.3%、灰分 16.4%、二氧化硅 21.3%，将碳化稻壳研磨、筛分，制成粒径为60目的供试样品；粘结剂为浓度5.0% 的聚乙烯醇水溶液。 1.2.3 包膜设备 转鼓式糖衣包膜机、空气压缩机、高压喷漆枪。
1.2.4 包裹缓释尿素制备 称取1.0 kg粒径均匀的颗粒尿素倒入转动的转鼓中，加热到40℃ 左右，按照每千克肥料用50 ml粘结剂的用量，向颗粒尿素上喷洒粘结剂，将一定量的碳化稻壳加入到转鼓中，同时喷洒粘结剂，使物料滚动成粒，反复几次，直到将所有碳化稻壳包裹完毕，即得产品。按包裹材料用量
占被包裹肥料重量的 10%、15%、20% 的比例，共制备 3种包裹型缓释肥料，分别表示为 SRF10、SRF15、SRF20。 1.3 试验设计与方法
1.3.1 试验设计 用 200目的塑料滤布对内径4.72 cm、高15.24 cm 的PVC管封底做成淋洗柱，以土壤为淋洗介质，肥料用量按N 0.6 g/kg风干土的比例添加自行研制的包裹型缓释肥料；同时设置对照(施用未经包裹的尿素，CK表示)和空白共5个处理，每一处理重复3次。有肥料混入的土柱在填装时先装入 50 g未混入肥料的风干土，余下的风干土与试验肥料充分混匀后再装入PVC管内，其上铺少许石英砂。
土柱制成后用100 ml蒸馏水缓慢而多次地滴加土柱使土壤充分润湿，但不至有过量的水自土柱渗出，静置24 h后开始第一次淋洗。淋洗加水时将装有100 ml蒸馏水的容量瓶倒置于土壤表面，使土柱上形成厚约1.0 cm的水层，保证淋洗水头恒定。用三角瓶接收淋洗液，每次淋洗结束后用刺有小孔的塑料薄膜封土柱上口，并放在30℃ 培养箱中培养。每隔3天后取出土柱，进行下一次淋洗，共淋洗8次，淋洗液用定氮仪(FOSS Kjeltec TM 8100)测定全氮含量。 1.3.2 数学模型及统计分析 包裹型缓释肥料的养分释放过程可以用Logistic曲线来描述，该曲线的表达式如式(l)。
式中，y为氮素累积释放率，k为氮素最大累积释放量(一般取k = l00%)，a和R为常数，t为淋洗时间(天)。
用Excel软件进行数据统计分析及绘制图表。
2 结果与讨论
2.1 缓释肥料氮素累积释放特征
生物质炭包裹缓释肥料的制备及养分释放特性
