摘要

为解决化肥径流淋洗及养分挥发损失量大、养分释放难与作物吸收同步等问题,该研究对天然缓释材料凹凸棒土进行了300℃热改性处理,同时与生物炭相结合,制备了热改性凹凸棒土-生物炭复合材料,以期提升该材料对氮磷钾养分的缓释性能,并以小白菜进行生物效应验证。试验共设7个处理:以不施肥(CK)和普通化肥(F)做对照,设置化肥+凹凸棒土(AF)、化肥+热改性凹凸棒土(TAF)、化肥+生物炭(BF)、化肥+凹凸棒土+生物炭(ABF)、化肥+热改性凹凸棒土+生物炭(TABF)缓释。结果表明:1)天然凹凸棒土经300℃热改性后,呈现破碎及圆形塌陷结构并出现大量的间隙和裂缝,为养分离子与复合材料相互作用提供更多位点,从而对氮磷钾元素呈现出较优的吸附性能。2)相比生物炭,热改性凹凸棒土+生物炭复合材料由片层转变为疏松多孔结构,具有更多孔道和较深的孔径;同时SiO2、MgFe4(SO4)6(OH)2(H2O)20和CaMg(CO3)2含氧基团增加,提高了复合缓释材料吸附效果。3)与普通化肥(F)氮、磷养分释放高峰在第5天和第9天相比,TABF则出现在第52天和第42天,缓释效果突出。4)TABF代替化肥后,可与小白菜整个生育期对养分需求同步缓释,在表型指标、品质、产量等方面均优于CK和F处理;与普通化肥相比,5种缓释材料均能显著增加氮磷钾利用率和农学效率,其中以TABF最优。综上所述:300℃热改性显著增加了凹凸棒土的吸附位点,特别是凹凸棒土-生物炭复合材料更能有效提高肥料的缓释性能,与小白菜全生育期的养分需求同步性好,有效提高了氮磷钾利用率。