芦荻生物质炭基肥研制及其对水稻土氮损失的影响

赵 杭， 周 旋， 王艺哲， 张含丰， 颜波静， 许 缘， 曾 雯， 张玉平

(1.湖南农业大学资源与环境学院， 长沙 410128；2.湖南省土壤肥料研究所， 长沙 410125)

生物质炭是由生物质材料在低氧或缺氧条件下经热裂解后制备而成，因其比表面积大，孔隙结构丰富，能吸附固持土壤中氮、磷养分，减少土壤中养分流失。同时其表面具有大量负电荷及高电荷密度特性，能吸附固定水、土壤或沉积物中极性或非极性有机化合物以及无机离子如铵根离子和硝酸根离子等。因此，农田施用生物质炭对改良土壤、固碳、减排氮磷、提高作物产量具有积极意义。

生物质炭基肥是以生物质炭为养分缓释载体，将化肥与养分载体有机结合而制成肥料，不仅能发挥生物炭改良土壤的优点，又可结合农作物需肥规律持续供应养分，减少养分损失，赋予其缓释和固碳的双重功能。已有研究认为，生物质炭基肥具有含碳量高、减肥增效和养分可持续供应等优点，在改善土壤理化性状、减少化肥投入、促进作物生长等方面具有良好的应用前景。近年来，随着农业结构调整及生态循环农业的发展，以秸秆资源化利用为目标，高效生物质炭基肥研发与应用已成为植物营养与肥料领域研究的热点。

生物质炭的制备原料、炭基肥配比及其制备方法等因素直接影响生物质炭基肥的机械性能、养分释放和肥效。目前，生物质炭基肥生产工艺主要包括掺混法、吸附法、包膜法和混合造粒法等，其中包膜法主要是以生物炭细粉状颗粒包裹速效性化肥颗粒，逐渐释放养分供农作物利用，可有效减少因肥料的分解、挥发、冲蚀等造成的养分损失，提高肥料利用率。混合造粒法是将生物质炭与一种或者多种肥料粉碎后，形成粒度接近的粉状颗粒进行混合造粒，该方法生产效率高、操作简便，是目前肥料生产的主要方式。

当前，洞庭湖区芦荻产量大，原有用于造纸原料的利用方式对环境污染过大，随意处置不仅造成资源浪费，而且会造成更大的污染。基于此，本文以洞庭湖芦荻秸秆炭基化利用为目标，将洞庭湖绿色安全、可再生、资源量巨大的芦荻生物秸秆热解炭化，作为肥料载体，采用包膜造粒和混合造粒工艺研制生物质炭基肥，结合盆栽试验方法，对比研究不同生产工艺、不同碳基添加比例条件下芦荻生物质炭基肥的基本性状，以及施用后氮素损失上的差异，以期为优化生物炭基肥配方及其生产工艺、促进芦荻秸秆炭基化肥料利用与推广提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试水稻品种为“湘早籼45号”。供试土壤为花岗岩发育的麻沙泥，取自浏阳市永和镇，其基本理化性质见表1。芦荻生物质炭原材料为洞庭湖芦荻秸秆，在500 ℃高温密闭条件下的炭化制成，其基本理化性质见表1。生物质炭包膜炭基肥制备肥料为NPK复合肥芯(N∶PO∶KO为26∶10∶15)，粒径2～4 mm。混合造粒炭基肥制备肥料为尿素(含N 46%)、磷酸一铵(含PO45%)、氯化钾(含KO 62%)。其他辅助材料包括膨润土、腐殖酸、玉米淀粉黏结剂。造粒设备为开放式圆盘造粒机。

表1 供试土壤及生物质炭基本理化性质

1.2 试验设计

1.2.1 芦荻生物质炭基肥制备 以芦荻生物炭制备包膜炭基肥(CT)与混合炭基肥(MT)2种工艺肥料。改性玉米淀粉黏结剂制备：将50 g玉米淀粉加入100 mL水中，不断搅拌下添加适量浓硫酸进行催化，5 min左右后加入5 g高锰酸钾溶液氧化1 h并不断搅拌，然后加入4 g氢氧化钠糊化20 min，加入1 g硼砂交联15 min，最后加入适量水充分搅拌后，冷却得淀粉黏结剂。加水稀释至0.5%(质量分数)以供缓释肥制备使用。

按重量计，氮磷钾肥料占60%，生物质炭及其他辅助材料占40%。2种剂型的生物质炭基肥中的生物质炭添加比例均设5个梯度，具体材料配方见表2。设备转速设为40 r/min，预热30 min。

包膜炭基肥研制过程：在匀速转动的造粒机中加入颗粒复合肥后撒施部分包膜材料粉末，转动片刻，喷淋一部分黏结剂，使颗粒尿素表面形成一层黏结液，从而形成一层紧密的包裹层。继续撒施部分包膜材料粉末，重复上述过程直到粉末全部包裹上颗粒肥，外表油亮光泽为止。

混合炭基肥研制过程：将制备炭基混合肥所需尿素、粉状磷酸一铵、氯化钾3种肥料粉末混合均匀后与表2所示生物质炭混合材料再次混匀。将一部分混合好的粉末倒入预热好的圆盘造粒机造粒，转动片刻，喷淋黏结剂。再逐渐加入剩余粉末，如此喷淋黏结剂多次，粉末会变成米粒大小的引子，并且逐渐变大成球形。重复上述过程直至所有粉末全部添加，外表油亮光泽为止。上述2种生物炭基肥均于45 ℃烘箱中烘干后取出过筛，封装于聚乙烯袋中，置于阴凉干燥处储存，于2周后进行盆栽试验。

表2 炭基肥制作所用生物质炭及其他辅助材料的含量配比 单位：%

1.2.2 水稻盆栽试验 试验于2021年4—8月在湖南农业大学校内基地进行。水稻盆栽模拟土柱试验装置为内径25 cm、高50 cm的PVC圆柱管，管底装配可自由旋开或关闭的螺口盖。盖底中央开有1个直径约0.5 cm的圆孔，采用密封胶固定安装连接圆孔且尾部带有阀门的塑料管，以控制土柱内渗漏水的流出。为方便收集渗漏水，在圆柱管底部铺2 cm厚的沙砾，圆孔周围用纱布包裹以防止土粒堵塞塑料管。

盆栽试验设8个处理：CK，不施肥；NPK，施常规肥；CT2，生物质炭占肥料质量15%的包膜炭基肥；CT3，生物质炭占肥料质量20%的包膜炭基肥；CT4，生物质炭占肥料质量25%的包膜炭基肥；MT1，生物质炭占肥料质量10%的混合炭基肥；MT2，生物质炭占肥料质量15%的混合炭基肥；MT3，生物质炭占肥料质量20%的混合炭基肥。每个处理重复3次，随机排列。水稻移栽前1天施肥，N用量为200 kg/hm，PO用量为90 kg/hm，KO用量为186 kg/hm。水稻于4月28日移栽，8月15日收获。肥水管理采用常规方法，盆栽试验氮素渗漏装置见图1。

图1 盆栽试验装置示意

1.3 测定指标

1.3.1 生物质炭基肥基本性能测定

(1)生物质炭基肥氮素释放性能测定：称取12.50 g缓释肥放入1 mm孔径的指形网袋中，封口后，将网袋置于玻璃瓶中，加入250 mL蒸馏水，加盖密封，于25 ℃恒温箱中静置。每个处理3次重复。取样时，摇动玻璃瓶使瓶内液体浓度一致，取样后瓶内剩余液体倒出并加入250 mL蒸馏水再次放入恒温箱继续培养。浸出液氮浓度采用过硫酸钾法测定。

(2)粒径：随机取出30粒制备好的生物质炭基肥颗粒置于培养皿中，利用游标卡尺测量每粒肥料颗粒的粒径并计算肥料平均粒径及标准差。

(3)抗压强度：随机取出制备好的生物质炭基肥颗粒，利用质构仪(MTS insight 30)测定每个肥料颗粒的抗压力值，重复5次，计算其平均值和标准差。

(4)结构特征：采用扫描电镜(Apreo，赛默飞)对制备好的生物质炭基肥颗粒横截面进行扫描分析，观察不同粒径生物质炭基肥颗粒的结构特征。

1.3.2 盆栽试验测定指标与方法

(1)氨挥发监测：采用密闭室间歇式通气法收集氨气。氨挥发吸收液为20 g/L硼酸，施肥后连续监测6天，之后每3天监测1次，直至氨挥发趋近于0为止。每次抽气结束后，用标准稀硫酸(0.02 mol/L)进行滴定，并计算氨挥发量。测定分析各处理氨挥发速率，并计算其累积挥发量。计算公式为：

式中：为氨挥发速率(以NH-N计，kg/(hm·d))；为标准稀硫酸的滴定浓度(mol/L)；为滴定消耗稀硫酸的体积(mL)；14为每摩尔氨中N的质量数(g/mol)；为捕获装置的截面积(m)；为NH挥发的收集时间(h)。

氨挥发累积量 (kg/hm)=测定时期内每次收集的氨挥发通量之和

氨挥发损失率(%)=(各处理的氨累积挥发量-不施肥处理的氨累积挥发量)/施氮量×100%

(2)水样氮素测定：水稻施肥后前6天，之后每3天1次，后期每11天1次，连续采集14次盆栽盆面水；施肥后第1，3，5，7天连续收集渗漏水，之后每7，11天收集1次渗漏水样，共9次，测定盆面水和渗漏水中铵氮、硝氮和全氮浓度。全氮浓度釆用紫外分光光度法测定；铵氮、硝氮浓度采用SmartChem200全自动间断化学分析仪测定。

1.4 数据处理

采用Excel 2016和SPSS 17.0软件进行数据统计和分析，显著性分析采用最小显著差异法(LSD)。采用Origin 8.5软件进行作图及方程拟合。

2 结果与分析

2.1 生物质炭基肥理化性能评价

2.1.1 生物质炭基肥粒径 肥料颗粒均匀度是评价肥料质量的重要指标之一。由表3可知，各处理的包膜生物质炭基肥粒径为3.50～6.50 mm，最大粒径为5.50～6.50 mm，均值为4.20～4.50 mm，CT5的均值显著大于其他包膜肥处理，但其他4个包膜肥处理之间差异不明显。而混合生物质炭基肥粒径为3.00～8.00 mm，最大粒径为6.00～8.00 mm，各处理均值为4.00～5.60 mm，各处理间差异显著，其中MT4、MT5处理粒径过大，不利于运输保存。粒径统计综合反映出芦狄包膜生物质炭基肥均值差异较小，均匀度较高，造粒难度较混合炭基肥更小。

表3 不同工艺制备下生物质炭基肥粒径 单位：mm

2.1.2 生物质炭基肥抗压强度 肥料抗压强度越高，其硬度越大，越利于储存和运输。一般复混肥颗粒平均抗压强度>12.00 N代表具有较高的硬度。由表4可知，包膜炭基肥除CT5抗压强度较小外，其余处理均达到12 N以上。而混合炭基肥各处理抗压强度均显著低于包膜炭基肥，MT4、MT5处理因抗压强度过低被淘汰。说明本试验条件下芦荻包膜炭基肥的抗压性优于混合炭基肥。

表4 不同工艺制备下芦荻生物质炭基肥抗压强度 单位：N

2.1.3 生物质炭基肥微观结构 由图2可知，CT2、CT3和CT4处理内部膜层较为细密紧致无明显损毁。其中添加量20%～25%包膜炭基肥膜层与肥芯紧密结合，更加光滑平整。而CT1、CT5处理膜层相对粗糙多裂痕。反映出生物质炭添加量越高，越有助于膜层形成，但是达到30%后会加重造粒难度。MT1、MT2和MT3处理混合材料间粘结较紧密，空隙少且小。而超过25%比例添加量，混合炭基肥结构松散、碎块多、分布不均匀，造粒效果不理想。

注：CT放大倍数为×25，MT放大倍数为×200。

2.1.4 生物质炭基肥养分释放规律 由图3可知，NPK处理于第1天氮素累积释放率已达82%，而包膜炭基肥处理平均累积氮素释放率仅为47.80%，混合炭基肥处理为31.98%。第7天，CT1、CT2、CT3、CT4和CT5处理累积氮素释放率分别较NPK处理降低30.53%，27.37%，27.37%，41.05%和29.47%，CT4处理较其他4个处理显著降低氮素累积释放率；MT1、MT2、MT3、MT4和MT5分别降低46.32%，62.10%，58.95%，28.42%和38.95%，反映出芦狄混合炭基肥较包膜炭基肥氮素释放缓慢，有助于减缓氮素流失，其中MT1、MT2、MT3处理与其他2个处理相比氮素缓释效果更显著，可应用于后续盆栽试验。

图3 不同工艺制备下芦狄生物质炭基肥浸出液氮素累积释放率

2.2 氮素损失

2.2.1 氨挥发损失特征 由图4可知，施肥后各处理氨挥发速率迅速升高，达峰值后逐渐下降。NPK处理氨挥发速率于第4天达到峰值(1.34 kg/(hm·d))。而包膜炭基肥CT2、CT3和CT4处理氨挥发速率峰值较NPK处理分别降低32.87%，33.53%和19.04%，混合炭基肥MT1、MT2和MT3处理分别降低17.10%，40.68%和31.60%。故2种工艺制备炭基肥均能有效降低水稻土中氨的挥发，而在一定用量范围内施加生物质炭会对水稻土中的氨损失起到抑制作用，均以15%和20%添加量减排效果较好。其中，CT3和MT2处理氨挥发累积量较NPK处理分别显著降低28.04%和41.56%。NPK处理氨挥发损失率达3.14%，而包膜炭基肥处理为2.27%(2.02%～2.62%)，混合炭基肥处理为1.92%(1.47%～2.50%)。说明芦荻生物炭基肥能有效降低氨挥发累积量及损失率，且混合炭基肥氨挥发损失率较包膜炭基肥低，以MT2处理最低。

2.2.2 盆面水氮素流失 由图5可知，施肥后盆面水铵氮浓度整体呈波动下降的趋势。NPK处理在第1天的铵氮浓度高达40.67 mg/L，而后逐渐下降，在第4天再次出现峰值，前1周内铵氮浓度显著高于其他炭基肥处理。包膜炭基肥处理中，CT4第1天铵氮浓度达33.72 mg/L，CT2、CT3处理在第2天出现第1个峰值，而后逐渐下降，并于第6～9天才达到第2个峰值，分别为27.32，25.34，23.33 mg/L。混合炭基肥处理中，均与第1天达到第1个峰值，分别为29.81，32.26，26.04 mg/L，而后逐渐下降于第5～9天出现第2个峰值分别为24.65，20.92，23.93 mg/L。从峰值大小来看，2种生物质炭基肥均降低盆面水铵氮浓度；从峰值出现时点来看，炭基肥有一定的缓释效果，能够延缓氮素的释放。此外，NPK处理的盆面水平均铵氮浓度为18.32 mg/L，包膜炭基肥和混合炭基肥处理盆面水平均铵氮浓度较NPK分别显著降低14.74%～20.74%，35.64%～39.90%。表明施用生物质炭基肥能控制氮素流失风险，且混合炭基肥较包膜炭基肥更稳定，氮素吸附固定效果更好。

注：(b)图中柱状图为累积氨挥发损失率；折线图为累积氨挥发量。

图5 不同工艺制备芦狄生物炭基肥下盆面水及渗漏水氮浓度

盆面水硝态氮浓度先升高后下降，施肥后前4天内，硝氮浓度几乎为0，施肥后第5天NPK处理达到最大值(21.82 mg/L)，而后急速下降，径流渗漏风险较高，包膜炭基肥各处理盆面水平均硝氮浓度较NPK差异性不显著；混合炭基肥处理MT2盆面水平均硝氮浓度最低，与NPK相比降低5.09%，后期炭基肥处理硝氮浓度均大于NPK，可能是因为生物质炭基肥缓释的铵氮在后期转变为硝氮。所有处理盆面水全氮浓度均在第1天达到最大值，包膜炭基肥较NPK处理全氮浓度降低9.10%～9.66%，全氮平均浓度最高降低1.04%，无显著性差异。混合炭基肥较NPK处理全氮浓度降低7.40%～8.67%，全氮平均浓度最高降低5.50%，能有效控制氮素流失风险。

2.2.3 渗漏水氮素流失 由图5可知，渗漏水铵氮浓度整体先上升后下降，并于第21天达到峰值，与NPK处理相比，包膜炭基肥处理铵氮浓度降低5.87%～25.22%，混合炭基肥处理铵氮浓度降低7.10%～15.85%。此外，与NPK处理平均铵氮浓度(13.35 mg/L)相比，包膜炭基肥渗漏水平均铵氮浓度分别降低13.16%，14.00%和8.93%，混合炭基肥渗漏水平均铵氮浓度分别降低11.52%，12.42%和11.16%。

各处理渗漏水硝氮浓度均在第1天达到峰值，而后逐渐下降。NPK处理在第1天渗漏水硝氮浓度为14.11 mg/L，平均浓度为3.41 mg/L。包膜炭基肥各处理第1天渗漏水硝氮浓度分别为15.05，11.38，13.69 mg/L，平均浓度分别为3.60，3.16，3.60 mg/L，除CT3降低7.06%，其他处理较NPK处理均无明显差异。混合炭基肥各处理第1天渗漏水硝氮浓度分别为15.64，11.10，11.90 mg/L，平均浓度为3.30，2.88，2.65 mg/L，3个处理均降低渗漏水硝氮平均浓度，分别降低3.22%，15.54%和22.29%，混合炭基肥吸附固定硝态氮的效果优于包膜炭基肥，其中MT3处理最优。渗漏水全氮浓度均在第1天达到最大值，而后逐渐下降。当天NPK处理渗漏水全氮浓度为63.25 mg/L，平均浓度为23.08 mg/L，与之相比，包膜炭基肥3个处理平均浓度分别降低8.84%，16.38% 和10.00%。混合炭基肥3个处理平均浓度分别降低14.64%，11.14%和15.86%。

3 讨 论

3.1 不同工艺制备生物质炭基肥理化性能差异

一般来说，炭肥比越高，生物质炭基肥对养分的吸附作用越大。电镜扫描图(图2)可以观察到，随着生物炭添加量的增加，包膜炭基肥中包膜材料与肥芯结合愈紧致，混合炭基肥中复合肥料粉末与生物质炭粉混合更均匀。与NPK处理相比，2种生物质炭基肥施用前期氮素释放较慢，表明生物炭与肥料养分的结合增加两者间的吸附固持作用。在一定用量范围内，随着炭基肥中炭肥比的增加，2种生物质炭基肥各处理的累积氮素释放率逐渐降低，这是因为生物炭丰富的介孔和微孔结构限制水分的快速进入和养分的快速溶出，其丰富的官能团对肥料中阴阳离子和分子有很强的吸附作用，从而达到一定的缓释效果。但当生物炭添加量过高时，2种炭基肥料的N素释放率反而升高，可能是由于膨润土添加量减少，导致肥料颗粒致密性降低，使得养分更易向表面迁移。炭基肥中生物炭的比例也影响着炭基肥的物理性状，随着生物质炭粉比例的增加，肥料粒径增大，颗粒抗压强度逐渐降低，这与生物炭粉的孔隙结构丰富、脆性强等特性有关。在成粒过程中，颗粒间缝隙多，造成黏结不充分，养分吸附效果受到影响。适宜生物炭添加量使得2种生物炭基肥的粒径均匀度和抗压强度达到最优，更利于肥料的储存和运输，可显著减少炭基肥在运输过程中的养分流失。

生物质炭基肥制备方法对其机械性能和缓释性能产生直接影响。肥料结构越紧密、均匀，抗压强度越高，越不容易破裂，更利于肥料的缓释作用，增强生物质炭基肥的机械强度，减少生物质炭基肥在施用过程中的损失。包膜生物质炭基肥粒径均值显著小于混合生物质炭基肥，且相对标准偏差较小，表明粒径更均匀。同时包膜生物质炭基肥抗压强度也优于混合生物质炭基肥，这都源于NPK复合肥芯本身的粒径基础和抗压强度。此外，25%添加量包膜和15%添加量混合生物质炭基肥处理的累积氮素释放率分别降低41.05%和62.10%。综上，本试验条件下，包膜法和混合造粒法研制生物质炭基肥的最优炭肥比为1∶3～1∶4和1∶5～1∶6，将来应对炭基肥研制工艺以及生物炭配比进行深入的研究，从而优化生物质炭基肥的制备条件。

3.2 不同类型生物炭基肥对土壤氨挥发的影响

一般而言，高浓度铵氮更易导致农田土壤氨挥发。本研究中，生物质炭基肥处理氨挥发速率在施肥后1～6天显著低于NPK处理，可能是因为生物质炭具有高比表面积与孔隙度决定其吸附性强的特质，而表面的酸性官能团可通过离子交换作用达到吸附固定铵离子的效果，缓解氨挥发速率。施肥6天后NPK处理氨挥发速率急速下降，而CT、MT处理下降幅度较NPK处理小，可能由于生物质炭吸附的铵氮逐渐释放，表明施肥初期氨挥发强烈，生物质炭能有效减少氨的排放，而随后又能释放其固定的铵氮，补充土壤中氮损失，体现出一定的缓释性能。施肥后1～6天NPK处理表面水铵氮浓度显著大于生物质炭基肥处理，后期差异性不显著，这与氨挥发速率变化趋势一致。因此，生物质炭对铵离子的强吸附作用可有效抑制土壤中氨挥发损失。

本研究中，生物质炭的添加有效降低氨挥发速率峰值，且20%生物质炭添加量的包膜炭基肥和15%生物质炭添加量的混合炭基肥延缓氨挥发速率峰值出现时点，表明适宜生物质炭添加量的炭基肥对氮素有一定固持作用而延缓养分释放。同时，CT3和MT2处理较NPK处理均显著降低氨挥发累积量及损失率。基于此，2种研制工艺下生物质炭基肥的最优添加量存在差异。

3.3 不同工艺制备生物质炭基肥对盆面水和渗漏水氮素流失的影响

炭基肥优良的控释吸附能力，能有效增加对土壤养分的固持，降低土壤中铵氮和硝氮的淋溶率。施肥后前期(1～9天)盆面水主要以铵态氮的形式存在。与NPK处理相比，施用生物质炭基肥显著降低表面水氨氮浓度，这是因为生物质炭存在酚羟基等基团，能提高铵根离子在其表面的静电吸附，将其吸附在土壤中，提高对铵的固定，从而显著降低渗漏水铵氮浓度，缓解铵离子流失的风险。同时，生物质炭表面与土粒对铵氮的吸咐使土壤中游离态的铵离子转变为吸附态，进而降低土壤中铵氮有效性来抑制硝化作用，避免硝氮的大量积累造成淋溶及反硝化损失。此外，生物质炭表面的阴离子交换位点，能吸附游离在土壤溶液中的硝氮。因此，生物质炭基肥的施用有效降低表面水、渗漏水中的铵氮、硝氮浓度，减少氮素损失，降低面源污染风险。

炭肥比越高，官能团、孔隙率、比表面积、阳离子交换量等特性越明显，因此更能有效地固持氮。Puga等研究也认为，高生物炭含量的炭基肥对土壤氮的固持效果更大。本研究中，增加包膜生物质炭基肥中生物质炭添加比例由15%到25%时，混合生物质炭基肥的生物质炭添加比例由5%增加到15%时，更能有效减缓氮素损失，这与生物质炭疏水性，多孔的结构有关。2种肥料研制方式下，王思源等制备包膜生物质炭基肥显著降低氮素淋失率，并提高氮素利用率；付嘉英等通过圆盘造粒制备的炭基肥能有效增加蔬菜产量；张伟研究也表明，生物质炭基肥的缓释性随生物质炭含量的增多而升高。本研究中，混合生物质炭基肥各处理盆面水平均铵氮和硝氮浓度较NPK最高降低39.90%(MT2)以及5.09%(MT2)，说明15%炭添加量对于芦荻混合生物质炭基肥是最适宜的。包膜生物质炭基肥各处理表面水铵氮的平均浓度较NPK分别降低20%左右(CT3，CT4差异不显著)，且对硝氮没有明显的吸附固持作用。这可能是由于游离铵态氮变为吸附铵态氮，从而抑制硝化作用，避免硝氮的大量积累所引起的淋溶及反硝化损失。

对于渗漏水铵氮和硝氮的浓度分析表明，混合生物质炭基肥最高分别降低12.42%(MT2)和22.29%(MT3)，包膜炭基肥最高分别降低14.00%(CT3)和7.06%(CT3)。综上，生物质炭混合炭基肥比生物质炭包膜复合肥制得的生物质炭基肥在添加量较少(15%左右)的条件下有更好的氮素固持作用，这取决于研制工艺上的区别。包膜造粒过程中，生物质炭仅包裹在肥料外围，一旦包膜层吸水破裂，养分会快速释放，而混合造粒过程中生物质炭、膨润土等与肥料混合更为均匀，生物质炭单位平均面积对氮素的吸附固定作用也相应增强。因此，炭基肥研制工艺和生物炭占比是确定最优炭基肥的重要因素。

4 结 论

本研究所制备的包膜炭基肥和混合造粒炭基肥均能有效降低氨挥发累积量及损失率，分别以CT3和MT2处理减排效果最好。生物炭基肥通过对氨氮的吸附显著降低盆面水渗漏水平均铵氮浓度，有效减缓稻田氮素径流、渗漏风险，其中以CT4和MT2效果最明显，而对于硝氮浓度，各处理差异不显著。炭肥比越高，生物质炭的特性越突出，越利于降低农业面源污染，但添加量大于一定比例后缓解效果不明显。包膜炭基肥和混合炭基肥添加量分别以20%～25%和15%效果最优。