赵泽州，王晓玲，李鸿博，任树鹏，陈 静，王琳玲

    (华中科技大学环境科学与工程学院，武汉 430074)

    众所周知，施肥特别是盲目过量施用化肥，会造成肥料的损失，降低肥料效益，也导致土壤质量的破坏和农作物产量和品质的下降[1]。研制新型绿色肥料、提高肥料利用率是转变我国化肥行业传统生产经营模式的重要方向[2]。因此，兼具缓释性能和土壤改良功效的生物质炭基肥受到了广泛的关注。

    生物质炭是在限氧条件下生物质热解获得的富碳产品[3-4]。生物质炭基肥是以生物质炭为基质，通过添加氮、磷、钾等一种或几种营养元素，采用化学方法和(或) 物理方法混合制成的肥料。生物质炭基肥在农业生产中的应用取得了令人信服的显著效果[5-8]。综合分析生物质炭基肥的缓释性能和机制以及影响因素，可为优化生物质炭基肥的缓释性能和土壤改良提供理论指导。

    1 生物质炭基肥的缓释性能

    生物质炭基肥的缓释性能是指生物质炭基肥吸附固持肥料养分，提高肥料养分的缓释性，降低肥料淋溶风险的能力[9]。按肥料养分的元素分类，生物质炭基肥分为单元素生物质炭基肥和生物质炭基复合肥。已报道的单元素生物质炭基肥有生物质炭基磷肥[10]、生物质炭基氮肥[11]和生物质炭基钾肥[12]，生物质炭基复合肥是由生物质炭复配氮、磷、钾等多种元素制得。不同元素的生物质炭基肥缓释性能存在显著差异，生物质炭基肥中所含的元素，以及元素之间的相互作用，元素与生物质炭的结合方式等，均影响生物质炭基肥的缓释性能。

    1.1 生物质炭基磷肥 (炭基磷肥)

    炭基磷肥中磷素的来源主要包括内源性磷和外源性磷。内源性磷来源于生物质炭原材料中存在的磷素。作物残留物和猪牛粪中的磷大多以有机磷的形式存在，家禽粪便中磷以磷酸单酯占主导，在生物质炭形成过程中，这些磷转化成为无机态的可交换磷[13-14]。外源性磷是生物质炭复配的磷肥。内源性磷素与生物质炭的结合方式主要包括磷素在生物质炭上的矿化[15]、络合[14]、聚合[16]和阳离子桥键作用[17]。如图1所示，内源性磷在生物质转化过程中通过矿化作用形成矿物质磷。生物质原料显著影响磷素的存在形式。植物源生物质中磷素主要以植酸 (肌醇六磷酸) 有机磷的形式存在，在热解过程中，有机磷转化为焦磷酸盐，随着热解温度的上升，焦磷酸盐逐渐转化为正磷酸盐，在高温条件下 (≥ 800℃) 热解制备的生物质炭，正磷酸盐在生物质炭中磷素占主导地位[18]。动物粪便中的磷素以植酸和正磷酸盐的形式共存，热解过程中有机磷转化为焦磷酸盐，热解温度大于500℃时 ......