摘要
生物质热裂解析出的活性有机产物具有促进植物生长，调节植物代谢活动的功能，但主要以冷凝析出的液体存在于木醋液中，也大量以吸附态或游离态存在于固体产物-生物质炭中。先前的研究已经创新出木醋液提取生物质炭制备液体有机肥技术，但能否将这种提取态的液体有机质与矿物质复合，制备液态的有机无机水溶肥(BECF)将是生物质炭产品增值利用和液体有机无机复合肥料的创新方向。制备这样的有机无机水溶肥，并测试其对于果蔬作物的增产优质效能，是本领域研究的优先问题。 本研究的主要内容包括炭基液体有机组分提取剂、炭液比选择的试验，提取液与无机养分配合制备水溶肥的试验，以及水溶肥施用的稀释倍数的试验。采用结合喷灌的田间试验法，追踪和监测了制备的水溶肥不同倍数稀释处理下空心菜生长、产量及品质的变化，以确定生物质炭基水溶肥的配方、养分浓度和适宜的施用浓度;盆栽试验研究基肥减量、追施生物质炭基水溶肥的新型施肥模式对小白菜产量和品质的影响，以探讨生物质炭基水溶肥在蔬菜减肥增产方面的应用潜力，为生物质炭增值利用开拓新途径。 得到的主要结果和科学认识如下: (1)制备液体有机组分的生物质炭提取剂、炭液比选择。选择某种代表性的作物秸秆慢速热裂解生物质炭，分别采用热水、KOH溶液和木醋液浸提，结果表明木醋液作为提取剂具有明显优势，其提取液中可溶性有机质、全N、全P、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn等养分含量显著高于其它两种提取液。同时，试验比较了不同炭液比提取效果，设计了低炭液比、中炭液比、高炭液比三种比例提取，不同炭液比得到的液态提取液的总养分含量及其组分比例存在差异，综合考虑提取液中各养分物质含量，所用试剂的成本及其提取工艺的复杂性与能耗，筛选出木醋液热提且炭液比近似于土壤pH测定悬液(中炭液比)的提取工艺，提取制备活性有机液体储备液; (2)制备出高养分含量的水溶性有机无机复合肥，比较筛选其施用的合适稀释比例，验证了对于空心菜的增产优质效果。制备出的生物质炭基水溶肥(BECF)含溶解性有机质约10％和12％的N-P2O5-K2O以及一定量的其他矿质养分，分别稀释1200倍(S1200)、1000倍(S1000)、800倍(S800)和500倍(S500)，进行模拟喷灌施用的空心菜田间试验。试验中与某品牌的市售商品水溶肥(达盛宝D400，根据施用说明书稀释400倍施用)和喷施等量清水(CK)对比处理。对试验空心菜第二茬的生长观测及分析表明，同处理D400相比，S1000、S800和S500显著提高空心菜产量达22.60％～38.98％，且处理S1000和S800显著提高维生素C含量(达8％左右)，S1200、S1000和S800显著提高植株全N含量达4.76％～8.70％，S800和S500显著提高全K含量(均约24％)。在降低硝酸盐含量上炭基水溶肥与市售水溶肥等效。同CK相比，S1200、S1000和D400都显著降低了硝酸盐含量达15.69％～22.41％。另外，炭基水溶肥还显著提高了空心菜Fe、Mn、Zn等微量元素含量，处理S1000和S800作用效果尤为显著;此外，制备的炭基水溶肥结合喷灌设备施用，应用效果良好，经过两茬空心菜的生长，未出现腐蚀、堵塞喷灌设备等情况; (3)生物质炭基水溶肥对于小白菜的减肥增产增效的盆栽试验。设置全部用量基肥(CK0)、85％基BG(CK1)、75％基肥(CK2)，85％基肥+炭基水溶肥追肥(S1)与75％基肥+炭基水溶肥追肥(S2)等处理，炭基水溶肥稀释800倍。与CK0相比，处理S1显著提高了小白菜产量19.07％及维生素C含量7.56％，同时降低硝酸盐含量11.76％。处理S2，小白菜产量和维生素C含量与CK0没有显著差异，但小白菜硝酸盐含量降低了13.25％。化学肥料的偏生产力，处理S2与CK0相近，但处理S1显著提高了化学养分N和K2O的偏生产力达20％以上。因此，85％基肥与炭基水溶肥追肥结合可以达到蔬菜减肥增产优质的作用效果。 总之，本研究建立了生物质炭提取剂及提取条件(炭液比与提取温度)，配合制成了溶解性有机质含量达10％和总养分在22％以上的水溶性有机无机复合肥，筛选了800-1000倍的优化稀释喷施浓度，验证了其对于蔬菜减肥增产优质增效的作用效果。本研究为秸秆生物质炭的增值化利用，蔬菜生产的有机配合施肥以及工业化生产新型有机无机水溶肥提供了依据和工艺参考。同时，也为土壤施肥-植物调理结合、基肥与追肥结合、固体与液体炭基肥结合的新型蔬菜生产营养调控模式提供了启示。
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