作者：秦晶晶1,2，劉玉學2,3,4*，何莉莉2,3，汪玉瑛2,3，呂豪豪2,3，陳立天2,4，楊生茂1,2,3*

單位：1. 浙江師範大學化學與生命科學學院；2. 浙江省農業科學院環境資源與土壤肥料研究所；3. 浙江省生物炭工程技術研究中心；4. 浙江農林大學環境與資源學院

摘 要

為探究生物炭可溶性組分與土壤礦物的交互作用，進而從礦物角度揭示生物炭在土壤中的穩定機制，以水稻秸稈為生物質原料製備不同炭化溫度的生物炭（RS300、RS500和RS700），選用高嶺石、蒙脫石和伊利石3 種土壤礦物，開展土壤礦物與生物炭可溶性組分的吸附結合實驗。

結果表明：隨生物炭可溶性組分碳濃度的升高，土壤礦物對其吸附量逐漸增加，3 種土壤礦物的吸附量順序總體為蒙脫石>伊利石>高嶺石，這與土壤礦物的自身結構直接相關。高嶺石、蒙脫石對生物炭可溶性組分的結合機制以範德華力為主，其貢獻比例分別為3.4%~87.0%和32.0%~82.0%；而伊利石與RS300 可溶性組分的吸附結合作用以Ca2+ 架橋為主（貢獻比例為60.4%~70.6%），與RS500 和RS700 可溶性組分的結合以範德華力為主（貢獻比例分別為18.7%~65.0%和53.0%~67.6%）。

經綜合對比分析，RS500 通過與蒙脫石的交互結合，最大程度上抑制了可溶性組分的溶解，有利於更好地發揮生物炭的固碳減排優勢。

（1）高嶺石、蒙脫石、伊利石對生物炭可溶性組分的吸附量均隨可溶性組分濃度的升高而增加，且3 種土壤礦物的吸附量高低順序總體表現為蒙脫石>伊利石>高嶺石。與高嶺石和伊利石相比，蒙脫石具有較強的陽離子吸附能力，在吸附生物炭可溶性組分的過程中，Ca2+ 架橋作用的貢獻比例更高，能較好地與水稻秸稈生物炭可溶性組分結合，減少生物炭可溶性組分的溶解，有效提高生物炭穩定性。

（2）單一土壤礦物對不同炭化溫度的生物炭可溶性組分的作用機制貢獻比例不同。較低炭化溫度製得的生物炭穩定性差、炭化不完全，與不同土壤礦物的吸附結合作用存在較大差異；而較高炭化溫度製得的生物炭的可溶性組分含量較低，其與土壤礦物的吸附結合作用以範德華力為主，但對生物炭整體穩定性的貢獻較小。

（3）綜合考慮，在有效利用生物質原料的基礎上，宜採用500 ℃ 炭化溫度製備生物炭，其可溶性組分與土壤礦物（尤其是蒙脫石）的交互結合可減少遊離態的可溶性組分，增加生物炭可溶性組分的穩定性，從而更好地發揮其固碳減排優勢。