吴 行，王秀斌*，郑 琴，张 帅，成宇阳，王林轩

    (1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081；2 北京市矿产地质研究所，北京 101500)

    在设施蔬菜栽培中，普遍存在肥料施用过量、氮磷钾比例失衡等现象，尤其是磷肥的过量投入，造成磷资源浪费和地下水的污染，严重制约设施蔬菜生产的可持续性[1]。土壤中磷素含量及形态的变化是影响作物养分吸收和造成环境污染的重要因素。因此，寻找一种既能有效阻控磷素淋失，又能改善磷肥效益的新型功能材料迫在眉睫。

    生物炭是生物质材料在限氧条件下高温热解得到的固体产物，具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构。将其作为土壤改良剂添加到土壤中，具有保水保肥的功效[2–3]。已有研究证实，施用生物炭可有效增加土壤中有效磷的含量，促进植物对磷素吸收[4]。也有研究认为，施用生物炭能够改善土壤理化性质和微生物生境，从而对土壤磷素的形态转化产生积极影响[5–6]。但由于生物炭表面主要是带负电荷的官能团，被视为一个巨大的“阴离子”，对磷酸根离子的吸附性能较弱，导致生物炭对土壤磷素的截留效果不佳[7]。为提升生物炭对磷的吸附性能，金属改性生物炭的概念被提出。目前有关土壤磷素淋失及其吸附–解吸特性等方面的研究多集中于负载单金属或双金属改性生物炭上[8–9]，研究认为通过提升磷的吸附性能可有效抑制土壤磷淋失[10]，但也有研究表明改性生物炭对磷素淋失没有影响[11]，上述差异性结论主要由于土壤类型、生物炭类型及改性材料不同而引起[12]。水滑石 (层状双金属氢氧化物，LDHs) 具有易结晶、易合成、表面正电荷密度大及特殊的层状结构等特点，其层板的正电性通过静电引力吸附磷酸根，同时其层状结构间的阴离子能与发生交换从而吸附磷[13]。但水滑石易团聚，不能有效发挥对磷的吸附效果而影响其在实际中应用，生物炭较大的比表面积可让水滑石在其表面均匀分散，两者优缺点互补，复合形成的新型材料是很好的阴离子交换吸附材料[13–14]。但迄今为止，不同原材料制备的水滑石改性生物炭对高磷设施菜田土壤磷淋失、磷吸附–解吸特性的影响缺乏系统研究。因此，以高磷设施菜田土壤为研究对象，以竹竿、玉米秸秆和猪粪为原材料制备的原始生物炭和水滑石改性生物炭为供试材料，探究不同类型生物炭对高磷设施菜田土壤磷淋失和磷吸附性能的影响，为高磷设施菜田土壤合理利用改性生物炭、降低磷素损失风险提供科学依据。

    1 材料与方法

    1.1 供试材料

    供试土壤取自天津市武清区黄花店镇甄营村设施菜田 (N 39°36′, E 116°90′) ......