在酸性土壤中添加稻殼生物炭對於磷吸附與移動之影響

Abstract

近年由農業廢棄物所製造的生物炭被施佈於土壤作為土壤改良劑，但其對於不同質地的土壤的養分移動的機制及效益卻尚未被充分了解。由於文獻中生物炭對於土壤中磷(P)的吸附和遷移能力的作用呈現出正反的結果，因此本研究之目的為探討生物炭對於酸性土壤中磷的滯留和移動的影響。生物炭是由稻殼分別在350 和 600 °C 且限制氧氣條件下加熱處理2 小時獲得的，並指定為 BC350 和 BC600。將以上兩種生物炭以 5% 的施用率添加到兩種質地不同的酸性土壤中， Tn（砂壤土）和 Pc（粘土）土壤，構成六個實驗組，Tn (對照組)、Tn+5%BC350 (Tn350)、Tn+5%BC600 (Tn600)、Pc (對照組)、Pc+5%BC350 (Pc350) 和 Pc+5%BC600 (Pc600) ，分別進行了批次吸附與管柱淋洗實驗。吸附參數是通過將吸附數據擬合到 Langmuir 和 Freundlich等溫吸附曲線所獲得的；而滯留及傳輸相關參數則是使用 CXTFIT-Studio of Analytical MODels (STANMOD)從管柱淋洗實驗數據中所獲得的。使用吸附實驗推導出的滯留係數作為預測 P-breakthrough curve (BTC) 的模型參數會高估滯留程度，而低估添加生物炭的土壤中 P 的遷移性。管柱實驗可觀察到，在黏質土壤中的磷阻滯性強，而在砂質土壤中磷阻滯較弱。使用two-site非平衡模型可以充分地描述 P 貫穿曲線的不對稱和延遲，而結果顯示，除了 Tn600 外，將生物炭施用於 Tn 和 Pc 土壤中磷的滯保性和吸附能力皆總體下降。這些發現可以讓我們更深入了解 P 是如何保留在土壤中的，以及生物炭的適當管理以保護水質免受 P 汙染和最有效地增加土壤肥力。