生物炭作为农业废弃物资源化利用的产物,是生物质在缺氧或厌氧条件下,低温热解而形成的含碳量较高的一类物质。生物炭施用于土壤不仅可以增加土壤中碳的储量,减少C02的释放,而且还可以改善土壤的物理、化学和生物学性质,提高土壤肥力和生产力。同时,生物炭还具有促进植物生长、降低重金属和有机污染物生物有效性等作用,在农业和环保领域应用较多。目前对于生物炭的基本理化性质的研究已经有所报道,主要集中在不同原料(如竹炭、秸秆炭等)或不同制备条件等单因素的研究,而对于不同制备条件、不同来源生物炭理化性质的研究相对较少。因此,本研究选取不同制备温度、不同来源生物炭作为研究对象,对其基本性能与特征进行研究,同时对氨氮吸附进行深入研究,并通过对生物炭改性,研究其对重金属吸附影响,在此基础上以生物炭为基质,制备炭基肥,并在花生上进行相关试验研究。研究结果为生物炭基础研究提供数据支持和理论依据,并且可以为生物炭的进一步农业生产应用提供实践基础。研究结果如下：1、不同来源生物炭其C、N、H含量不同,且碳含量相对较高,并随着制备温度升高碳含量逐渐增加,550℃制备的花生壳炭的碳含量最高,达到78.56%。无论玉米秸秆炭还是花生壳炭均呈碱性,且随温度升高碱性增强,玉米秸秆炭的碱性强于花生壳炭,550℃制备的玉米秸秆炭pH为最大,达到10.23,这为玉米秸秆炭改良酸性土壤提供较好基础,也为后续的炭基肥开发与应用提供参考依据。从玉米秸秆炭和花生壳炭的微观结构扫描来比较,550℃制备的玉米秸秆炭和花生壳炭的结构较清晰,并具有较多微孔结构,这种丰富的孔隙结构,使其具备了比表面积大、吸附力强等特性；玉米秸秆炭和花生壳炭中的碳大多以芳香环存在,结构稳定。其表面有较多的含氧官能团,这也使得生物炭含有较高的阳离子交换量(CEC)。随着温度升高,碱性官能团数增加,在550℃制备的玉米秸秆炭达到最大值,为1.1578mmol/g,酸性官能团数逐渐降低,研究结果表明,温度的升高不利于酸性官能团的形成。2、玉米秸秆炭和花生壳炭对氨氮(NH4+)的吸附速率在反应初始阶段(0-2h)较大,吸附量上升很快,玉米秸秆炭和花生壳炭都在4h后基本达到平衡,吸附量分别稳定在753.29mg/kg和1003.70mg/kg左右；玉米秸秆炭和花生壳炭对氨氮(NH4+)的吸附随着温度的升高而减少；在pH为5-9范围内,玉米秸秆炭和花生壳炭对氨氮(NH4+)的吸附量随着pH的上升而增大；玉米秸秆炭和花生壳炭对低浓度(10mg/L)的氨氮(NH4+)溶液具有较好的吸附效果,其对氨氮(NH4+)去除率分别达到83-33%和95.33%。玉米秸秆炭和花生壳炭吸附氨氮(NH4+)的特征更符合Freundlich方程。比较而言,花生壳炭比玉米秸秆炭吸附氨氮(NH4+)效果好。3、玉米秸秆炭和改性生物炭对重金属Cd2+的最大单位吸附量分别为21.77mg/g和30.16mg/g,最大的去除率可以达到98.00%和99.87%；玉米秸秆炭和改性生物炭对Cd2+的吸附量均表现为随平衡液质量浓度的增加而增加；玉米秸秆炭和改性生物炭对溶液Cd2+的吸附量和去除率都表现出随初始pH值的增大先增加再降低,当pH值为5时达到最大值,分别可以达到6.13mg/g和98.00%；玉米秸秆炭和改性生物炭对溶液中Cd2+的吸附随吸附温度的升高而有缓慢减少的趋势,但对改性生物炭的影响较小,其去除率都能保持在99%左右。生物炭吸附Cd2+在温度为20℃时为最高,吸附量和去除率分别能够达到6.02mg/g194.68%；吸附时间对生物炭的影响较大,吸附量和去除率在最开始上升速度很快,最后趋于稳定达到平衡状态,经改性后单位质量的生物炭吸附量上升；单位质量生物炭对重金属Cd2+的吸附随添加量的增加逐渐下降,最后趋于平衡。在生物炭添加量相同情况下,生物炭的粒径越小,生物炭对Cd2+的去除率越大。4、随着重金属初始浓度的增加,无论玉米秸秆炭还是改性生物炭对重金属Pb2+的单位吸附量升高、去除率降低。随着pH值的增高,生物炭对重金属Pb2+的单位吸附量、去除率先增加后减少。随着吸附时间的增加、生物炭粒径的减小生物炭对重金属Pb2+的单位吸附量、去除率都增加；生物炭添加量越多,生物炭对重金属Pb2+的单位吸附量越小、去除率越大。改性生物炭对重金属Pb2+的吸附有明显的提高。5、施入生物炭及炭基肥,能够在一定范围内提高土壤表层温度,具有良好的增温作用。生物炭及炭基肥能够改善土壤的酸碱度,其中炭基肥对土壤改善酸碱度最好。但是,随着炭基肥施用年限的增加,土壤pH值的变化还有待进一步研究。将生物炭或炭基肥作为土壤改良剂施入土壤,可吸附更多的水分和养分离子,提高土壤养分吸持量和持水容量,改善土壤持水能力。土壤中施入生物炭或炭基肥,能够增加土壤中铵态氮、硝态氮含量。6、炭基肥是生物炭与其它复合肥制成的长效肥料。炭基肥施入土壤后能缓慢地释放养分,保证了花生整个生育期的养分供给,可以提供全生育期花生生长发育所需要的养分,且能改善花生植株的性状,提高花生的品质与产量。由于生物炭是一种良好的土壤改良剂,能有效改善土壤理化性质,促进花生植株对养分的吸收利用,减少化肥使用量,提高肥料利用率,从而降低过量施用化肥带来的生态环境损害。