腐植酸修飾ベントナイト複合材料は尿素-窒素の利用効率を向上させます

Humic acid-modified bentonite composite material enhances urea-nitrogen use efficiency.

• Yuwen Shen
• Shuying Jiao
• Zheng Ma
• Haitao Lin
• Wensheng Gao
• Jianqiu Chen

抄録

ベントナイトの層間空間にフミン酸(HA)を導入することにより、ベントナイトを改質した。フーリエ変換赤外分光法(FT-IR),走査型電子顕微鏡(SEM),X線粉末回折法(XRD),熱重量分析法(TGA)を用いて、改質ベントナイトの構造及び物理化学的性質を決定した。その結果、HAがベントナイトの層間に入り込み、層間距離を増大させる可能性があることがわかった。さらに、溶液中のNHカチオンに対する修飾ベントナイトの高い吸着能と熱力学を調べた。同一条件下では、天然ベントナイト(57.0%)に比べ、改質ベントナイト(96.4%)のNH吸着効率は69.2%と高かった。疑似2次動力学モデルは改良ベントナイトへのNHの吸着速度をよく再現し、吸着タイプは化学吸着または化学吸着であることを示した。等温線はLangmuirモデルとよく一致し、分離係数は改良ベントナイト上のNHが良好な吸着に属していることを示した。また、改良ベントナイトは天然ベントナイトと比較して、NH-N及びNO-Nの土壌中への溶出量が非常に少ないことがわかった。また，改良ベントナイトと尿素を併用することで，NHの揮発やNOの土壌からの放出に起因する窒素の損失を大幅に抑制することができた．また，改質ベントナイトと尿素を併用した処理では，窒素の放出が遅いため，小麦の収量が増加し，窒素の取り込みが促進された。以上のことから，改質ベントナイトは窒素肥料の相乗効果で窒素利用効率を向上させることができると考えられる。

Bentonite was modified by introducing humic acid (HA) into interlayer space of bentonite. The structural and physicochemical properties of modified bentonite were determined by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscope (SEM), X-ray powder diffraction (XRD) and thermogravimetric analysis (TGA). The results showed that HA could enter the bentonite interlayer and increase the interlayer distance. Moreover, we were also investigated the high adsorption capacity and thermodynamics of modified bentonite to NH cations in solutions. Under the same conditions, the NH adsorption efficiency of modified bentonite (96.4%) was 69.2% higher compared with the natural bentonite (57.0%). The pseudo-second order kinetic model well fit the adsorption kinetics of NH on modified bentonite, indicating that the adsorption type was chemical adsorption or chemisorptions. The isotherms fit well with Langmuir model, and the separation factor revealed that NH on modified bentonite belonged to favorable adsorption. Compared with the natural bentonite, the modified bentonite exhibited a much lower leaching loss of NH-N and NO-N in soil. Meanwhile, the loss of nitrogen caused by NH volatilization and NO emission from soil could also be significantly attenuated by the combined application of modified bentonite and urea. The slower nitrogen release in the treatment combining modified bentonite and urea resulted in a greater yield and nitrogen uptake of wheat. Collectively, the modified bentonite could be used as nitrogen fertilizer synergist to enhance the nitrogen use efficiency.

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