本技术介绍了一种磁性生物炭基盐碱地土壤改良剂，包括其制备方法和在盐碱地的应用。该技术涉及将亚铁离子负载到生物炭上，通过碱性氧化处理形成稳定的四氧化三铁和多孔生物炭。最终，通过活化腐殖质，制备出具有改良盐碱地土壤功能的磁性生物炭基改良剂。
背景技术
盐碱土是一种受到盐渍污染导致土壤退化的土壤，其在全球范围内分布广泛，面积约为9.5483亿公顷。盐碱土通常伴随着腐殖质肥源缺乏、阳离子交换量低等问题，致使土壤团粒板结、透气、透水性差和养分流失、缺乏，进而使作物产量和质量下降。极端气候、特殊地形和人类活动是导致盐碱地形成的主要原因。其中，滨海盐碱地通常是由于较高的地下水位，其伴随着水分的上升和蒸发携带着大量的可溶性盐迁移至土壤表层形成。盐碱地土壤含盐量高，致使土壤结构与理化性质退化严重，对植物产生毒害作用，导致作物减产甚至死亡，这严重制约了盐碱地的农业发展。
全球有一半人口以水稻作为主食，占全球所有食物消耗热量的23％。中国是世界上最大的大米生产者和消费者，2020年水稻种植面积占粮食作物总面积的25.8％，水稻产量占总粮食产量的32％。由于气候原因和人为条件导致我国的可利用耕地和土地面积逐年减少。因此，改良盐碱地土壤作为水稻耕地实现“以地适种”，是保证我国粮食安全的重要手段，对盐碱地农业发展具有重要意义。
生物炭(BC)是秸秆等生物质在高温、无氧或低氧环境下降解生成的多孔材料，不仅具有比表面积(SSA)大、结构稳定、原料来源广泛、成本低等优点，将其还田利用还有助于实现秸秆资源化利用和固碳减排。将生物炭作为土壤改良剂应用于盐碱地土壤改良，因其能提高土壤的持水性、有机碳(OC)含量、阳离子交换量(CEC)、营养物质(如N、P、K)、酶活性及改善土壤团聚体和微生物群落结构，从而减轻盐碱地土壤对作物的毒害作用而受到广泛关注。生物炭可以有效促进作物在盐碱地中的生长，从而提高作物的产量，具有巨大的应用潜力。然而，也有报道指出生物炭直接施用可能对盐碱地改良效果不佳甚至产生负面影响。因为生物炭中的可溶性碱离子(Na+
、K+
、Ca2+
、Mg2+
)和矿物质会增加土壤盐分，过量施用生物炭可能会导致盐碱地土壤进一步退化，抑制作物生长。因此，急需开发一种能够适应盐碱地土壤改良的生物炭复合材料。
将生物炭进行铁改性，不仅可以使生物炭得到更大的比表面积和孔径，得到更多的表面含氧官能团(羟基、羧基等)，从而更有利于生物炭吸附腐殖酸、甜菜碱、海藻糖、褪黑素。且铁元素是植物生长不可或缺的微量元素，其通过参与叶绿素合成、氧化还原反应以及作为多种酶的组成部分等方式，对作物生长和发育起到关键作用。因此，在盐碱地施用腐殖酸铁改性生物炭，不仅可以增加外部营养元素、改善土壤理化性质，还可以增加土壤孔隙度提高盐溶液浸出和和提高作物抗逆性。
实现思路