尿素是农业生产中广泛应用的、含氮量最高的氮肥,但尿素中氮元素的利用率却不到30%。生物炭具有丰富的孔隙结构和良好的吸附能力,作为肥料载体,不仅可以提高氮肥的利用率,改善土壤的环境,还可以避免农林资源的大量浪费和对环境的严重污染。本论文开展了核壳结构炭基尿素肥料的制备及释放特性研究,通过压力试验和淋溶实验研究了炭肥力学性能和释放性能,通过接触角、SEM、红外等表征手段和释放过程的K-P方程拟合揭示养分释放机理。论文分析了稻壳炭和棉籽壳炭的理化性质差异以筛分出更适合做外壳的炭材料,探究了改性醋酸酯淀粉和壳聚糖粘结剂的成肥性能,分析了制炭温度、炭粉粒径、炭肥比、粘结剂浓度等成肥参数对最大抗破碎力、养分释放性能和持水性的影响;利用稻壳炭、棉籽壳炭和2%质量分数壳聚糖作为粘结剂研制了核壳结构炭基尿素肥,并通过炭肥颗粒接触角、淋溶前后SEM、养分释放模型等手段揭示核壳结构炭肥的释放机理。本论文的具体研究内容和结论如下:1.对比分析了450℃制备的稻壳炭和棉籽壳炭在外观结构、比表面积、工业分析、官能团和亲疏水性的差异,结果表明:稻壳炭的孔隙更加大且通透,孔隙暴露充分,棉籽壳炭的孔隙较小、较浅且大部分被炭渣覆盖。稻壳炭的比表面积比棉籽壳大,是棉籽壳炭的37倍。两种生物炭的水分和挥发分差异不显著,棉籽壳炭的固定炭含量是稻壳炭的1.7倍,稻壳炭的灰分含量棉籽壳炭的6.65倍。棉籽壳炭相对于稻壳炭保留了更多的官能团,其亲水性能强于比稻壳炭。2.以改性醋酸酯淀粉溶液为粘结剂,制备了稻壳炭基尿素肥,研究了生物炭的温度、生物炭粒径、炭肥比以及粘结剂浓度对成肥的抗破碎压力和释放性能的影响。结果表明:生物炭的制炭温度对成肥的最大抗破碎压力影响不大。随着生物炭粒径的减小,成肥的最大抗破碎压力逐渐增大。当生物炭粒径小于0.198时,成肥的最大抗破碎压力为25 N。随着尿素与生物炭的比例的逐渐减小,成肥的最大抗破碎压力逐渐增强,肥炭比为1:4的炭肥最大抗破碎压力为15 N。制炭温度对成肥释放特性影响不大,450℃制备的稻壳炭制备的炭肥的缓释效果最好,550℃与650℃制备的稻壳炭的成肥释放特性基本一致。生物炭粒径对成肥的释放特性影响差异不大,60目（大于0.245mm）生物炭的成肥的缓释效果最好。随着炭肥比的减小,炭肥的释放速率逐渐减慢,释放周期延长。随着粘结剂浓度的提高,炭肥的释放速率先上升后下降,10%质量分数的淀粉粘结剂成肥缓释性能最好。3.以尿素和450℃制备的生物炭为原料,2%质量分数壳聚糖溶液为粘结剂,制备壳聚糖粘结剂炭基肥料,研究肥炭比和壳聚糖粘结剂用量对成肥的抗破碎压力、释放性能和持水性的影响。结果表明:除炭肥比为1:1、壳聚糖粘结剂添加量为1%的成肥颗粒的最大抗破碎力为29.42 N外,其他所有成肥的颗粒最大抗破碎力均超过70 N。随着炭肥比和壳聚糖粘结剂使用量的增加,成肥的最大抗破碎力、释放性能和持水性会逐渐增强。炭肥比为1:3、壳聚糖粘结剂使用量为4%时,成肥的最大抗破碎力最高,达到了285.42 N,此时成肥的释放特性也最好,释放周期相比纯尿素延长了4倍。4.以尿素和450℃制备的稻壳炭、棉籽壳炭为原料,2%质量分数壳聚糖溶液为粘结剂,制备了单一结构的稻壳炭肥RH、棉籽壳炭肥CSH和核壳结构的炭基肥RR和CR,研究了生物炭的种类和核壳结构对于炭肥的释放特性的影响,并探究其释放机理。结果表明:核壳结构炭肥的释放性能较单一结构炭肥的释放性能好。内核和外壳均为稻壳炭的核壳结构炭肥的释放特性最好。相对于纯尿素,核壳结构炭肥初期的尿素释放速率降低了8倍,释放周期延长了4倍。核壳炭肥中尿素的释放分为两个阶段,初期为大量的尿素释放阶段和后期为少量尿素的缓慢释放阶段。K-P方程拟合模型显示,释放初期满足尿素的释放模型为骨架溶解机制,尿素在水分子的携带下,突破生物炭颗粒和壳聚糖结合剂形成膜的物理屏障而大量释放;后期释放模型为Fick扩散机制,进入到生物炭孔隙中的尿素在水分子的携带下,穿过生物炭孔道、生物炭颗粒的阻碍以及壳聚糖粘结剂形成的膜等重重阻碍,缓慢释放出来。