秸秆是自然界普遍存在的生物质资源,往往被当做废弃物直接燃烧或废弃掉,不仅浪费资源,也造成了环境污染。目前的农药缓释制剂存在药物分散不均、载药量低、突释量大、成本高等缺点。本文选取农业废弃物油菜秸秆作为原材料,采用磷酸改性,高温热解制备生物炭(PRS-BC),其价格低廉、性能优良,作为药物载体可以很好的解决上述问题。以PRS-BC为缓释载体,杀菌剂多菌灵和除草剂吡嘧磺隆为缓释药物,研究了PRS-BC对两种农药的负载与缓释性能,并初步考察了生物炭基缓释农药在田间的使用效果。主要研究内容和结果如下:(1)采用氮气吸附脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、元素分析、热重分析(TG)等技术对PRS-BC的理化性质进行分析,结果表明随着热解温度升高,PRS-BC的水分含量逐渐减小而灰分含量逐渐增加,脂肪性逐渐减弱而芳香性逐渐增强,比表面积和总孔容逐渐增大,平均孔径大于2 nm,属于介孔材料。(2)当磷酸浓度为10%,热解温度为600℃时得到的10PRS-BC600对多菌灵的载药量最大,吸附量是秸秆原材料的249倍。10PRS-BC600对多菌灵的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附符合Langmuir模型;热力学实验表明吸附多菌灵是自发、放热、物理吸附为主的过程;吸附在6 h可以达到平衡。转速、表面官能团对农药的负载量起到一定的影响,离子强度和pH的影响较弱。对多菌灵的缓释研究中,发现有机酸种类、含量和乙醇/PBS配比对多菌灵的释放量均有影响,最大累积释放率可达73%。乙醇:PBS=6:4时,多菌灵的累积释放率为62%,释放动力学符合Higuchi模型,R2=0.9570,释放机理属于Fick扩散,即10PRS-BC作为载体对多菌灵的释放机制主要是扩散作用。(3)当磷酸浓度为20%,温度为400℃时得到的20PRS-BC400对吡嘧磺隆的载药量最大,吸附量是秸秆原材料的105倍。20PRS-BC400对吡嘧磺隆的吸附动力学符合准二级动力学模型;等温吸附符合Langmuir模型;热力学实验说明吸附吡嘧磺隆是自发、放热、物理吸附为主的过程;吸附在6 h可以达到平衡。转速、pH、表面官能团对农药的负载量起到一定的影响,离子强度影响较弱。对吡嘧磺隆的缓释研究发现乙醇/PBS配比对释放量有影响,最大释放率可达54%。乙醇:PBS=3:7时吡嘧磺隆的累积释放率为42%,释放动力学符合Higuchi模型,R2=0.9798,释放机理属于Fick扩散,即20PRS-BC400作为载体对吡嘧磺隆的释放机制主要是扩散作用。(4)在田间缓释实验中,相比于空白对照,添加生物炭缓释剂能缓慢释放多菌灵,使油菜避免遭受病菌的干扰,促进油菜生长,说明多菌灵/PRS-BC具有一定的缓释作用,且10PRS-BC600对油菜的促进作用最明显,所得实验结果与吸附实验一致。