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近年来,地下水中NO3--N浓度增加异常迅速,其中一个重要原因是农业上过度地使用氮肥,同时磷肥施用过量后,较难移动的磷也会存在淋溶损失风险,从而污染地下水,造成水体富营养化。因此,寻求一种有效的方法防止氮磷养分淋失已经迫在眉睫。本实验选用玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳为原料,在400℃、500℃、600℃、700℃的热解温度下制备生物炭,研究了生物炭的产率、元素组成、红外光谱、电镜分析,通过吸附实验确定生物炭的最佳炭化温度为500℃,选用500℃炭化的生物炭制备最佳改性炭,因为生物炭表面含有大量的负电荷,易与阴离子产生静电互斥,改性后的生物炭含有较多的阳离子能与含负电荷的阴离子结合,从而提高吸附能力。同时通过吸附动力学、吸附等温实验和土柱淋溶实验,研究生物炭和改性炭对硝态氮和磷的吸附作用,以及生物炭和改性炭对土壤无机氮磷淋失的影响。实验主要的研究结果如下:1.随着炭化温度从400℃升高到700℃,三种生物炭的产率都逐渐下降,C-BC产率从34.34%下降至24.88%,W-BC产率从32.43%下降至22.76%,P-BC产率从36.83%下降至25.76%;生物炭的含C量逐渐升高,N、H、O的含量逐渐降低。2.借助SEM、FTIR等仪器表征生物炭和改性炭的结构和官能团。SEM照片显示改性炭表面更加粗糙,含有大量的附着物。改性前后的生物炭官能团种类大体相同,出现了Fe的特征吸收峰,主要为Fe-OH和Fe-O。3.炭化温度为500℃时,三种生物炭对磷的吸附能力最强;铁炭比值为0.7是玉米秸秆和小麦秸秆生物炭的最佳改性条件,铁炭比值为0.56是花生壳生物炭的最佳改性条件。4.生物炭和改性炭对硝态氮和磷的吸附更符合准二级动力学,说明生物炭和改性炭对氮磷吸附过程以化学吸附为主,物理吸附为辅。生物炭和改性炭对硝态氮和磷的吸附特征符合Langmuir吸附方程,C-BC、W-BC、P-BC对磷的理论最大吸附量分别为1.723 mg/g、1.660 mg/g、1.265 mg/g,MC-BC、MW-BC、MP-BC对磷的理论最大吸附量分别为16.062 mg/g、15.550 mg/g、12.133 mg/g,生物炭由改性前不吸附硝态氮变成改性后MC-BC、MW-BC、MP-BC的最大吸附量分别为2.561 mg/g、2.414 mg/g、1.287 mg/g。5.淋溶实验中空白组与三种材料原状粉末隔离层处理的淋溶液中氮磷含量差异不显著,说明粉末隔离层对氮磷养分的吸附能力较弱,添加生物炭和改性炭处理的淋溶液中氨氮、硝态氮、磷的含量都显著降低,玉米秸秆生物炭和改性炭对于减少土壤无机氮磷淋失效果最好,C-BC和MC-BC硝态氮的淋失量分别显著降低39.49%和67.36%,磷的淋失量分别显著降低66.05%和83.40%,氨氮的淋失量分别显著降低了43.60%和68.63%。