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氨氮是水处理常见污染物。氨氮进入水体后会引起水体富营养化，造成水生动物大量死亡，使水体功能降低，对环境带来非常严重的影响。因此，寻求一种材料吸附固定水体和土壤中的氨氮，提高氮肥利用率是急需解决的问题之一。本研究以稻壳生物炭为基础，首先通过吸附动力学和等温吸附实验方法，并结合傅立叶变换红外光谱分析，探讨不同改性方法对稻壳生物炭氨氮吸附能力的影响及其相关的吸附机制；其次通过室内静态培养实验，研究稻壳生物炭对农田土壤氨氧化速率、AOB数量、无机氮含量、pH值、电导率和氨挥发速率的影响，以期探明稻壳生物炭对氨氧化和氨挥发作用的影响机制。
在稻壳生物炭基础上，采用3因素（FeCl3或NaOH溶液浓度、改性时间和固液比）4水平正交实验，以NH4+-N吸附量最大为目标，确定最佳改性条件，分别制备BCFe和BCNa。其中，FeCl3溶液浓度为0.04、0.08、0.12、0.20mol·L-1，NaOH溶液浓度为0.5、1.0、1.5、2.0mol·L-1，改性时间为4、8、12、24h，固液比为1:20、1:30、1:40、1:50（g·mL-1）。以BCFe为基础材料，进一步用NaOH溶液对其进行改性，按上述相同正交实验方案，制得BCFe+Na；同时，以BCNa为基础材料，进一步用FeCl3溶液对其进行改性，按上述相同正交实验方案，制得BCNa+Fe。
与BC相比，BCFe+Na的pH值和pHpzc分别增大2.15和1.16，羧基数量减少0.085mmol·g-1，酸性含氧官能团数量减少0.110mmol·g-1，碱性含氧官能团数量增0.340mmol·g-1。
BCFe+Na对NH4+-N（10mg·L-1）的平衡吸附量最大（0.80mg·g-1），分别是BC、BCFe、BCNa和BCNa+Fe的1.67、2.76、1.13和2.96倍。420min时，BCFe+Na处理的废水的出水浓度为1.70mg·L-1符合《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类氨氮限值≤2mg?L-1，NH4+-N去除率分别达52.7%、28.5%、75.3%、82.6%和25.8%。
室内静态培养实验表明，各处理土壤的pH值、电导率、氨氧化细菌数量、NO3--N和NO2--N含量分别呈增加趋势，顺序从大到小依次为：BCFe+Na-5%>BCFe+Na-2%>BC-5%>BC-2%>CK>BCNa+Fe-2%>BCNa+Fe-5%。培养过程中NH4+-N含量呈减少趋势，NH4+-N含量从小到大顺序依次为：BCFe+Na-5%BCFe+Na-2%>BC-5%>BC-2%>CK>BCNa+Fe-2%>BCNa+Fe-5%。
室内静态培养实验表明，在整个培养过程中，施肥后第2d，CK、BCNa+Fe-2%和BCNa+Fe-5%处理的氨挥发速率达到最大值，分别为9.46、10.29和11.81mg?kg-1?d-1；BC-2%、BC-5%、BCFe+Na-2%和BCFe+Na-5%在第3d达到最大值，分别为7.23、7.82、8.20和8.63mg?kg-1?d-1。添加BC-2%、BC-5%、BCFe+Na-2%和BCFe+Na-5%土壤氨挥发速率均小于CK；添加BCNa+Fe-2%和BCNa+Fe-5%土壤氨挥发速率均大于CK。氨挥发主要发生在施肥后1~11d，第12d之后，各个处理的氨挥发速率逐渐降低。整个培养过程中，经过BCFe+Na和BCNa+Fe处理土壤氨挥发累积量显著高于CK。
在稻壳生物炭基础上，采用3因素（FeCl3或NaOH溶液浓度、改性时间和固液比）4水平正交实验，以NH4+-N吸附量最大为目标，确定最佳改性条件，分别制备BCFe和BCNa。其中，FeCl3溶液浓度为0.04、0.08、0.12、0.20mol·L-1，NaOH溶液浓度为0.5、1.0、1.5、2.0mol·L-1，改性时间为4、8、12、24h，固液比为1:20、1:30、1:40、1:50（g·mL-1）。以BCFe为基础材料，进一步用NaOH溶液对其进行改性，按上述相同正交实验方案，制得BCFe+Na；同时，以BCNa为基础材料，进一步用FeCl3溶液对其进行改性，按上述相同正交实验方案，制得BCNa+Fe。
与BC相比，BCFe+Na的pH值和pHpzc分别增大2.15和1.16，羧基数量减少0.085mmol·g-1，酸性含氧官能团数量减少0.110mmol·g-1，碱性含氧官能团数量增0.340mmol·g-1。
BCFe+Na对NH4+-N（10mg·L-1）的平衡吸附量最大（0.80mg·g-1），分别是BC、BCFe、BCNa和BCNa+Fe的1.67、2.76、1.13和2.96倍。420min时，BCFe+Na处理的废水的出水浓度为1.70mg·L-1符合《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类氨氮限值≤2mg?L-1，NH4+-N去除率分别达52.7%、28.5%、75.3%、82.6%和25.8%。
室内静态培养实验表明，各处理土壤的pH值、电导率、氨氧化细菌数量、NO3--N和NO2--N含量分别呈增加趋势，顺序从大到小依次为：BCFe+Na-5%>BCFe+Na-2%>BC-5%>BC-2%>CK>BCNa+Fe-2%>BCNa+Fe-5%。培养过程中NH4+-N含量呈减少趋势，NH4+-N含量从小到大顺序依次为：BCFe+Na-5%
室内静态培养实验表明，在整个培养过程中，施肥后第2d，CK、BCNa+Fe-2%和BCNa+Fe-5%处理的氨挥发速率达到最大值，分别为9.46、10.29和11.81mg?kg-1?d-1；BC-2%、BC-5%、BCFe+Na-2%和BCFe+Na-5%在第3d达到最大值，分别为7.23、7.82、8.20和8.63mg?kg-1?d-1。添加BC-2%、BC-5%、BCFe+Na-2%和BCFe+Na-5%土壤氨挥发速率均小于CK；添加BCNa+Fe-2%和BCNa+Fe-5%土壤氨挥发速率均大于CK。氨挥发主要发生在施肥后1~11d，第12d之后，各个处理的氨挥发速率逐渐降低。整个培养过程中，经过BCFe+Na和BCNa+Fe处理土壤氨挥发累积量显著高于CK。