鎘元素在水稻中累積的危害及生物炭應用價值論文
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前言：我國社會經濟的快速進步，加快了我國土地污染的速度，在重金屬污染土地面積逐年加大的險峻形勢下，我國相關學者從生物炭的物質結構特性、吸附能力與凈化土壤實效性三個方面入手，針對生物炭的實際應用價值進行了研究，并取得了非常顯著的研究結果，為生物炭在稻田土壤還原工作中的應用提供了科學性的數據支持。
1、鎘元素在水稻中累積的危害
鎘并不是植物生長所必須的微量元素，但是與其它元素相比，鎘元素最容易被植物吸收，當植物體內的鎘元素含量達到一定程度時，植物會出現中毒現象停止生長，所以說為了保證植物的正常生長，提高我國水稻的生產量，相關學者針對鎘元素對植物帶來的危害進行深入的研究，具體的研究結果如下：
�。�1）抗氧化酶的活性是決定水稻正常生長的關鍵，通過一系列的研究后發現，生長在鎘元素含量過高土壤中的水稻，會產生抑制抗氧化酶活性反應，造成過氧化氫積累，水稻產生抑制抗氧化酶活性反應的主要原因是，鎘元素具有極強的穿透力，在水稻植物生長的過程中，鎘元素通過活性酶的釋放，能夠在有效的時間內積累在水稻植株內部，繼而對水稻的生長造成嚴重的影響，導致水稻植物停止生長[1].
�。�2）水稻植物在生長的過程中，植株內部的細胞全部處于高度活化的狀態，進而提高了植物吸收土壤營養的能力，維持了植物的新陳代謝。但是鎘元素的過量吸收，不僅降低了植物氧化酶細胞的活性，還對植物自由基細胞造成了損害，致使植物內部保護膜抵抗力下降。除此之外鎘元素會迅速侵占植物必須元素的位置，導致植物不能充分吸收土壤中養分，繼而破壞水稻植物正常的生長狀態，降低水稻產量。
�。�3）眾所周知植物通過光合作用維持植物的正常生命活動，然而鎘元素對植物葉片葉綠素含量的影響非常大，當植物吸收大量的鎘元素時，植物會表現出外觀脅迫癥狀，抑制植物光合作用，降低植物光合作用速率。在鎘元素的影響下，植物葉綠素細胞會逐漸失去活性，最后消解在植物體內，導致植物葉片細胞失去吸收水分的功能，阻礙植物的生長，嚴重的情況下，植物會在幼苗時期死亡[2].
2、生物炭對稻田土壤鎘生物有效性的影響研究方法
2.1生物炭理性應用法
生物炭主要由植物組成，具有極高的碳元素含量，近幾年來隨著土壤鎘元素污染情況的加劇，生物炭被當做土壤還原劑得到了廣泛的應用。生物炭非常容易受到外界環境的影響，相關學者利用生物炭的化學特性，通過調節溫度激發了生物炭的物質活性，繼而提高了生物炭調節土壤成分的能力，生物炭的物質組成結構非常復雜，在生物炭正式投入使用之前，研究人員要進行多次的模擬實驗，確定生物炭活性釋放的最佳溫度，了解不同存儲環境對生物炭物理活性造成影響的程度。首先研究人員要收集大量完整的水稻稻皮，并對水稻稻皮進行自然風干操作，讓水稻稻皮的含水量維持在百分之十六以下，然后將水稻稻皮作為生物炭的制備材料使用，并將生物炭制備材料放入封裝帶中，投入到不同溫度環境下進行試驗，在實際的實驗過程中，對生物炭制備材料進行實時監督，觀察不同環境下生物炭制備材料的實際狀態，總結相應的專業性數據，以便于為生物炭在稻田土壤中的應用提供數據支持[3].
2.2生物炭吸附能力研究法
生物炭吸收鎘元素的能力不僅與外界環境有關，與生物炭自身體積大小，以及生物炭孔隙面積也有著非常緊密的關系，經過大量的科學實驗之后發現，生物炭表面面積和結構孔隙越大，生物炭吸收鎘元素的能力就越強，為了進一步證實這一說法的準確性，相關學者從解析動力學角度出發，對生物炭的吸附能力進行了深入的研究。生物炭吸附能力研究法的前期準備工作，與生物炭吸附能力研究法相同，主要以水稻稻皮為主要的植被材料，然后將生物炭制備材料投入到不同濃度的鎘元素溶液中，根據實驗的實際情況制定統一的溶解吸收時間，在到達規定時間之后，研究人員以科學的理論知識為基礎，利用先進的測量計算設備，對生物炭的析解能力進行檢測，最后通過不同檢驗結果與給定標準值的比較，得出具體的結論，繼而為生物炭的實際應用奠定理論基礎。
2.3生物炭實效性研究法
通過大量的研究實驗后發現，鎘元素在土壤中的分布狀態是決定鎘元素危害程度的關鍵，近幾年來生物炭在土壤還原治理工作中取得了顯著的效果，為了進一步提高生物炭的適用性，相關學者針對生物炭的'潛在能力，以及生物炭對土壤中鎘元素的分布狀態調節能力進行了研究。在實驗研究開始之前，研究人員準備了多個面積形狀全部相同的大型實驗管，讓每個實驗管內水稻生長條件保持一致，并向實驗管內放置不同含量的生物炭。在規定的培養時間結束之后，在生物炭吸附能力研究法和生物炭理性應用法的理論基礎之上，以生物炭對土壤的作用機理為主要的研究依據，觀察每個實驗管內植株的生長狀態，對實驗管內的土壤理化性質進行測量的同時，對生物炭調節土壤內金屬含量的能力進行精準的計算，結合實驗過程中土壤碳酸結合程度，確定生物炭實效性[4].
結論：通過上文的敘述我們可以發現，生物炭作為應用最頻繁的土壤還原劑，對鎘元素具有極強的吸附能力，展示了良好的實際應用效果。從目前生物炭的實際研究現狀看，生物炭還有很對潛在的物質特性沒有被發現，在實際應用的過程中，存在大量的不確定因素和不可控制因素，所以說為了進一步提高生物炭的實效性，相關研究人員應該在現有研究結論之上，進行更加深入的探討，繼而明確展示生物炭治理鎘污染土壤的應用價值。
參考文獻
[1]馬鐵錚。生物有機肥和生物炭對Cd和Pb污染稻田土壤修復的研究[J].農業資源與環境學報，2015,01:14-19.
[2]卜曉莉。生物炭對土壤生境及植物生長影響的研究進展[J].生態環境學報，2014,03:535-540.
[3]許超。淹水條件下生物炭對污染土壤重金屬有效性及養分含量的影響[J].水土保持學報，2012,01:37.
[4]烏英嗄。生物質炭施用對華北潮土土壤理化性質及微生物多樣性的影響[D].內蒙古師范大學，2014,03:48.
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