鎘元素在水稻中累積的危害及生物炭應(yīng)用價值論文
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前言：我國社會經(jīng)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(guān)學(xué)者從生物炭的物質(zhì)結(jié)構(gòu)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(yīng)用價值進行了研究，并取得了非常顯著的研究結(jié)果，為生物炭在稻田土壤還原工作中的應(yīng)用提供了科學(xué)性的數(shù)據(jù)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(nèi)的鎘元素含量達到一定程度時，植物會出現(xiàn)中毒現(xiàn)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(chǎn)量，相關(guān)學(xué)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(jié)果如下：
（1）抗氧化酶的活性是決定水稻正常生長的關(guān)鍵，通過一系列的研究后發(fā)現(xiàn)，生長在鎘元素含量過高土壤中的水稻，會產(chǎn)生抑制抗氧化酶活性反應(yīng)，造成過氧化氫積累，水稻產(chǎn)生抑制抗氧化酶活性反應(yīng)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(nèi)積累在水稻植株內(nèi)部，繼而對水稻的生長造成嚴重的影響，導(dǎo)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(nèi)部的細胞全部處于高度活化的狀態(tài)，進而提高了植物吸收土壤營養(yǎng)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(nèi)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(dǎo)致植物不能充分吸收土壤中養(yǎng)分，繼而破壞水稻植物正常的生長狀態(tài)，降低水稻產(chǎn)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(xiàn)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(nèi)，導(dǎo)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(yīng)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(yīng)用。生物炭非常容易受到外界環(huán)境的影響，相關(guān)學(xué)者利用生物炭的化學(xué)特性，通過調(diào)節(jié)溫度激發(fā)了生物炭的物質(zhì)活性，繼而提高了生物炭調(diào)節(jié)土壤成分的能力，生物炭的物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)非常復(fù)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(huán)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(huán)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(jiān)督，觀察不同環(huán)境下生物炭制備材料的實際狀態(tài)，總結(jié)相應(yīng)的專業(yè)性數(shù)據(jù)，以便于為生物炭在稻田土壤中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)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(huán)境有關(guān)，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(guān)系，經(jīng)過大量的科學(xué)實驗之后發(fā)現(xiàn)，生物炭表面面積和結(jié)構(gòu)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(guān)學(xué)者從解析動力學(xué)角度出發(fā)，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(jù)實驗的實際情況制定統(tǒng)一的溶解吸收時間，在到達規(guī)定時間之后，研究人員以科學(xué)的理論知識為基礎(chǔ)，利用先進的測量計算設(shè)備，對生物炭的析解能力進行檢測，最后通過不同檢驗結(jié)果與給定標準值的比較，得出具體的結(jié)論，繼而為生物炭的實際應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
2.3生物炭實效性研究法
通過大量的研究實驗后發(fā)現(xiàn)，鎘元素在土壤中的分布狀態(tài)是決定鎘元素危害程度的關(guān)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(guān)學(xué)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(tài)調(diào)節(jié)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(nèi)水稻生長條件保持一致，并向?qū)嶒灩軆?nèi)放置不同含量的生物炭。在規(guī)定的培養(yǎng)時間結(jié)束之后，在生物炭吸附能力研究法和生物炭理性應(yīng)用法的理論基礎(chǔ)之上，以生物炭對土壤的作用機理為主要的研究依據(jù)，觀察每個實驗管內(nèi)植株的生長狀態(tài)，對實驗管內(nèi)的土壤理化性質(zhì)進行測量的同時，對生物炭調(diào)節(jié)土壤內(nèi)金屬含量的能力進行精準的計算，結(jié)合實驗過程中土壤碳酸結(jié)合程度，確定生物炭實效性[4].
結(jié)論：通過上文的敘述我們可以發(fā)現(xiàn)，生物炭作為應(yīng)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(yīng)用效果。從目前生物炭的實際研究現(xiàn)狀看，生物炭還有很對潛在的物質(zhì)特性沒有被發(fā)現(xiàn)，在實際應(yīng)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(guān)研究人員應(yīng)該在現(xiàn)有研究結(jié)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(yīng)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(fù)的研究[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)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(tài)環(huán)境學(xué)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(yǎng)分含量的影響[J].水土保持學(xué)報，2012,01:37.
[4]烏英嗄。生物質(zhì)炭施用對華北潮土土壤理化性質(zhì)及微生物多樣性的影響[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2014,03:48.
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