镉元素在水稻中累积的危害及生物炭应用价值

　　前言：我国社会经济的快速进步，加快了我国土地污染的速度，在重金属污染土地面积逐年加大的险峻形势下，我国相关学者从生物炭的物质结构特性、吸附能力与净化土壤实效性三个方面入手，针对生物炭的实际应用价值进行了研究，并取得了非常显着的研究结果，为生物炭在稻田土壤还原工作中的应用提供了科学性的数据支持。

　　1 镉元素在水稻中累积的危害

　　镉并不是植物生长所必须的微量元素，但是与其它元素相比，镉元素最容易被植物吸收，当植物体内的镉元素含量达到一定程度时，植物会出现中毒现象停止生长，所以说为了保证植物的正常生长，提高我国水稻的生产量，相关学者针对镉元素对植物带来的危害进行深入的研究，具体的研究结果如下：

　　（1） 抗氧化酶的活性是决定水稻正常生长的关键，通过一系列的研究后发现，生长在镉元素含量过高土壤中的水稻，会产生抑制抗氧化酶活性反应，造成过氧化氢积累，水稻产生抑制抗氧化酶活性反应的主要原因是，镉元素具有极强的穿透力，在水稻植物生长的过程中，镉元素通过活性酶的释放，能够在有效的时间内积累在水稻植株内部，继而对水稻的生长造成严重的影响，导致水稻植物停止生长[1].

　　（2） 水稻植物在生长的过程中，植株内部的细胞全部处于高度活化的状态，进而提高了植物吸收土壤营养的能力，维持了植物的新陈代谢。但是镉元素的过量吸收，不仅降低了植物氧化酶细胞的活性，还对植物自由基细胞造成了损害，致使植物内部保护膜抵抗力下降。除此之外镉元素会迅速侵占植物必须元素的位置，导致植物不能充分吸收土壤中养分，继而破坏水稻植物正常的生长状态，降低水稻产量。

　　（3） 众所周知植物通过光合作用维持植物的正常生命活动，然而镉元素对植物叶片叶绿素含量的影响非常大，当植物吸收大量的镉元素时，植物会表现出外观胁迫症状，抑制植物光合作用，降低植物光合作用速率。在镉元素的影响下，植物叶绿素细胞会逐渐失去活性，最后消解在植物体内，导致植物叶片细胞失去吸收水分的功能，阻碍植物的生长，严重的情况下，植物会在幼苗时期死亡[2].

　　2 生物炭对稻田土壤镉生物有效性的影响研究方法

　　2.1 生物炭理性应用法

　　生物炭主要由植物组成，具有极高的碳元素含量，近几年来随着土壤镉元素污染情况的加剧，生物炭被当做土壤还原剂得到了广泛的应用。生物炭非常容易受到外界环境的影响，相关学者利用生物炭的化学特性，通过调节温度激发了生物炭的物质活性，继而提高了生物炭调节土壤成分的能力，生物炭的物质组成结构非常复杂，在生物炭正式投入使用之前，研究人员要进行多次的模拟实验，确定生物炭活性释放的最佳温度，了解不同存储环境对生物炭物理活性造成影响的程度。首先研究人员要收集大量完整的水稻稻皮，并对水稻稻皮进行自然风干操作，让水稻稻皮的含水量维持在百分之十六以下，然后将水稻稻皮作为生物炭的制备材料使用，并将生物炭制备材料放入封装带中，投入到不同温度环境下进行试验，在实际的实验过程中，对生物炭制备材料进行实时监督，观察不同环境下生物炭制备材料的实际状态，总结相应的专业性数据，以便于为生物炭在稻田土壤中的应用提供数据支持[3].

　　2.2 生物炭吸附能力研究法

　　生物炭吸收镉元素的能力不仅与外界环境有关，与生物炭自身体积大小，以及生物炭孔隙面积也有着非常紧密的关系，经过大量的科学实验之后发现，生物炭表面面积和结构孔隙越大，生物炭吸收镉元素的能力就越强，为了进一步证实这一说法的准确性，相关学者从解析动力学角度出发，对生物炭的吸附能力进行了深入的研究。生物炭吸附能力研究法的前期准备工作，与生物炭吸附能力研究法相同，主要以水稻稻皮为主要的植被材料，然后将生物炭制备材料投入到不同浓度的镉元素溶液中，根据实验的实际情况制定统一的溶解吸收时间，在到达规定时间之后，研究人员以科学的理论知识为基础，利用先进的测量计算设备，对生物炭的析解能力进行检测，最后通过不同检验结果与给定标准值的比较，得出具体的结论，继而为生物炭的实际应用奠定理论基础。

　　2.3 生物炭实效性研究法

　　通过大量的研究实验后发现，镉元素在土壤中的分布状态是决定镉元素危害程度的关键，近几年来生物炭在土壤还原治理工作中取得了显着的效果，为了进一步提高生物炭的适用性，相关学者针对生物炭的潜在能力，以及生物炭对土壤中镉元素的分布状态调节能力进行了研究。在实验研究开始之前，研究人员准备了多个面积形状全部相同的大型实验管，让每个实验管内水稻生长条件保持一致，并向实验管内放置不同含量的生物炭。在规定的培养时间结束之后，在生物炭吸附能力研究法和生物炭理性应用法的理论基础之上，以生物炭对土壤的作用机理为主要的研究依据，观察每个实验管内植株的生长状态，对实验管内的土壤理化性质进行测量的同时，对生物炭调节土壤内金属含量的能力进行精准的计算，结合实验过程中土壤碳酸结合程度，确定生物炭实效性[4].

　　结论：通过上文的叙述我们可以发现，生物炭作为应用最频繁的土壤还原剂，对镉元素具有极强的吸附能力，展示了良好的实际应用效果。从目前生物炭的实际研究现状看，生物炭还有很对潜在的物质特性没有被发现，在实际应用的过程中，存在大量的不确定因素和不可控制因素，所以说为了进一步提高生物炭的实效性，相关研究人员应该在现有研究结论之上，进行更加深入的探讨，继而明确展示生物炭治理镉污染土壤的应用价值。

　　参考文献
　　
　　[1]马铁铮。生物有机肥和生物炭对Cd和Pb污染稻田土壤修复的研究[J].农业资源与环境学报，2015,01:14-19.
　　[2]卜晓莉。生物炭对土壤生境及植物生长影响的研究进展[J]. 生态环境学报，2014,03:535-540.
　　[3]许超。淹水条件下生物炭对污染土壤重金属有效性及养分含量的影响[J].水土保持学报，2012,01:37.
　　[4]乌英嗄。生物质炭施用对华北潮土土壤理化性质及微生物多样性的影响[D].内蒙古师范大学，2014,03:48.