《生物碳施加後酸性土壤稻田中鎘的遷移轉化及環境效應》是依託武漢大學，由黃爽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：生物碳施加後酸性土壤稻田中鎘的遷移轉化及環境效應
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃爽
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
南方為我國水稻主產區且大多數土壤呈酸性。目前土壤鎘污染及稻米鎘超標是我國南方面臨的突出問題。酸性土壤稻田系統具有水分運移活躍、土壤中鎘的活性強、土壤對酸的緩衝能力低，土壤pH易受環境影響等特點。生物碳具有多孔、鹼性、高度穩定等獨特的理化性質，因此在酸性土壤鎘污染治理中具有良好的潛力。本項目以我國南方典型酸性土壤-紅壤為對象，研究生物碳對土壤孔隙分布、水分運移參數等土壤物理性質及灌排條件下土壤中鎘遷移的影響；研究生物碳對土壤pH、陽離子交換量等化學性質及鎘吸附運移的影響，基於緩衝機理建立酸緩衝模型，實現pH不穩定條件下土水系統中鎘環境行為的定量表達；研究生物碳對水稻植株及稻米籽粒鎘吸收的影響。在以上基礎上建立綜合模型，對灌排條件下生物碳施加後酸性土壤稻田中鎘的遷移轉化及環境效應進行定量描述。項目的研究為拓寬鎘污染治理途徑、提高酸性土壤鎘污染治理效果、保障稻米質量提供理論依據。
結題摘要
摘要：本項目的主要工作從2012年1月至2014年12月，共歷時三年。項目按照項目計畫書的進度進行，主要開展了以下幾方面的工作：（1）生物碳對土壤理化性質及水分參數的影響；（2）生物碳對我國南方酸性土壤中鎘的吸附劑運移的影響；（3）土壤中鎘的生物有效性及水稻鎘吸收的影響；（4）綜合物理和化學過程，對施加生物碳后土壤中鎘吸附運移的數值模擬。研究工作實現了預期的研究目標，得到的主要研究結論有：（1）粗細顆粒的生物碳均可以顯著提高壤砂土的持水能力，降低粉粘壤土的持水能力。對壤土的影響與生物碳顆粒大小有關；（2）生物碳有效地限制了三種土壤的收縮性，有效降低了三種土壤的容重；對壤砂土來說兩種粒徑生物碳的添加均增加了土壤中小孔隙所占比重，而減小了大孔隙的比重。對粉粘壤來說，其結論相反。（3）生物碳的添加提高了土壤中高吸力段的比水容量。提高了土壤的抗旱能力。（4）細碳的添加增加了砂壤和壤土的田間持水量，增加了粉粘壤的有效水含量；粗碳的添加增加了土樣砂壤的田間持水量，增加了粉粘壤的有效水含量。（5）兩種粒徑的生物碳對三種供試土壤的水力傳導度均有減小。特別是細碳對水力傳導度的減小更顯著。隨滲流時間的增加，飽和水力傳導度有逐漸降低的趨勢，特別是粉粘壤。（6）生物碳的添加增加了土樣壤砂土和壤土的膨脹率。細碳對粉粘壤膨脹率的影響不顯著，粗碳降低了粉粘壤膨脹率。（7）生物碳在老化進程中，由於耕作和土壤不斷膨脹與收縮等作用粒徑變小，導致土壤的飽和水力傳導度不斷減小。（8）生物碳添加可提高土壤pH，土壤酸性越強，生物碳對提高土壤pH越有效。（9）土壤對鎘的吸附隨土壤pH及有機質含量的增大而增大，決定鎘吸附能力的不是粘粒的數量而是其粘粒礦物的組成。（10）土柱實驗模擬結果顯示，生物碳的添加可以增大土壤的吸附係數，生物碳添加水平相同時，入流液鎘濃度越大，吸附係數越小。此外，形態分析結果表明生物碳的添加可以更加有效地降低鎘的生物有效性。（12）室外土柱種植實驗表明，耕層土壤鎘濃度為2.5mg/L和5mg/L條件下，3%生物碳的添加均顯著降低了糙米鎘含量。（13）綜合物理化學過程，對生物碳施加后土壤中鎘的吸附運移進行數值模擬。模擬結果顯示，表層添加生物碳對土壤剖面水分影響不大，主要通過增強表層對重金屬的吸附能力，使土壤中重金屬鎘液相濃度降低，減緩其峰面向土壤深層遷移，減緩對地下水的污染。
