生物碳促进水稻土镉吸附并阻滞水分运移

该文以研究生物碳施加对中国南方酸性水稻土中镉的吸附能力和水分运移能力的影响为研究目的。以中国南方稻田耕层(0～20cm)和下层(>60～80cm)的土壤为研究对象,采用批量平衡法研究不同的生物碳添加量及其粒径对土壤中重金属镉吸附的影响;采用柱法研究生物碳对土壤水分运移能力的影响。结果表明,生物碳添加可提高土壤pH值,对于耕层土壤,细碳(粒径为<0.075mm)添加量为3%、6%、9%时,土壤pH值分别提高了1.04、1.45和1.50;粗碳(粒径为0.5～1mm)添加量为3%、6%、9%时,土壤pH值分别提高了0.42、0.97和1.15;但pH值的增量会随生物碳添加量的增加而减缓。利用Freundlich、Henry、Langmuir和Temkin模型对土壤中镉的吸附进行拟合,可得在试验浓度范围内,Freundlich模型的拟合结果最好,其相关系数R2均在0.99以上。生物碳可提高土壤对镉的吸附能力且细碳对于提高土壤对镉吸附能力的效果更为显著。耕层土壤中细碳添加量为3%、6%、9%时,Freundlich模型中的吸附系数K分别增加了106.63%、182.32%和240.51%;下层土壤中细碳和粗碳添加量为3%时,Freundlich模型中的吸附系数K分别增加了39.72%和7.12%。就2种粒径的供试生物碳而言,生物碳的添加比例越大、颗粒越细越容易导致土壤的水分运移能力降低。细碳添加量为1%时,即可造成土壤水分运移能力明显降低,而粗碳添加量为3%时,土壤水分运移能力没有显著变化。因此,实际生产中应综合考虑生物碳对土壤理化性质的影响来确定生物碳添加量及粒径范围,宜施加粗碳且适宜的添加量为3%左右。该研究可为水稻土中生物碳的施加量及粒径选择提供参考。