科研进展丨环保所“解码”生物炭驱动镉污染土壤有机碳动态变化机制
作者：杜兆林 来源：产地环境监测团队 2026-01-27
近日，农业农村部环境保护科研监测所产地环境监测与预警创新团队利用机器学习与因果路径模型，阐明了生物炭驱动镉污染土壤有机碳变化的内在规律，为实现镉污染土壤固碳精准化提供了理论依据。相关成果发表于《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上。
传统修复技术往往难以兼顾降低重金属活性与土壤有机碳流失。生物炭作为一种环境友好的修复材料，有望同步实现固碳与钝化重金属。然而，生物炭在实际应用中的效果波动大、内在机制不清晰，制约了其规模化精准应用。
该研究构建了融合随机森林与偏最小二乘路径模型的可解释因果框架，系统解析了生物炭结构、土壤性质及环境条件等关键特征驱动有机碳动态变化的交互机制。研究发现，土壤性质（如磷含量和酸碱度）是决定生物炭固碳效果的主导因素，其影响力占比超过60%。同时，明确了镉的“阈值效应”，当土壤镉浓度超过5.8 mg/kg时，其对有机碳积累的促进作用明显减弱。并量化了土壤理化因素的交互效应（如磷竞争吸附抑制固碳）、气候因素引发的级联效应以及生物炭自身老化的反馈作用等三条关键互作路径，揭示了多因子协同调控机制。研究提出需结合区域土壤特性与镉污染程度，制定“分区分类”的生物炭精准修复方案。该成果为镉污染土壤修复与地力提升协同增效提供了理论支撑。
该研究得到国家重点研发计划青年科学家项目和中央级公益性科研院所基本科研业务费（所级青年英才）专项的支持。
