三峡库区紫色土抗侵蚀性能的EICP缓解机制与效果研究

推荐：本研究针对三峡库区紫色土在集中水流侵蚀下的抗性问题，通过酶诱导碳酸盐沉淀(EICP)技术，系统评估了其对土壤抗侵蚀性能的缓解机制。研究发现EICP处理显著提升了土壤的渗透阻力(SPR)和体积密度(ρb)，同时优化了孔隙度(Pb)和通气性(Paer)，为生态脆弱区土壤修复提供了创新解决方案。

　　

在全球气候变化和人类活动加剧的背景下，土壤侵蚀已成为威胁粮食安全和生态稳定的重大环境问题。三峡库区作为典型的生态脆弱区，其特有的紫色土因结构松散、抗蚀性差，在集中水流作用下年均土壤流失量高达1.2亿吨，严重威胁库区生态安全。传统工程固坡措施存在成本高、破坏生态等问题，而新兴的生物矿化技术——酶诱导碳酸盐沉淀(EICP)因其环境友好、操作简便等优势，成为土壤抗蚀性提升的研究热点。

立陶宛生物经济研究中心(BioTEC)的Egidijus ?arauskis团队在《Solid Earth Sciences》发表的研究，首次系统评估了EICP技术对三峡库区紫色土抗集中水流侵蚀的缓解性能与作用机制。研究人员通过三年田间试验，采用动态贯入阻力仪(Penetrologger)测定土壤渗透阻力(SPR)，结合Nekrasov钻取样分析体积密度(ρ_b)和孔隙度(P_b/P_aer)，并建立室内模拟径流装置量化侵蚀速率。

研究结果显示，EICP处理使表层土壤(0-10 cm)的SPR值提升3.5倍至0.57 MPa，体积密度增加16.5%达1.6 g cm^-3，同时总孔隙度维持在0.48 cm³ cm^-3的优化范围。微观结构分析揭示，生成的方解石晶体有效胶结土壤颗粒，形成稳定的"骨架-填充"结构。在模拟暴雨条件下(50 mm h^-1)，处理组土壤侵蚀量降低62%，证实EICP能显著提升抗蚀性。

该研究的创新性在于阐明了EICP的三重作用机制：碳酸盐沉淀的物理胶结效应、微生物群落的重构效应，以及酶促反应对土壤pH的调节作用。研究为生态脆弱区土壤修复提供了可推广的技术方案，其轻量化施工特点特别适合三峡库区等地形复杂区域。未来研究将聚焦于EICP与其他生物技术的协同效应，以及在更大空间尺度上的应用验证。这项成果不仅推动了环境岩土工程学科发展，也为实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的"陆地生命"子目标提供了科学支撑。