2021-01-25 17:14:02
遼寧利用秸稈炭基肥改良土壤種植魔芋。
閱讀提示：生物質(zhì)能作為可再生能源當(dāng)中唯一的綠色零碳燃料，具有綠色、低碳、清潔、可再生等特點(diǎn)，在應(yīng)對全球氣候變化、解決能源供需矛盾、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用。從本期開始，我們將聚焦生物質(zhì)能的固化、氣化、液化和炭化技術(shù)，為您解讀生物質(zhì)能的特點(diǎn)、技術(shù)利用、效益分析和發(fā)展前景，并介紹部分地方典型經(jīng)驗(yàn)，以饗讀者。
秸稈，用之為寶，棄之為害。數(shù)據(jù)顯示，我國年產(chǎn)農(nóng)林廢棄物約14億噸，其中玉米、水稻、小麥等大宗作物的秸稈高達(dá)7億噸，僅有不到1/3實(shí)現(xiàn)了還田；秸稈肥料化利用率不足20％，被焚燒或廢棄的秸稈達(dá)20％以上。當(dāng)前我國農(nóng)田已不堪重負(fù)，耕地質(zhì)量一再下降，氣候變化和過度利用，使過去的良田沃土嚴(yán)重退化，土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，黑土層變薄、酸化現(xiàn)象嚴(yán)重，地力明顯下降。如果不及時治理，東北地區(qū)的大部分黑土層將在50年后流失殆盡。
生物質(zhì)炭化技術(shù)是秸稈綜合利用的重要途徑之一，一般是指通過特定炭化工藝設(shè)備將秸稈等生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的富碳有機(jī)物質(zhì)即“生物炭”，再以生物炭為載體生產(chǎn)一系列秸稈炭基農(nóng)業(yè)投入品，然后結(jié)合一定農(nóng)藝措施將炭基投入品返還于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)秸稈的間接還田并提高其綜合效益。
秸稈炭化的核心產(chǎn)物是生物炭，生物炭一般質(zhì)地疏松、具備豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和較高的比表面積，這能夠顯著降低土壤容重進(jìn)而改善土壤的水、氣狀況，同時也決定了生物炭具備良好的吸附能力，憑借這種能力可以制備具有養(yǎng)分持留緩釋作用的生物炭基肥料，也可以用于吸附和固定水體、氣體或土壤中的一些污染物。利用其孔隙豐富、比表面積大、吸附能力強(qiáng)、穩(wěn)定有機(jī)碳含量高等優(yōu)勢特性，可用于開發(fā)出一系列的炭基農(nóng)業(yè)投入品，例如生物炭基肥料、生物炭基有機(jī)肥料、生物炭基栽培基質(zhì)、生物炭基土壤改良劑等。目前的研究和示范推廣證明，生物炭直接還田或炭基投入品的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中表現(xiàn)出良好的土壤改良、作物增產(chǎn)和固碳減排等作用。秸稈炭化的過程除生物炭以外，還聯(lián)產(chǎn)可燃?xì)狻⒔斩挻滓旱雀碑a(chǎn)物，在農(nóng)村清潔能源替代、農(nóng)作物病蟲害綠色防控等方面具有開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。
近年來，生物炭在解決全球生態(tài)環(huán)境安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面的作用已獲得普遍認(rèn)可，被學(xué)術(shù)界譽(yù)為“黑色黃金”，許多國家都成立了專門的機(jī)構(gòu)來研究生物炭理論與應(yīng)用前景。炭化設(shè)備首先要以多聯(lián)產(chǎn)為基礎(chǔ)，生物炭以還田為主要應(yīng)用方向。同時，制備過程產(chǎn)生的混合可燃?xì)馐抢硐氲那鍧嵞茉?。無論是集中制炭模式采用的大型炭化設(shè)備，還是分散制炭模式采用的小型炭化設(shè)備，都將產(chǎn)生大量的混合可燃?xì)?，若不能高效利用，不但是一種資源浪費(fèi)，更會造成環(huán)境污染。因此，在相關(guān)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)方面，多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)高效利用是對各類炭化設(shè)備的共同要求。對于有條件的大型集中炭化廠，將氣轉(zhuǎn)化成電，自用或上網(wǎng)，都是理想的選擇。對于分散制炭模式使用的小型設(shè)備而言，宜將可燃?xì)饩偷乩?，支持并加速炭化過程，以提高生產(chǎn)效率，如原料烘干、釜外加熱等。即便有多余的可燃?xì)猱a(chǎn)出，也應(yīng)以就近利用為主，如家庭供暖等。
生物炭來源于農(nóng)業(yè)，亦可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)。生物炭施入農(nóng)田，可有效改善土壤理化性質(zhì)，增加作物產(chǎn)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)用于能源領(lǐng)域，可成為替代煤、石油、天然氣的清潔能源。生物炭進(jìn)一步加工成活性炭，可用于重金屬污染吸附、水質(zhì)凈化等。所以，深入研究、開發(fā)、利用生物炭，是合理、高效利用廢棄生物質(zhì)資源，解決“三農(nóng)”問題的重要技術(shù)措施，對農(nóng)業(yè)高效、生態(tài)、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
據(jù)專家測算，如果將全國7億噸秸稈中的一半生產(chǎn)生物炭，會有1億噸的產(chǎn)量。這相當(dāng)于在不增加農(nóng)民投入的情況下，1億噸以上等價(jià)土壤改良劑或更多炭肥用于還田改土。如果能將14億噸農(nóng)林廢棄物中的一半生產(chǎn)生物炭，會有2.1億噸的產(chǎn)量，這相當(dāng)于1.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益1102億元。
典型案例
“我家的7畝玉米地這兩年自打用了炭基肥，地開始變得松軟了。原來增加產(chǎn)量都靠多施化肥，造成土地板結(jié)，改用炭基肥后，化肥的用量也減少了。”遼寧省岫巖縣雅河街道辦事處洪家堡村村民崔元波告訴記者。
企業(yè)直接到田間地頭收儲秸稈，就近制炭后加工為炭基肥再施入田地，農(nóng)民不再為秸稈處理發(fā)愁，政府也無須為防止秸稈焚燒“死看死守”，既減少了環(huán)境污染又能讓農(nóng)民增收，同時還增加了土壤肥力，這種“取之于田、用之于田”的秸稈處理技術(shù)已在岫巖縣率先得到應(yīng)用，徹底解決了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民秸稈和農(nóng)林廢棄物再利用的難題。
經(jīng)過多年研發(fā)與應(yīng)用，遼寧金和福農(nóng)業(yè)科技股份有限公司利用炭化爐將田間地頭的大量秸稈和廢棄物制成生物炭，把其作為土壤改良劑直接施用于農(nóng)田，有效改善了土壤的理化性質(zhì)與微生態(tài)環(huán)境，直接激活了土壤生產(chǎn)性能，進(jìn)而提高了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。同時，利用該技術(shù)制備的木醋酸可作為工業(yè)原料，產(chǎn)生的氣體可作為農(nóng)村熱源使用。
沈陽隆泰生物工程有限公司是一家生物炭基緩釋肥生產(chǎn)企業(yè)，公司董事長施凱告訴記者：“我們在遼寧省生物炭工程技術(shù)研究中心的支持下，目前已研制出玉米、水稻、花生、大豆、馬鈴薯等系列專用炭基肥。炭基肥具有改良土壤、培肥地力、增溫保濕、緩釋增效、提質(zhì)增產(chǎn)等效果，還能減輕病蟲害的發(fā)生。”
記者在遼寧法庫縣孟家鎮(zhèn)孤樹子村村民祁超家的玉米地里，看到他家的玉米葉片明顯比鄰近地塊的玉米葉片肥厚、顏色深。祁超說：“因?yàn)樘旌?，用了炭基肥的玉米在生長初期抗旱效果好，長得壯，保墑效果好。老百姓都說‘一味使用氮磷鉀，土地早晚要搞砸’，而我用炭基肥兩年了，感覺土壤更松軟了，一畝地還能增產(chǎn)百八十斤。”
“用高炭基土壤修復(fù)肥種出來的紅薯，能恢復(fù)紅薯原生態(tài)味道，含糖量高達(dá)18％-22％。”河南惠農(nóng)土質(zhì)保育研發(fā)有限公司董事袁占軍口中的高炭基土壤修復(fù)肥，是引進(jìn)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草栽培專家劉國順教授科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一種新型富含生物質(zhì)炭的土壤修復(fù)肥，具有調(diào)節(jié)作物根部土壤碳氮比、促進(jìn)土壤微生物生長繁殖和根系對土壤礦物質(zhì)營養(yǎng)吸收、提高土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和肥料利用率、預(yù)防和減少農(nóng)作物生理病害、改善農(nóng)作物周圍土壤的保水保肥能力、提高農(nóng)作物產(chǎn)量質(zhì)量等特點(diǎn)。
在河南登封烤煙和花生種植基地，以前普通化肥連年施用導(dǎo)致耕地土壤質(zhì)量退化、微生物多樣性減少、病蟲害增加，現(xiàn)在生物質(zhì)炭肥的施用解決了這些問題。生物炭在農(nóng)田施用能顯著提高土壤碳氮比，改善土壤微生物數(shù)量和多樣性，使作物根系微生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，進(jìn)而增強(qiáng)土壤礦物質(zhì)養(yǎng)分均衡供應(yīng)能力，與無機(jī)、有機(jī)肥配施可以減少20％-40％化肥氮的用量。記者 孫眉
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