加强生物炭技术研发与应用 为绿色农业发展贡献力量

国家对耕地保护工作关注程度的不断提高及配套政策的持续落地,无疑对新时代背景下耕地保护工作的开展指明了方向。耕地土壤是承载着人类生存和农业发展的物质基础,是国家粮食安全的保障,要像保护大熊猫一样保护耕地。新形势下,确保国家的粮食安全,将中国人的饭碗牢牢端在自己手上,这是加深农村振兴战略,推进生态文明建设的核心内容。但要真正实现这一目标,还需要创新耕地保护管理方式,和考核监管手段,如此才能切实解决好耕地保护和城镇发展的平衡问题,满足人民群众日益增长的对美好生活的需求。

绿色农业

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新形势带来了新需求。农资行业作为重要的支农产业之一,想要满足新的农业需求,必须转型升级,这可以认为是新形势的倒逼,也可以认为是政策的引导。变革必将经历阵痛,但无论愿意与否,农资行业转型升级的车轮都将滚滚向前,不可阻挡。而转型升级,无非就是传统农资产品的升级,抑或新型肥料产品的研发。这也为行业的发展带来了新机遇,很多符合绿色农业发展需求的新产品和新技术如雨后春笋般破土而出,生物炭技术便是其中之一。

生物炭是农林废弃物等的生物质在缺氧条件下热裂解形成的稳定的富碳产物,一般含有60%以上的碳元素,还含有氢、氧、氨、硫等其他主要元素。

生物炭区别于木炭,生物炭原料来源可以是大多数的生物质,而木炭是木材在隔绝空气的条件下干馏得到的具有木材原来形状且质硬和多孔的炭;它也不是草木灰,生物炭是在缺氧条件下热裂解生成的,而草木灰是植物(草本和木本植物)完全燃烧后的灰烬。生物炭一般是指农林废弃物等生物质在缺氧条件下热解而形成的富碳产物,生物炭具有较大的比表面积、较强的吸附性和抗生物分解能力等特性。

生物炭是土壤碳库周转的重要参与者,也与土壤有机质(碳)消长相关密切,能够稳定地在土壤中存在,碳损失远远低于有机肥料。且可用于制备生物炭的材料来源十分广泛,这也使得该技术能够与农业可持续发展、环境治理以及新能源替代等方面很好地结合。而在效果方面,生物炭具有有机碳含量高、多孔、碱性、吸附力强、用途多等多项特性,可以起到改善土壤环境、增加土壤肥效、提高农作物产量、修复土壤等多重功效。

研究表明,生物炭基肥、生物炭与肥料配施对农田污染土壤具有控污增产效应,为农田控污增产和废弃物资源化利用提供了一条综合平衡的解决方案!同时,生物炭对有机污染物具有催化降解功能。

在日本的农业发展体系中,生物炭具有举足轻重的作用。日本通过农田中施用生物炭进行固碳减排评估,达到农产品生态品牌化的目的,从而通过设计和构建生态品牌促进区域农业健康发展。实验数据也表明,以10~20t/ha的添加量在设施菜地中施用秸秆生物炭,可达到降低N2O排放量、减少N淋失、增加碳固存量、保证蔬菜产量的目的。

未来的农业是绿色发展之路,而农资行业作为重要的支农产业,也必须朝这个方向发展。新需求带来新发展,土壤修复是一个大课题,对农业废弃物炭化利用和高效环保的炭基产品研发,形成“生物质炭化、碳肥开发、土壤修复”三大核心技术体系大有可为。创新创业企业可以为我国绿色农业绿色发展贡献更多的力量。

生物炭在农业上普遍应用于土壤培肥与改良。其在土壤培肥与改良的主要作用有:

①生物炭除了含有大量碳,还含有一定量的矿质养分,可增加土壤中矿质养分含量,如磷、钾、钙、镁及氮,特别是畜禽粪便生物炭具有较高矿质养分,对贫瘠及沙质土壤的培肥作用明显。

②生物炭大多呈碱性,可以作为石灰替代物,提高酸性土壤pH,改良酸性土壤。

③生物炭具有一定的吸水能力,尤其是氧化后的生物炭可提高沙质土壤的持水量,从而改善土壤保水性。

④生物炭具有离子吸附交换能力及一定吸附容量,可改善土壤的阳离子或阴离子交换量,从而可提高土壤的保肥能力。

⑤生物炭的孔隙结构及水肥吸附作用使其成为土壤微生物的良好栖息环境,为土壤有益微生物提供保护,促进有益微生物繁殖及活性。

⑥与有机肥相比,生物炭在土壤中的稳定性很强,有机肥年矿化率为30%~40%,高温地区年矿化率甚至70%以上,而生物炭矿化过程可能长达数百年或更久,还田后不会因其自身分解而对土壤产生潜在危害,能持续发挥土壤改良与培肥作用。

生物炭用于农业可改良和培肥土壤,提高土壤作物生产率,促进土壤可持续利用及作物增产。在总结全球各地开展的相关研究时发现,当生物炭施用量在50吨/公顷(按纯碳计算)以下时,对作物产量的作用基本都是正向的。但考虑成本问题,在北京市大兴区长子营镇综合实验站的研究发现,生物炭用量在15~30吨/公顷(以生物炭计算,1~2吨/亩),一年施用一次,连续施用3年,生物炭对土壤的培肥与改良能达到显著效果。

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