最近,，科學家將目光轉(zhuǎn)向生物炭,，萌發(fā)了創(chuàng)造“技術土壤”的構想,，希望通過提高土壤固有的有機碳儲量,，解決目前氣候變化,、能源以及食品和水資源危機。請關注——
近年來,，隨著全球氣候變化,，溫室氣體排放，耕地土壤退化,，人類生存的環(huán)境和空間日趨嚴峻,，但是目前采取的措施大多是頭疼醫(yī)頭腳疼醫(yī)腳，自然生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復循環(huán)還是“卡殼”,。
日前,，中國工程院院士、沈陽農(nóng)業(yè)大學陳溫福教授在第五屆全國農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學術研討會上,，向?qū)W者和公眾介紹了以生物炭創(chuàng)造“技術土壤”的構想,。
生物炭到底是什么
一百多年前，有西方學者曾在書中記載過巴西亞馬遜河流域存在一種黑色,、肥沃的土壤,，早期歐洲殖民者將其稱為“印第安黑土”。
上世紀60年代,，荷蘭科學家宋布魯克在巴西亞馬遜河流域,，發(fā)現(xiàn)一片神奇黑色土地，區(qū)域內(nèi)的植物生長茂盛健壯,。通過研究發(fā)現(xiàn),，這種土壤是一個巨大而穩(wěn)定的有機質(zhì)庫，其中來源于生物質(zhì)“黑炭”的有機碳含量高達35%,。
陳溫福告訴告訴記者,，生物炭就是把生物質(zhì)放在缺氧和一定溫度條件下熱裂解干餾形成的富碳產(chǎn)物，它有較大的孔隙度和比表面積,，較強的吸附力,、抗氧化力和抗生物分解能力,，因此可廣泛應用于土壤改良、肥料緩釋劑,、固碳減排等,。
生物炭不僅可以大幅提高土壤肥力，在貧瘠的土壤上培育出肥沃的高碳庫土壤,，最直接的效應就是明顯提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì),，還可以間接地減少化肥、農(nóng)藥等化學品的施用量,。最關鍵是把碳有效地吸附固化在生物炭中間,，減少了溫室氣體的排放，以及對石油制品的依賴,。目前已知一噸生物質(zhì)可以固定0.726噸二氧化碳,。
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可,，被學術界譽為“黑色黃金”,，許多國家成立專門機構來研究生物炭理論與應用前景。2009年,，陳溫福院士帶領的團隊在國內(nèi)率先開展了生物炭研究,。
把惹禍的秸稈變成神奇的生物炭
在我國，生物炭還有一個更加直觀的作用——秸稈的資源化再利用,。
我國糧食連續(xù)9年實現(xiàn)大豐收,，而這背后則是秸稈的大豐收。據(jù)國家發(fā)改委的統(tǒng)計,，目前我國農(nóng)作物秸稈可收集量約為7億噸,。每到收獲季節(jié)，作物秸稈堆積如山,。
如果將這些秸稈,、食用菌渣還田，無疑是增加土壤輸入,、遏制土壤退化,、改善耕地質(zhì)量的有效措施。但是,，由于我國現(xiàn)行的土地政策將生產(chǎn)單元分割的過小,，不利于秸稈還田機械的使用。迥異的氣候條件也使秸稈還田適用范圍受到限制,，致使目前我國秸稈還田量還不到1/3，被燒掉或廢棄的量卻超過50%,。焚燒秸稈排放的大量溫室氣體和煙塵,，導致空氣質(zhì)量下降,、誘發(fā)城市陰霾、影響航班起降等一系列環(huán)境問題,。
目前,，我國的秸稈利用主要是還田、制肥料,、制飼料,、做基料養(yǎng)菌和做原料造紙及制板材等5種途徑。
但是,，陳溫福認為首選的應是直接還田和做肥料還田,。取之于土還之于土，不僅可以改良土壤保障糧食安全,，還能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,。
經(jīng)過5年研究，陳溫福院士團隊已經(jīng)研發(fā)出適合我國秸稈還田的生物炭制備綜合利用理論與技術體系,，為了將秸稈制成“生物炭”,，他還發(fā)明了半封閉式亞高溫缺氧干餾制炭新工藝，制炭成本低,，易推廣,。通過對秸稈在低于450℃條件下對生物質(zhì)進行亞高溫干餾炭化，生物質(zhì)炭化過程中,，大約1/3轉(zhuǎn)化為生物炭,，其余轉(zhuǎn)化為可燃燒的合成氣和原油替代品。
生物炭構建的“技術土壤”有啥用
在展示的圖片中記者看到,，在顯微鏡下觀察,，生物炭就像一塊孔狀不規(guī)則的海綿。如用竹子加工生產(chǎn)竹炭,，含炭量高達70%至80%,，表面積達到每克140至180平方米。你能想象嗎,，把1克竹炭的所有孔隙進行平面切割,，折合總面積竟然有一個中等戶型的房子那么大！
擁有如此高的表面積,，生物炭理所當然地成為了科學家構建“技術土壤”的首選添加物,。
陳溫福為我們描繪了生物炭作用路徑：作為土壤結構改良劑或者制成各種炭基肥料，起到提高土壤質(zhì)量,，增加作物產(chǎn)量,，改善品質(zhì)的作用；或者作為土壤污染修復劑等，起到減少污染的效果,。直接回歸土壤,，可增加土壤碳封存約40%至50%。來自全球碳計劃統(tǒng)計,，每年人類排放到大氣中的二氧化碳中有54%約48億噸,，被陸地和海洋中的碳匯所吸收。剩余的約40億噸碳則需要人類想辦法去降低或者吸收,。此外,，由于全球氣候的變暖，天然碳匯的吸收量正在下降,，這就意味著我們要么付出更大的努力減少空氣中的碳含量,，要么停止向空氣中排放碳。
在幾年的實驗中,，陳溫福用各種農(nóng)作物秸稈進行了生物炭制備及利用探索,，施用生物炭后土壤容重明顯變小了，土質(zhì)更疏松了,；土壤有機質(zhì)含量增加,；部分作物有增產(chǎn)效果。
比如在馬鈴薯試驗中,，施用炭肥的地塊產(chǎn)量達6012斤/畝,，比對照田增產(chǎn)18.8%，中薯,、大薯比例更是比對照田高出32.2%和56.9%,，差異顯著。
陳溫福算了一筆賬：如果是以秸稈還田形式,，一年7億噸秸稈利用50%,，就能得到1億噸生物炭，在不增加農(nóng)民投入情況下,，以生物炭肥和土壤改良劑的形式,，實現(xiàn)秸稈炭化還田改土。如果以生產(chǎn)炭化生物質(zhì)煤,，一年14億噸農(nóng)林廢棄物利用50%,，就能得到2.1億噸生物炭，相當于1.5億噸標煤價值1102億元,。（生物谷Bioon.com）
