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東南網12月27日報道（福建日報記者 張輝） 農作物秸稈、畜禽糞便、加工下腳料等農業廢棄物，處理起來一直讓人頭疼。其實，它們是放錯了位置的資源，可以就地還田，化作春泥更護花，也可以堆漚發酵，轉化成營養豐富的有機肥…… 其中，秸稈等生物質材料在缺氧條件下熱裂解而成的富碳產物，稱為生物炭。福建科技人員便是引入炭化工藝，探索生物炭在農業領域的應用。“黑化”，讓農業廢棄物迎來重生，它們和常規肥料雙劍合璧后就成了炭基肥，擁有改善土壤結構、培育土壤肥力、增加土壤碳儲量等多重技能，成為綠色低碳農業舞臺上的“大主角”。 煙稈何去何從 光澤縣寨里鎮橋亭村煙農邱希財種了半輩子烤煙，也和煙稈周旋了半輩子。 “在福建，廣大煙區普遍采取煙稻水旱輪作模式，也就是每年7月煙葉采收后，無縫銜接種一季晚稻。”邱希財說，在水稻插秧前，必須處理好烤煙秸稈。一般來說，一株煙稈1米多高，一畝煙田能產生1100多株煙稈，鮮重1噸左右。 這么多煙稈何去何從？ 過去，邱希財家的煙田不過六七畝，煙稈大都堆放在田埂邊，聽之任之。但隨著機械化程度提升，煙田面積已增加至上百畝。這么多煙稈如果焚燒，會產生大量有害氣體、粉塵等，且造成火患。因此，普遍的做法是整地時用拖拉機將煙稈就地粉碎還田。 這種方式看起來經濟環保，但也有風險。 “烤煙連續種植多年后，容易滋生青枯病等土傳病害，造成連作障礙。”邱希財說，煙稻輪作本是通過水淹減少病害發生，但如果將帶有病原菌的秸稈直接還田，會增加下一季烤煙染病風險，影響產量和品質。此外，在水熱條件不足的地區，秸稈還田后分解速度較慢，土壤容易出現大量空隙，后茬作物種子與土壤接觸不足，將導致種子發芽率降低，無形中增加用種成本。 2019年，光澤縣入選全國首個“無廢城市”建設試點縣。探索農作物秸稈、雞糞等農業廢棄物資源化利用新渠道，是其中“無廢農業”板塊重要建設內容之一。在這樣的背景下，當地引進了以王成己為代表的省農科院專家團隊。 王成己長期從事土壤碳循環與氣候變化、生物炭農學與環境效應研究。“農業雖是溫室氣體排放源之一，卻也有著巨大的碳匯潛力。”他說，在“雙碳”背景下，具有強大固碳能力的生物炭，成為研究熱點。早在2009年，王成己所在團隊便開展生物炭在農業領域的應用研究，并在山地果茶園中示范推廣。如今，他將這一技術應用到了煙田。 “黑化”的煙稈 從煙稈到生物炭，如何華麗變身？ “煙稈首先要自然風干，將水分控制到30%以下，而后機械粉碎，送入炭化爐，歷經無氧熱裂解。”光澤君和再生能源科技發展有限公司技術負責人蔡梅水說，炭化是生產生物炭的核心環節。處于缺氧環境的農作物秸稈在高溫裂解作用下，水分、雜質等“灰飛煙滅”，成為可燃性氣體，經回收循環后回到起點，循環為炭化爐提供熱能；含碳有機物則在高溫作用下不斷富集，最終形成粉狀、顆粒狀、塊狀的生物炭。其間，氮、磷、鉀等養分也得到適度保留。 人們生活中常見的燒烤炭、活性炭、煙花引線炭等，都是炭化的產物，只不過其炭化溫度和時長有所不同。 “溫度太低，時間太短，炭化程度不夠；反之，碳的富集程度高，但其他養分可能大量流失。”王成己說，為了匹配最合適的炭化工藝，研究團隊歷經多次試驗，最終確定了煙稈生物炭最理想的技術方案，也就是在450℃條件下，持續燒制大約2個小時。目前，這一技術已實現從實驗室到工廠規模化生產的轉變，一次可以炭化50噸煙稈。 “黑化”之后的煙稈，最終歸宿是土壤。這些黑不溜秋的炭塊或炭粉骨骼驚奇，有獨特的空隙結構和較大的比表面積——即在相同質量下，擁有更大的表面空間。這意味著，它們融入土壤后，便具有不可小覷的吸附能力，能夠牢牢鎖住土壤中的水分和養分，為土壤微生物提供充足的生存空間。在光澤煙葉產區，傳統肥料利用率只有不到30%。生物炭恰恰可以保水保肥，從而大大減少化肥用量。 從內涵上看，生物炭小小身軀，卻猶如一個豐盈的碳庫，將空氣中的二氧化碳以有機碳的形式封存其中，為植物生長提供豐富碳源。此外，生物炭中還含有氮、磷、鉀、鈣、鎂等植物生長所必需的營養元素。在穩定的化學結構加持下，它們在土壤中的分解速度極慢，能夜以繼日為土壤固本培元。為了把生物炭打造成“六邊形戰士”，農業專家還通過科學配比，讓生物炭與不同的肥料喜結連理，為不同作物量身定制炭基肥，放大其培肥土壤功效。 今年，王成己團隊在邱希財家開辟了3畝試驗田，讓炭基肥產品與不同肥料同臺競技，結果不負眾望。“使用煙稈生物炭和炭基肥后，提升了煙田肥力，促進烤煙提質增效，同時還可減少化肥用量20%至30%。”王成己說。 如何接住“潑天的富貴” 隨著生產工藝的突破，煙稈生物炭產業化應用加速推進，正迎來“潑天的富貴”。 “光澤是全國優質煙葉重點產區。”南平市煙草公司光澤分公司煙葉辦負責人池國勝說，去年該縣煙葉種植面積3.44萬畝，每年產生廢棄煙稈約2.9萬噸。早前，光澤縣啟動煙稈生物炭肥開發利用與農田土壤健康保育項目。按照計劃，2023年至2025年，該縣將回收廢棄煙稈3.75萬畝，通過生產煙稈生物炭等方式，實現農業廢棄物資源化利用。值得一提的是，光澤是全國重要的白羽肉雞養殖基地，年產鮮雞糞超50萬噸。在光澤，煙稈與雞糞，曾經的兩大廢棄物，成為炭基肥黃金組合。 盡管炭基肥效果不俗，但作為新生事物，在推廣過程中難免遭遇水土不服。最大的障礙在于成本居高不下。 王成己算了一筆賬：“15畝煙田產出的煙稈原料，才能燒出1噸生物炭。光是收集、運輸、晾曬、粉碎，一畝煙稈所需要的人工成本就需要200多元。”農戶若使用煙稈生物炭部分替代傳統肥料，每畝要增加數百元的用肥成本。 在他看來，生物炭成本居高不下的背后，是農業生產機械化水平較低。目前，烤煙生產，尤其是采收環節，還極大依賴人工作業，適用于南方山地丘陵地區的專用煙稈采收設備仍是稀缺品。有感于此，光澤縣正通過科企協作，研發新型煙稈拔稈機，以期在產業前端降本增效。 福建省煙草科學研究所研究員唐莉娜則建議，引入社會化服務模式，通過在產地建設小型炭化爐的方式，就近為農民提供煙稈炭化服務。但局限性在于，烤煙生產具有很強的季節性，炭化工廠難以全年可持續運營。因此，應當拓寬生物炭原料來源。實際上，在農業領域，毛竹、木材加工下腳料、農作物秸稈、畜禽糞便等，幾乎“萬物皆可炭化”。 農業碳匯交易，則為生物炭創造了更多應用場景。 所謂農業碳匯交易，就是將農業固碳減排貢獻量化后，參與市場交易，以抵消生產生活中的碳排放。在這方面，福建早有探索。2022年7月，南靖縣完成了全國首單農田碳匯交易。該項目通過采取秸稈還田、減施化肥、增加有機肥施用量，實現土壤增碳。2024年12月，惠安縣又完成了全國首單土壤改良農業碳匯交易。該項目探索出了“牡蠣養殖—廢殼利用—土壤改良—碳匯交易”的新模式。 王成己認為，生物炭對于壯大土壤碳庫，收效顯著。若能通過農業碳匯交易，以市場方式反哺低碳農業，提高農民以生物炭替代化肥的積極性，可有效推進生物炭基產品在農業領域的應用，同時為基于生物炭的碳匯產品開發和交易提供廣闊前景。 |
