生物质炭农业应用：技术、途径与效益

生物质炭农业应用：技术、途径与效益

区别于生活和环境用途的木炭和活性炭，农业废弃物生物质炭最显著的功能是施用于土壤，提升耕地质量。生物质炭农业应用经历了直接施用和炭基肥施用两个重要阶段。

将生物质炭直接施用到农田土壤中，可显著改良土壤结构，增加土壤孔隙度、降低容重、增强保水性能等，进而提高土壤肥力水平和作物产量。但对生产者来说，经济效益是生物质炭应用的关键，价格因素是限制生物质炭大范围推广应用的主要原因。因技术和生产规模所限，当前生物质炭价格普遍在2000~3000元/吨。如果每亩粮食生产施用1吨生物质炭，数千元的成本让农民难以接受。目前，直接施用生物质炭仅限于经济作物（例如人参、三七等中药材和大蒜、山药等）生产中。因此，只有降低施用成本，才能发挥生物质炭的土壤改良与固碳效益。

生物质炭基肥是将生物质炭与氮、磷、钾等化学肥料按照一定比例混合后造粒制成，可以替代化肥施用，同时增施了有机质。生物质炭基肥的施用量等同于化肥，施用成本与普通复合肥相当，对消费者来说有很强的竞争力。2017—2018年期间，我们在北方粮食主产区进行了生物质炭基肥肥效的田间示范试验，共有150个试验点，包括玉米、水稻、小麦、大豆等15种作物。结果显示，与普通复合肥相比，生物质炭基肥施用下，各种作物的增产幅度为0.5%~33.3%，其中小麦增产最高（平均10.8%），其次是水稻（9.8%），大豆和玉米分别增产6.8%和5.3%。2017年，生物质炭基肥农业部行业标准出台。尽管科学试验已经证实生物质炭基肥有较好的增产增效减肥减排效果，但作为一种新型肥料，生物质炭基肥全面替代化肥尚需要解决市场机制问题。

我国农田肥力水平差异大，中、低产田比例较高。《2019年全国耕地质量等级情况公报》显示，我国耕地高、中、低产田比例分别为31.24%、46.81%和21.95%。能否结合当前我国农田地力提升计划，利用生物质炭土壤施用快速增加有机质、改善土壤质量、提升土壤健康并减少秸秆还田和化肥施用带来的碳排放问题？结合在江苏省省级生态循环农业示范村——南京市芝山合作社经验，我们提出了生物质炭多样化利用途径，简称为“一炭三肥”炭基生态途径。

“一炭三肥”炭基生态途径以低温热解技术为基础，炭化利用多种农业废弃生物质资源，形成了集农业废弃物处理、生物质能源利用与土壤改良和环境治理的多元化利用途径，主要产品包括生物质炭（基础产品）、土壤改良剂（炭基有机肥）、炭基复混（掺混）肥、液体复合肥4个产品。林木类生物质炭pH高、孔隙发达，可直接用于重金属污染农田治理。秸秆类和城市污泥生物质炭养分含量高，可以和化学肥料结合制备成生物质炭基肥，部分替代化学肥料用于主要粮食作物生产。林木类、果壳类生物质炭与畜禽粪污混合堆肥，通过接种有益微生物，制备土壤调理剂，用于盐碱土、连作障碍土壤治理和中低产田土壤快速改良。其中，生物质炭为土壤结构重建提供有机质支撑，畜禽粪污为土壤微生物和植物生长提供养分资源。炭化过程中产生的木醋液和生物质炭浸提液用于生产商品液体有机肥，一方面为植物生长提供养分，另一方面可作为植物促生剂提高植物抗逆性。浸提后的生物质炭保留了良好的孔隙结构和表面活性，可用于重金属污染土壤治理。炭化过程中产生的可燃气体可直接为生物质炭基肥制造、生物质炭原料烘干提供能源。

文章来源：土壤观察