最近，科學將目光轉向生物炭，萌發了創造“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，隨著氣候變化，溫室氣體排放，耕地土壤退化，人類生存的環境和空間日趨嚴峻，但是目前采取的措施大多是頭疼醫頭腳疼醫腳，自然生態系統的自我恢復循環還是“卡殼”。

日前，中國工程院院士、沈陽農業大學陳溫福教授在第五屆全國農業環境科學學術研討會上，向學者和公眾介紹了以生物炭造“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，發現一片神奇黑色土地，區域內的植物生長茂盛健壯。通過研究發現，這種土壤是一個巨大而穩定的有機庫，其中來源于生物“黑炭”的有機碳含量達35%。

陳溫福告訴記者，生物炭就是把生物質放在缺氧和一定溫度條件下熱裂解干餾形成的富碳產物，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作物產量和品質，還可以間接地減少化肥、農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。目前已知一噸生物可以固定0.726噸二氧化碳。

近年來，生物炭在解決生態環境安全與可持續發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我國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9年實現大豐收，而這背后則是秸稈的大豐收。據國家發改委的統計，目前我國農作物秸稈可收集量約為7億噸。每到收獲季節，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、改善耕地質量的有效措施。但是，由于我國現行的土地政策將生產單元分割的過小，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過50%。焚燒秸稈排放的大量溫室氣體和煙塵，導致空氣量下降、誘發城市陰霾、影響航班起降等一系列環境問題。

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，還能實現可持續發展。

經過5年研究，陳溫福院士團隊已經研發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。通過對秸稈在于450℃條件下對生物質進行亞高溫干餾炭化，生物質炭化過程中，大約1/3轉化為生物炭，其余轉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則的海綿。如用竹子加工生產竹炭，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，起到提高土壤量，增加作物產量，改善品質的作用；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，土質更疏松了；土壤有機質含量增加；部分作物有增產效果。

 比如在馬鈴薯試驗中，施用炭肥的地塊產量達6012斤/畝，比對照田增產18.8%，中薯、大薯比例更是比對照田出32.2%和56.9%，差異明顯。

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，在不增加農民投入情況下，以生物炭肥和土壤改良劑的形式，實現秸稈炭化還田改土。如果以生產炭化生物煤，一年14億噸農林廢棄物利用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。

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