程月琴 徐生 陳文超

摘? 要：炭基肥料是一種生態(tài)環(huán)保型肥料，是將農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)在限氧條件下經(jīng)熱解炭化（250～750℃）產(chǎn)生生物質(zhì)炭，再與一定比例的有機(jī)和/或無(wú)機(jī)肥料混合配制而成的。本文擬從炭基肥的應(yīng)用效果、發(fā)展機(jī)遇、存在問(wèn)題和對(duì)策建議等4個(gè)方面進(jìn)行闡述與分析，旨在為相關(guān)部門(mén)決策和炭基肥推廣應(yīng)用提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：炭基肥料;研發(fā);推廣應(yīng)用;前景

中圖分類號(hào)：S143? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20180932223

1? ? ?炭基肥料在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用效果

1.1? ? ?改善土壤，提高土壤肥力

作為炭基肥料主要原料的生物質(zhì)炭具有富含碳素、高pH、孔隙度高、比表面積大、有機(jī)官能團(tuán)豐富、穩(wěn)定性高等特性，在土壤中應(yīng)用可降低土壤容重、增加土壤孔隙度、平衡酸性土壤pH、提高土壤CEC、增強(qiáng)土壤水分和養(yǎng)分吸持力、提高土壤有機(jī)碳含量的特性，能夠改善土壤性狀、提高土壤肥力。但是，生物質(zhì)炭自身礦質(zhì)養(yǎng)分含量低，直接供給作物的養(yǎng)分有限。從理論上講，將生物質(zhì)炭與一定比例的有機(jī)或無(wú)機(jī)肥料混合配制成的炭基肥料，既能保持生物質(zhì)炭的特性，又能彌補(bǔ)其養(yǎng)分不足的缺陷。根據(jù)研究顯示，炭基肥料能夠降低土壤容重，增強(qiáng)土壤持水能力，提高土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀養(yǎng)分含量。

1.2? ? ?提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)

因礦質(zhì)養(yǎng)分含量低，生物質(zhì)炭主要通過(guò)對(duì)土壤物理、化學(xué)和微生物性狀的改善間接對(duì)中低產(chǎn)田上的作物起促進(jìn)生長(zhǎng)和增產(chǎn)的作用。同時(shí)，熱解炭化后的生物質(zhì)炭為粉末狀，給運(yùn)輸、儲(chǔ)存和施用都帶來(lái)了困難。為此，將生物質(zhì)炭與化學(xué)肥料采用摻混、包膜等方式制成了炭基肥料。大量的研究報(bào)道將造粒后的炭基肥應(yīng)用于水稻、小麥、玉米、青椒、小白菜等作物，取得了增產(chǎn)和提高作物品質(zhì)的效果。將包膜型生物質(zhì)炭應(yīng)用到田間試驗(yàn)，取得了良好的增產(chǎn)效果。用外加粘合物質(zhì)將生物質(zhì)炭與普通化肥結(jié)合，并將其應(yīng)用到玉米上，也表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)效果。究其原因，與生物質(zhì)炭的多孔構(gòu)造有關(guān)。生物質(zhì)炭通過(guò)吸附肥料中有效養(yǎng)分，并緩慢釋放，既減少了肥料養(yǎng)分的流失，提高了養(yǎng)分利用率，還保證了作物和蔬菜生產(chǎn)后期的養(yǎng)分供給。但是，不同原料制成的生物炭基肥對(duì)同一作物的影響可能存在差異。麥秸炭基肥可促進(jìn)青椒根系生長(zhǎng)，而且表現(xiàn)出很好的增產(chǎn)效果;稻秸炭基肥和花生炭基肥可顯著提升青椒品質(zhì)，但對(duì)產(chǎn)量影響不大。甚至，同組分、不同比例的炭基肥對(duì)作物產(chǎn)量、性狀的影響也不同。此外，研究顯示，炭基肥的施用減少了土壤、作物和蔬菜中的硝酸鹽含量，提高了土壤和農(nóng)作物的品質(zhì)。炭基肥料能夠減少油麥菜各部位對(duì)污染土壤中Cd、Cu、Pb、Zn的吸收和富集。

1.3? ? ?推動(dòng)農(nóng)業(yè)減排

生物質(zhì)炭具有高度的化學(xué)和生物穩(wěn)定性，能在環(huán)境中存在幾百年甚至幾千年。生物質(zhì)炭在土壤中的穩(wěn)定性直接決定了主要成分為生物質(zhì)炭的炭基肥料的碳減排潛力。此外，試驗(yàn)研究表明，施用生物質(zhì)炭能夠減少甲烷和氧化亞氮等溫室氣體的排放量。

炭基肥料中的化學(xué)肥料因生物質(zhì)炭的多孔結(jié)構(gòu)而緩慢釋放供作物后期生長(zhǎng)所需，提高了肥料利用率，減少了化肥施用量和養(yǎng)分流失。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用麥秸稈炭基肥在總養(yǎng)分含量較普通復(fù)合肥減少18%的情況下，青椒產(chǎn)量仍提高13.3%。

2? ? ?發(fā)展機(jī)遇

2.1? ? ?稻麥秸稈資源化利用的需要

江蘇地區(qū)稻麥秸稈產(chǎn)生量越來(lái)越高。據(jù)2002—2015年度《江蘇統(tǒng)計(jì)年檢》顯示，江蘇地區(qū)稻谷產(chǎn)量由2001年的16931906t降至2003年的14046388t，后持續(xù)增至2014年的19120020t;小麥產(chǎn)量由2001年的7039000t降至2003年的6087139t，后持續(xù)增至2014年的11604026t。以水稻、小麥草谷比1.04和1.38估算（謝光輝等，2011），2014年江蘇地區(qū)稻秸稈產(chǎn)生量為19884821t，較2001年增加13%，較2003年增加36%;2014年江蘇地區(qū)麥秸稈產(chǎn)生量為16013556t，較2001年增加65%，較2003年增加91%。

江蘇地區(qū)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，農(nóng)民寧愿用氣、用電，也不愿使用秸稈作為燃料，導(dǎo)致當(dāng)?shù)亟斩挸霈F(xiàn)季節(jié)性、地區(qū)性、結(jié)構(gòu)性過(guò)剩，急需找尋新的途徑消納逐年增多的稻麥秸稈。

目前，稻麥秸稈還田以機(jī)械化全量還田為主，其它利用方式無(wú)論從技術(shù)、產(chǎn)品還是規(guī)模上講，沒(méi)有形成優(yōu)勢(shì)。但是，秸稈機(jī)械化全量還田存在茬口期短、作業(yè)不規(guī)范帶來(lái)的大量秸稈架空表層土壤、秸稈土中腐熟帶來(lái)的污染等一系列問(wèn)題，急需尋找更多更好的秸稈利用方式，緩解秸稈機(jī)械化全量還田的壓力。

2.2? ? ?肥料轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要

長(zhǎng)期以來(lái)，江蘇農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以“高投入、高產(chǎn)出、高污染”為代價(jià)，化肥過(guò)量施用帶來(lái)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本居高不下、土壤和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量受到威脅、農(nóng)業(yè)面源污染日益嚴(yán)重。發(fā)展新型肥料，促進(jìn)化肥減量增效，走高產(chǎn)高效、優(yōu)質(zhì)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展之路，已成為新時(shí)代江蘇省農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇。

2.3? ? ?技術(shù)支撐

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)潘根興教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合企業(yè)已經(jīng)在江蘇省南京市六合馬鞍建立了秸稈炭化技術(shù)及設(shè)備示范點(diǎn)。低溫?zé)崃呀饩偷厥占淖魑锝斩?，產(chǎn)物通過(guò)固液氣分離得到生物質(zhì)炭、木醋液和生物質(zhì)可燃?xì)?。其中，生物質(zhì)炭是炭基肥料的主要原料之一。同時(shí)，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)在炭基肥研發(fā)方面取得一定成果，獲5項(xiàng)發(fā)明專利。

2.4? ? ?企業(yè)看好應(yīng)用前景

隨著生物質(zhì)炭話題度的提高和曝光度的增加，開(kāi)拓市場(chǎng)的企業(yè)數(shù)量也在逐漸攀升。目前國(guó)內(nèi)名義上生產(chǎn)炭基肥料的企業(yè)約有50多家，已經(jīng)開(kāi)工建設(shè)的有近40家。潘根興教授預(yù)估未來(lái)3a企業(yè)數(shù)量可能躍升至250～300家。

3? ? ?存在問(wèn)題

3.1? ? ?秸稈收儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題是炭基肥生產(chǎn)的瓶頸

秸稈的收儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題已成為嚴(yán)重制約炭基肥生產(chǎn)的關(guān)鍵。江蘇省稻麥秸稈收儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題主要表現(xiàn)在：收獲時(shí)間相對(duì)集中，秸稈短時(shí)間內(nèi)大量產(chǎn)生，且收種時(shí)間重疊，可供收集時(shí)間極短，尤其是小麥?zhǔn)斋@季節(jié)，季節(jié)矛盾尤為突出;收獲季節(jié)降水較多，影響收集打捆機(jī)具下田作業(yè);秸稈沒(méi)有足夠時(shí)間就地晾曬，收集后含水量高，直接打捆儲(chǔ)存容易產(chǎn)生霉變;秸稈收集效益低、農(nóng)時(shí)季節(jié)緊張、農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移，分散型農(nóng)戶不可能成為秸稈收集的主體;秸稈收集裝備不足，現(xiàn)有裝備和技術(shù)仍需改進(jìn)和完善;秸稈密度低，造成收儲(chǔ)運(yùn)效率低、成本高等。

3.2? ? ?質(zhì)量參差不齊是炭基肥料交易市場(chǎng)不穩(wěn)的關(guān)鍵

有些生產(chǎn)生物質(zhì)炭的企業(yè)技術(shù)跟不上，用的是較落后的制炭工藝，生產(chǎn)出的生物質(zhì)炭穩(wěn)定性不夠好，影響炭基肥料質(zhì)量;沒(méi)有衡量炭基肥料優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致炭基肥交易時(shí)無(wú)法衡量產(chǎn)品合格與否。

3.3? ? ?價(jià)格偏高是炭基肥推廣受限的主要因素

炭基肥料最終流向農(nóng)民。與土壤和環(huán)境相比，現(xiàn)階段農(nóng)民更在意的是自身的收益，傾向于使用價(jià)格較便宜的肥料。價(jià)格上的不占優(yōu)勢(shì)，給炭基肥料的推廣帶來(lái)的難度增加。

4? ? ?對(duì)策建議

4.1? ? ?加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)

由政府牽頭開(kāi)放創(chuàng)新平臺(tái)搭建并出臺(tái)相關(guān)政策推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研圍繞社會(huì)和農(nóng)戶需求推進(jìn)炭基肥料技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn);引導(dǎo)農(nóng)民，科普環(huán)保意識(shí);加大秸稈就地造粒機(jī)和儲(chǔ)運(yùn)裝備的機(jī)械補(bǔ)貼;增加項(xiàng)目和資金投入;盡快出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范市場(chǎng)。

4.2? ? ?鼓勵(lì)農(nóng)戶參與

積極反饋機(jī)械需求、價(jià)格接受范圍和應(yīng)用效果等方面的信息，打通與政府、研發(fā)技企業(yè)間的溝通渠道。

4.3? ? ?強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研推動(dòng)

開(kāi)展作物專用炭基肥研究，提高肥效;開(kāi)發(fā)生物質(zhì)炭外的其它熱列解產(chǎn)品應(yīng)用，降低生物質(zhì)炭生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染;建立炭基肥生產(chǎn)的工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)模式，推動(dòng)模式的快速推廣;配合政府出臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)研究等。

只有在政府財(cái)政大力支持和產(chǎn)學(xué)研共同推進(jìn)下，才能保證炭基肥在江蘇真正的“生根落葉”，推動(dòng)江蘇農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]喬志剛.不同生物質(zhì)炭基肥對(duì)不同作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量及氮肥利用率的影響研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[2]楊勁峰，江彤，韓曉日，等.連續(xù)施用炭基肥對(duì)花生土壤性質(zhì)和產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)土壤與肥料，2015（3）：68-73.