浅谈农田秸秆炭化的利用

濮阳市农业科学院 白怀瑾

生物质炭是秸秆在采用限氧裂解新技术处理中的主要产品。通过秸秆热裂解，既能处理秸秆废弃物，又可促进农业增产。选择优质安全的新技术，利于形成以生物质炭土壤施用和生物质炭基肥料生产应用为中心的绿色农业。

一、秸秆炭化的必要性

秸秆还田虽已进行30 年，但未对土壤改良产生影响，并存在以下弊病：秸秆直接还田造成孔隙度大，跑水跑墒；不利于种子根系下扎；秸秆在分解过程中产生有害气体，抑制根系生长，消耗土壤中的氮元素，影响农事操作；病原菌、虫源基数加大。

二、秸秆炭化前景

2020 年，秸秆炭化技术被列为农业十大应用技术之一。秸秆炭化的利用，延长了农业产业链条，为农民增加就业机会，促进农业绿色发展。秸秆炭化还田使产地环境更加清洁，主要农作物化肥、农药使用量实现零增长，化肥、农药利用率达到40%，秸秆综合利用率达到85%，养殖废弃物综合利用率达到75%。中国工程院院士、辽宁省生物炭工程技术研究中心主任陈温福说：“生物炭技术是朝阳产业，为我国中低产田改造带来了福音。因为它不仅关系到青山绿水，还关系到子孙后代的饭碗！”

三、碳在土壤中的意义

现代社会，农作物的生长已离不开化肥，然而，土壤中大量的氮元素、磷元素、钾元素等能剥夺微生物生存的权利，破坏土壤生态平衡，造成土壤板结。从单一的氮肥、磷肥、钾肥到复合肥、有机肥、生物肥等，体现了我国对农业生产的重视。此外，碳元素也是农作物生长所需元素中排名最为靠前的。碳含量的高低直接决定着农作物生长的优劣，由于农作物可以通过光合作用进行碳元素的积累，故碳元素的补充往往被人们所忽视。但实际上，碳元素的积累只依靠空气中的CO2是远远不够的。在标准情况下，植物利用CO2的最佳浓度是0.1%，而空气中的CO2平均浓度只有0.03%，植物光合作用所能吸收的碳元素更是不足。在这种情况下，农作物就要从土壤中吸取水溶的小分子碳物质来补充不足，长此以往，会造成土壤中碳元素的匮乏，因此，需要及时补充土壤中的碳元素。

一般有机肥虽然也能起到补充碳元素的作用，但效果微乎其微，有机肥是缓释肥料，其有机质含量虽高，但大部分有机质短期内不能溶于水，且以腐殖质形式存在，需要经土壤中的微生物长时间分解才能逐渐释放出水溶性的碳元素。因此，给土壤施入生物质炭可有效解决土壤中缺乏碳元素的问题。炭基营养肥料是模拟天然过程、运用现代技术、将农业生产废弃物资源化，可将碳元素直接施入土壤，代替部分膨润土生产复合肥料。该肥料不仅具备有机肥料和无机肥料的优点，而且具有缓释性。既能提高肥料的利用率，保障农作物产量和品质，又能减少化肥施用量，同时对培育健康土壤和生态环境的平衡具有促进作用。这在肥料发展史上具有“里程碑”的意义。

四、生物质炭的功效

生物质炭本身具有土壤改良和土壤固碳的作用，是良好的土壤改良剂和肥料缓释材料。生物质炭在提高土壤肥力、促进农作物生长和农业固碳减排等方面具有巨大的应用潜力。

生物质炭可以提高土壤有机质含量，增加矿物质养分含量，疏松土壤，改善耕性。

生物质炭可针对盐碱化土壤进行修复，改善土壤的物理结构。通过对盐基离子的吸附，降低土壤溶液中盐基离子浓度，降低土壤导电性，有效改善农作物的生长环境。

生物质炭可针对重金属污染土壤进行修复，由于其具有较大的表面积和较强的阳离子交换能力，对受污染土壤中的重金属和有机物都具有很强的吸附能力，可有效降低污染物的生物有效性和在环境中的迁移性。

生物质炭富含植物所需的营养元素，营养均衡，施入土壤后可显著提升土壤中碳元素及养分含量，提高农作物对养分的吸收利用，提升农作物产量和品质，增加粗蛋白含量和果蔬的适口性。

生物质炭因其含碳量高且结构稳定，故存在于土壤中。与秸秆燃烧相比，秸秆炭化可大幅降低CO2、氮氧化物、硫氧化物的排放量。生物质炭具有的疏松多孔结构，可有效提高农作物氮素利用率，减少温室气体的排放；可减少肥料的使用量，降低对土壤、地下水源的污染；可避免秸秆直接燃烧带来的环境污染，减少PM2.5 排放。