淺析江蘇省炭基肥料研發和推廣應用前景

程月琴 徐生 陳文超

摘? 要：炭基肥料是一種生態環保型肥料，是將農作物秸稈等生物質在限氧條件下經熱解炭化（250～750℃）產生生物質炭，再與一定比例的有機和/或無機肥料混合配制而成的。本文擬從炭基肥的應用效果、發展機遇、存在問題和對策建議等4個方面進行闡述與分析，旨在為相關部門決策和炭基肥推廣應用提供一定的參考。

關鍵詞：炭基肥料;研發;推廣應用;前景

中圖分類號：S143? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20180932223

1? ? ?炭基肥料在農業上的應用效果

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炭具有富含碳素、高pH、孔隙度高、比表面積大、有機官能團豐富、穩定性高等特性，在土壤中應用可降低土壤容重、增加土壤孔隙度、平衡酸性土壤pH、提高土壤CEC、增強土壤水分和養分吸持力、提高土壤有機碳含量的特性，能夠改善土壤性狀、提高土壤肥力。但是，生物質炭自身礦質養分含量低，直接供給作物的養分有限。從理論上講，將生物質炭與一定比例的有機或無機肥料混合配制成的炭基肥料，既能保持生物質炭的特性，又能彌補其養分不足的缺陷。根據研究顯示，炭基肥料能夠降低土壤容重，增強土壤持水能力，提高土壤有機質和氮磷鉀養分含量。

1.2? ? ?提高作物產量和品質

因礦質養分含量低，生物質炭主要通過對土壤物理、化學和微生物性狀的改善間接對中低產田上的作物起促進生長和增產的作用。同時，熱解炭化后的生物質炭為粉末狀，給運輸、儲存和施用都帶來了困難。為此，將生物質炭與化學肥料采用摻混、包膜等方式制成了炭基肥料。大量的研究報道將造粒后的炭基肥應用于水稻、小麥、玉米、青椒、小白菜等作物，取得了增產和提高作物品質的效果。將包膜型生物質炭應用到田間試驗，取得了良好的增產效果。用外加粘合物質將生物質炭與普通化肥結合，并將其應用到玉米上，也表現出顯著的增產效果。究其原因，與生物質炭的多孔構造有關。生物質炭通過吸附肥料中有效養分，并緩慢釋放，既減少了肥料養分的流失，提高了養分利用率，還保證了作物和蔬菜生產后期的養分供給。但是，不同原料制成的生物炭基肥對同一作物的影響可能存在差異。麥秸炭基肥可促進青椒根系生長，而且表現出很好的增產效果;稻秸炭基肥和花生炭基肥可顯著提升青椒品質，但對產量影響不大。甚至，同組分、不同比例的炭基肥對作物產量、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，提高了土壤和農作物的品質。炭基肥料能夠減少油麥菜各部位對污染土壤中Cd、Cu、Pb、Zn的吸收和富集。

1.3? ? ?推動農業減排

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

炭基肥料中的化學肥料因生物質炭的多孔結構而緩慢釋放供作物后期生長所需，提高了肥料利用率，減少了化肥施用量和養分流失。試驗發現，施用麥秸稈炭基肥在總養分含量較普通復合肥減少18%的情況下，青椒產量仍提高13.3%。

2? ? ?發展機遇

2.1? ? ?稻麥秸稈資源化利用的需要

江蘇地區稻麥秸稈產生量越來越高。據2002—2015年度《江蘇統計年檢》顯示，江蘇地區稻谷產量由2001年的16931906t降至2003年的14046388t，后持續增至2014年的19120020t;小麥產量由2001年的7039000t降至2003年的6087139t，后持續增至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年江蘇地區稻秸稈產生量為19884821t，較2001年增加13%，較2003年增加36%;2014年江蘇地區麥秸稈產生量為16013556t，較2001年增加65%，較2003年增加91%。

江蘇地區經濟較為發達，農民寧愿用氣、用電，也不愿使用秸稈作為燃料，導致當地秸稈出現季節性、地區性、結構性過剩，急需找尋新的途徑消納逐年增多的稻麥秸稈。

目前，稻麥秸稈還田以機械化全量還田為主，其它利用方式無論從技術、產品還是規模上講，沒有形成優勢。但是，秸稈機械化全量還田存在茬口期短、作業不規范帶來的大量秸稈架空表層土壤、秸稈土中腐熟帶來的污染等一系列問題，急需尋找更多更好的秸稈利用方式，緩解秸稈機械化全量還田的壓力。

2.2? ? ?肥料轉型升級的需要

長期以來，江蘇農業生產以“高投入、高產出、高污染”為代價，化肥過量施用帶來了農業生產成本居高不下、土壤和農產品質量受到威脅、農業面源污染日益嚴重。發展新型肥料，促進化肥減量增效，走高產高效、優質環保、可持續發展之路，已成為新時代江蘇省農業綠色發展的現實選擇。

2.3? ? ?技術支撐

南京農業大學潘根興教授團隊聯合企業已經在江蘇省南京市六合馬鞍建立了秸稈炭化技術及設備示范點。低溫熱裂解就地收集的作物秸稈，產物通過固液氣分離得到生物質炭、木醋液和生物質可燃氣。其中，生物質炭是炭基肥料的主要原料之一。同時，南京農業大學在炭基肥研發方面取得一定成果，獲5項發明專利。

2.4? ? ?企業看好應用前景

隨著生物質炭話題度的提高和曝光度的增加，開拓市場的企業數量也在逐漸攀升。目前國內名義上生產炭基肥料的企業約有50多家，已經開工建設的有近40家。潘根興教授預估未來3a企業數量可能躍升至250～300家。

3? ? ?存在問題

3.1? ? ?秸稈收儲運問題是炭基肥生產的瓶頸

秸稈的收儲運問題已成為嚴重制約炭基肥生產的關鍵。江蘇省稻麥秸稈收儲運問題主要表現在：收獲時間相對集中，秸稈短時間內大量產生，且收種時間重疊，可供收集時間極短，尤其是小麥收獲季節，季節矛盾尤為突出;收獲季節降水較多，影響收集打捆機具下田作業;秸稈沒有足夠時間就地晾曬，收集后含水量高，直接打捆儲存容易產生霉變;秸稈收集效益低、農時季節緊張、農村勞動力大量轉移，分散型農戶不可能成為秸稈收集的主體;秸稈收集裝備不足，現有裝備和技術仍需改進和完善;秸稈密度低，造成收儲運效率低、成本高等。

3.2? ? ?質量參差不齊是炭基肥料交易市場不穩的關鍵

有些生產生物質炭的企業技術跟不上，用的是較落后的制炭工藝，生產出的生物質炭穩定性不夠好，影響炭基肥料質量;沒有衡量炭基肥料優劣的標準，導致炭基肥交易時無法衡量產品合格與否。

3.3? ? ?價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民。與土壤和環境相比，現階段農民更在意的是自身的收益，傾向于使用價格較便宜的肥料。價格上的不占優勢，給炭基肥料的推廣帶來的難度增加。

4? ? ?對策建議

4.1? ? ?加強組織領導

由政府牽頭開放創新平臺搭建并出臺相關政策推動產學研圍繞社會和農戶需求推進炭基肥料技術研發和產業化生產;引導農民，科普環保意識;加大秸稈就地造粒機和儲運裝備的機械補貼;增加項目和資金投入;盡快出臺相關標準，規范市場。

4.2? ? ?鼓勵農戶參與

積極反饋機械需求、價格接受范圍和應用效果等方面的信息，打通與政府、研發技企業間的溝通渠道。

4.3? ? ?強化產學研推動

開展作物專用炭基肥研究，提高肥效;開發生物質炭外的其它熱列解產品應用，降低生物質炭生產成本，減少環境污染;建立炭基肥生產的工業化、產業化生產模式，推動模式的快速推廣;配合政府出臺標準的技術研究等。

只有在政府財政大力支持和產學研共同推進下，才能保證炭基肥在江蘇真正的“生根落葉”，推動江蘇農業綠色發展。

參考文獻

[1]喬志剛.不同生物質炭基肥對不同作物生長、產量及氮肥利用率的影響研究[D].南京：南京農業大學，2013.

[2]楊勁峰，江彤，韓曉日，等.連續施用炭基肥對花生土壤性質和產量的影響[J].中國土壤與肥料，2015（3）：68-73.