以石墨烯為新能源推動(dòng)“溫室大棚革命”

吳沛良/江蘇省人大常委會(huì)委員、江蘇省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)研究會(huì)會(huì)長(zhǎng)

農(nóng)村勞動(dòng)力的充分就業(yè)，是增加農(nóng)民收入的重要途徑。農(nóng)村勞動(dòng)力的就業(yè)出路：一是向農(nóng)外轉(zhuǎn)移，新冠肺炎疫情期間嚴(yán)重受阻；二是農(nóng)業(yè)內(nèi)部挖潛，發(fā)展勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。溫室大棚大大提高了農(nóng)村勞動(dòng)力吸納能力，也提高土地利用率和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出率，為農(nóng)民增收創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。貧困地區(qū)曾提出“一戶(hù)一棚奔小康”，但當(dāng)前溫室大棚發(fā)展遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，原有的煤鍋爐采暖方式，因環(huán)境污染而被禁用。改用天然氣或電，因成本高難以推廣，迫切需要新能源替代，達(dá)到節(jié)能環(huán)保、增產(chǎn)增收的目標(biāo)。

石墨烯是人類(lèi)已知強(qiáng)度最高、重量最輕、韌性最強(qiáng)、透光率最好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性最佳的材料，被譽(yù)為21世紀(jì)最具顛覆性的“新材料之王”。近年來(lái)，我國(guó)石墨烯的研發(fā)應(yīng)用成效顯著，已在能源、生物技術(shù)、復(fù)合材料、電子和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、航天航空等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，但在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域僅有少數(shù)科研院校進(jìn)行自主研發(fā)，成果應(yīng)用較少。

石墨烯農(nóng)業(yè)科技應(yīng)用前景廣闊

我國(guó)石墨資源豐富，價(jià)格低廉，石墨烯研究及利用在我國(guó)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，隨著石墨烯基礎(chǔ)研究的不斷突破，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用也在不斷拓展，并逐漸延伸到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外研究成果初步展示在溫室大棚、工廠(chǎng)化畜禽養(yǎng)殖、雛雞孵化、特種水產(chǎn)反季節(jié)養(yǎng)殖方面，具有廣闊的應(yīng)用前景。

石墨烯電熱膜在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。石墨烯采暖作為一種全新采暖方式，不但應(yīng)用于家居生活，在農(nóng)業(yè)和農(nóng)村也具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，涵蓋蔬菜大棚、花卉栽培、農(nóng)林育苗、土壤保溫、雛雞孵化、特種水產(chǎn)養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)。一是溫室大棚上應(yīng)用。溫室大棚是我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)最普及的生產(chǎn)方式，不僅大大提高土地產(chǎn)出率，而且解決了反季節(jié)生產(chǎn)。但最大的困擾，是大多溫室熱源采用熱風(fēng)爐、采暖爐或電熱線(xiàn)等，不僅能耗高，污染大，而且穩(wěn)定性差、成本高。石墨烯電熱膜系統(tǒng)電熱轉(zhuǎn)化率高，一般節(jié)約能源30%～50%，不會(huì)造成污染。石墨烯電熱膜覆土后，遠(yuǎn)紅外直接增溫可顯著促進(jìn)幼苗發(fā)育，有效增強(qiáng)光合作用。二是設(shè)施養(yǎng)殖上應(yīng)用。在養(yǎng)殖領(lǐng)域，特別是對(duì)畜禽良繁場(chǎng)、水產(chǎn)種苗場(chǎng)，以及特種水產(chǎn)、工廠(chǎng)化畜禽生產(chǎn)企業(yè)，用遠(yuǎn)紅外石墨烯電熱膜可以實(shí)現(xiàn)快速升溫、智能調(diào)溫、節(jié)能無(wú)噪音，且維護(hù)方便，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠。遠(yuǎn)紅外線(xiàn)對(duì)畜禽、水產(chǎn)健康繁育具有促進(jìn)作用。臺(tái)灣地區(qū)在海蝦養(yǎng)殖上已廣泛使用遠(yuǎn)紅外線(xiàn)石墨烯電熱膜。

石墨烯納米材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。綜合國(guó)內(nèi)外研究，土壤中適當(dāng)添加石墨烯納米材料，有利于種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)，有利于提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)。肥料中添加石墨烯納米材料，能增加土壤的黏粒含量，改善土壤質(zhì)地。納米炭具有極大比表面積，能提高土壤對(duì)養(yǎng)分元素的吸持力，從而有效控制養(yǎng)分地上揮發(fā)、地表徑流和深層滲漏的損失。納米炭同時(shí)能改善土壤的電化學(xué)性質(zhì)，促進(jìn)根系吸收養(yǎng)分，從而提高肥料利用率，減少農(nóng)業(yè)面源污染，最終起到節(jié)肥增效作用。石墨烯納米材料對(duì)農(nóng)業(yè)污染物吸附和凈化也有卓越的作用，特別是對(duì)污染水體中的農(nóng)藥和重金屬吸附力強(qiáng)，在替代傳統(tǒng)的吸附劑方面展現(xiàn)良好的應(yīng)用前景。

加快石墨烯農(nóng)業(yè)科技研發(fā)應(yīng)用的建議

人多地少是我國(guó)的基本國(guó)情，決定了我國(guó)農(nóng)業(yè)必須走依靠科技、集約發(fā)展的路子。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，我國(guó)農(nóng)業(yè)的每一次飛躍，都離不開(kāi)科技的重大突破。上世紀(jì)60年代以培育推廣矮稈、耐肥、抗倒伏等糧食新品種為主要內(nèi)容的“綠色革命”，大幅度提高了糧食產(chǎn)量。上世紀(jì)80年代我國(guó)掀起了以溫室技術(shù)和地膜覆蓋為主要內(nèi)容的“白色革命”，改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)空條件，使異地生產(chǎn)、反季節(jié)生產(chǎn)成為可能，變冬閑為冬忙，變一季為多季，大大提高了土地產(chǎn)出率，不僅解決了我國(guó)北方冬季蔬菜供應(yīng)嚴(yán)重不足的問(wèn)題，而且豐富了市民的菜籃子，充實(shí)了農(nóng)民的錢(qián)袋子。

當(dāng)前，我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨著重大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。一是中央高度重視糧食、生豬等重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)；二是面臨著耕地不斷減少、環(huán)保要求提高、農(nóng)民增收難度加大的壓力，迫切需要顛覆性的科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)新的飛躍。石墨烯作為“新材料之王”，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用石墨烯電熱膜替代傳統(tǒng)熱源，掀起一場(chǎng)“溫室大棚革命”，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)、工廠(chǎng)化養(yǎng)殖、種子種苗等產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)必將發(fā)揮強(qiáng)力推動(dòng)作用。隨著石墨烯研發(fā)的不斷深化，農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛，有可能擔(dān)當(dāng)起新一輪農(nóng)業(yè)科技革命的“主角”。江蘇是石墨烯產(chǎn)品研發(fā)和制造大省，2014年第一個(gè)國(guó)家級(jí)石墨烯高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地落戶(hù)常州，2015年成立全國(guó)第一個(gè)石墨烯研發(fā)機(jī)構(gòu)——江南石墨烯研究院，集聚了一批研發(fā)團(tuán)隊(duì)和制造企業(yè)，有條件為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域石墨烯研發(fā)應(yīng)用提供技術(shù)支撐。江蘇是設(shè)施農(nóng)業(yè)大省，溫室大棚花卉蔬菜、工廠(chǎng)化食用菌、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖、特種水產(chǎn)養(yǎng)殖等，迫切需要加快研發(fā)與示范推廣石墨烯采暖方式。

南京國(guó)家農(nóng)創(chuàng)園已經(jīng)商定建立一個(gè)專(zhuān)門(mén)從事石墨烯農(nóng)業(yè)應(yīng)用的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，跟蹤研究國(guó)際最前沿技術(shù)，集成國(guó)內(nèi)外石墨烯農(nóng)業(yè)研究成果，并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)應(yīng)用，使石墨烯最新研究成果盡快在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域落地生根。

組建一個(gè)石墨烯農(nóng)業(yè)科技推廣聯(lián)盟，把從事石墨烯研發(fā)的科研院校、制造企業(yè)、推廣部門(mén)以及相關(guān)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體用戶(hù)聯(lián)合起來(lái)，形成石墨烯農(nóng)業(yè)科技研發(fā)、生產(chǎn)、推廣、應(yīng)用各方合力推進(jìn)的工作機(jī)制。同時(shí)，建立一個(gè)石墨烯農(nóng)業(yè)科技新產(chǎn)品展示中心。

建議國(guó)家和省級(jí)應(yīng)把石墨烯的農(nóng)業(yè)研發(fā)應(yīng)用列入重大農(nóng)業(yè)科技項(xiàng)目予以支持，并組織聯(lián)合攻關(guān)。對(duì)新研發(fā)的應(yīng)用成果，建立一批試驗(yàn)、示范基地，同時(shí)加大培訓(xùn)宣傳推廣力度。對(duì)已經(jīng)成熟的技術(shù)如石墨烯電熱膜用于溫室大棚，畜禽水產(chǎn)工廠(chǎng)化養(yǎng)殖等項(xiàng)目列入農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼項(xiàng)目，予以加快推廣?！?/p>