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林启美专访:生物炭的前景怎么样?研究生物炭的意义在哪里?
作者:时科碳肥 时间:2020-06-28 10:04:16 阅读:

中国农业大学林启美教授

林启美:中国农业大学教授、博士生导师,BIOCHAR期刊编委。


专家观点:

我们如何突破自然规律,快速地提高土壤有机质含量,这既是科学问题,也是技术和社会问题。施用生物炭可能是一个可行的技术途径,我想,这也是研究生物炭的意义所在。

访 谈

炭索未来:林老师您好!生物炭早已成为热点,但争议不断,您怎么看?

林启美:是的。不过,有争议也属正常。首先,我们应该将科学研究与技术研发及应用分开来谈,科学研究是探索未知的东西,开发人类的智慧,极少功利性;而技术研发及应用目的在于解决实际问题,社会属性很强。

生物炭属于新生事物,有多种作用和潜在的价值,比如:增加土壤碳汇、减少温室气体排放、修复污染土壤、开辟秸秆利用新途径等等,土壤学家、农学家、环境学家、生态学家、能源学家等都对它感兴趣,开展大量的研究,但还有很多不确定,推广应用还有一定的距离。此外,我个人认为农业生物炭应用是一种战略性的投入,我们应重视生物炭的长期效应。同时,对生物炭的研究和应用,目前还有很多不确定和未打开的空间。


炭索未来:是否也正是这些很多不确定,才是生物炭的魅力所在?对于生物炭,究竟是什么在吸引着大家?

林启美:一千多年前,亚马逊河流域古印第安人遗留下的土壤已经告诉大家了,这片5000多公顷的黑土是当地最肥沃的土壤,整个土体生物炭含量非常高,黑炭占有机碳40%以上,玉米等作物产量比周边土壤作物产量要高得多。这说明生物炭既可以维持较高的土壤肥力,同时也可以实现碳封存,起到双重作用,这才是生物炭最吸引人的地方。这也提示我们:生物炭可能是肥沃土壤中不可缺少的成分,保障土壤发挥其生产与生态环境双重功能。


炭索未来:生物炭可以在土壤中实现碳封存?

林启美:是的。碳封存实际上就是把活碳变成死碳。只有将秸秆等生物质炭化还田,才能实现土壤特别是农田土壤碳封存,这可能是有百利而无一害的措施,土壤学家、生态环境科学家、气候学家都对此十分感兴趣。科学家们估计过,如果全世界的土壤,都像亚马逊流域的黑土那样含有较高的生物质炭,就可以封存大量的碳,从而缓解大气二氧化碳含量不断升高,缓解气候变暖。

林启美专访:生物炭的前景怎么样?研究生物炭的意义在哪里?

炭索未来:那么这其中是否也带出了一个核心争议——生物炭究竟是不是土壤有机碳/有机质?

林启美:对。目前有两种观点,一是认为生物炭是土壤有机碳的一个组分,也有人认为生物炭是死碳,不是土壤有机碳。我个人认为,活性不太高的生物炭,应该也属于土壤有机碳/有机质非常重要的一个部分。

实际上,狭义的土壤有机碳/有机质包括胡敏素、胡敏酸和富里酸等腐殖物质和非腐殖质(即各种有机物质),而广义的土壤有机质是指存在与土壤的各种有机物质,显然包括各种炭化的物质,如生物炭。

亚马逊黑土给我们一个很重要的提示,整个土体含有很高比例的黑炭,是其高肥力的主要特征,这一方面说明生物炭/黑炭是土壤有机碳/有机质不可或缺的成分,另一方面可能暗示我们仅提高表层土壤黑炭含量可能不够,需要考虑一定深度土体的黑土含量。

亚马逊流域黑土
炭索未来:其实一切问题的核心,都在于土壤有机质?如何提高土壤有机质呢?

林启美:青山绿水就是金山银山,实际上与土壤有机质紧密相联,“藏粮于地,藏粮于技”也包含如何快速地提高土壤有机质含量。我们国家耕地复种指数高,没有休息时间,土壤有机质消耗比较多,难以累积。因此,根据我国国情,关键问题是:我们如何突破自然规律,快速地提高土壤有机质含量,这既是科学问题,也是技术和社会问题。施用生物炭可能是一个可行的技术途径,我想,这也是研究生物炭的意义所在。


炭索未来:您在生物炭研究中,最关心的是如何使生物炭成为土壤中不可缺少的一部分?

林启美:是的。我确实将生物炭视为土壤一个组分,认为生物炭与矿物质、腐殖质等组分之间发生相互作用,我们的目的在于如何构建“和谐”的土壤组分,使它们之间相互融洽,相互作用很强烈,以保障发挥生产和生态环境服务功能。

我国是农业大国,75%左右的农田是中低产农田,其中一些根本问题就是土壤物理性状恶化。我的梦想就是通过施用生物炭,将中低产田土壤物理组分调节到合适的比例,达到“永久性”的高肥力状态,成为亚马逊黑土,也避免过度依赖化肥。但目前还需要开展全方位的研究,需要大面积长期的田间试验。

时科生物炭
炭索未来:对于生物炭的研发和应用,需要有统一的布局和规划。您提出,如果能够把中国的社会制度优势纳入进来,那么生物炭发展会少走很多弯路,发展会更快?

林启美:是的。目前对于生物炭的研究和应用存在太过分散的现象,大家的劲儿没使在一起,我们需要聚焦。中国制度的优势就在于有规划,可以集中财力、物力和人力做大事,这是我们的制度优势。当然,科学研究与发展有其自身的规律,人力过度的控制不一定是好事,这是一个矛盾体。但如果大家能够在一起广泛交流,慢慢形成一个研究发展方向,再结合中国制度的优势,生物炭发展会少走很多弯路,发展可以更快一些。


炭索未来:您认为,当前对生物炭的研究和应用需要聚焦。应该往哪里聚焦呢?

林启美:我认为:第一,回答生物炭是否是或为什么是土壤不可或缺的组分?具体包括主要耕地多深的土层土壤生物炭合适的含量及比例多少?

第二,生物炭对土壤物理性质的影响,尤其是对土壤水分的影响,数据很少,尤其是田间试验数据几乎没有,亟待加强。

第三,生物炭对土壤生物影响的研究,建议放在对土传病害和连作障碍影响的研究。

第四,区域性的生物炭管理。根据流域特征,有机地结合地形地貌、自然条件、种植结构、秸秆等生物质处置与利用、以及水土流失控制、减肥减药等,形成流域性的生物质炭还田水土流失防治体系。

第五,生物炭在城市土壤、绿化及海绵城市建设中的应用。重点是如何将城市居民有机垃圾、园林废弃物等炭化还土,快速改良城市生土,加快绿地建设,降低绿地管护成本;增强土壤透水性,建设海绵城市。


炭索未来:您提到,生物炭本身是一个系统性产品,如果企业单一的对生物炭进行产品开发,可能会很难生存?对生物炭的研究要如何落地呢?

林启美:国家提倡价值链、产业链建设,生物炭产业实际上涉及到产业链形成和价值链提升,所以不能单一运作,否则很难生存。比如:从有机废弃物安全处置与高效利用,到炭基产品开发,再延伸到土壤改良及环境治理,把生物炭的价格均摊到不同环节中,也要求必须与其他产业合作,形成产业链,各个环节最终形成生物炭利益共同体。目前,所有的成本都在生物炭本身,导致生物炭价格比较高,企业受不了,用户会承担不起。如果形成系统,形成生物炭产品的多元化,这些问题就会解决。事实上,我国已经有了先河,陈温福院士团队领衔成立的生物炭产业联盟,就是生物炭联动机制的一个举措。

时科农业循环创新突破
炭索未来:目前,我们对生物炭的研究和应用是属于初期阶段,对吗?

林启美:对。目前,科学认知还不全面,技术上还有缺陷,产品还比较单一,生物炭产业规模还很小。


炭索未来:您看好生物炭的未来前景吗?

林启美:我还是挺看好它的。主要是因为它与农业、与人类生活的基本材料土壤紧密相关,与植物生长紧密相关。大家对它越来越重视,国家对它也越来越重视。但需要同行共同努力,加强交流合作,引起国家重视,给生物炭研究和应用更多的支持,同时鼓励大型企业的投入。

生物炭本身就是一个系统性的产品,只是土壤学科自己唱戏,那也唱不好。它需要我们大家一起把生物炭的研究深度、产品研发、推广应用等等做成中国特色的生物炭产品。


以上访谈感谢林启美老师!

发布平台:炭索未来

采访人:王见




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