制訂農(nóng)林生物質(zhì)灰行業(yè)標準的緊迫性及意義

徐建東，蘇學福，李 華，秦漢俊，周 靜

(1.安徽國禎生態(tài)科技有限公司 安徽阜陽 236000；2.中國科學院南京土壤研究所 南京 210008)

1 農(nóng)林生物質(zhì)灰資源及現(xiàn)狀

農(nóng)林生物質(zhì)是一種可再生能源，我國資源量在700 Mt以上，可收集量約450 Mt[1]。農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電是國家政策扶持的新興產(chǎn)業(yè)，解決了秸稈就地焚燒帶來的能源浪費、空氣污染、火災安全隱患等問題。在國家新能源政策的驅(qū)動下，農(nóng)林生物質(zhì)熱電廠發(fā)展迅速，到2017年底，全國建有農(nóng)林生物質(zhì)熱電廠271家，裝機容量7 009 MW，年發(fā)電量3.973×1010kW·h，年利用農(nóng)林生物質(zhì)約110 Mt，產(chǎn)灰(農(nóng)林生物質(zhì)灰)約11 Mt。

農(nóng)林生物質(zhì)灰來源于植物，其pH在9～12，重金屬含量低于農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《水溶肥料 汞、砷、鎘、鉛、鉻的限量要求》(NY 1110—2010)的要求，富含中微量元素(Si、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn、B、Mo等)且中微量元素含量比例與植物生長所需基本一致，具有量大集中、可再生、優(yōu)質(zhì)、廉價等特點，是一種替代石灰用于農(nóng)業(yè)種植與酸性土壤改良的優(yōu)質(zhì)資源。但近年來出現(xiàn)了農(nóng)戶過量使用農(nóng)林生物質(zhì)灰而造成土壤鹽漬化的問題，導致作物無法生長；另外，對農(nóng)林生物質(zhì)灰進行堆放或填埋，不僅引發(fā)水體、大氣和土壤的污染，而且造成灰中營養(yǎng)元素的大量浪費。因此，農(nóng)林生物質(zhì)灰產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；瘧闷惹行枰夹g(shù)引導，形成規(guī)范化的行業(yè)技術(shù)標準，這已引起政府、有關(guān)科研單位與院校的關(guān)注。

2 酸化土壤治理急需農(nóng)林生物質(zhì)灰行業(yè)技術(shù)標準

近40年來，我國工業(yè)快速發(fā)展的同時也帶來酸雨的增多，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中在過量施用氮磷鉀無機肥料、缺施中微量元素的情況下追求高產(chǎn)30年，土壤中隨秸稈帶走的中微量元素累計超過5 kg/m2，多重因素導致我國酸化土壤面積占18%以上[2]。特別是長江以南地區(qū)，量大而集中的雨水和酸雨帶走土壤中的鈣、鎂等離子，南方14個省的酸化土壤面積超過40%，致使我國有3.2億畝(1畝=666.67 m2，下同)以上酸性土壤需要治理，且土壤酸化面積和酸化程度還在不斷發(fā)展，已威脅到我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

我國酸化土壤治理已提出多年，但至今仍缺乏優(yōu)質(zhì)、廉價、安全的土壤調(diào)理劑，致使未能出臺相對應的國家標準或行業(yè)標準。與礦石煅燒的高鈣石灰相比，農(nóng)林生物質(zhì)灰來源于植物，具有優(yōu)質(zhì)、廉價、可再生、環(huán)保生態(tài)、安全的優(yōu)勢，但市場迫切需要農(nóng)林生物質(zhì)灰技術(shù)標準予以規(guī)范。

3 農(nóng)林生物質(zhì)灰的研發(fā)與應用

土壤酸化會引起土壤污染，特別是土壤中固有重金屬離子的活躍，會導致糧食作物中重金屬含量超標，威脅人體健康。據(jù)估算，我國受重金屬污染的耕地面積已達2×107hm2，占全國耕地面積的16.7%，全國每年受重金屬污染的糧食達到12 Mt，造成的直接經(jīng)濟損失超過200億元[3]。土壤污染造成有害物質(zhì)在農(nóng)作物中積累，并通過食物鏈進入人體，引發(fā)各種疾病，最終危害人體健康，如2005年廣東北江鎘污染事件，2008年貴州都柳江砷污染事件，2011年湖南、廣東、武江銻污染事件等[4]。我國土壤污染的總體形勢相當嚴峻，已威脅到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，我國政府、大學及科研院所對此高度重視，其治理瓶頸是尋求優(yōu)質(zhì)、安全、高效、廉價的原料。

國家“十二五”科技支撐計劃“紅壤耕地次生障礙修復技術(shù)研究與集成示范”項目由中科院南京土壤研究所、江西省農(nóng)科院與安徽國禎生態(tài)科技有限公司聯(lián)合承擔，以生物質(zhì)灰為主要原料，科學配伍礦素等，從120組土培樣中發(fā)現(xiàn)單獨施用生物質(zhì)灰對改良酸性土壤具有一定的促進作用，并從中篩選出最佳工藝配方進行盆栽試驗、小區(qū)試驗、大田試驗及示范推廣。承擔以生物質(zhì)灰為主要原料生產(chǎn)酸性土壤調(diào)理劑，產(chǎn)品于2018年6月獲得農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的土壤調(diào)理劑登記證(農(nóng)肥〔2018〕準字10896號)。生物質(zhì)灰研發(fā)取得的成果：①畝施土壤調(diào)理劑50～100 kg，酸性土壤的pH可提升0.2～0.5，陽離子交換量(CEC)提高0.5 cmol/kg，硅鋁率提高0.24以上；②地力綜合能力提高，同等施肥水平與管理下，小麥、玉米、水稻等增產(chǎn)10%～15%，土豆、紅芋、花生等增產(chǎn)15%～25%，菊花、煙草等每畝增加效益1 500元以上；③作物抗病蟲害、抗逆性明顯增強；④鈍化土壤中重金屬的活性，提升糧食安全，無土壤生態(tài)系統(tǒng)負面效應，能持續(xù)穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；⑤在工藝研發(fā)過程中，對設(shè)備進行研發(fā)，使生物質(zhì)灰在無黏合劑下顆?；?，提高了產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，適合農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)，解決了粉末狀灰遇風飄移的難題。綜上所述，該研發(fā)成果促進了生物質(zhì)灰的規(guī)模化應用。

4 資源化利用農(nóng)林生物質(zhì)灰的作用與意義

資源化利用農(nóng)林生物質(zhì)灰，不僅減輕了生物質(zhì)熱電廠存在的灰占地以及貯存、堆放對環(huán)境污染的問題，而且解決了農(nóng)業(yè)秸稈就地焚燒的難題，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)與工業(yè)廢棄物互為資源的循環(huán)利用和秸稈無害化還田。農(nóng)林生物質(zhì)熱電廠在全國各省市均有分布，2017年全國產(chǎn)生的農(nóng)林生物質(zhì)灰可滿足2.2億畝酸性土壤改良，占我國酸性土壤面積的66.7%以上。農(nóng)林生物質(zhì)灰若全部用于水稻田，按畝施50 kg、畝增產(chǎn)5%～10%計，可增產(chǎn)水稻6 900～13 800 kt/a，年增收207～414億元。長期使用農(nóng)林生物質(zhì)灰，因土壤酸性改良和水稻品質(zhì)提升對改善人體健康的潛力巨大。

5 制訂農(nóng)林生物質(zhì)灰行業(yè)標準的作用和意義

目前，國家尚未出臺針對土壤調(diào)理劑產(chǎn)品的國家標準或行業(yè)標準。農(nóng)林生物質(zhì)灰土壤調(diào)理劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用已有數(shù)百年的歷史，目前大多參考《有機肥料》(NY 525—2012)或《城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標準》(GB 8172—1987)；國際上也沒有相對應的行業(yè)標準，農(nóng)用多數(shù)參考國際生物質(zhì)炭標準(IBI biochar standards V2.0 threshold values)或歐盟生物質(zhì)炭(European biochar certificate V6.1 threshold values)。這些標準均沒有很好的可比性，有些指標過于寬泛，不能作為行業(yè)標準引導企業(yè)生產(chǎn)和用戶科學使用。

我國政府為推動酸性土壤的治理，出臺了相關(guān)優(yōu)惠政策，多家企業(yè)積極申請相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證，至今獲得農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的土壤調(diào)理劑登記證的企業(yè)約有156家，產(chǎn)品生產(chǎn)能力在10 000 kt/a以上，可滿足2億畝左右的酸性土壤使用。但各企業(yè)在生產(chǎn)過程中均是執(zhí)行企業(yè)標準，致使市場原料使用混亂，產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)法監(jiān)督無法統(tǒng)一，導致我國在資金投入的有效時間內(nèi)，無法保證酸性土壤的治理質(zhì)量，因此，土壤調(diào)理劑產(chǎn)品迫切需要制訂國家標準或行業(yè)標準。農(nóng)林生物質(zhì)灰是集農(nóng)業(yè)秸稈與林業(yè)廢棄物于一體的復合灰，是替代傳統(tǒng)酸性土壤改良劑(石灰)的優(yōu)質(zhì)原料，但農(nóng)林生物質(zhì)灰的推廣應用迫切需要行業(yè)技術(shù)標準的規(guī)范與引導，這對國內(nèi)酸性土壤治理及生物質(zhì)灰資源化應用方面具有重要意義。

農(nóng)林生物質(zhì)灰資源化利用在國際上的起步時間與我國相差不大，所以國際上農(nóng)林生物質(zhì)灰土壤調(diào)理劑也沒有技術(shù)規(guī)范，制訂農(nóng)林生物質(zhì)灰土壤調(diào)理劑行業(yè)標準有望成為國際標準，為世界農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻。