12月27日报道

农作物秸秆、畜禽粪便、加工下脚料等农业废弃物，处理起来一直让人头疼。其实，它们是放错了位置的资源，可以就地还田，化作春泥更护花，也可以堆沤发酵，转化成营养丰富的有机肥……

其中，秸秆等生物质材料在缺氧条件下热裂解而成的富碳产物，称为生物炭。福建科技人员便是引入炭化工艺，探索生物炭在农业领域的应用。“黑化”，让农业废弃物迎来重生，它们和常规肥料双剑合璧后就成了炭基肥，拥有改善土壤结构、培育土壤肥力、增加土壤碳储量等多重技能，成为绿色低碳农业舞台上的“大主角”。

烟秆何去何从

光泽县寨里镇桥亭村烟农邱希财种了半辈子烤烟，也和烟秆周旋了半辈子。

“在福建，广大烟区普遍采取烟稻水旱轮作模式，也就是每年7月烟叶采收后，无缝衔接种一季晚稻。”邱希财说，在水稻插秧前，必须处理好烤烟秸秆。一般来说，一株烟秆1米多高，一亩烟田能产生1100多株烟秆，鲜重1吨左右。

这么多烟秆何去何从？

过去，邱希财家的烟田不过六七亩，烟秆大都堆放在田埂边，听之任之。但随着机械化程度提升，烟田面积已增加至上百亩。这么多烟秆如果焚烧，会产生大量有害气体、粉尘等，且造成火患。因此，普遍的做法是整地时用拖拉机将烟秆就地粉碎还田。

这种方式看起来经济环保，但也有风险。

“烤烟连续种植多年后，容易滋生青枯病等土传病害，造成连作障碍。”邱希财说，烟稻轮作本是通过水淹减少病害发生，但如果将带有病原菌的秸秆直接还田，会增加下一季烤烟染病风险，影响产量和品质。此外，在水热条件不足的地区，秸秆还田后分解速度较慢，土壤容易出现大量空隙，后茬作物种子与土壤接触不足，将导致种子发芽率降低，无形中增加用种成本。

2019年，光泽县入选全国首个“无废城市”建设试点县。探索农作物秸秆、鸡粪等农业废弃物资源化利用新渠道，是其中“无废农业”板块重要建设内容之一。在这样的背景下，当地引进了以王成己为代表的省农科院专家团队。

王成己长期从事土壤碳循环与气候变化、生物炭农学与环境效应研究。“农业虽是温室气体排放源之一，却也有着巨大的碳汇潜力。”他说，在“双碳”背景下，具有强大固碳能力的生物炭，成为研究热点。早在2009年，王成己所在团队便开展生物炭在农业领域的应用研究，并在山地果茶园中示范推广。如今，他将这一技术应用到了烟田。

“黑化”的烟秆

从烟秆到生物炭，如何华丽变身？

“烟秆首先要自然风干，将水分控制到30%以下，而后机械粉碎，送入炭化炉，历经无氧热裂解。”光泽君和再生能源科技发展有限公司技术负责人蔡梅水说，炭化是生产生物炭的核心环节。处于缺氧环境的农作物秸秆在高温裂解作用下，水分、杂质等“灰飞烟灭”，成为可燃性气体，经回收循环后回到起点，循环为炭化炉提供热能；含碳有机物则在高温作用下不断富集，最终形成粉状、颗粒状、块状的生物炭。其间，氮、磷、钾等养分也得到适度保留。

人们生活中常见的烧烤炭、活性炭、烟花引线炭等，都是炭化的产物，只不过其炭化温度和时长有所不同。

“温度太低，时间太短，炭化程度不够；反之，碳的富集程度高，但其他养分可能大量流失。”王成己说，为了匹配最合适的炭化工艺，研究团队历经多次试验，最终确定了烟秆生物炭最理想的技术方案，也就是在450℃条件下，持续烧制大约2个小时。目前，这一技术已实现从实验室到工厂规模化生产的转变，一次可以炭化50吨烟秆。

“黑化”之后的烟秆，最终归宿是土壤。这些黑不溜秋的炭块或炭粉骨骼惊奇，有独特的空隙结构和较大的比表面积——即在相同质量下，拥有更大的表面空间。这意味着，它们融入土壤后，便具有不可小觑的吸附能力，能够牢牢锁住土壤中的水分和养分，为土壤微生物提供充足的生存空间。在光泽烟叶产区，传统肥料利用率只有不到30%。生物炭恰恰可以保水保肥，从而大大减少化肥用量。

从内涵上看，生物炭小小身躯，却犹如一个丰盈的碳库，将空气中的二氧化碳以有机碳的形式封存其中，为植物生长提供丰富碳源。此外，生物炭中还含有氮、磷、钾、钙、镁等植物生长所必需的营养元素。在稳定的化学结构加持下，它们在土壤中的分解速度极慢，能夜以继日为土壤固本培元。为了把生物炭打造成“六边形战士”，农业专家还通过科学配比，让生物炭与不同的肥料喜结连理，为不同作物量身定制炭基肥，放大其培肥土壤功效。

今年，王成己团队在邱希财家开辟了3亩试验田，让炭基肥产品与不同肥料同台竞技，结果不负众望。“使用烟秆生物炭和炭基肥后，提升了烟田肥力，促进烤烟提质增效，同时还可减少化肥用量20%至30%。”王成己说。

如何接住“泼天的富贵”

随着生产工艺的突破，烟秆生物炭产业化应用加速推进，正迎来“泼天的富贵”。

“光泽是全国优质烟叶重点产区。”南平市烟草公司光泽分公司烟叶办负责人池国胜说，去年该县烟叶种植面积3.44万亩，每年产生废弃烟秆约2.9万吨。早前，光泽县启动烟秆生物炭肥开发利用与农田土壤健康保育项目。按照计划，2023年至2025年，该县将回收废弃烟秆3.75万亩，通过生产烟秆生物炭等方式，实现农业废弃物资源化利用。值得一提的是，光泽是全国重要的白羽肉鸡养殖基地，年产鲜鸡粪超50万吨。在光泽，烟秆与鸡粪，曾经的两大废弃物，成为炭基肥黄金组合。

尽管炭基肥效果不俗，但作为新生事物，在推广过程中难免遭遇水土不服。最大的障碍在于成本居高不下。

王成己算了一笔账：“15亩烟田产出的烟秆原料，才能烧出1吨生物炭。光是收集、运输、晾晒、粉碎，一亩烟秆所需要的人工成本就需要200多元。”农户若使用烟秆生物炭部分替代传统肥料，每亩要增加数百元的用肥成本。

在他看来，生物炭成本居高不下的背后，是农业生产机械化水平较低。目前，烤烟生产，尤其是采收环节，还极大依赖人工作业，适用于南方山地丘陵地区的专用烟秆采收设备仍是稀缺品。有感于此，光泽县正通过科企协作，研发新型烟秆拔秆机，以期在产业前端降本增效。

福建省烟草科学研究所研究员唐莉娜则建议，引入社会化服务模式，通过在产地建设小型炭化炉的方式，就近为农民提供烟秆炭化服务。但局限性在于，烤烟生产具有很强的季节性，炭化工厂难以全年可持续运营。因此，应当拓宽生物炭原料来源。实际上，在农业领域，毛竹、木材加工下脚料、农作物秸秆、畜禽粪便等，几乎“万物皆可炭化”。

农业碳汇交易，则为生物炭创造了更多应用场景。

所谓农业碳汇交易，就是将农业固碳减排贡献量化后，参与市场交易，以抵消生产生活中的碳排放。在这方面，福建早有探索。2022年7月，南靖县完成了全国首单农田碳汇交易。该项目通过采取秸秆还田、减施化肥、增加有机肥施用量，实现土壤增碳。2024年12月，惠安县又完成了全国首单土壤改良农业碳汇交易。该项目探索出了“牡蛎养殖—废壳利用—土壤改良—碳汇交易”的新模式。

王成己认为，生物炭对于壮大土壤碳库，收效显著。若能通过农业碳汇交易，以市场方式反哺低碳农业，提高农民以生物炭替代化肥的积极性，可有效推进生物炭基产品在农业领域的应用，同时为基于生物炭的碳汇产品开发和交易提供广阔前景。