制訂農林生物質灰行業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 農林生物質灰資源及現狀

農林生物質是一種可再生能源，我國資源量在700 Mt以上，可收集量約450 Mt[1]。農林生物質發電是國家政策扶持的新興產業，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動下，農林生物質熱電廠發展迅速，到2017年底，全國建有農林生物質熱電廠271家，裝機容量7 009 MW，年發電量3.973×1010kW·h，年利用農林生物質約110 Mt，產灰(農林生物質灰)約11 Mt。

農林生物質灰來源于植物，其pH在9～12，重金屬含量低于農業行業標準《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、優質、廉價等特點，是一種替代石灰用于農業種植與酸性土壤改良的優質資源。但近年來出現了農戶過量使用農林生物質灰而造成土壤鹽漬化的問題，導致作物無法生長；另外，對農林生物質灰進行堆放或填埋，不僅引發水體、大氣和土壤的污染，而且造成灰中營養元素的大量浪費。因此，農林生物質灰產業化、規模化應用迫切需要技術引導，形成規范化的行業技術標準，這已引起政府、有關科研單位與院校的關注。

2 酸化土壤治理急需農林生物質灰行業技術標準

近40年來，我國工業快速發展的同時也帶來酸雨的增多，農業生產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，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展，已威脅到我國農業的可持續發展。

我國酸化土壤治理已提出多年，但至今仍缺乏優質、廉價、安全的土壤調理劑，致使未能出臺相對應的國家標準或行業標準。與礦石煅燒的高鈣石灰相比，農林生物質灰來源于植物，具有優質、廉價、可再生、環保生態、安全的優勢，但市場迫切需要農林生物質灰技術標準予以規范。

3 農林生物質灰的研發與應用

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，造成的直接經濟損失超過200億元[3]。土壤污染造成有害物質在農作物中積累，并通過食物鏈進入人體，引發各種疾病，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，已威脅到農業的可持續發展，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質、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研究與集成示范”項目由中科院南京土壤研究所、江西省農科院與安徽國禎生態科技有限公司聯合承擔，以生物質灰為主要原料，科學配伍礦素等，從120組土培樣中發現單獨施用生物質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、小區試驗、大田試驗及示范推廣。承擔以生物質灰為主要原料生產酸性土壤調理劑，產品于2018年6月獲得農業部頒發的土壤調理劑登記證(農肥〔2018〕準字10896號)。生物質灰研發取得的成果：①畝施土壤調理劑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10%～15%，土豆、紅芋、花生等增產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，無土壤生態系統負面效應，能持續穩定農業生產；⑤在工藝研發過程中，對設備進行研發，使生物質灰在無黏合劑下顆粒化，提高了產品的內在質量，適合農業機械化生產，解決了粉末狀灰遇風飄移的難題。綜上所述，該研發成果促進了生物質灰的規模化應用。

4 資源化利用農林生物質灰的作用與意義

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

5 制訂農林生物質灰行業標準的作用和意義

目前，國家尚未出臺針對土壤調理劑產品的國家標準或行業標準。農林生物質灰土壤調理劑在農業生產中的應用已有數百年的歷史，目前大多參考《有機肥料》(NY 525—2012)或《城鎮垃圾農用控制標準》(GB 8172—1987)；國際上也沒有相對應的行業標準，農用多數參考國際生物質炭標準(IBI biochar standards V2.0 threshold values)或歐盟生物質炭(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，不能作為行業標準引導企業生產和用戶科學使用。

我國政府為推動酸性土壤的治理，出臺了相關優惠政策，多家企業積極申請相關產品生產許可證，至今獲得農業部頒發的土壤調理劑登記證的企業約有156家，產品生產能力在10 000 kt/a以上，可滿足2億畝左右的酸性土壤使用。但各企業在生產過程中均是執行企業標準，致使市場原料使用混亂，產品質量執法監督無法統一，導致我國在資金投入的有效時間內，無法保證酸性土壤的治理質量，因此，土壤調理劑產品迫切需要制訂國家標準或行業標準。農林生物質灰是集農業秸稈與林業廢棄物于一體的復合灰，是替代傳統酸性土壤改良劑(石灰)的優質原料，但農林生物質灰的推廣應用迫切需要行業技術標準的規范與引導，這對國內酸性土壤治理及生物質灰資源化應用方面具有重要意義。

農林生物質灰資源化利用在國際上的起步時間與我國相差不大，所以國際上農林生物質灰土壤調理劑也沒有技術規范，制訂農林生物質灰土壤調理劑行業標準有望成為國際標準，為世界農業的可持續發展做出重要貢獻。