五湖四海浦江人⑮|潘根兴:我来保护这块土地
2019-09-19 16:58:22
编者按

浦江,是一方不断创造发展奇迹的热土,一代又一代的浦江人离开故乡,以海纳百川的胸怀,水滴石穿的韧劲,奔腾不息的力量,扬名于五湖四海。今年的10月4日—6日,浦江将召开首届乡贤大会,与在外的游子们一起共绘美好愿景。这里是金华新闻客户端系列报道《五湖四海浦江人》。


    

潘根兴:男,汉族,1958年10月26日出生,农学博士,教授,博士生导师,中国科学院十五重大咨询项目“西部生态环境”专家咨询组成员;《土壤学报》、《植物营养与肥料学报》、《生态环境》、《南京农业大学学报》、《中国岩溶》、《地球与环境》等杂志编委。


2014年,南京农业大学土壤学国家重点学科的首席教授潘根兴,来到浙中地区唯一的A级锅炉制造企业——浙江金锅锅炉有限公司,进行合作。在传统的锅炉技术优势上,发展出行业领先的环保设备,顺利实现产业科技升级,达到共赢。他采用热解的方式,将农业废弃物有效资源化,启动城镇(农村)可腐生活垃圾、园林及农业废弃物联合热解炭化综合利用项目。

项目中,一包包鲜为人知的生物质炭基肥问世,被应用于土壤之中,不仅可以增加肥力,吸附土壤或污水中的重金属及有机污染物,而且对碳氮具有较好的固定作用,可以减少CO2、 N2O、 CH4 等温室气体的排放,减缓全球变暖,不仅绿色环保,还实现极高的经济效益。这种以生物质炭为基础的炭基复合肥料扩张空间巨大,如果按15%占有率,至少可以达到1500万吨,产业潜力巨大。短短几年,生物质炭基肥一路走红, 成为大家手里的“香饽饽”。

 

一份小小的炭基肥火了

 

“所谓生物质炭,是指由富含碳的生物质在无氧或缺氧条件下,经过高温裂解生成的一种具有高度芳香化、富含碳素的多孔固体颗粒物质。它含有大量的碳和植物营养物质、具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积且表面含有较多的含氧活性基团,是一种多功能材料。”潘根兴介绍,“经过我们试验证明,生物质炭对农作物产量和品质以及对土壤品质,确实都有很好的提升作用。把生物炭埋到地下,可以几百至上千年都不会消失,等于把碳封存在土壤。生物炭富含微孔,不但可以补充土壤的有机物含量,还可以有效地保存水分和养料,提高土壤肥力。事实上,肥沃的土壤大多呈现黑色,就是因为含碳量高的缘故。”

作为一个新兴概念,生物质炭基肥大火,不是没有原因的。如今,城镇的废弃物逐渐增多,土壤也在逐步退化,如何既能处理好废弃物,又能解决土壤的退化问题,是许多土壤学专家一直都在研究的问题。在此背景下,生物质炭基肥应运而生。经过研究,通过生物质比如秸秆、稻壳、农林加工剩余物等气化发电(或供热)联产炭、肥、热技术,用生物炭和生物质提取液(木醋液)技术,可解决土壤贫瘠、土壤污染、土壤退化、肥料减量等问题。

就农业层面来说,生物质炭本身具有土壤改良和土壤固碳的作用,是良好的土壤改良剂和肥料缓释材料。生物质炭具有炭的性能,表面积大、孔隙发达、吸附性强,能控制肥料慢慢释放,不仅可以解决土壤板结问题,还能解决肥料利用率低的问题。农业施肥最怕下一场雨,肥料就会流失,但是生物质炭跟肥料结合后,就能把肥料固定住,吸附在孔隙里,起到缓释作用;同时,炭对保水、提高地温、改善微生物环境都能起到良好的作用。

 

自由到必然 


“让碳元素回到土壤里去,这是自然的规律,是一个从自由到必然的过程,也是最好的一种处理秸秆等生物质的方式。从最初我们的祖辈利用排泄物为土地施肥,到如今我们把废弃物随意丢弃在土地之上,这些都是人的自由。但不同的自由会产生不同的结果。据相关统计,中国是世界最大的有机废弃物生产国之一,每年会产生大量农业废弃物。如何将其资源化、能源化,已成为国家重大科技任务,也成为以后发展的必然走向。因此,我们这些和土壤打了一辈子交道的人,应该努力把曾经的自由引导走向这个必然的结果。”潘根兴说。

潘根兴认为,国家的生物质科技与产业路线的成熟,推动从传统废弃物处理(以消除为目的)到生物质资源的利用的转变,而实现这个转变的根本,就是热裂解技术的工业化、热裂解产品的联产和多效提质应用。

潘根兴从事相关行业35年,主要的研究方向是生物质热裂解。虽然该项技术已在国际上占据高新前沿,但他更想早日把这理论技术应用到实际生产中。偶然的机会,让他对接上擅长生物质锅炉、热解技术、有意向环保装备方向发展的浙江金锅锅炉有限公司。

在与浙江金锅锅炉有限公司合作之后,潘根兴把炭的技术和锅炉的技术有机地结合起来,主要用来处理废弃物,并使其资源化。通俗地说,就是将废弃物中含有污染环境、可能会有风险的物质等去除掉,然后再把里头有用的物质分离出来,做成农业上的产品,让资源重新回归到土地。过去的锅炉,主要用来烧煤,为热源服务,但在他的参与合作下,金锅公司将传统锅炉的技术发展为行业先进的环保装备。绿色科技的秸秆炭化炉、猪粪炭化炉、污泥炭化炉先后研发出来,试验发展污泥、猪粪、树皮、稻壳等多种废弃物的各式热裂解炭化炉。

炭化炉采用先进的技术高温热解技术,在安全与减量化方面,相比于传统生产沼气、腐熟堆肥,能更有效地消灭病原菌、抗生素。同时,传统方法最容易残留的重金属问题也得以解决。传统方法处理污泥和猪粪还会产生大量废水,污染严重;而使用热解,水分会全部被蒸发掉,不产生额外处理费用,降低污染的负荷。另外,炭化炉的另一功能就是通过分离和利用,将农业废弃物做出价值来。炭化炉产出的产品为黑色的生物质炭,因为纯热解,没有化学反应破坏,所以炭保持原来的孔隙结构,不仅能保持水分、吸附养分,还能改变土壤结构。用这种炭化产品加工而成的炭基肥,本身含有废弃物中原来的元素(猪粪的磷和钾,淤泥的氮和磷),比普通化肥吸收时间更长、改良土壤和土质的肥力也更好。

“一个万头养殖场,一天产生10多吨的鲜猪粪。通过我这项技术,能生产1~2吨的生物质炭,而每一吨生物质炭能加工4吨的炭基肥。这样计算,一个养猪场一年能产生千吨肥料。而炭基肥的价格远比普通化肥要高,经济效应很好,一般复合肥2500元/吨,炭基肥能卖到2800元/吨。就算不做肥料,也可以做成基质,用来育苗种花,甚至是开发相关的炭材料品。可以说,生物质热裂解就是把农业废弃物变成宝。”

潘根兴拿金华的一些经济作物做过实验。炭基肥用在选取的经济作物上,增产7%~10%的产量,还起到优质(优化质量)的作用,施肥后水果和蔬菜的一系列产品指数,例如维生素C含量等,提高幅度在50%以上。

 


助力家乡葡萄产业增产提质


2018年,潘根兴回到家乡浦江,选取两个葡萄基地,选用金华炭基肥和高钾炭基肥两种炭基肥进行实地试验。随后,一份关于浦江葡萄炭基肥和普通化肥施用试验品质对比报告出炉,引起浦江广大葡农的关注。

对比数据显示,选用金华炭基肥施肥的葡萄,其果粒果径增大3-4mm(20%幅度),固形物含量提高0.4-0.8%,可溶蛋白增加2.4-4.2mg/g, Vc含量提高幅度35%以上,总酸度降低幅度10%以上,糖酸比更优(改善15%以上)。选用高钾炭基肥施肥的葡萄,其果粒果径增大2-3mm(10-15%幅度),固形物含量提高1.0%,可溶蛋白增加3.4-3.7mg/g, Vc含量提高幅度30%以上,总酸度降低幅度10%以上,糖酸比提高3单位(改善15%以上)。试验报告对使用炭基肥的浦江葡萄品质结果进行对比分析,不仅果粒更大,糖酸比更优,而且Vc含量大幅度提高,糖分、蛋白质和固形物含量显著提高,能有效提升品质。

“试验发现,炭基肥对于葡萄产业的提升非常大,完全可以作为绿色优质葡萄的肥料,为浦江葡萄更上一层楼添彩。作为一个浦江人,虽然我走出这块土地,但始终是在这里长大的,我的根在浦江,我心中最重要的那块土壤始终来自浦江。既然浦江的土壤养育了我,该轮到我来保护这一块土地了,一定会大力支持浦江的发展。”

潘根兴很希望家乡浦江能够拥有自己生产炭基肥的产业。他表示,炭基肥的生产工艺与常规复合肥生产工艺相同,只要家乡需要推广该项技术,他的科研团队可以提供。



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