生物炭暨秸秆炭化综合利用技术研究与应用
针对秸秆直接还田难、综合利用率低、焚烧污染严重,土壤碳库匮缺、耕地质量提升乏力等“老、大、难”问题,沈阳农业大学率先提出了“秸秆炭化还田”新理论,确立了“以生物炭为核心,以炭化技术为基础,以生物炭基肥料和生物炭基土壤改良剂为主要发展方向,兼顾能源化利用”的技术路线。2005年以来,围绕“生物炭暨秸秆炭化综合利用技术研究与应用”,项目组先后突破了生物炭规模化制备与农业应用关键技术,构建了全产业链技术体系,推动了成果高效转化,为秸秆间接还田开辟了一条新途径。 1. 研发出“半封闭式亚高温缺氧干馏炭化工艺”和“组合式多联产生物质快速炭化设备”,突破了秸秆“低成本、大批量制炭”的产业技术瓶颈。该工艺设备对原料适应能力强、生物炭生产效率高、能耗低,有效解决了农作物秸秆密度低、含水量高、预处理能耗大、炭化效率低等问题。所制备的生物炭含碳量高、孔隙丰富,可广泛用于土壤碳封存、农田温室气体减排、化肥减量增效、耕地质量提升等领域。 2. 开发出生物炭基肥料等系列生物炭基农业投入品,集化肥减量、土壤改良、节本增效等功能于一身,寓土壤改良与土壤利用之中,突破了生物炭规模化田间应用技术瓶颈。综合运用作物学、土壤学、植物营养学、微生物学、生物信息学等方法,系统揭示了生物炭固碳、改土、保肥、持效、促生作用规律与机制。在此基础上,遵循养分归还学说和农田生态系统物质循环规律,发明了以生物炭为载体生产专用肥料、土壤改良剂、水稻育苗基质的技术与方法,开发出以生物炭基肥料为代表的系列生物炭基农业投入品,能够在不增加农民生产成本的情况下实现秸秆间接还田,解决了生物炭直接还田成本高、推广难、市场化程度低等问题,打通了生物炭规模化田间应用“最后一公里”,改变了化学类缓控释肥料只减肥、改土作用不明显、只在当季起作用的局面。 3. 开展了大规模试验示范,构建了“分散制炭、集炭异地深加工”产业模式,实现了成果转化。针对集中处置利用与秸秆等农林废弃物分布广、收储运困难之间的矛盾,构建了“分散制炭、集炭异地深加工”产业模式,将产业链中的运输成本降低约 70%;制定了《生物炭基肥料》农业行业标准并首次发布,突破了制约生物炭技术产业化和行业健康发展的“瓶颈”问题。 截至 2016 年底,项目技术累计推广 1090.2 万余亩,辐射全国 20 余个省(市、自治区)。其中,2014-2016 年,项目技术推广应用 575 万亩,新增销售额 19665.6万元,新增利润 2359.9 万元,节支增收 42890.9 万元。合计新增经济效益 45250.8万元。
沈阳农业大学
2021-05-04