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秸秆还田技术助力黑土地“一两土地二两油

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-04-03  浏览次数:6042
 

3月24日,垫江县高安镇,农户正在为大棚里种植的蔬菜喷人造腐殖质液体材料。记者 郑宇 摄/视觉重庆

3月24日,垫江县包家镇甄桥村,农户正在柑橘树下添加人造腐殖质固体材料。记者 郑宇 摄/视觉重庆

在吉林省公主岭市秦家屯镇王家窝堡村,农民驾驶农机在黑土地上进行整地作业(无人机照片,2023年4月20日摄)。新华社记者 许畅 摄

核心提示

“一两土地二两油。”东北的这句谚语,形象描绘了黑土地的肥沃。

黑土地的“黑”,源于土壤中的腐殖质,其肥力也来自于此。但它的形成条件极为苛刻,需要在夏季气候温和湿润、冬季气候严寒干燥的环境下生成。因此,我国的黑土地主要集中分布在东北平原。

2019年,长春理工大学教授沈贤德从秸秆中分离提取生产出人造腐殖质,还田后能提升土壤肥力,达到“黑土地”的效果。

去年,长春理工大学重庆研究院引进这一项目,计划在今年搭建人造腐殖质产品生产线,并在重庆大面积推广,让重庆“长”出“黑土地”。

种了20多年柑橘的刘佰树,去年头一次没有为柑橘套袋。

在垫江县包家镇甄桥村,刘佰树种有200亩柑橘。每年,他都会为这些果树套袋。但在去年,基地内有5亩柑橘脱掉“外套”过冬。

3月12日,记者来到刘佰树的果园,发现这些柑橘果面光滑,着色也好,品质并未受影响。这是为何?

“它们生长的土壤加持了‘黑科技’后,其生产性能接近东北的‘黑土地’,因此果树不缺营养。”他说。

刘佰树所说的“黑科技”,正是长春理工大学教授沈贤德创制的人造腐殖质材料。

废弃秸秆生产出高品质肥料

2015年,日本北海道大学工学科长增田隆夫到长春理工大学访问学习,作为校友,该大学教授沈贤德陪他到长白山考察项目。

让沈贤德没想到的是,这次长白山之行,成了他科研事业的一个转折点。

当时正值秋收,农田旁的秸秆堆成一座座小山。

“这些可都是好东西。”增田隆夫说,秸秆经过分离处理后,能成为生产化工板材的原材料。

“秸秆还有这些用处?”好奇之下,2016年,沈贤德开始探索秸秆里的微观世界。

沈贤德从小生活在东北农村,儿时的他,常常与小伙伴到玉米地扯下一根秸秆放进嘴里嚼着吃,“秸秆芯吃起来跟甘蔗一样,清香甘甜。”沈贤德回忆。

在实验室中,沈贤德发现了增田隆夫提到的化工板材原材料苯酚,并找到了童年记忆中的味道来源。

这些甜味,是由秸秆中的木糖、葡萄糖、木二糖等6种糖分构成。其中,木二糖的经济价值极高,可作为保健成分在酒中使用。秸秆中木二糖的含量很少,1吨中仅有400多克,但一克的市场价却高达7000元。

发现秸秆中潜在的价值后,沈贤德组建团队,历时三年,探索出一套水热催化裂解技术,能将秸秆进行固液分离。其中的液体,就含有这种“黄金糖”。

沈贤德与团队在实验室中搭建了一套反应装置,能够加工分离100公斤秸秆。但问题来了,相比于液体,剩下的固体全是废渣。

这只是实验环境,产生的废渣用垃圾袋就能带走。但倘若建设一条100吨级的生产线,要产生99.99吨的副产物,也就是废渣。而处理这些废渣所需的成本,远远高于木二糖的收益。

沈贤德不得不暂停木二糖的进一步提取。

“这些废渣,看上去咋有点像咱们东北的黑土。”朋友的一句话,点醒了沈贤德。

他赶紧将样本送往沈阳农业大学,经检测,有机质含量高达60%!这意味着,实验中产生的废渣,理论上能作为肥料,且品质很好。

2020年,沈贤德与吉林省白城师范学院合作,在装有盐碱土的玉米盆栽中加入这些废渣,以此检测土壤的肥力是否提升。

没想到,几个月后,这些盐碱土上还真长出了玉米!

“咱们小时候吃的秸秆可以生产出高品质的有机肥料。”沈贤德将检测报告和实验结果告诉发小蔡镇。

作为烟台欣瑞德新材料科技发展有限公司负责人,蔡镇敏锐嗅到了其中的商机。2021年初,两人合作,在烟台建立了一条秸秆肥料生产示范线。

废渣就是黑土地中含有的腐殖质

第一批产品出来后,沈贤德与蔡镇兵分两路,开始在实际环境中进行实验,进一步检测产品性能。

他们选择了两块2亩的试验田进行检测。一块是在内蒙古通辽市,这里的试验田是沙化地,以种植中药材防风为主;另一块是在山东东营市,是盐碱地,以种植水稻为主。

在这些贫瘠的土地上,这些废渣能否让作物长出来?

2021年5月,蔡镇接到沈贤德传来的好消息:“通辽市的试验田种植的中药材已经出苗,根系很发达。”电话里,沈贤德的声音格外兴奋。

可蔡镇这边的实验结果却截然不同:水稻不仅没有长出来,甚至还出现了烧苗的情况。

两人交流之后,发现问题可能出在产品的使用量上。

原来,东营试验田中的秸秆废渣使用量过多,一亩地足足用了2吨。

相比于沙化地,盐碱地的有机肥使用量一般在2吨/亩以上。因此,这些使用量还不足以引起烧苗。沈贤德意识到,这些被当作有机肥的废渣,可能不仅仅是简单的肥料。

让真相大白的,是来自韩国的一份检测报告。报告显示,这些废渣其实就是腐殖质。

“捏把黑土冒油花,插双筷子也发芽。”东北农民这样形容他们的黑土地,而其肥沃的原因,正是因为土壤中含有丰富的腐殖质。

但土壤中的腐殖质并不是越多越好,其含量不能超过万分之三。如果超过这一指标,就会出现类似东营试验田中的烧苗现象。

2022年,两人开始按照土壤中腐殖质正常含量的标准,检测人造腐殖质的产品性能。在黑龙江五常市的盐碱地水稻试验田中,实验规模从以往的2亩扩大至7.5亩。在土壤中添加人造腐殖质后,盐碱地不仅长出了水稻,而且相比于正常的土地,产量提升了10%。

在此之后,沈贤德和蔡镇在全国范围内进行产品检测:在新疆试种棉花、牧草,在内蒙古试种玉米,在黑龙江试种水稻,在山东试种苹果,在福建试种生态茶……种种实验证明,这种人造腐殖质能提高土壤生产性能,使作物增产,并且降低作物的农残和重金属吸收。

而两份权威检测报告,更让他们吃了一颗定心丸——来自湖南省农科院的检测报告显示,使用该人造腐殖质后,作物增产10%以上,可减少施肥70%以上;来自欧洲的检测报告显示,在产品使用后,作物中509项农残为0,7项重金属含量为0。

未来重庆将“长”出黑土地

有了多次实验结果和权威检测报告后,沈贤德团队决定建设生产基地,批量生产推广人造腐殖质。

去年,长春理工大学重庆研究院引进了这一项目,并与重庆铭昇生命科技有限公司(以下简称铭昇公司)达成初步合作意向,由其代理推广销售产品。铭昇公司选择在垫江县先行试点。

刘佰树是垫江县包家镇甄桥村的柑橘种植大户,种有200亩柑橘,其中100亩打造成了休闲家庭农场。

去年10月,铭昇公司技术总监包素建找到刘佰树,向他推荐这款产品,“产品使用之后,基地内的土壤能有黑土地的生产性能,几乎可以不使用肥料,连套袋都不用。”

“我担心这些东西会对土壤造成污染。”刘佰树说。

“产品的原料就是水和秸秆,纯天然无公害。”包素建拿出秸秆分离后的液体,当着他的面喝了一口,刘佰树这才打消顾虑。

抱着试一试的心态,刘佰树拿出5亩柑橘林测试产品。

5个多月后,柑橘没有明显的增产效果,但这些未套袋的柑橘,果面不仅摸起来光滑,色泽也鲜艳亮丽,还让刘佰树省下几千元的套袋成本。

“你们这里还有多的人造腐殖质吗,我今年想多用一点。”刘佰树问。

“目前产品还没有大规模生产,我们手头也没有‘余粮’了。”包素建回答。

除刘佰树的果园外,当地的一些蔬菜大棚也用上了这种人造腐殖质,如高安镇金桥村辣椒种植大户谭冲,试验的3亩辣椒产量提升了10%,效果很不错。

今年,长春理工大学重庆研究院将在两江新区建设人造腐殖质生产基地。该研究院副院长丁红昌告诉记者,基地建成后,一年可生产4万吨人造腐殖质。

“这4万吨人造腐殖质将在重庆试点示范,用于柑橘种植和高标准农田提质增效,可让60万亩土地接近黑土地的生产性能,同时解决16万吨秸秆的处理利用问题。”该研究院院长曹国华介绍,预计今年9月,生产基地将投产运行。

专家访谈

分级治理酸化 恢复耕地活力

——访市农技推广总站副站长王帅

耕地是粮食生产的命根子。土地的质量,直接关系到粮食的产量和质量。目前,重庆耕地面积超2800万亩,这些土地的状况如何?

近日,记者专访了市农技推广总站副站长王帅。

重庆日报:山城的地形特点,造成了山地丘陵占比九成多,多是“鸡窝地”“巴掌田”。那么,重庆的土壤状况如何?

王帅:客观讲,重庆的土壤质量不容乐观。重庆的土壤属于黄壤地带性土壤,平均有机质含量仅在1.9%左右,在全国处于中等水平。

目前,重庆pH值6.5以下的土壤占36%,这些土壤属于酸性土壤。除了生产性能较差,酸性土壤还会引发病虫害、重金属污染等系列危害,导致土壤板结严重、肥料流失加速、作物营养不良等问题,对农业生产影响较大。

重庆日报:为什么重庆的土地酸化比较严重?

王帅:我国的土壤特点呈现“南方酸北方碱”。土壤酸化是一个自然过程,重庆地区降雨量大,导致土壤中的碱基化合物大量流失,土壤逐渐呈酸性。除自然因素外,农民高强度种植,加上化肥的大量使用,也导致部分土壤酸化程度较重。

重庆日报:如何治理重庆土壤酸化的问题?

王帅:我们建立了预警防控改良分级治理体系,将酸化土地分为弱酸性、酸性、强酸性、极酸性四个等级,并采取不同的措施治理土壤酸化。

弱酸性的土壤以增碳阻酸为主,酸性的土壤以补盐控酸为主,强酸性的土壤以控氮调酸为主,极酸性的土壤以解毒治酸为主。

重庆日报:人造腐殖质在治理土壤酸化方面有哪些作用?

王帅:腐殖质是土壤有机质主要的成分,东北的黑土地之所以肥沃,就是因为腐殖质含量高。从一定程度上说,人造腐殖质具有有机肥的作用,能够阻控土壤变酸,代替氮肥的施用,提升土壤的肥力。

但在人造腐殖质的实际运用上,要在生产中进行田间实验对比,看它在酸性土壤、瘠薄土壤等不同生产性能的土壤中,是否具有增产性能和对作物的品质提升。

重庆日报:目前,人造腐殖质产品还未批量上市,除这种方式外,提升土壤肥力还有哪些做法?

王帅:提升土壤肥力,本质上就是提高土地的有机质含量。有机质的来源有很多,比如发展种养循环农业、种植绿肥、秸秆处理还田、油枯发酵、增施商品有机肥等。

推广有机肥代替化肥,是一项长期的工程。我们现在从果、菜、茶等附加值高的经济作物上示范推广,并呼吁消费者接受优质优价的消费理念,从而提高农民施用有机肥的积极性。

 
 
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