制订农林生物质灰行业标准的紧迫性及意义

徐建东，苏学福，李 华，秦汉俊，周 静

(1.安徽国祯生态科技有限公司 安徽阜阳 236000；2.中国科学院南京土壤研究所 南京 210008)

1 农林生物质灰资源及现状

农林生物质是一种可再生能源，我国资源量在700 Mt以上，可收集量约450 Mt[1]。农林生物质发电是国家政策扶持的新兴产业，解决了秸秆就地焚烧带来的能源浪费、空气污染、火灾安全隐患等问题。在国家新能源政策的驱动下，农林生物质热电厂发展迅速，到2017年底，全国建有农林生物质热电厂271家，装机容量7 009 MW，年发电量3.973×1010kW·h，年利用农林生物质约110 Mt，产灰(农林生物质灰)约11 Mt。

农林生物质灰来源于植物，其pH在9～12，重金属含量低于农业行业标准《水溶肥料 汞、砷、镉、铅、铬的限量要求》(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与植物生长所需基本一致，具有量大集中、可再生、优质、廉价等特点，是一种替代石灰用于农业种植与酸性土壤改良的优质资源。但近年来出现了农户过量使用农林生物质灰而造成土壤盐渍化的问题，导致作物无法生长；另外，对农林生物质灰进行堆放或填埋，不仅引发水体、大气和土壤的污染，而且造成灰中营养元素的大量浪费。因此，农林生物质灰产业化、规模化应用迫切需要技术引导，形成规范化的行业技术标准，这已引起政府、有关科研单位与院校的关注。

2 酸化土壤治理急需农林生物质灰行业技术标准

近40年来，我国工业快速发展的同时也带来酸雨的增多，农业生产中在过量施用氮磷钾无机肥料、缺施中微量元素的情况下追求高产30年，土壤中随秸秆带走的中微量元素累计超过5 kg/m2，多重因素导致我国酸化土壤面积占18%以上[2]。特别是长江以南地区，量大而集中的雨水和酸雨带走土壤中的钙、镁等离子，南方14个省的酸化土壤面积超过40%，致使我国有3.2亿亩(1亩=666.67 m2，下同)以上酸性土壤需要治理，且土壤酸化面积和酸化程度还在不断发展，已威胁到我国农业的可持续发展。

我国酸化土壤治理已提出多年，但至今仍缺乏优质、廉价、安全的土壤调理剂，致使未能出台相对应的国家标准或行业标准。与矿石煅烧的高钙石灰相比，农林生物质灰来源于植物，具有优质、廉价、可再生、环保生态、安全的优势，但市场迫切需要农林生物质灰技术标准予以规范。

3 农林生物质灰的研发与应用

土壤酸化会引起土壤污染，特别是土壤中固有重金属离子的活跃，会导致粮食作物中重金属含量超标，威胁人体健康。据估算，我国受重金属污染的耕地面积已达2×107hm2，占全国耕地面积的16.7%，全国每年受重金属污染的粮食达到12 Mt，造成的直接经济损失超过200亿元[3]。土壤污染造成有害物质在农作物中积累，并通过食物链进入人体，引发各种疾病，最终危害人体健康，如2005年广东北江镉污染事件，2008年贵州都柳江砷污染事件，2011年湖南、广东、武江锑污染事件等[4]。我国土壤污染的总体形势相当严峻，已威胁到农业的可持续发展，我国政府、大学及科研院所对此高度重视，其治理瓶颈是寻求优质、安全、高效、廉价的原料。

国家“十二五”科技支撑计划“红壤耕地次生障碍修复技术研究与集成示范”项目由中科院南京土壤研究所、江西省农科院与安徽国祯生态科技有限公司联合承担，以生物质灰为主要原料，科学配伍矿素等，从120组土培样中发现单独施用生物质灰对改良酸性土壤具有一定的促进作用，并从中筛选出最佳工艺配方进行盆栽试验、小区试验、大田试验及示范推广。承担以生物质灰为主要原料生产酸性土壤调理剂，产品于2018年6月获得农业部颁发的土壤调理剂登记证(农肥〔2018〕准字10896号)。生物质灰研发取得的成果：①亩施土壤调理剂50～100 kg，酸性土壤的pH可提升0.2～0.5，阳离子交换量(CEC)提高0.5 cmol/kg，硅铝率提高0.24以上；②地力综合能力提高，同等施肥水平与管理下，小麦、玉米、水稻等增产10%～15%，土豆、红芋、花生等增产15%～25%，菊花、烟草等每亩增加效益1 500元以上；③作物抗病虫害、抗逆性明显增强；④钝化土壤中重金属的活性，提升粮食安全，无土壤生态系统负面效应，能持续稳定农业生产；⑤在工艺研发过程中，对设备进行研发，使生物质灰在无黏合剂下颗粒化，提高了产品的内在质量，适合农业机械化生产，解决了粉末状灰遇风飘移的难题。综上所述，该研发成果促进了生物质灰的规模化应用。

4 资源化利用农林生物质灰的作用与意义

资源化利用农林生物质灰，不仅减轻了生物质热电厂存在的灰占地以及贮存、堆放对环境污染的问题，而且解决了农业秸秆就地焚烧的难题，实现了农业与工业废弃物互为资源的循环利用和秸秆无害化还田。农林生物质热电厂在全国各省市均有分布，2017年全国产生的农林生物质灰可满足2.2亿亩酸性土壤改良，占我国酸性土壤面积的66.7%以上。农林生物质灰若全部用于水稻田，按亩施50 kg、亩增产5%～10%计，可增产水稻6 900～13 800 kt/a，年增收207～414亿元。长期使用农林生物质灰，因土壤酸性改良和水稻品质提升对改善人体健康的潜力巨大。

5 制订农林生物质灰行业标准的作用和意义

目前，国家尚未出台针对土壤调理剂产品的国家标准或行业标准。农林生物质灰土壤调理剂在农业生产中的应用已有数百年的历史，目前大多参考《有机肥料》(NY 525—2012)或《城镇垃圾农用控制标准》(GB 8172—1987)；国际上也没有相对应的行业标准，农用多数参考国际生物质炭标准(IBI biochar standards V2.0 threshold values)或欧盟生物质炭(European biochar certificate V6.1 threshold values)。这些标准均没有很好的可比性，有些指标过于宽泛，不能作为行业标准引导企业生产和用户科学使用。

我国政府为推动酸性土壤的治理，出台了相关优惠政策，多家企业积极申请相关产品生产许可证，至今获得农业部颁发的土壤调理剂登记证的企业约有156家，产品生产能力在10 000 kt/a以上，可满足2亿亩左右的酸性土壤使用。但各企业在生产过程中均是执行企业标准，致使市场原料使用混乱，产品质量执法监督无法统一，导致我国在资金投入的有效时间内，无法保证酸性土壤的治理质量，因此，土壤调理剂产品迫切需要制订国家标准或行业标准。农林生物质灰是集农业秸秆与林业废弃物于一体的复合灰，是替代传统酸性土壤改良剂(石灰)的优质原料，但农林生物质灰的推广应用迫切需要行业技术标准的规范与引导，这对国内酸性土壤治理及生物质灰资源化应用方面具有重要意义。

农林生物质灰资源化利用在国际上的起步时间与我国相差不大，所以国际上农林生物质灰土壤调理剂也没有技术规范，制订农林生物质灰土壤调理剂行业标准有望成为国际标准，为世界农业的可持续发展做出重要贡献。