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為土地設計“營養品”
2020-09-15 08:51:04 來源: 中國青年報
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潘根興教授團隊在田間地頭的合影。潘根興供圖

  今年4月,在新冠肺炎疫情肆虐時,為了拿到播種期間的最新科研數據,南京農業大學資源與環境科學學院潘根興教授和團隊駕車兩萬多公裏,先後跑了江蘇、四川、遼寧、安徽、雲南5個省,走遍了全國5個碳基化肥試驗基地,完成了對基地的實地科研工作。

  潘根興教授解決的是農村秸稈焚燒的難題,把秸稈炭化做成復合肥,既解決了秸稈無法處理和焚燒污染環境的難題,又增加了土壤肥力,讓土壤進入良性循環。

  在農田裏,1個單位的水稻可以得到0.45個單位的稻子和0.55個單位的秸稈,秸稈處理成了現代農業的難題。他們設計了一個能變廢為寶的反應器,讓秸稈在反應器中炭化。這個“魔法”能讓秸稈變成土壤可以直接吸收的有機質,代替土壤中微生物完成“消化”,幫助自然界循環。

  “由于使用這種炭基化肥,以前一畝地需要至少兩袋復合肥,現在一畝地只需要一袋炭基化肥。化肥投入減少了50%,費用降低150元,西紅柿産量則提升了10%-15%。每畝都能多收1500斤,增收兩三千元。”安徽虞浩園農業科技發展有限公司總經理張培由衷地讚嘆,“潘教授的肥料就像農産品的‘中藥’,保持增收的同時休養土地。使用潘教授的炭基肥料葉片更大,抗病性也更強。”

  張培表示,從2018年起,他就與潘教授的團隊合作,現在他經營的1000多畝農場全面推廣使用炭基肥料。

  近10年來,潘根興一直致力于推廣他的炭基化肥。在他看來,讓更多農民用上價廉物美的肥料,生産質優物美的農産品是一個農學教授最大的價值。

  “土地是一個農業科學家最基本的牽挂,對于我而言,立地就是頂天。”潘根興教授的微信頭像,是他站在東北黑土地上敞開胸懷的情景。

  從草木灰中汲取靈感

  潘根興教授的研究項目是炭基肥料的生産與運用,這個項目最初是為了研究土壤肥力下降的問題。

  “土壤的肥力大小,取決于生物在土中降解而形成的化學有機物多少。過去農村豬糞堆肥,就是這個道理。”他説。

  然而,隨著農牧業的分離和規模化養殖,動物糞便堆肥在農村越來越少。規模化種植技術大面積應用後,秸稈還田成了難題。每年到了收獲季節,全國各地的環保隊伍都在巡邏、蹲點,防止農民焚燒秸稈污染空氣。秸稈處理成了事關農業發展、環境保護的大難題。

  事實上,除了動物糞便,秸稈降解也可以增加土壤肥力。把秸稈還田,可以借助土壤中的微生物“循環分解”,但秸稈“自然循環”的速度很慢,前面的沒降解掉後面的又源源不斷生産出來了。人類生産所産生的廢棄物遠超“自然循環”的極限。

  潘教授介紹道:“我研究秸稈還田的初衷,就是為了解決規模化生産後,土壤肥力下降的問題。”

  2010年起,潘根興教授在東北、四川等地調研時發現,隨著越來越多的農民進城打工,留在農村的勞動力無法有效處理大規模生産後形成的大量秸稈。“我在和很多農民聊天中得知,焚燒秸稈的原因是‘無法處理’”。

  傳統的農耕習慣給了潘教授靈感。“在傳統農業中,我們有燒草木灰的習慣。燒草木灰為什麼可以增産?因為秸稈焚燒後,附著在秸稈上的蟲卵被消滅了,而炭化的秸稈變成有機物,更有利于保持土壤肥力”。

  規模化生産改變了生態係統,那就採用規模化生産的方式來修正生態係統。潘教授用杠桿來比喻他的研究:他的項目必須一頭讓秸稈還田,一頭讓化肥升級。

  炭化反應器讓秸稈變廢為寶

  焚燒秸稈會造成污染,這個難題怎麼處理?

  潘教授轉換思路,用現代規模化的生産替代傳統焚燒方式。將秸稈在密閉高溫下炭化,同時收集高溫炭化過程中形成的固液氣進行深加工。“燒草木灰和高溫炭化,本質都是得到這個‘炭’,高溫炭化可以實現大規模的生産且不會造成污染”。

  潘教授的團隊設計了一個反應器,讓秸稈高溫炭化,變成碳基有機物,代替土壤中微生物完成“消化”,土壤可以直接吸收的有機質,幫助自然界循環。

  生物質炭化技術不僅能應用于秸稈,對養殖戶家的“豬糞”也同樣適用。“豬糞又臟又臭,還含有很多抗生素的抗性基因,會幹擾人的生物係統,影響人的抗藥性。不僅如此,病毒、疫情依賴糞便上的細菌、真菌供給的養分,可能會隨之傳播。”考慮到這一情況,他們設計了“熱解炭化”這一步驟,能把廢棄物中的生物殺死,徹底消除對人類健康的潛在風險。

  炭化的秸稈被做成了化肥,秸稈炭化物佔20%,相關化肥佔80%,保持原有質量和效力的同時減少了化肥的使用,滋養了土壤。

  潘根興表示,他們要打造的是一舉兩得、多價值的生産係統。

  這個看起來“土氣十足”的科研成果得到了科技界的認可:2013年,該成果獲得河南省科技進步獎;2014年,獲得山西省科技進步獎;2019年,榮獲教育部自然科學一等獎。

  打通農業科技推廣最後一公裏

  成果出來了,怎麼才能推廣給農民呢?農民和科學家之間有著天然鴻溝。對于農業科研成果來説,推廣比出成果更難。

  一開始,潘根興教授與安徽的一家肥料企業合作。但這家企業很快便在激烈的市場競爭中失敗了。“化肥市場也是‘大魚吃小魚’,小微企業難以與大企業競爭,大企業由于機制和生産線的制約,難以接受我們新的技術”。

  後來,他聯係到了北京一家環保企業,但這家企業由于市場風險等因素而放棄了。

  連續兩次的失敗,讓潘教授反思自己推廣的思路。

  科研成果的使用者是農民,最大受益者也是農民,只有得到農民認可才能大面積推廣。于是,潘根興教授的工作重心從實驗室轉到了田間地頭,走遍全國,到處和農民交朋友。

  事實上,説服農民去用一個新産品並不容易。相比科學家們的成果,他們更相信當地種植大戶們的經驗。

  近幾年,潘根興教授每年都要出去考察鄉村合作社和農産企業,即使是疫情期間也沒有停下。

  潘教授團隊的合作者,內蒙古赤峰市科技帶頭人李鳳雷曾經做過寶馬的經銷商,後回鄉經營農莊。他回憶第一次和潘教授接觸是在當地政府的一次引薦會上。“很多人都不知道他的化肥好在哪兒,潘教授就不停地説‘你試試,試了不行另説’”。

  李鳳雷在使用碳基肥後發現,由于病蟲害少了,種植的西紅柿格外優質,保鮮級別特別高,這讓他十分激動,“偏遠農村的蔬菜供給都市,最難解決的問題就是長距離運輸,使得蔬菜的生鮮度難以保持,潘教授的化肥真的是解了燃眉之急。”

  現在,李鳳雷的西紅柿直供北京都市圈,他也已經成了當地的致富帶頭人與所在村莊的村支書,在田野裏繼續自己的夢想。

  談及自己的研究時,潘根興教授表示,作為農學教授他並不覺得科研攻關是一件難事:“問題在于推廣使用,如何直達最後一公裏。”

  潘教授回憶:“3月份去四川考察星夜兼程,農業必須講究天時,過了這個時段,就得不到有用的數據了。”

  為了實驗數據,也為了配合防疫工作,潘教授在前往赤峰的實驗地時選擇了繞遠,避開高風險地區,同時向各主管部門匯報行程。

  防疫壓力下收集的數據記錄著潘根興教授的智慧結晶。李鳳雷説:“有一次當地刮大風,其他的作物都倒了,只有潘教授的實驗田裏的作物還挺立著。”

  經過了幾年的摸索,潘教授總結自己項目最大的價值不在于炭基肥料的效果好,而在市場推廣理念和市場機制。“我覺得再好的技術,不能轉化成對農民有用的生産力,都是空的。”潘教授説。

  “我過去覺得與政府、企業合作就能推廣自己的項目。但傳統的由政府牽頭的‘農業學習班’效率太低,企業逐利的本質和金融市場的高風險性使項目難以落地。我于是便自己直接面對農民,打通最後一公裏。實踐證明這個思路才是對的。”

  “現在農村有很多的青年負責人,他們熱愛學習,有打拼經歷,有知識,有執行力。我覺得農業和農村的希望在他們身上。”談及和全國各地的農村帶頭人交往的經歷,潘根興教授深有感觸地説道:“健康的生態係統才能長出健康的農産品,打通廢棄物的處理與農業綠色發展的關節,是實現農業規模化生産的最後一步。”

  今年,他在溧水地區開辟了一個農莊合作示范區,與南京地區規模農業主合作,並以這個基地為核心,輻射全國。

  “未來我們將重點關注不同農産品的産業化。”潘教授表示,“針對不同的農産品,有針對性地設計不同的施肥方案,從而實現農産業的整體高效利用。”

  讓潘教授欣慰的是,他的秸稈炭基肥土壤改良生態農業技術通過了2017年中國石化行業協會技術成果鑒定,秸稈生物質新材料企業在三聚環保股份公司旗下落地企業近20家,秸稈炭化産能60萬噸/年,農業部全國農技推廣中心聯合示范推廣近百萬畝。

【糾錯】 責任編輯: 張欣爍
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