三月二十四日,墊江縣高安鎮,農戶正在為大棚裏種植的蔬菜噴人造腐殖質液體材料。
3月24日,墊江縣包家鎮甄橋村,農戶正在柑橘樹下添加人造腐殖質固體材料。(本版圖片除署名外由記者 鄭宇 攝/視覺重慶)
在吉林省公主嶺市秦家屯鎮王家窩堡村,農民駕駛農機在黑土地上進行整地作業(無人機照片,2023年4月20日攝)。新華社記者 許暢 攝
核心提示
“一兩土地二兩油。”東北的這句諺語,形象描繪了黑土地的肥沃。
黑土地的“黑”,源於土壤中的腐殖質,其肥力也來自於此。但它的形成條件極為苛刻,需要在夏季氣候溫和濕潤、冬季氣候嚴寒乾燥的環境下生成。因此,我國的黑土地主要集中分佈在東北平原。
2019年,長春理工大學教授沈賢德從秸稈中分離提取生産出人造腐殖質,還田後能提升土壤肥力,達到“黑土地”的效果。
去年,長春理工大學重慶研究院引進這一項目,計劃在今年搭建人造腐殖質産品生産線,並在重慶大面積推廣,讓重慶“長”出“黑土地”。
種了20多年柑橘的劉佰樹,去年頭一次沒有為柑橘套袋。
在墊江縣包家鎮甄橋村,劉佰樹種有200畝柑橘。每年,他都會為這些果樹套袋。但在去年,基地內有5畝柑橘脫掉“外套”過冬。
3月12日,記者來到劉佰樹的果園,發現這些柑橘果面光滑,着色也好,品質並未受影響。這是為何?
“它們生長的土壤加持了‘黑科技’後,其生産性能接近東北的‘黑土地’,因此果樹不缺營養。”他説。
劉佰樹所説的“黑科技”,正是長春理工大學教授沈賢德創制的人造腐殖質材料。
廢棄秸稈生産出高品質肥料
2015年,日本北海道大學工學科長增田隆夫到長春理工大學訪問學習,作為校友,該大學教授沈賢德陪他到長白山考察項目。
讓沈賢德沒想到的是,這次長白山之行,成了他科研事業的一個轉折點。
當時正值秋收,農田旁的秸稈堆成一座座小山。
“這些可都是好東西。”增田隆夫説,秸稈經過分離處理後,能成為生産化工板材的原材料。
“秸稈還有這些用處?”好奇之下,2016年,沈賢德開始探索秸稈裏的微觀世界。
沈賢德從小生活在東北農村,兒時的他,常常與小夥伴到玉米地扯下一根秸稈放進嘴裏嚼着吃,“秸稈芯吃起來跟甘蔗一樣,清香甘甜。”沈賢德回憶。
在實驗室中,沈賢德發現了增田隆夫提到的化工板材原材料苯酚,也找到了童年記憶中的味道來源。
這些甜味,是由秸稈中的木糖、葡萄糖、木二糖等6種糖分構成。其中,木二糖的經濟價值極高,可作為保健成分在酒中使用。秸稈中木二糖的含量很少,1噸中僅有400多克,但一克的市場價卻高達7000元。
發現秸稈中潛在的價值後,沈賢德組建團隊,歷時三年,探索出一套水熱催化裂解技術,能將秸稈進行固液分離。其中的液體,就含有這種“黃金糖”。
沈賢德與團隊在實驗室中搭建了一套反應裝置,能夠加工分離100公斤秸稈。但問題來了,相比於液體,剩下的固體全是廢渣。
這只是實驗環境,産生的廢渣用垃圾袋就能帶走。但倘若建設一條100噸級的生産線,要産生99.99噸的副産物,也就是廢渣。而處理這些廢渣所需的成本,遠遠高於木二糖的收益。
沈賢德不得不暫停木二糖的進一步提取。
“這些廢渣,看上去咋有點像咱們東北的黑土。”朋友的一句話,點醒了沈賢德。
他趕緊將樣本送往瀋陽農業大學,經檢測,有機質含量高達60%!這意味着,實驗中産生的廢渣,理論上能作為肥料,且品質很好。
2020年,沈賢德與吉林省白城師範學院合作,在裝有鹽鹼土的玉米盆栽中加入這些廢渣,以此檢測土壤的肥力是否提升。
沒想到,幾個月後,這些鹽鹼土上還真長出了玉米!
“咱們小時候吃的秸稈可以生産出高品質的有機肥料。”沈賢德將檢測報告和實驗結果告訴發小蔡鎮。
作為煙&欣瑞德新材料科技發展有限公司負責人,蔡鎮敏銳嗅到了其中的商機。2021年初,兩人合作,在煙&建立了一條秸稈肥料生産示範線。
廢渣就是黑土地中含有的腐殖質
第一批産品出來後,沈賢德與蔡鎮兵分兩路,開始在實際環境中進行實驗,進一步檢測産品性能。
他們選擇了兩塊2畝的試驗田進行檢測。一塊是在內蒙古通遼市,這裡的試驗田是沙化地,以種植中藥材防風為主;另一塊是在山東東營市,是鹽鹼地,以種植水稻為主。
在這些貧瘠的土地上,這些廢渣能否讓作物長出來?
2021年5月,蔡鎮接到沈賢德傳來的好消息:“通遼市的試驗田種植的中藥材已經出苗,根係很發達。”電話裏,沈賢德的聲音格外興奮。
可蔡鎮這邊的實驗結果卻截然不同:水稻不僅沒有長出來,甚至還出現了燒苗的情況。
兩人交流之後,發現問題可能出在産品的使用量上。
原來,東營試驗田中的秸稈廢渣使用量過多,一畝地足足用了2噸。
相比於沙化地,鹽鹼地的有機肥使用量一般在2噸/畝以上。因此,這些使用量還不足以引起燒苗。沈賢德意識到,這些被當作有機肥的廢渣,可能不僅僅是簡單的肥料。
讓真相大白的,是來自韓國的一份檢測報告。報告顯示,這些廢渣其實就是腐殖質。
“捏把黑土冒油花,插雙筷子也發芽。”東北農民這樣形容他們的黑土地,而其肥沃的原因,正是因為土壤中含有豐富的腐殖質。
但土壤中的腐殖質並不是越多越好,其含量不能超過萬分之三。如果超過這一指標,就會出現類似東營試驗田中的燒苗現象。
2022年,兩人開始按照土壤中腐殖質正常含量的標準,檢測人造腐殖質的産品性能。在黑龍江五常市的鹽鹼地水稻試驗田中,實驗規模從以往的2畝擴大至7.5畝。在土壤中添加人造腐殖質後,鹽鹼地不僅長出了水稻,而且相比於正常的土地,産量提升了10%。
在此之後,沈賢德和蔡鎮在全國範圍內進行産品檢測:在新疆試種棉花、牧草,在內蒙古試種玉米,在黑龍江試種水稻,在山東試種蘋果,在福建試種生態茶……種種實驗證明,這種人造腐殖質能提高土壤生産性能,使作物增産,並且降低作物的農殘和重金屬吸收。
而兩份權威檢測報告,更讓他們吃了一顆定心丸——來自湖南省農科院的檢測報告顯示,使用該人造腐殖質後,作物增産10%以上,可減少施肥70%以上;來自歐洲的檢測報告顯示,在産品使用後,作物中509項農殘為0,7項重金屬含量為0。
未來重慶將“長”出黑土地
有了多次實驗結果和權威檢測報告後,沈賢德團隊決定建設生産基地,批量生産推廣人造腐殖質。
去年,長春理工大學重慶研究院引進了這一項目,並與重慶銘昇生命科技有限公司(以下簡稱銘昇公司)達成初步合作意向,由其代理推廣銷售産品。銘昇公司選擇在墊江縣先行試點。
劉佰樹是墊江縣包家鎮甄橋村的柑橘種植大戶,種有200畝柑橘,其中100畝打造成了休閒家庭農場。
去年10月,銘昇公司技術總監包素建找到劉佰樹,向他推薦這款産品,“産品使用之後,基地內的土壤能有黑土地的生産性能,幾乎可以不使用肥料,連套袋都不用。”
“我擔心這些東西對土壤造成污染。”劉佰樹説。
“産品的原料就是水和秸稈,純天然無公害。”包素建拿出秸稈分離後的液體,當着他的面喝了一口,劉佰樹這才打消顧慮。
抱着試一試的心態,劉佰樹拿出5畝柑橘林測試産品。
5個多月後,柑橘沒有明顯的增産效果,但這些未套袋的柑橘,果面不僅摸起來光滑,色澤也鮮艷亮麗,還讓劉佰樹省下幾千元的套袋成本。
“你們這裡還有多的人造腐殖質嗎,我今年想多用一點。”劉佰樹問。
“目前産品還沒有大規模生産,我們手頭也沒有‘余糧’了。”包素建回答。
除劉佰樹的果園外,當地的一些蔬菜大棚也用上了這種人造腐殖質,如高安鎮金橋村辣椒種植大戶譚衝,試驗的3畝辣椒産量提升了10%,效果很不錯。
今年,長春理工大學重慶研究院將在兩江新區建設人造腐殖質生産基地。該研究院副院長丁紅昌告訴記者,基地建成後,一年可生産4萬噸人造腐殖質。
“這4萬噸人造腐殖質將在重慶試點示範,用於柑橘種植和高標準農田提質增效,可讓60萬畝土地接近黑土地的生産性能,同時解決16萬噸秸稈的處理利用問題。”該研究院院長曹國華介紹,預計今年9月,生産基地將投産運行。
專家訪談>>>
分級治理酸化 恢復耕地活力
——訪市農技推廣總站副站長王帥
新重慶-重慶日報記者 蘇暢
耕地是糧食生産的命根子。土地的質量,直接關係到糧食的産量和質量。目前,重慶耕地面積超2800萬畝,這些土地的狀況如何?
近日,記者專訪了市農技推廣總站副站長王帥。
重慶日報:山城的地形特點,造成了山地丘陵佔比九成多,多是“雞窩地”“巴掌田”。那麼,重慶的土壤狀況如何?
王帥:客觀講,重慶的土壤質量不容樂觀。重慶的土壤屬於黃壤地帶性土壤,平均有機質含量僅在1.9%左右,在全國處於中等水平。
目前,重慶pH值6.5以下的土壤佔36%,這些土壤屬於酸性土壤。除了生産性能較差,酸性土壤還會引發病蟲害、重金屬污染等系列危害,導致土壤板結嚴重、肥料流失加速、作物營養不良等問題,對農業生産影響較大。
重慶日報:為什麼重慶的土地酸化比較嚴重?
王帥:我國的土壤特點呈現“南方酸北方鹼”。土壤酸化是一個自然過程,重慶地區降雨量大,導致土壤中的鹼基化合物大量流失,土壤逐漸呈酸性。除自然因素外,農民高強度種植,加上化肥的大量使用,也導致部分土壤酸化程度較重。
重慶日報:如何治理重慶土壤酸化的問題?
王帥:我們建立了預警防控改良分級治理體系,將酸化土地分為弱酸性、酸性、強酸性、極酸性四個等級,並採取不同的措施治理土壤酸化。
弱酸性的土壤以增碳阻酸為主,酸性的土壤以補鹽控酸為主,強酸性的土壤以控氮調酸為主,極酸性的土壤以解毒治酸為主。
重慶日報:人造腐殖質在治理土壤酸化方面有哪些作用?
王帥:腐殖質是土壤有機質主要的成分,東北的黑土地之所以肥沃,就是因為腐殖質含量高。從一定程度上説,人造腐殖質具有有機肥的作用,能夠阻控土壤變酸,代替氮肥的施用,提升土壤的肥力。
但在人造腐殖質的實際運用上,要在生産中進行田間實驗對比,看它在酸性土壤、瘠薄土壤等不同生産性能的土壤中,是否具有增産性能和對作物的品質提升。
重慶日報:目前,人造腐殖質産品還未批量上市,除這種方式外,提升土壤肥力還有哪些做法?
王帥:提升土壤肥力,本質上就是提高土地的有機質含量。有機質的來源有很多,比如發展種養循環農業、種植綠肥、秸稈處理還田、油枯發酵、增施商品有機肥等。
推廣有機肥代替化肥,是一項長期的工程。我們現在從果、菜、茶等附加值高的經濟作物上示範推廣,並呼籲消費者接受優質優價的消費理念,從而提高農民施用有機肥的積極性。(記者 蘇暢)