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　　关键词：生物黑炭；衣业废弃物；气候变化；固碳减排

　　最近5a多来，随着应对气候变化而提出的温室气体减排任务日益艰巨，在农业领域农业废弃物生物黑炭转化和应用作为_种农业增汇减排技术途径,其研究和开发得到不断发展，时常出现于若干国家和国际组织的应对气候变化的动议中，并已提到联合国气候变化公约组织气候变化对话的高度。笔者介绍了国际生物黑炭农业应用的背景、研究与应用态势，并讨论其在我国的发展前景，期望为我国农业领域应对气候变化的研究和行动提供参考。

　　1.“生物黑炭”应用于土壤固碳的缘起

　　在巴西亚玛逊流域分布着一种深厚、富碳的肥沃土壤，它与周边贫瘠的、低有机质酸性土壤具有明显差别，它是古代人们在发展热带酸性土农业管理实践中创造出的人工土壤。早期的欧洲殖民者将这种土称为terrapreta(葡萄牙语黑土的意思，为了区别于温带黑土，又称亚玛逊黑土或印第安黑土),其上部深厚的暗色富碳层厚达35cm,含有大量生物来源的黑炭。这与周边棕红色的氧化土有明显区别。第1位记载这种“黑色但很肥沃土壤”的学者是美国地质学家和探险家JamesOrton,他在1870年出版了《亚马逊与印第安人》一书。现代科学家从这种土壤性质出发，萌发了创造‘‘技术土壤"(terranova)够通过类似古人类的管理理念在贫瘠土壤上培育出肥沃而高碳库的土壤。

　　这种热带森林地区肥沃的富生物黑炭的土壤“terrapreta们对生物黑炭研究的浓厚兴趣。这种土壤保持着一个巨大而稳定的土壤有机质碳库，其来源于生物黑炭的土壤有机质碳含量高达35%,发现这种生物质转化来的‘‘黑炭”的更新周期至少为1000。对所保存的长期试验样本的测定也佐证了这种生物黑炭的高度稳定性。其实，这种土壤生物黑炭或者生物黑炭施用于土壤的痕迹，不论在远古时期土壤7还是在南美洲以外的其他地方的现代土壤都还可以找到。因此，科学家相信，人们可以通过人为的技术措施提高土壤固有的有机碳储量。

　　2.生物黑炭转化的技术工艺与流程

　　简言之，生物黑炭是生物质有机碳在无氧状态高温裂解下分离可燃气后剩余的炭化副产品。生物黑炭一词，原本是指一种称为慢速热裂解（slowpy?rolysis)的专门生产过程的产物,这种过程是无氧而相对低温（<500°C,-般介于240~350°C)条件下的炭化过程，能量向热量的转化较少，从而避免了大量碳逸失。最近，温度略高条件下的短促热裂解（fastpyrolysis)以及微波炭化等新技术也被纳入生物黑炭生产技术范畴。生物黑炭与自然和人为活动中生产的炭屑（charcoal)、活性炭和碳黑不同,尽管这些都是有机生物质碳热处理下的产物。高温热裂解也释放C〇2,在秸轩生物黑炭转化制备装置中，生产过程一般只消耗其中10%的能量。就消耗生物质较多的合成气生产过程而言，其生物黑炭副产物中仍有超过60%的碳保留。

　　用于转化而生产生物黑炭的原料来自植物生产的各种秸轩原料和废弃物，包括木屑，树皮，多种作物秸轩（作物茎叶、果壳、米糠），生物能作物柳枝稷(switchgrass),加工工业如制糖工业中甘鹿渣、制油工业中油菜饼和橄榄油的残渣等有机废弃物，造纸工业中的纸渣（纸浆），畜禽养殖业废弃物以及城市污泥、生活垃圾等废弃物。当然，单宁和木质素含量高而灰分和氮含量低的有机废弃物最适合中温（约500C)条件下生物黑炭的加工。

　　不过，兼顾能源高效利用和潜在固碳减排效益最大化的生物黑炭商业制造技术还很不成熟，还没有形成适合不同原料的最优化生物黑炭工程转化的商业化技术。但木材和农作物秸轩的生物黑炭转化技术基本成形,其基本工作原理。能源排放与全球变暖的挑战，施用生物黑炭以培育肥沃高碳土壤（terrapreta)的国际呼声越来越高涨。随着农业碳交易或碳补偿机制的期望认可，生物黑炭转化和农业应用越来越显得经济可行。当前普遍认为，生物黑炭的土壤施用可能是唯一的通过施入稳定性碳来改变生态系统土壤碳库自然平衡，从而达到大幅度提高土壤碳库容量的技术方式。

　　目前，生物质燃烧构成了全球CH4排放量的10%和N2O排放量的1%。将生物能作物裂解转化为生物黑炭,尽管不能完全消除这些排放，但是能通过热裂解而大大减少温室气体释放。尽管生物能作物（例如柳枝稷等）是生物黑炭转化的良好原料,但是全面推广利用这些作物原料来制造生物能或用于制造生物黑炭将会冲击耕地资源，并反过来影响生物能作物的价格7]。这正如美国利用玉米等农产品大规模转化生产生物乙醇一样，严重影响了世界粮食价格7]。因此，目前的生物黑炭应用主要是针对农业废弃物利用。当前研究应着眼于将农业中每年持续生产的非收获性生物质或生物质废弃物转化为稳定的碳组分而施用于农田。研究表明，秸轩等废弃物转化为生物黑炭施于农田不仅可避免燃烧释放,而且能提高土壤碳储存进而实现减排，并且这种更大的土壤碳库比陆地生态系统固碳(例如再造林）更长效。

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