生物炭不仅储存碳还能储存水提高农民的抗旱能力

随着气候变化，澳大利亚南部大部分地区预计将变得更加干燥。极端降雨也变得越来越常见。

对于农民来说，这些变化带来了巨大的风险。我们能做些什么来管理已经确定的变化?一种适应方法是确保水渗透到松软的土壤中，而不是蒸发或流入水道。

生物炭就是为此而生的。你可能熟悉这种类似木炭的物质在土壤中储存更多碳的用途。但生物炭还有另一个非常有用的特性：它通常具有高度多孔性。如果你把它添加到土壤中，它可以储存雨水或灌溉水，直到植物将其抽出。它还可以帮助释放土壤养分并恢复因过度使用而退化的土壤。

今年，生物炭专家发布了一份农民指南，介绍了如何使用生物炭来增强抗旱能力、最大限度提高作物产量和增强抗病能力。

但如何才能可持续地大规模生产呢?我们的新研究找到了一个答案——利用我们花园里的绿色垃圾，并将其与其他合适的来源混合。

生物炭到底有什么好处?

生物炭看起来与传统木炭相似。但木炭来自木材，可用作燃料。对木炭的需求导致一些国家出现森林砍伐。

生物炭的原料包括食物垃圾、废水生物固体、林业废弃物或农业废弃物(如麦秸和坚果壳)。生物炭的制作方法是在低氧条件下加热有机物，这一过程称为热解。

热解通常产生的能量比其消耗的能量多，这意味着生物炭制造也可以产生生物能源。热解产生的碳排放量远低于焚烧或填埋分解产生的碳排放量。

生物炭作为一种有希望应对气候变化的方法引起了全球关注。2018年，它首次被认可为一种可能的负排放技术。

这是因为生物炭工艺会锁定其现有的碳并通过增加土壤碳来增加碳。如果扩大规模，生物炭可以储存大量的碳，这些碳不会因野火或微生物分解而流失。

但生物炭还有另一个重要优点：它可以储存大量的水。一公斤生物炭可以储存多达4升的水。

下雨或农民灌溉时，生物炭改良土壤可以更长时间地保持水分。在排水迅速的沙质土壤中，生物炭可以保持水分十多天，并在作物根部需要水分时缓慢释放水分。

当我们将优质生物炭添加到土壤中时，土壤会变得更加多孔。这为水分的储存、土壤微生物的繁殖和空气的流通提供了空间。反过来，这又改善了植物对土壤养分的吸收。

缺点是什么?目前，我们还不清楚热解是否能去除所有令人担忧的化学物质，或者从长远来看，某些风险是否大于好处。所谓的“永久化学物质”可能无法通过热解完全消除。如果热解设计不当，可能会形成有毒的二恶英。

在某些情况下，生物炭可能会促使土壤微生物产生无益的化学物质。如果使用受污染的有机废物，生物炭还可能向土壤中添加盐分、微量金属或其他毒素。

通过精心设计生物炭工程工艺和测试，可以很大程度上避免这些问题。

不同的材料，不同的生物炭

今年早些时候，我们发表了一项研究成果，证实优质生物炭可以储存碳数百年。

生物炭原材料的选择会产生很大的影响。我们发现，当制造商使用木质材料时，生物炭非常稳定。但来自生物固体(来自废水的固体)的生物炭不太稳定。

一种特别好的生物炭是由木材、树枝和草制成的。这种生物炭可以促进壤土或沙质土壤中钾和钙的吸收，解决盐渍土问题，让植物更好地吸收氮。使用生物炭并不意味着停止使用肥料——但它可以帮助农民从土壤添加剂中获得更多。它的保水能力也非常高，可达其体积的60%。

使用经过认证的生物炭是确保获得高质量产品的好方法。

如果使用得当，生物炭确实大有可为。我们最新的生命周期评估发现，在我们的农场上撒播约5800万吨生物炭，一年可消除相当于每个澳大利亚家庭(截至2017年为6800万户)的温室气体排放量。

完善生物炭

有多种方法可以优化生物炭的制作过程。例如，将生物炭陈化一年可以使其容纳更多的水。

不同的颗粒大小适合不同的土壤。最近的研究表明，细粒生物炭最适合黏土，而粗粒生物炭最适合沙质土壤。

生物炭的供应和使用正在增长。预计明年全球市场规模将达到近50亿澳元。大型生物炭生产设施可以最大限度地利用释放的热能，同时控制任何危险排放。但您只需在花园中用简单的设备就能制作生物炭。

我们要做的工作是找出最适合植物的生物炭、土壤和微生物相互作用，并将生物炭添加到更广泛的可持续农业实践中。

世界上有很多好主意，但都没有得到重视。生物炭之所以更有可能成功，是因为它能造福农民和地球。