泥炭產業的產品市場由專業基質、土壤調理劑、功能肥料、綠色能源和健康醫藥五大板塊構成。我國泥炭基質板塊起步良好,年基質產銷總量已達1000萬立方米,市場擴展迅速。由于基質制備門檻較低,市場競爭激烈,企業利潤微薄,急需開辟泥炭產業下一個風口,尋找泥炭產業下一個金礦。根據國家政策導向、市場需求和泥炭具有的獨特優勢,選擇泥炭為主要原料,在科學診斷基礎上,針對性配入必要功能組分,研制開發泥炭土壤調理劑,打造滿足市場需求、解決市場痛點的爆品,將為泥炭產業開辟下一個風口和金礦。
一、政策導向與市場需求
泥炭產業是以泥炭為生產資料進行加工利用,為現代農業和環境修復服務的新興產業。泥炭是設施農業創新、退化環境修復、功能肥料生產、健康醫藥開發和海綿城市建設不可缺少的新型綠色資材。在我國積極轉變經濟發展方式、倡導科技創新、關注健康安全的今天,泥炭產業因其知識技術密集,原料綠色安全,資金物流橫跨境內外,符合我國創新、綠色、開放、協調、共享的發展理念,成長潛力大,綜合效益好,對我國經濟社會全局和長遠發展具有重大引領帶動作用。充分利用國家產業政策有利泥炭產業發展的大好時機,主動發揮泥炭產品科技含量高、原料健康安全優勢,積極開辟泥炭產業下一個風口和金礦,催生泥炭產業爆品,打造綠色創新動力,對促進我國退化土壤改良和污染土壤修復技術進步,提高農業科技水平,增加作物產量,改善農產品質量,建設美麗中國,都具有重要的現實意義和長遠的戰略意義。
我國設施農業總面積為391.5萬公頃,連年重迎茬種植和化肥農藥濫用已經導致土壤嚴重退化和污染,土壤板結僵化、酸化、鹽漬化、營養失調、重金屬和抗生素超標和土傳性病蟲嚴重,不得不靠大量使用化肥農藥維持生產,走入農業土壤退化-大量投入農藥化肥-繼續退化的惡化循環,急需行之有效技術和資材破解設施農業土壤退化和污染難題;我國因采礦形成的采空區面積為134.9萬公頃,采礦活動占用或破壞的土地面積為238.3萬公頃,需要復墾治理;全國因鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物污染的土壤總面積2026萬公頃,尚無經濟適用的修復手段;全國荒漠化土地占國土陸地總面積的27.3%,并以每年2460平方公里的速度增長,土壤改良和修復任務艱巨。造成土壤退化和污染的原因雖與耕作制度不佳、過量化肥農藥投入有密切關系,但核心表現是土壤有機質嚴重虧缺,導致土壤板結、酸化、鹽漬化、養分失衡和病蟲害積累,造成土壤退化和肥力下降。深入分析、積極探索有機質在退化土壤改良和修復中作用和價值,尋找經濟合理的優質有機質來源和配套技術,是解決我國土壤退化和污染土壤問題,實現質量興農、綠色興農、品牌強農的國家發展戰略的重要舉措。
黨的十八大以來,我國已經把科技創新、生態文明列為基本國策,創新、 綠色、開放、協調、共享五大發展理念已經成為新時期治國理政的基本綱領。為了推進創新發展、綠色發展的國家戰略,黨中央國務院先后下發了《關于加大改革創新力度,加快農業現代化建設的若干意見》、《關于土壤污染防治行動計劃的通知(土十條)》等重要文件;國土資源部、環境保護部著手進行泥炭改良退化土壤改良和修復污染土壤的可行性研究;農業部發布了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》、《開展果菜茶有機肥替代化肥行動方案》等文件,將有機肥替代作為農業環境修復、農業生產方式改革的重要手段。近日,農業部提出了質量興農、綠色興農、品牌強農的全新工作思路,大力推進農產品的安全、健康、優質,強化現代生產要素的集成運用,促進農業的創新力、競爭力和全要素生產率提高,努力構建農業生產與周邊環境的生命共同體。泥炭作為一種新興、潔凈、有機、安全的自然資源,不僅完全契合國家產業政策,還將因為泥炭的優異品質和獨有特性,成為我國退化土壤改良和污染土壤修復的新型投入品,泥炭產品進入土壤改良和修復的政策大門已經徐徐打開。
二、泥炭是土壤改良和修復的最佳投入品
泥炭是由死亡植物殘體在積水還原環境中積累轉化形成的有機礦產資源。因為造炭植物組成和水文氣候環境不同,在寒溫帶主要發育積累蘚類泥炭,在中溫帶主要發育積累草本泥炭,在熱帶海洋氣候區主要發育積累木本泥炭。而在一個泥炭地中,水深則控制著植被群落組成,進而控制著泥炭性質;水文情勢進而控制著植物殘體分解途徑和分解程度。泥炭由植物殘體轉化而成,泥炭發生發育遠離人類活動,所以泥炭有機質含量高、腐殖酸活性強、無內生外源污染、礦體水平展布、品位橫向穩定、便于工業開采和機械加工,是土壤改良和修復的最佳投入品,沒有之一。
1,泥炭屬于成熟有機質,無需再發酵加工
泥炭在積累形成環境是一個積水厭氧空間,植物殘體在無氧環境中經歷厭氧發酵,一部分有機成分轉化為小分子有機物或、甲烷、水和無機物,一些小分子分解產物在厭氧菌作用下,再合成轉化形成了腐殖酸,完成了從生有機質向熟有機質的轉化。泥炭屬于成熟有機質,所以泥炭可以直接使用,無需再發酵,不會在使用過程中因泥炭發酵生熱而造成燒苗,也不會因為再發酵與作物爭奪氮素營養。而畜禽糞便、作物秸稈等生有機物質如果不經發酵直接使用,都會造成燒苗和與作物爭奪氮素而營養虧缺的事故發生。泥炭賦存地表,土壤分類中已經把泥炭地定義為有機土,無論泥炭地保持自然濕地狀態,還是改造為農田,都可以生長多種多樣的野生植物和人工作物,也進一步證明泥炭是一種熟有機質,而不必再重新發酵處理。將泥炭定義為成熟有機質對泥炭產品加工具有重要意義。
2,泥炭有機質含量遠高于其他有機肥料
草本泥炭有機質含量一般在50%以上,木本泥炭和蘚類泥炭的有機質含量大多超過90%以上,遠遠高于雞糞的25%有機質含量,羊糞的24%,豬糞的15%,牛糞的14.5%,蚯蚓糞的28%,甚至高于餅肥的65-70%,這在自然界中是絕無僅有的。 由于泥炭有機質含量高,在單位面積使用量就可以比常規有機肥大大減少,從而大大降低泥炭在土壤改良和修復中的用量。換句話說,使用泥炭作為土壤肥力培育投入品,將比常規有機肥更容易提升和恢復土壤有機質指標。
3,泥炭腐殖酸含量大活性強,遠超其他有機肥料。
腐殖酸在退化土壤改良和修復中具有不可替代的功能性成分。造炭植物殘體在厭氧條件下發酵,有機物難以完全分解,而易于形成小分子有機物,眾多小分子有機物易于在厭氧微生物作用下聚合轉化成為腐殖酸,所以草本泥炭腐殖酸含量多在30-50%,蘚類泥炭腐殖酸多在20-40%,木本泥炭腐殖酸甚至超過60%。泥炭大多形成積累于地表,年代多在3000-5000年之間,所形成的腐殖酸遠比褐煤年齡小,芳構化程度低,活性基團豐富,黃腐酸占總腐殖酸的比值遠遠大于褐煤風化煤。因此,泥炭腐殖酸不僅含量高,其活性也遠遠大于褐煤和風化煤,在土壤改良過程中甚至可以不加活化直接使用。畜禽糞便中的腐殖酸、秸稈發酵有機肥中的腐殖酸一般在5-15%,與泥炭腐殖酸含量相比不可同日而語。可見泥炭作為退化土壤改良和污染土壤修復的投入品比畜禽糞便和秸稈發酵有機肥更有優勢。
4,泥炭資源來自天然,潔凈安全,沒有污染
泥炭形成于人類文明出現之前,泥炭地大多位于水系上游,遠離人類活動,工業污染不可能進入泥炭地。所以泥炭中沒有抗生素、農藥、重金屬污染和其他工業有機污染。泥炭中本底重金屬含量高低取決于流域水文地球化學環境,由于自然界中重金屬難以溶解運移,因此泥炭本底重金屬含量很少,無一高于國家限量標準。因此,泥炭是真正的綠色、健康、有機、安全的土壤改良和修復投入品,即使長期使用,也不會對環境造成任何負累。
5,泥炭質地均勻,物性松軟,便于工業化處理
泥炭礦體產狀水平,質地均勻,便于工業化開采。世界上廣泛采用的平面開采工藝和垂直切塊開采工藝可以維持泥炭原料品位穩定,從而保證了泥炭產品的質量穩定,不會出現有機肥那樣的位置不同、質量不同、質量難以控制的問題,有利于泥炭企業經營和質量管理。泥炭物性柔軟,便于機械加工,不需要金屬礦石、非金屬礦石加工的大功率、耐磨、耐腐蝕、耐高溫的機械、化工設備,泥炭加工過程不排放廢氣、廢水和廢渣,徹底脫離了畜禽糞便、秸稈發酵制備過程存在的蚊蠅橫飛、臭氣熏天生產環境,生產過程沒有無環境污染。所開采的泥炭地屬于沒有濕地水文、濕地植被和泥炭積累過程的退化泥炭地,不存在破壞濕地的環境問題。因此,以泥炭為主要原料生產土壤調理劑,項目建設機械設備和環保投入資金需求少,折舊費用小,加工成本低,產品競爭力強。
6,原料來源廣泛,可借助一帶一路戰略從全球配置資源
我國地處中溫帶季風氣候區,大氣降雨量小于蒸發量,水文氣候環境不利于蘚類泥炭和木本泥炭的形成和積累,因此我國泥炭99%屬于低位草本泥炭。全國泥炭總儲量124億立方米,扣除自然保護和埋藏等不易開發儲量,我國可供開發的泥炭資源約為50億立方米。相對于我國巨大的退化土壤改良和污染土壤修復市場對泥炭的需求,我國泥炭不論在總量還是類別上都是稀缺的。因此我國泥炭產業必須采取資金技術走出去,資源效益帶回來的國際化戰略,借助一帶一路平臺從全球配置資源,以滿足國內快速增長的資源需求。全球泥炭地總面積400萬平方公里,投入商業化開采總面積不到1%,后備儲量巨大。全球每 年新生泥炭儲量20億立方米,每年泥炭開采量不到1億立方米,泥炭新生量遠遠大于開采量,因此泥炭被1978年聯合國大會確定為可更新資源。 印尼、馬來西亞地處海上絲綢之路的東端,是木本泥炭和椰糠主要產地,并可享受免稅政策。西北歐和俄羅斯位于陸上絲綢之路經濟帶的西端,是我國蘚類泥炭主要進口國。近年來由于全球能源價格持續走低,能源泥炭需求持續下降,急需新招新的替代市場,目前有超過30個世界泥炭產品品牌在中國銷售,從國外引進泥炭資源迎來最佳時機。積極利用一帶一路平臺,開展國際泥炭產業經濟合作,可以為我國獲得取值不盡的泥炭資源。
三、泥炭在退化土壤改良和污染土壤修復中的作用
1,泥炭有機質可以提供作物需要的各種養分
泥炭有機質不僅是一種穩定而長效的碳源物質,泥炭有機質中還含有作物和微生物所需要的各種營養元素。隨著泥炭有機質在土壤中礦化,泥炭中的有機養分就會不斷地釋放出來,供作物和微生物利用。此外,泥炭有機質在分解過程中,還可產生多種有機酸和腐殖酸,加快土壤礦物風化,促進土壤養分有效化,絡合多價金屬離子,增加其有效性。
2,泥炭有機質可以增強土壤保水保肥和消減鹽分性能
泥炭富含有機質和腐植酸,微細結構復雜,比表面巨大,活性基團發達,既能吸持大量水分,提高土壤保水能力,又能吸附鰲合土壤游離養分,提高土壤保肥能力。泥炭有機質和腐植酸可以改善土壤滲透性,減少水分蒸發,提高水分有效性。泥炭腐植酸電性以負電荷為主,故具有較強的吸咐陽離子能力,K+、NH4、Ca2+、Mg2+等陽離子被吸咐后,就可避免隨水流失,隨時可被根系陽離子交換,供作物吸收。泥炭腐植酸保存陽離子養分能力比礦質膠體大幾倍到幾十倍,泥炭腐植酸陽離子交換量可達150-400 mol/kg,保肥能力大大提高。泥炭腐植酸又是一種含有多個酸性功能團的弱酸,其鹽類具有兩性膠體作用,因此泥炭腐植酸具有很強緩沖酸堿變化的能力。增加土壤中泥炭腐植酸含量,可增強土壤緩沖酸堿變化性能。泥炭腐植酸的弱酸性可中和鹽堿土壤的堿性,所含有的20多種官能團具有強大離子交換性能和吸附絡合性能,能有效降低土壤鹽分濃度和pH值。
3,泥炭有機質可以改善土壤物理性質
泥炭有機質和腐植酸是一種有機膠體,具有較強的粘結力和粘著力,可以增加砂土粘性,促進團粒結構形成。泥炭有機質和腐植酸結構松軟,絮狀多孔,粘結力高而粘著力小,易形成散碎團粒,使土壤松軟而不結塊,進而提高土壤保水、透水和通氣性。泥炭富含植物纖維,腐植酸活性強,可以改善土壤耕性,延長適耕期,提高耕作質量。泥炭有機質和腐殖酸顏色暗褐,能夠明顯加深土壤顏色,提高土壤吸熱性。泥炭腐植酸熱容量大,導熱性小,增加土壤中泥炭腐殖酸和腐殖酸含量,可以提高土溫,降低土溫變輻,利于土壤保溫和春播作物早發速長。
4,泥炭有機質可改善土壤微生物活性
土壤微生物生命活動所需的能量和營養物質均直接和間接來自土壤有機質。使用泥炭有機質改良培肥退化土壤,增加土壤微生物碳源和能源供應,擴大土壤微生物群落和個體數量,提高微生物活性。泥炭有機質可以調節土壤酸堿反應,促進土壤結構等物理性質改善,有利于微生物的活動,提高土壤微生物轉化能力。泥炭有機質礦化慢,可以持久穩定地向微生物提供能源,不易產生作物猛發或脫肥現象。
5,泥炭有機質可以促進植物的生理活性
泥炭腐殖酸可提高植物生理活性。泥炭腐殖酸鹽能改變植物體內糖類代謝,促進還原糖的積累,提高細胞滲透壓,從而增強了作物抗旱抗逆能力。泥炭腐殖酸能提高過氧氫酶的活性,加速種子發芽和養分吸收,增加生長速度。泥炭腐植酸能加強作物呼吸作用,增加細胞膜透性,從而提高其對養分吸收能力,加速細胞分裂,增強根系的發育。
6,泥炭有機質可減少農藥和重金屬的污染
泥炭腐殖酸是含有羧基、酚基、酮基、酚羥基等多種活性功能團的混合物,腐植酸的特殊結構和理化特性決定了泥炭腐植酸污染土壤修復上的重要作用。首先,泥炭腐殖酸可以改變污染土壤重金屬存在形態,使重金屬的低價可溶可吸收形態轉變為高價固定態,從而降低作物對重金屬的直接吸收利用。泥炭腐殖酸可以用離子替換掉螯合態和絡合態重金屬離子,使重金屬不易被作物吸收,減輕農作物重金屬污染風險。泥炭腐殖酸能使殘留在土壤中的DDT、三氮雜苯等化學農藥溶解度增大,加速淋出土體,減少污染和毒害。泥炭腐殖酸還能與某些金屬離子絡合,使有毒金屬離子隨水排出土體,減少對作物的危害和對土壤的污染。 泥炭中的黃腐酸分子量較低,有利于重金屬的活化、增容和解吸,明顯提高富集植物對各種重金屬吸收。泥炭中的棕腐酸和黑腐酸分子量較大,對重金屬有還原、吸附和固定作用,可降鎘、汞、鉛等重金屬有效性。泥炭腐殖酸能通過增加對有機物的吸附量和穩定性,固定在土壤中,失去活性,或者誘導有機物的活性自由基光解、化學降解,從而達到為土壤“解毒”的功效。
四、多措并舉,開拓金礦
以泥炭為主要原料進行土壤調理劑研制和產業化開發,可以為泥炭企業帶來經營利潤的提升和產銷量的增加,帶來物流和現金流的大幅度增加。每公頃土地土壤調理劑使用量至少為15立方米,育苗基質每公頃需要量只有2.25立方米,單位土地面積上土壤調理劑用量是育苗基質的用量的6.7倍。由于泥炭土壤調理劑生產需要科學診斷、合理配伍,技術附加值高,所以土壤調理劑的經營利潤也明顯高于基質產品,可見泥炭土壤調理劑用于退化土壤改良和污染土壤修復是泥炭產業的下一個風口和金礦。但是如何將泥炭土壤調理劑產品開發成泥炭產業的爆品?如何開拓出泥炭產業的下一個風口和金礦?我國泥炭產業還必須在以下幾個方面同心協力,刻苦攻關。
1,市場定位,滿足需求
土壤調理劑產品的市場定位必須根據市場需求、市場容量、市場價格敏感度、產品優勢、產品機會、產品威脅等方面綜合分析。泥炭屬于稀缺自然資源,加工制備成土壤調理劑后價格較高,普通露地作物因為產值低,利潤小,不誤承受泥炭土壤調理劑的優質優價。我國溫室大棚面積巨大,單位面積利潤遠遠高于露地作物,連年重茬迎茬種植和化肥農藥濫用已經導致保護地土壤嚴重退化和污染,土壤改良和修復需求迫切,對泥炭土壤調理劑價格敏感度低。因此,應該選擇設施農業土壤改良和污染修復作為泥炭土壤調理劑的目標市場,而其他土地的改良和修復只有在政府或企業特需、投資造價較高情況才能成為泥炭土壤調理劑的目標市場。
2,科學診斷,功能配伍
保護地土壤的障礙問題千差萬別,各地種植作物的品種、季節、管理措施錯綜復雜,用一個泥炭土壤調理劑去解決所有土壤的障礙問題顯然是不可能的。土壤調理劑的核心技術是根據土壤障礙因素科學診斷和針對性調配功能成分,診斷準確和配方科學是確保泥炭土壤調理劑使用效果和市場擴展的基礎,也是不同企業之間競爭力所在。對于板結土壤應該突出調理劑的結構建造功能,對于酸堿不適作物植物生長的土壤,應該增強調理劑的酸度調劑功能。對于次生鹽漬化土壤,必須增強調理劑的吸鹽降鹽功能,調整土壤酸堿度。對于重金屬污染土壤,則必須補充功能性組分改變重金屬價態,減少植物對重金屬的吸收。對于營養失衡的土壤,必須根據土壤營養虧缺情況和計劃種植作物營養需求,主動補償虧缺元素,平衡營養比例,滿足植物需求。當然退化或污染土壤可能不止一個障礙因素,可能幾種問題交叉出現,錯綜復雜,土壤調理劑就必須在科學診斷基礎上,通過合理調節物料配方,科學配伍君臣佐使,達到一劑藥下去,幾種疾病同時解除的目的。純粹的有機質雖然能夠改良土壤,但無法保證當季作物產量。單純使用化肥雖然能夠保證產量,但土壤退化觸目驚心,不可持續,因此,土壤調理劑必須有機質和營養元素緊密配合,長效速效結合,增產和改土結合。
3,專業設備開發
設備的自動化、生產的規模化是泥炭土壤調理劑企業保證生產規模、控制產品質量、取得合理利潤的基礎。泥炭物料堆密度低,流動性差,塌落度低,易于堵塞料斗,造成生產停頓。粉狀泥炭產品雖生產工藝簡單,但用戶使用不便。泥炭含水量大,粉碎時粘結機腔;泥炭纖維多,盤式造粒不成球;泥炭腐植酸對溫度敏感,不能承受高溫烘干。所以研制開發適于高水分泥炭加工的粉碎、造粒、烘干自動化成套生產線,對于泥炭土壤調理劑能否走入市場起到決定性作用。
4,編制標準,規范行業
標準和檢驗是泥炭產業健康發展之車的兩個輪子,是規范泥炭土壤調理劑行業經營秩序的基礎。嚴謹科學的產品標準可以提高泥炭土壤調理劑門檻,是防止假冒偽劣擾亂市場,保障行業健康發展的重要手段。目前國內的土壤調理劑主要是調劑土壤酸堿度的巖石礦物產品、增加土壤保水性的保水劑和一部分微生物沖劑,以泥炭為主要原料的活化復合泥炭土壤調理劑尚少見市場。因此根據國外泥炭土壤調理劑質量指標和國內科研數據,先行制定泥炭土壤調理劑產品標準,可以科學引導泥炭行業有序進入土壤調理劑市場,防止因為市場大、利潤高一擁而上,因為技術工藝不過關、品質效益無保障一哄而散,確保泥炭土壤調理劑行業文件起步,有序發展。
5,科學使用,節本增效
由于泥炭具有的獨特優勢,使其即使不加任何輔助成分,直接使用泥炭原料,也會取得良好的改良修復效果。但是,直接使用泥炭原料會大幅度增加泥炭原料消耗,提高用戶使用成本,降低泥炭技術附加值,不值得推薦。所以必須對泥炭資源進行深加工,既可以提高泥炭產品技術附加值,減少用戶操作難度,也可以減少泥炭原料的消耗,取得更大經濟效益。但是要讓目標土壤的有機質含量增加1%,每畝必須施用6.7噸含有機質90%、水分50%泥炭,對于大面積施用用戶是難以接受的。為解決使用量和使用成本的矛盾,可以采取微域多年改良法,即每年只在作物種植位置下部的微小區域內施入土壤調理劑,讓用戶當年獲得受益。下一年度耕作時繼續下一個位置的土壤,周而復始,達到改良土壤的目的。
泥炭土壤調理劑即將成為泥炭產業的下一個風口和金礦,泥炭土壤調理劑將因為產品利潤高、需求量大、針對性強、有效解決市場痛點,將成為我國泥炭產業的第一個爆品。滄海橫流,方顯英雄本色。一切有志泥炭企業,讓我們共同努力吧!
一、政策導向與市場需求
泥炭產業是以泥炭為生產資料進行加工利用,為現代農業和環境修復服務的新興產業。泥炭是設施農業創新、退化環境修復、功能肥料生產、健康醫藥開發和海綿城市建設不可缺少的新型綠色資材。在我國積極轉變經濟發展方式、倡導科技創新、關注健康安全的今天,泥炭產業因其知識技術密集,原料綠色安全,資金物流橫跨境內外,符合我國創新、綠色、開放、協調、共享的發展理念,成長潛力大,綜合效益好,對我國經濟社會全局和長遠發展具有重大引領帶動作用。充分利用國家產業政策有利泥炭產業發展的大好時機,主動發揮泥炭產品科技含量高、原料健康安全優勢,積極開辟泥炭產業下一個風口和金礦,催生泥炭產業爆品,打造綠色創新動力,對促進我國退化土壤改良和污染土壤修復技術進步,提高農業科技水平,增加作物產量,改善農產品質量,建設美麗中國,都具有重要的現實意義和長遠的戰略意義。
我國設施農業總面積為391.5萬公頃,連年重迎茬種植和化肥農藥濫用已經導致土壤嚴重退化和污染,土壤板結僵化、酸化、鹽漬化、營養失調、重金屬和抗生素超標和土傳性病蟲嚴重,不得不靠大量使用化肥農藥維持生產,走入農業土壤退化-大量投入農藥化肥-繼續退化的惡化循環,急需行之有效技術和資材破解設施農業土壤退化和污染難題;我國因采礦形成的采空區面積為134.9萬公頃,采礦活動占用或破壞的土地面積為238.3萬公頃,需要復墾治理;全國因鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物污染的土壤總面積2026萬公頃,尚無經濟適用的修復手段;全國荒漠化土地占國土陸地總面積的27.3%,并以每年2460平方公里的速度增長,土壤改良和修復任務艱巨。造成土壤退化和污染的原因雖與耕作制度不佳、過量化肥農藥投入有密切關系,但核心表現是土壤有機質嚴重虧缺,導致土壤板結、酸化、鹽漬化、養分失衡和病蟲害積累,造成土壤退化和肥力下降。深入分析、積極探索有機質在退化土壤改良和修復中作用和價值,尋找經濟合理的優質有機質來源和配套技術,是解決我國土壤退化和污染土壤問題,實現質量興農、綠色興農、品牌強農的國家發展戰略的重要舉措。
黨的十八大以來,我國已經把科技創新、生態文明列為基本國策,創新、 綠色、開放、協調、共享五大發展理念已經成為新時期治國理政的基本綱領。為了推進創新發展、綠色發展的國家戰略,黨中央國務院先后下發了《關于加大改革創新力度,加快農業現代化建設的若干意見》、《關于土壤污染防治行動計劃的通知(土十條)》等重要文件;國土資源部、環境保護部著手進行泥炭改良退化土壤改良和修復污染土壤的可行性研究;農業部發布了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》、《開展果菜茶有機肥替代化肥行動方案》等文件,將有機肥替代作為農業環境修復、農業生產方式改革的重要手段。近日,農業部提出了質量興農、綠色興農、品牌強農的全新工作思路,大力推進農產品的安全、健康、優質,強化現代生產要素的集成運用,促進農業的創新力、競爭力和全要素生產率提高,努力構建農業生產與周邊環境的生命共同體。泥炭作為一種新興、潔凈、有機、安全的自然資源,不僅完全契合國家產業政策,還將因為泥炭的優異品質和獨有特性,成為我國退化土壤改良和污染土壤修復的新型投入品,泥炭產品進入土壤改良和修復的政策大門已經徐徐打開。
二、泥炭是土壤改良和修復的最佳投入品
泥炭是由死亡植物殘體在積水還原環境中積累轉化形成的有機礦產資源。因為造炭植物組成和水文氣候環境不同,在寒溫帶主要發育積累蘚類泥炭,在中溫帶主要發育積累草本泥炭,在熱帶海洋氣候區主要發育積累木本泥炭。而在一個泥炭地中,水深則控制著植被群落組成,進而控制著泥炭性質;水文情勢進而控制著植物殘體分解途徑和分解程度。泥炭由植物殘體轉化而成,泥炭發生發育遠離人類活動,所以泥炭有機質含量高、腐殖酸活性強、無內生外源污染、礦體水平展布、品位橫向穩定、便于工業開采和機械加工,是土壤改良和修復的最佳投入品,沒有之一。
1,泥炭屬于成熟有機質,無需再發酵加工
泥炭在積累形成環境是一個積水厭氧空間,植物殘體在無氧環境中經歷厭氧發酵,一部分有機成分轉化為小分子有機物或、甲烷、水和無機物,一些小分子分解產物在厭氧菌作用下,再合成轉化形成了腐殖酸,完成了從生有機質向熟有機質的轉化。泥炭屬于成熟有機質,所以泥炭可以直接使用,無需再發酵,不會在使用過程中因泥炭發酵生熱而造成燒苗,也不會因為再發酵與作物爭奪氮素營養。而畜禽糞便、作物秸稈等生有機物質如果不經發酵直接使用,都會造成燒苗和與作物爭奪氮素而營養虧缺的事故發生。泥炭賦存地表,土壤分類中已經把泥炭地定義為有機土,無論泥炭地保持自然濕地狀態,還是改造為農田,都可以生長多種多樣的野生植物和人工作物,也進一步證明泥炭是一種熟有機質,而不必再重新發酵處理。將泥炭定義為成熟有機質對泥炭產品加工具有重要意義。
2,泥炭有機質含量遠高于其他有機肥料
草本泥炭有機質含量一般在50%以上,木本泥炭和蘚類泥炭的有機質含量大多超過90%以上,遠遠高于雞糞的25%有機質含量,羊糞的24%,豬糞的15%,牛糞的14.5%,蚯蚓糞的28%,甚至高于餅肥的65-70%,這在自然界中是絕無僅有的。 由于泥炭有機質含量高,在單位面積使用量就可以比常規有機肥大大減少,從而大大降低泥炭在土壤改良和修復中的用量。換句話說,使用泥炭作為土壤肥力培育投入品,將比常規有機肥更容易提升和恢復土壤有機質指標。
3,泥炭腐殖酸含量大活性強,遠超其他有機肥料。
腐殖酸在退化土壤改良和修復中具有不可替代的功能性成分。造炭植物殘體在厭氧條件下發酵,有機物難以完全分解,而易于形成小分子有機物,眾多小分子有機物易于在厭氧微生物作用下聚合轉化成為腐殖酸,所以草本泥炭腐殖酸含量多在30-50%,蘚類泥炭腐殖酸多在20-40%,木本泥炭腐殖酸甚至超過60%。泥炭大多形成積累于地表,年代多在3000-5000年之間,所形成的腐殖酸遠比褐煤年齡小,芳構化程度低,活性基團豐富,黃腐酸占總腐殖酸的比值遠遠大于褐煤風化煤。因此,泥炭腐殖酸不僅含量高,其活性也遠遠大于褐煤和風化煤,在土壤改良過程中甚至可以不加活化直接使用。畜禽糞便中的腐殖酸、秸稈發酵有機肥中的腐殖酸一般在5-15%,與泥炭腐殖酸含量相比不可同日而語。可見泥炭作為退化土壤改良和污染土壤修復的投入品比畜禽糞便和秸稈發酵有機肥更有優勢。
4,泥炭資源來自天然,潔凈安全,沒有污染
泥炭形成于人類文明出現之前,泥炭地大多位于水系上游,遠離人類活動,工業污染不可能進入泥炭地。所以泥炭中沒有抗生素、農藥、重金屬污染和其他工業有機污染。泥炭中本底重金屬含量高低取決于流域水文地球化學環境,由于自然界中重金屬難以溶解運移,因此泥炭本底重金屬含量很少,無一高于國家限量標準。因此,泥炭是真正的綠色、健康、有機、安全的土壤改良和修復投入品,即使長期使用,也不會對環境造成任何負累。
5,泥炭質地均勻,物性松軟,便于工業化處理
泥炭礦體產狀水平,質地均勻,便于工業化開采。世界上廣泛采用的平面開采工藝和垂直切塊開采工藝可以維持泥炭原料品位穩定,從而保證了泥炭產品的質量穩定,不會出現有機肥那樣的位置不同、質量不同、質量難以控制的問題,有利于泥炭企業經營和質量管理。泥炭物性柔軟,便于機械加工,不需要金屬礦石、非金屬礦石加工的大功率、耐磨、耐腐蝕、耐高溫的機械、化工設備,泥炭加工過程不排放廢氣、廢水和廢渣,徹底脫離了畜禽糞便、秸稈發酵制備過程存在的蚊蠅橫飛、臭氣熏天生產環境,生產過程沒有無環境污染。所開采的泥炭地屬于沒有濕地水文、濕地植被和泥炭積累過程的退化泥炭地,不存在破壞濕地的環境問題。因此,以泥炭為主要原料生產土壤調理劑,項目建設機械設備和環保投入資金需求少,折舊費用小,加工成本低,產品競爭力強。
6,原料來源廣泛,可借助一帶一路戰略從全球配置資源
我國地處中溫帶季風氣候區,大氣降雨量小于蒸發量,水文氣候環境不利于蘚類泥炭和木本泥炭的形成和積累,因此我國泥炭99%屬于低位草本泥炭。全國泥炭總儲量124億立方米,扣除自然保護和埋藏等不易開發儲量,我國可供開發的泥炭資源約為50億立方米。相對于我國巨大的退化土壤改良和污染土壤修復市場對泥炭的需求,我國泥炭不論在總量還是類別上都是稀缺的。因此我國泥炭產業必須采取資金技術走出去,資源效益帶回來的國際化戰略,借助一帶一路平臺從全球配置資源,以滿足國內快速增長的資源需求。全球泥炭地總面積400萬平方公里,投入商業化開采總面積不到1%,后備儲量巨大。全球每 年新生泥炭儲量20億立方米,每年泥炭開采量不到1億立方米,泥炭新生量遠遠大于開采量,因此泥炭被1978年聯合國大會確定為可更新資源。 印尼、馬來西亞地處海上絲綢之路的東端,是木本泥炭和椰糠主要產地,并可享受免稅政策。西北歐和俄羅斯位于陸上絲綢之路經濟帶的西端,是我國蘚類泥炭主要進口國。近年來由于全球能源價格持續走低,能源泥炭需求持續下降,急需新招新的替代市場,目前有超過30個世界泥炭產品品牌在中國銷售,從國外引進泥炭資源迎來最佳時機。積極利用一帶一路平臺,開展國際泥炭產業經濟合作,可以為我國獲得取值不盡的泥炭資源。
三、泥炭在退化土壤改良和污染土壤修復中的作用
1,泥炭有機質可以提供作物需要的各種養分
泥炭有機質不僅是一種穩定而長效的碳源物質,泥炭有機質中還含有作物和微生物所需要的各種營養元素。隨著泥炭有機質在土壤中礦化,泥炭中的有機養分就會不斷地釋放出來,供作物和微生物利用。此外,泥炭有機質在分解過程中,還可產生多種有機酸和腐殖酸,加快土壤礦物風化,促進土壤養分有效化,絡合多價金屬離子,增加其有效性。
2,泥炭有機質可以增強土壤保水保肥和消減鹽分性能
泥炭富含有機質和腐植酸,微細結構復雜,比表面巨大,活性基團發達,既能吸持大量水分,提高土壤保水能力,又能吸附鰲合土壤游離養分,提高土壤保肥能力。泥炭有機質和腐植酸可以改善土壤滲透性,減少水分蒸發,提高水分有效性。泥炭腐植酸電性以負電荷為主,故具有較強的吸咐陽離子能力,K+、NH4、Ca2+、Mg2+等陽離子被吸咐后,就可避免隨水流失,隨時可被根系陽離子交換,供作物吸收。泥炭腐植酸保存陽離子養分能力比礦質膠體大幾倍到幾十倍,泥炭腐植酸陽離子交換量可達150-400 mol/kg,保肥能力大大提高。泥炭腐植酸又是一種含有多個酸性功能團的弱酸,其鹽類具有兩性膠體作用,因此泥炭腐植酸具有很強緩沖酸堿變化的能力。增加土壤中泥炭腐植酸含量,可增強土壤緩沖酸堿變化性能。泥炭腐植酸的弱酸性可中和鹽堿土壤的堿性,所含有的20多種官能團具有強大離子交換性能和吸附絡合性能,能有效降低土壤鹽分濃度和pH值。
3,泥炭有機質可以改善土壤物理性質
泥炭有機質和腐植酸是一種有機膠體,具有較強的粘結力和粘著力,可以增加砂土粘性,促進團粒結構形成。泥炭有機質和腐植酸結構松軟,絮狀多孔,粘結力高而粘著力小,易形成散碎團粒,使土壤松軟而不結塊,進而提高土壤保水、透水和通氣性。泥炭富含植物纖維,腐植酸活性強,可以改善土壤耕性,延長適耕期,提高耕作質量。泥炭有機質和腐殖酸顏色暗褐,能夠明顯加深土壤顏色,提高土壤吸熱性。泥炭腐植酸熱容量大,導熱性小,增加土壤中泥炭腐殖酸和腐殖酸含量,可以提高土溫,降低土溫變輻,利于土壤保溫和春播作物早發速長。
4,泥炭有機質可改善土壤微生物活性
土壤微生物生命活動所需的能量和營養物質均直接和間接來自土壤有機質。使用泥炭有機質改良培肥退化土壤,增加土壤微生物碳源和能源供應,擴大土壤微生物群落和個體數量,提高微生物活性。泥炭有機質可以調節土壤酸堿反應,促進土壤結構等物理性質改善,有利于微生物的活動,提高土壤微生物轉化能力。泥炭有機質礦化慢,可以持久穩定地向微生物提供能源,不易產生作物猛發或脫肥現象。
5,泥炭有機質可以促進植物的生理活性
泥炭腐殖酸可提高植物生理活性。泥炭腐殖酸鹽能改變植物體內糖類代謝,促進還原糖的積累,提高細胞滲透壓,從而增強了作物抗旱抗逆能力。泥炭腐殖酸能提高過氧氫酶的活性,加速種子發芽和養分吸收,增加生長速度。泥炭腐植酸能加強作物呼吸作用,增加細胞膜透性,從而提高其對養分吸收能力,加速細胞分裂,增強根系的發育。
6,泥炭有機質可減少農藥和重金屬的污染
泥炭腐殖酸是含有羧基、酚基、酮基、酚羥基等多種活性功能團的混合物,腐植酸的特殊結構和理化特性決定了泥炭腐植酸污染土壤修復上的重要作用。首先,泥炭腐殖酸可以改變污染土壤重金屬存在形態,使重金屬的低價可溶可吸收形態轉變為高價固定態,從而降低作物對重金屬的直接吸收利用。泥炭腐殖酸可以用離子替換掉螯合態和絡合態重金屬離子,使重金屬不易被作物吸收,減輕農作物重金屬污染風險。泥炭腐殖酸能使殘留在土壤中的DDT、三氮雜苯等化學農藥溶解度增大,加速淋出土體,減少污染和毒害。泥炭腐殖酸還能與某些金屬離子絡合,使有毒金屬離子隨水排出土體,減少對作物的危害和對土壤的污染。 泥炭中的黃腐酸分子量較低,有利于重金屬的活化、增容和解吸,明顯提高富集植物對各種重金屬吸收。泥炭中的棕腐酸和黑腐酸分子量較大,對重金屬有還原、吸附和固定作用,可降鎘、汞、鉛等重金屬有效性。泥炭腐殖酸能通過增加對有機物的吸附量和穩定性,固定在土壤中,失去活性,或者誘導有機物的活性自由基光解、化學降解,從而達到為土壤“解毒”的功效。
四、多措并舉,開拓金礦
以泥炭為主要原料進行土壤調理劑研制和產業化開發,可以為泥炭企業帶來經營利潤的提升和產銷量的增加,帶來物流和現金流的大幅度增加。每公頃土地土壤調理劑使用量至少為15立方米,育苗基質每公頃需要量只有2.25立方米,單位土地面積上土壤調理劑用量是育苗基質的用量的6.7倍。由于泥炭土壤調理劑生產需要科學診斷、合理配伍,技術附加值高,所以土壤調理劑的經營利潤也明顯高于基質產品,可見泥炭土壤調理劑用于退化土壤改良和污染土壤修復是泥炭產業的下一個風口和金礦。但是如何將泥炭土壤調理劑產品開發成泥炭產業的爆品?如何開拓出泥炭產業的下一個風口和金礦?我國泥炭產業還必須在以下幾個方面同心協力,刻苦攻關。
1,市場定位,滿足需求
土壤調理劑產品的市場定位必須根據市場需求、市場容量、市場價格敏感度、產品優勢、產品機會、產品威脅等方面綜合分析。泥炭屬于稀缺自然資源,加工制備成土壤調理劑后價格較高,普通露地作物因為產值低,利潤小,不誤承受泥炭土壤調理劑的優質優價。我國溫室大棚面積巨大,單位面積利潤遠遠高于露地作物,連年重茬迎茬種植和化肥農藥濫用已經導致保護地土壤嚴重退化和污染,土壤改良和修復需求迫切,對泥炭土壤調理劑價格敏感度低。因此,應該選擇設施農業土壤改良和污染修復作為泥炭土壤調理劑的目標市場,而其他土地的改良和修復只有在政府或企業特需、投資造價較高情況才能成為泥炭土壤調理劑的目標市場。
2,科學診斷,功能配伍
保護地土壤的障礙問題千差萬別,各地種植作物的品種、季節、管理措施錯綜復雜,用一個泥炭土壤調理劑去解決所有土壤的障礙問題顯然是不可能的。土壤調理劑的核心技術是根據土壤障礙因素科學診斷和針對性調配功能成分,診斷準確和配方科學是確保泥炭土壤調理劑使用效果和市場擴展的基礎,也是不同企業之間競爭力所在。對于板結土壤應該突出調理劑的結構建造功能,對于酸堿不適作物植物生長的土壤,應該增強調理劑的酸度調劑功能。對于次生鹽漬化土壤,必須增強調理劑的吸鹽降鹽功能,調整土壤酸堿度。對于重金屬污染土壤,則必須補充功能性組分改變重金屬價態,減少植物對重金屬的吸收。對于營養失衡的土壤,必須根據土壤營養虧缺情況和計劃種植作物營養需求,主動補償虧缺元素,平衡營養比例,滿足植物需求。當然退化或污染土壤可能不止一個障礙因素,可能幾種問題交叉出現,錯綜復雜,土壤調理劑就必須在科學診斷基礎上,通過合理調節物料配方,科學配伍君臣佐使,達到一劑藥下去,幾種疾病同時解除的目的。純粹的有機質雖然能夠改良土壤,但無法保證當季作物產量。單純使用化肥雖然能夠保證產量,但土壤退化觸目驚心,不可持續,因此,土壤調理劑必須有機質和營養元素緊密配合,長效速效結合,增產和改土結合。
3,專業設備開發
設備的自動化、生產的規模化是泥炭土壤調理劑企業保證生產規模、控制產品質量、取得合理利潤的基礎。泥炭物料堆密度低,流動性差,塌落度低,易于堵塞料斗,造成生產停頓。粉狀泥炭產品雖生產工藝簡單,但用戶使用不便。泥炭含水量大,粉碎時粘結機腔;泥炭纖維多,盤式造粒不成球;泥炭腐植酸對溫度敏感,不能承受高溫烘干。所以研制開發適于高水分泥炭加工的粉碎、造粒、烘干自動化成套生產線,對于泥炭土壤調理劑能否走入市場起到決定性作用。
4,編制標準,規范行業
標準和檢驗是泥炭產業健康發展之車的兩個輪子,是規范泥炭土壤調理劑行業經營秩序的基礎。嚴謹科學的產品標準可以提高泥炭土壤調理劑門檻,是防止假冒偽劣擾亂市場,保障行業健康發展的重要手段。目前國內的土壤調理劑主要是調劑土壤酸堿度的巖石礦物產品、增加土壤保水性的保水劑和一部分微生物沖劑,以泥炭為主要原料的活化復合泥炭土壤調理劑尚少見市場。因此根據國外泥炭土壤調理劑質量指標和國內科研數據,先行制定泥炭土壤調理劑產品標準,可以科學引導泥炭行業有序進入土壤調理劑市場,防止因為市場大、利潤高一擁而上,因為技術工藝不過關、品質效益無保障一哄而散,確保泥炭土壤調理劑行業文件起步,有序發展。
5,科學使用,節本增效
由于泥炭具有的獨特優勢,使其即使不加任何輔助成分,直接使用泥炭原料,也會取得良好的改良修復效果。但是,直接使用泥炭原料會大幅度增加泥炭原料消耗,提高用戶使用成本,降低泥炭技術附加值,不值得推薦。所以必須對泥炭資源進行深加工,既可以提高泥炭產品技術附加值,減少用戶操作難度,也可以減少泥炭原料的消耗,取得更大經濟效益。但是要讓目標土壤的有機質含量增加1%,每畝必須施用6.7噸含有機質90%、水分50%泥炭,對于大面積施用用戶是難以接受的。為解決使用量和使用成本的矛盾,可以采取微域多年改良法,即每年只在作物種植位置下部的微小區域內施入土壤調理劑,讓用戶當年獲得受益。下一年度耕作時繼續下一個位置的土壤,周而復始,達到改良土壤的目的。
泥炭土壤調理劑即將成為泥炭產業的下一個風口和金礦,泥炭土壤調理劑將因為產品利潤高、需求量大、針對性強、有效解決市場痛點,將成為我國泥炭產業的第一個爆品。滄海橫流,方顯英雄本色。一切有志泥炭企業,讓我們共同努力吧!