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工作項目

生物炭 -- 滿載希望及養份

甚麼是生物炭?和普通炭有甚麼不同?
一般燒烤食物時我們會用到碳,但生物炭卻是一種由熱能過程「高溫分解」特製而成的炭。高溫分解時一些有機物質如廢木、有機廚餘、米糠、草扦插等會在攝氏400至900度高溫下的無氧環境中熱能化學分解。生物炭本屬有機物料,但隨著高溫燃燒會慢慢變成一種像礦物的原料(Wilson K 2014),在此過程中,每一千公斤有機物料便能截存489公斤二氧化碳(Gerber 2009),即是幾乎一半廢棄植物的總碳排放會被永久儲存在生物碳當中逾千年(Schmidt HP 2011)。當利用到土壤時,二氧化碳將自行從大氣層抽出,形成所謂的「碳匯」,將能夠延緩氣候變化。

生物炭專家漢斯∙彼得∙舒密特曾在Ithaka學術期刊中一篇文章中發表:(1/2012)(http://www.ithaka-journal.net):

「現今世界上的碳和氮循環失衡,並非氣候變化之主要成因,而是一種透過富營養化、沙漠化及生物多樣化下降而對生態系統的直接威脅。經穩定循環有機物料及其碳、氮氣及磷含物並將之重新平衡是必須的。生物炭有潛質大派用場,因為它不但轉化多種有機物內的碳至一種穩定形態,更將有機物殘渣內易揮發的營養鎖住,繼而循環作農業用途。雖然生物炭的應用仍屬初步,但展望其將來可廣泛並良好地應用於農業、牲畜業或工業。」

土壤與生物炭
健康的土壤應內含微生物、非有機礦物質、水份、植物根部及有機物,地球上近九成的微生物都存活在泥土裡(Schmidt HP 2010)。一旦失去自然植被,微生物也將消失,泥土會慢慢喪失其自然的肥沃度及養份。可是,要令到農作物有收成,非有機耕種的農夫便會加入大量的化學肥料,卻懵然不知該些化肥其實殺死了土壤中的生命,土壤於是變得貧瘠,其後農夫又再加入更多化肥,導致惡性循環,更增加了農耕的成本及進一步摧毀地球的資源,因為化肥都是由石油提煉而成的。最後將走入一個死胡同,泥土及地下水受污染,而土地再不能耕作,亦即變成「生物多樣化沙漠」。因此,維持及建立健康而有生命力的泥土至關重要。

自古時起已知加入生物炭能顯著改善貧瘠泥土。在南美,以生物炭改善的泥土被稱為「黑土」。於巴西亞馬遜進行的科學實驗顯示,使用生物炭一千年後的農作物依舊比剛剛清理的熱帶雨林土壤肥沃。

必需先「激活」生物炭,才能將之應用到泥土,意指生物炭需蘊含養份或微生物,可透過例如混合堆肥或有機肥料以提升養份。高溫分解過程會在每一塊生物炭上造成上千個極微細的小孔,一克生物炭理論上可以延伸至一個足球場的大小。這極高的表面積意味著許多微生物可進駐生物炭,隨後滲入缺乏營養的土壤。生物炭同時可幫助泥土保存水份。一旦已激活或盛載養份,生物炭便與貧瘠土壤的面層結合,連同覆蓋物更好地置於泥土表面。時日過去泥土將變得愈加具生命力,重拾生機並還原至健康的自然循環。


部份氣化後的生物炭橫切面

生物炭如何改善泥土?
生物炭是一個載體,盛載養份、水份及微生物的棲息地,全都是健康土壤及植物的必要原素。全因其擁有龐大的如海綿狀的表面(每克300平方米),生物炭可以儲存其自身重量5倍的營養及水份(Schmidt HP 2014) ,所儲存的養份均能輕易提供予植物。

不可不知的生物炭知識(根據Schmidt HP 2010, 2011, 2012)

  • 可儲存養份,如:氮氣,並防止養份被沖走;
  • 已儲存的養份能輕易被植物及微生物吸收,透過刺激微共生物,植物會由多孔的碳構造吸取養份;
  • 為微生物提供居所,對處理養份及建構全新肥沃的泥土非常關鍵;
  • 植物生長及健康將有所提升;
  • 增加菌根,使植物更輕易獲取養份;
  • 能穩定土壤及提升儲水力;
  • 有助防止土地沖蝕及保持濕潤,並會於乾旱季節釋放水份;
  • 加強透氣及減低排放危害氣候的氣體如甲烷或一氧化二氮;
  • 封鎖有毒物質(重金屬、殺蟲劑等),使植物健康成長,也可助於維持水源及地下水清潔;
  • 提升泥土酸鹼度,讓植物更容易吸收更多益菌;
  • 降低廢物問題,將有機物料如樹木修剪後的枝幹、使用過的竹棚、舊卡板、米糠、椰子纖維、有機廚餘等,都能逃過在堆填區腐爛然後排放二氧化碳至大氣層的命運。

  


本園使用生物炭的概況
生物炭於本園被用來改善劣質泥土,以作有機耕種、花園及植樹。此舉有助減低及循環有機廢物。

數年來本園一直使用一部細小的生物炭機器。在2015年7月我們將安裝一部當前最先進的機器。此機於澳洲訂造,幾乎零排放,而其等同船務貨櫃般大的體積,每天可以處理大量木材。由於我們正把本園中部的荒廢、已喪失生產力的單一作物果園變更,在未來20多年,本園將轉化所有移除的樹木成生物炭,再重歸原來的舊果園梯田,鋪上覆蓋物滋養貧瘠的土壤,為日後種植本地樹苗作好準備,一個健康的本地樹林及種子苗圃指日可待。

 

更多資料及連結:
Schmidt HP: Terra Preta – model of a cultural technique
http://www.biochar-journal.org/en/ct/4-Terra-Preta-%E2%80%93-model-of-a-cultural-technique

Schmidt HP: Climate Farming – A Master Plan for Sustainable Agriculture
http://www.ithaka-journal.net/klimafarming-eine-chance?lang=en

Schmidt HP: Biochar – a key technology for the planet
http://www.ithaka-journal.net/pflanzenkohle-eine-schlusseltechnologie-zur-schliesung-der-stoffkreislaufe?lang=en

Wilson K: How biochar works in soil
http://www.biochar-journal.org/en/ct/32-How-biochar-works-in-soil

參考:
Gerber H (2009): CO2-Bilanz des Pyregreaktors, Ithaka-Journal 2009, www.ithaka-journal.net/60, ISSN 1663-0521

Schmidt HP (2010): Climate Farming – A Master Plan for Sustainable Agriculture, 1/2010, S.314–317, www.ithaka-journal.net; Publisher: Delinat-Institut für Ökologie und Klimafarming, CH-1974 Arbaz; www.delinat-institut.org, www.ithaka-journal.net. ISN 1663-0521

Schmidt HP (2011): Pflanzenkohle, Ithaka Journal 1/2011: 75–82 (2011); www.ithaka-journal.net; Publisher: Delinat-Institut für Ökologie und Klimafarming, CH-1974 Arbaz; www.delinat-institut.org, www.ithaka-journal.net. ISSN 1663-0521

Schmidt HP (2011): Pflanzenkohle – Landwirtschaft als Klimaretter – ein Jahresbericht. Ithaka Journal 1/2011: 9–13 (2011), www.ithaka-journal.net; Publisher: Delinat-Institut für Ökologie und Klimafarming, CH-1974 Arbaz; www.delinat-institut.org, www.ithaka-journal.net

Schmidt HP (2012): Pflanzenkohle, eine Schlüsseltechnologie zur Schließung der Stoffkreisläufe, Ithaka Journal 1/2012: 75–79 (2012); www.ithaka-journal.net; Publisher: Delinat-Institut für Ökologie und Klimafarming, CH-1974 Arbaz, www.delinat-institut.org, www.ithaka-journal.net. ISSN 1663-0521

Schmidt HP (2014): Terra Preta – model of a cultural technique, the Biochar Journal 2014, Arbaz, Switzerland.
ISSN 2297-1114; www.biochar-journal.org/en/ct/4

Wilson K (2014): How biochar works in soil, the Biochar Journal 2014, Arbaz, Switzerland. ISSN 2297-1114
www.biochar-journal.org/en/ct/32; http://www.biochar-journal.org/en/ct/32-How-biochar-works-in-soil