「一种古老的技术:生物炭」作为刀耕火种的替代品

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生物炭可作为固态燃料,或与土壤掺配,作为土壤改良材料,具有复育土壤、促进作物生长及固碳之效果,将生物炭应用于农作上土壤改良材料的行为,目前在国内外农业社会已相当广泛。

何谓生物炭(biochar)?

生物炭的形成是一种古老的技术,在亚马逊盆地和中美洲已经使用了数千年。过去农民焚烧田地就类似于制作生物炭。早期西方科学家在研究亚马逊盆地时,发现一种有机炭含量高达35%的黑色土壤,其中主要成分为木炭「也就是生物炭」,以及一些骨头和有机肥,应该是透过当时农民焚烧而得,而土壤的肥沃度也归功于此。这片黑土具有数千年的历史,其存在证明了生物炭不易腐坏,且有助于帮助土壤改良、增加土攘肥沃度及作物产量的特性。
生物炭的功效:
1/生物炭为碱性,放入土壤中可改善酸碱值,也可替代石灰。由于不同材料以及不同的烧裂温度,炭的酸碱值都会有所不同,因此建议须根据土壤检测来搭配合适碱度的生物炭使用。
2/生物炭为多孔性结构,这些细小且密集的孔隙,可以吸附空气中的有害物质,达到除臭的效果,此外亦可吸收水气,有除湿效果,可放入鞋子、橱柜或鸡舍中使用。现在有人将此视为商机,裂作精美的生物炭除臭礼盒销售。
3/炭对于微生物来说不易分解,因此生物炭不容易腐坏,此外生物炭的多孔性结构,可供微生物寄存,放入土壤中可增加微生物多样性。
4/由于生物炭的多孔性结构,透过这些细小且密集的孔隙,可以吸附水中的杂质,达到净化的效果,但通常用于过滤净化的多为活性炭。
5/植物体在生长时会汇集大气中的二氧化碳 ,将植物体烧成生物炭,并用于土壤中 ,便相当于将二氧化碳固存在土里,可减少大气中的碳。
6/生物炭为多孔性结构,所以可以更好的释出物质。不仅具备良好的吸附效果能够吸附土壤中的有机污染物,以减少作物对污染物的吸收;若在放入土壤前,先与有机肥料混合,更可以吸收其中养分,透过其孔隙之优势,达成延长释放养分时效之用。
生物炭的结构孔径,可以改变土壤的孔隙、粒径大小与分布密度,土壤的性质直接或是间接地受到影响,使土壤的物理性质与化学性质更加的稳定。而在不同生物炭颗粒大小的使用上,日本树木医使用生物炭数十年经验中,其建议生物炭使用之颗粒大小为 2cm,将最适合用在都市林土壤的改善。如果生物炭粒径小于 2cm,可能会造成土壤孔隙过度密实现象,并减低土壤排水性与透水性。
如何制作生物炭:
生物炭是利用植物或作物残壳,通常会使用农业废材来当原料,经过热裂解「有机物质在无氧状态下的高温分解反应」,而制成的黑色炭物,温度大约控制在300-700度左右,可作为土壤改良剂或是固态燃料,一般农民会将生物炭粉碎后翻搅进土中利用。

制作生物炭时,将烧柴时产生的烟或气体冷却液化,可产出附加物质——「木醋液和焦油」,一种属水相、一种属油相,可藉由油水分离提取出两种产品,但都必须经过稀释后才能使用,是现代农业的新宠儿。

木醋液用途:


具有特殊气味,可防治土壤中或叶片上的部分虫害及细菌

适当加入农药中,可帮助作物有效吸收,减少农药使用量(不提倡使用)

促进对土壤有利微生物繁殖,增加土壤生物多样性及肥沃度

可增加根及叶片活性,帮助作物吸收水分、养分,延缓老化速度

改善产品外观及品质,增加果实的色泽及甜度,并延长果实存放时间

制作有机肥时加入,可增加发酵速度,加速有机物的分解速度,减少恶臭。

Ps/木醋液的烧制温度越高,酸度越高,品质也越好。由于温度升高,其中对人体有害物质,会慢慢被分解,一些木醋液甚至可以食用。
焦油用途:

可用于制作一些电击材料

涂抹在树表皮上,可以防止病虫害

品质最差的焦油,可用于工业铺柏油

经处理后,可用于制作消毒剂、防腐剂

木焦油经加工提取,可制作许多名贵药材

属耐高温、防水材料,可用于造船、油漆工业。

最简单的生物炭制作方法:

无需任何投资,仅使用天然建筑材料即可自制生物炭。挖出一个圆锥形的土坑,使用粘土夯实,将石头平整的围在土坑上面做为护盾。

这种在土坑中制作生物炭是一项古老的技术,已有数千年的历史了。当然,与普通铁质炉相比,有几个缺点:无法使用底部营养丰富的液体进行淬火,并且很难回收淬火液体。由于土坑中使用粘土做面壁,粘土是绝缘体而不是反射器,因此土坑窑中的温度不太均匀,并且热解气体的燃烧也不太理想。以下是土坑制作生物炭演示:

挖一个直径2米,深度1米的圆锥形土坑
如果土壤是沙质或包含太多石头,使用粘土夯实土坑壁面
第一次烧制后,粘土灰泥可以使土坑防水并回收淬火液
加一层石头作护圈,用来防风
把一些干原料放在坑中间,在顶部生火
让火从圆锥型的土坑顶部燃烧到大约1/3,从而产生强烈的向上气流,将空气吸入坑的侧壁。 然后将原料投入到底部。
烧焦第一层
当足够的空气到达坑底使其着火时,将燃烧的木材调平,为第一层炭化层创造火焰。
然后逐层添加新原料
如果你做对了最好控制:不产生烟
根据原料及其含水量,火焰会升高或降低,但最重要的是:无烟
当灰烬出现在木头上时,再放一层木头。炭化在火焰下继续。
炭化温度在650至700度
火焰表面的温度约为620至660度,这取决于原料的湿度。
用水淬熄窑炉,清洁生物炭的孔隙结构和增强表面
或用牛尿将其充热制成生物炭肥料
或用土壤淬火并等待24小时

2小时内即可制成500公升生物炭
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本文部分内容参考自:维基百科、澳大利亚永续农业研究所、日本朴门永续设计中心、台湾有机网 图片来自:网络

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