水稻机插秧时同步施用生物炭基专用肥料。　资料图

　　连续式快速可控生物质炭化联产设备。　资料图

　　生物炭基玉米专用肥应用效果。　资料图

　　陈温福院士（右二）介绍生物炭技术的研究成果与应用前景。　资料图

　　把农林废弃物炭化制成生物炭，再加工成炭基肥或土壤改良剂施入田间，能稳固地力、提升耕地可持续生产能力，未来前景不可限量。

　　今年全国两会期间，已履职19年的中国工程院院士、沈阳农业大学教授陈温福，在人民大会堂的《报春图》前驻足留影。

　　他是业界闻名的“稻痴”——半生耕耘，专攻水稻超高产育种，通过“藏粮于技”筑牢全国超级稻育种理论根基，守护国人“米袋子”。从履职之初为粮食安全奔走，到如今满头华发仍步履不停，这位与土地打了一辈子交道的科学家，又为“藏粮于地”找到了“金钥匙”——生物炭技术。

　　“把农林废弃物炭化制成生物炭，再加工成炭基肥或土壤改良剂施入田间，能稳固地力、提升耕地可持续生产能力，未来前景不可限量。”陈温福认为，这不起眼的黑色颗粒，正是新一轮千亿斤粮食产能提升行动的底气。

　　不久前，国务院印发《新一轮千亿斤粮食产能提升行动方案（2024—2030年）》，部署包括高标准农田建设在内的9项支撑性重大工程。陈温福断言，被誉为“黑色黄金”的生物炭必将在高标准农田建设中发挥重要作用。

　　而眼下，中国生物炭产业正行走在成长的阵痛中，在瓶颈间奋力突围。

此“炭”非彼“碳”

　　初次见到生物炭的人，多半会脱口而出：“这不就是农家常见的草木灰吗？”

　　每当这时，陈温福总要耐心厘清：“炭”与“碳”半字之差，谬以千里，生物炭既非草木灰，更非活性炭，这是科学逻辑与应用价值的本质分野。

　　“由秸秆、树枝、果壳、菌渣等生物质在缺氧或有限氧气供应条件下，在一定的温度下热解得到的固体产物，就是生物炭。”陈温福团队成员、国家水稻产业技术体系岗位科学家孟军进一步解释，生物炭与草木灰有着天壤之别：草木灰是秸秆等生物质直接明火燃烧后剩余的灰烬，碳含量极低，缺乏孔隙结构，而生物炭的含碳量高达60%至90%，结构疏松多孔、理化性质异常稳定，一旦施入土壤，可将其中的碳元素留存数百年甚至上千年。至于“碳”，则是指化学元素C，生物炭正是因为含有丰富而稳定的碳元素才具有了碳封存的能力。

　　生物炭并不是现代科技的“新发明”。作为世界上最早掌握木炭烧制技术的国家之一，我国的“闷炭”古法，早已为现代生物炭产业埋下了珍贵的种子，并随着生物炭事业的发展而不断焕发新生。

　　在安徽探能生态科技有限公司，记者见到了农林废弃物“变身”生物炭的全过程。一台10吨级连续化制炭设备平稳运转，工人有序地向填料口输送秸秆与木屑。透过观察窗看到，封闭炉腔内，火焰正熊熊燃烧。“我们这台机器可不‘挑食’，秸秆、菌渣、谷壳、园林枝条，只要是农林废弃生物质，它都能‘吃’进去，再‘吐’出宝贝。”公司董事长曲广义笑着介绍，在炉内低氧环境下，原料被加热至500摄氏度以上的高温，短短12分钟，原本松散的秸秆、木屑，就蜕变成了冒着热气、乌黑发亮的颗粒状生物炭。

　　如今，生物炭已在全球范围内被公认为应对气候变化、治理污染、修复耕地、培肥农田的关键技术。而我国的生物炭研究水平，早已走在前列。2017年以来，我国已涌现出近10项生物炭相关部省级以上科技成果，覆盖全产业链；自主创办的国际期刊《BIOCHAR》影响因子达13.5，稳居环境科学顶级期刊，在土壤科学类SCI期刊中全球排名第一；已发布1项国家标准、7项行业标准，为产业规范发展筑牢了根基。

“炭化还田、沃土增产”的良性循环

　　经历过儿时缺粮挨饿的滋味，也亲眼见证过东北盐碱地的贫瘠荒芜，陈温福比任何人都懂得土地的珍贵：“土地是基础，养好了，才能多打粮，产出的粮食才健康。”

　　我国用世界9%的耕地，养活了22%的人口，创造了举世瞩目的农业奇迹。但长期强化耕地产出、“只种不养”的掠夺式生产，正在让耕地不堪重负，地力急剧下降。“人多地少，粮食安全压力大、任务重。”陈温福清楚地知道，守护耕地健康，已迫在眉睫。

　　当下，一边是耕地质量持续退化，一边是海量农林废弃物未被高效利用，更未能在建设高质量农田中体现应有价值。“自然条件下，秸秆直接还田的固碳效率不足8%，秸秆中的碳元素大部分经微生物分解后重新释放到大气中，既浪费了固碳改土资源，也增加了温室气体排放。”陈温福介绍，“生物炭的出现，恰好打通了农林废弃物利用与耕地修复和农林碳汇的堵点。”它通过炭化技术，将植物固定的二氧化碳转化为稳定性有机碳，再归还给土壤，快速、稳定、显著地提高土壤有机碳含量，实现碳的长期封存，不仅能减少二氧化碳排放，还能协调土壤碳氮比，提高土壤本底有机碳稳定性，降低氧化亚氮、甲烷等温室气体排放，是真正意义上的负排放碳汇技术。

　　陈温福由此萌生出一个全新理念：让生物炭技术连接农林废弃物资源化利用与农业生产，实现“炭化还田、沃土增产”的良性循环。他形象比喻，秸秆直接还田的碳是“活碳”，易分解流失；炭化还田的碳是“稳定性碳”，能长期留存，在百年尺度上，每吨生物炭还田可等效固定二氧化碳1.76吨以上。

　　在国际上，美通社的相关测算显示，生物炭每年可减少全球6%的碳排放，相当于30亿吨二氧化碳。孟军的研究则给出了更贴合我国国情的结论：我国农业秸秆年产量约8.65亿吨，林业剩余物和枯死物等年产量约36亿吨，如果大力推广生物炭技术，将其中的10%制成生物炭归还土壤，预期可直接实现土壤增碳8000万吨/年，折合碳移除约2.95亿吨二氧化碳当量，几乎与我国陆地生态系统年碳汇量处于同一量级。

　　在孟军看来，生物炭更像是“长效中药”，它区别于化肥“即时补养”的“西药逻辑”，能从根源上调理地力。它不仅提供百年不腐的稳定性有机碳，疏松多孔的结构还能充当微生物的“安居房”，使功能菌数量更多、活性更强。同时，它强大的吸附能力，还能吸附土壤中易流失的养分，和微生物、土壤矿物一起促进土壤形成团粒结构，让耕地重焕生机。

　　田间实践充分印证了生物炭的功效。去年冬天，辽宁恒润农业有限公司为一家贵州茶园定制生物炭基肥。经历从冬天到春天的漫长等待，公司经理谢阳终于等来他期待许久的结果。施用5个月后，茶农惊喜地发现，施用生物炭基肥的茶叶表现出明显优势，清明前可采收三次，而施用普通肥料仅能采收两次。茶农还直观感受到茶叶的芽头更壮、色泽更深，烂尖也大幅减少，产量与品质得到双重提升。在上海时科生物科技有限公司（以下简称“上海时科”）的水稻种植对比实验中，施用炭基肥的水稻比常规施肥增产16.98%，用实实在在的数据彰显了生物炭的增产潜力。

“从0到1”的突破

　　我国生物炭技术的产业化之路，要从2005年的一次偶然相遇说起。

　　彼时，作为水稻育种与栽培领域的权威专家，陈温福常年扎根东北黑土区，最牵挂的就是黑土地“变薄、变瘦、变硬”影响粮食可持续生产。水稻育苗取土难、秸秆焚烧污染、土壤板结，这三大难题直接威胁着粮食产能根基。

　　一次交流中，辽宁企业家刘金带来一台日本小型炭化炉模型，玉米芯、稻壳等原料经缺氧闷烧，就可烧出黑炭。陈温福突然想到西方亚马孙黑土的发现：1870年，美国博物学家詹姆斯·奥顿在其著作中记载，巴西亚马孙河流域分布着一种黑色的肥沃土壤，现代科学家研究证明这是一个巨大而稳定的土壤有机质库，其中来源于炭的有机碳含量高达35%，这种“超级沃土”，历经千年依然肥沃。

　　“中国19亿亩耕地，若能人工造出这种‘超级黑土’，粮食安全就有了更坚实的根基！”陈温福眼中闪过光芒。

　　从那时起，陈温福毅然将研究重心转向生物炭，率先提出“秸秆炭化还田改土”新理念，确立了“以生物炭为核心，以简易制炭技术为基础，以生物炭基肥料和生物炭土壤改良剂为主要方向，兼顾能源化应用”的技术路线。

　　团队随即启动生物炭基肥料概念验证，结果令人振奋：生物炭玉米专用肥、大豆专用肥、马铃薯专用肥，分别使作物增产7.6%~11.6%、7.2%和16.9%，证明炭基肥能有效提高化肥利用率、改善土壤结构、保水保墒还增产，有望为农业绿色发展注入新动能。这一系列试验结果，坚定了他走下去的决心。

　　由此，我国生物炭产业，实现了“从0到1”的突破性跨越。

　　此后十几年，生物炭产业一步一个脚印加速发展。2008年，首批生物炭相关专利获批；2010年，沈阳农业大学生物炭工程技术研究中心成立，研究进入体系化攻关阶段；2017年，中国生物炭产业技术创新战略联盟成立，成功打通科研、装备、生产、应用全链条，后经农业农村部批准为国家生物炭科技创新联盟；2020年，沈阳农业大学国家生物炭研究院正式挂牌；2022年，获批建设农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室，为学科交叉、技术突破、成果转化提供支撑。

　　团队乘势而为，不仅将生物炭直接还田改土，更是研发出多种专用炭基复混肥、炭基有机肥、炭基生物菌肥并实现批量生产，还建立了生物炭标准体系。如今，各项标准逐渐落地实施，生物炭生产、质量要求、施用技术、固碳减排核算等有了统一遵循。

在阵痛中突围

　　二十年产学研征程，我国生物炭产业完成了科学奠基、技术突破、标准构建、试验示范、企业培育，如今正站在规模化爆发的前夜。

　　近几年，新一代企业接过产业发展接力棒，技术、装备、模式全面升级。特别是制炭设备从传统间歇式炉窑升级为连续化、智能化装备，告别粗放生产；工艺也从高污染、高能耗转变为无焦油、无废水、尾气达标直排，实现绿色低碳生产；应用场景持续拓宽，标准体系不断完善，产业发展质量稳步提升。

　　浙江豪宇生态科技有限公司（以下简称“浙江豪宇”）是产业升级的先行代表，该公司成功将园林枝条、秸秆等废弃物转化为高附加值的生物炭、炭基肥等产品，烟气余热可自用或发电供热，年处置农林废弃物能力达18万吨，实现了生态与经济效益双赢。

　　然而，当前我国生物炭产业仍面临“叫好不叫座、示范易推广难”的成长阵痛，正处于从“0到1”向“1到10”规模化发展的临界点，诸多难题亟待破解。

　　成本倒挂是最直接的阻碍。采访中，多家企业负责人都表示，秸秆等原料价格已攀升至每吨400元至500元，核心智能设备投入更是高达数百万元，叠加环保、人工等支出，生物炭生产成本已升至每吨2000元左右。“农户习惯了低成本投入，这样的价格门槛，导致其短期投入意愿不强。”浙江豪宇董事长高光亮道出了行业的普遍无奈。

　　河南惠农土质保育有限公司在洛阳市洛宁县庄子坪村的案例颇具代表性。2019年，当地推广白玉萝卜生物炭基肥种植示范，施用后萝卜个头大、口感脆甜、产量翻倍，示范效果极佳。但后续大田推广却因成本居高不下进展缓慢，目前当地仅在烤烟等高附加值作物上稳定应用生物炭，蔬菜、粮食等大宗作物的推广依然缓慢。

　　“产业化进程慢，核心原因是生物炭产品增加了农民的当期投资，既需要一个认知接受的过程，更需要国家政策的大力扶持。”陈温福坦言，“经过二十年的发展，生物炭技术已成熟稳定，现在，是国家该上手的时候了。”

　　炭索未来生态环境科技有限公司负责人张建顺认为，政策缺位是当前生物炭产业发展的关键制约因素。“生物炭及炭基肥至今未设立独立登记品类，难以进入高标准农田建设等核心项目的采购清单。”他表示，普惠性补贴的缺失，让多数企业和农户只能依托示范项目、高端经济作物实现小范围应用，难以真正走进广阔大田。破解这一困境，需加快建立生物炭独立产品品类，统一产品质量、田间施用、碳汇核算等各项标准，规范市场秩序，杜绝“劣币驱逐良币”。

　　“生物炭不是要不要发展的问题，是必须抢占的战略赛道。”陈温福建议，要加强顶层设计推动产业突围，首先要将生物炭产业上升为国家战略性新兴产业，纳入耕地保护、粮食产能提升和“双碳”战略总体布局，明确生物质资源农用优先原则。其次，在国家农机补贴目录中增加炭化设备。同时，从高标准农田建设资金中划出专项，用于生物炭及炭基肥的采购与施用，并将生物炭全面纳入黑土地保护、酸化土壤治理，甚至盐碱地改造等项目清单，优先予以支持。

　　3月30日，上海时科的生物炭碳移除项目通过国际核查，签发首批60吨二氧化碳移除证书，标志着我国生物炭技术与碳资产开发正在加速对接国际自愿碳市场。在国际碳汇市场，生物炭碳汇价格每吨最高达180美元，是国内价格的十余倍，能够为企业开辟全新盈利增长点。因此，陈温福呼吁加快生物炭碳汇方法学的研究与落地，将其纳入温室气体自愿减排交易体系，以绿色收益反哺生产成本，提升产业可持续性。

　　按照陈温福的构想，我国生物炭产业的未来清晰可期、前景广阔：每年将三分之一的秸秆等农林废弃生物质炭化还田，可实现年固2亿吨二氧化碳，相当于再造一个森林碳汇；同时，亿亩级中低产田、障碍性土壤、污染耕地将得到有效改良，国家粮食产能根基将更加牢固；一条完整的生物炭产业链将逐步成型，产值有望逼近万亿……

　　这是一项功在当代，惠及子孙的技术，在农业、环境、能源和“双碳”战略等诸多领域都具有重要意义和广泛的应用前景。站在新的发展起点上，历经阵痛与磨砺的中国生物炭产业，正积蓄力量、奋力突围。陈温福觉得，生物炭产业的春天已经到来。就像两会现场那幅《报春图》所寓意的，冰雪消融，春意渐浓……