生物炭農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究的興起和一些生物質(zhì)炭機(jī)構(gòu)的涌現(xiàn)再一次推動(dòng)了生物質(zhì)炭科技的發(fā)展。2008?年，由?Stephen Joseph?與?Johannes Lehmann?等人發(fā)起，并在美國(guó)注冊(cè)成立了國(guó)際生物質(zhì)炭協(xié)會(huì)（International Biochar Initiative，IBI）。成立伊始，國(guó)際生物質(zhì)炭協(xié)會(huì)就通過(guò)聯(lián)合國(guó)防治沙漠化公約組織（UNCCD）和聯(lián)合國(guó)控制氣候變化框架公約組織（UNFCCC）向聯(lián)合國(guó)提交了生物質(zhì)炭固沙和固碳減排的全球行動(dòng)動(dòng)議。國(guó)際生物質(zhì)炭協(xié)會(huì)成立后，美國(guó)本國(guó)的生物質(zhì)炭科技交流網(wǎng)絡(luò)（USBI）也相繼注冊(cè)成立（其理事長(zhǎng)還是?IBI?董事局現(xiàn)任主席）。在美國(guó)，有些州也成立了自己的生物質(zhì)炭協(xié)會(huì)，而賓夕法尼亞州和科羅拉多州還相繼注冊(cè)成立了生物質(zhì)炭系統(tǒng)工程公司（Biochar Engineering System）和生態(tài)生物質(zhì)炭公司（Eco-engineering）。美國(guó)這兩家公司圍繞林木和污泥廢棄物炭化開(kāi)發(fā)出大規(guī)模的固定的炭化系統(tǒng)和可移動(dòng)的炭化系統(tǒng)，在?2010?年前后居于全球領(lǐng)先。其產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于園藝生產(chǎn)中。歐盟于?2011?年啟動(dòng)全歐生物質(zhì)炭計(jì)劃，從科學(xué)問(wèn)題、技術(shù)分析和應(yīng)用前景方面開(kāi)展泛歐國(guó)家的交流和合作。英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)在?2010?年已經(jīng)開(kāi)發(fā)出可以連續(xù)運(yùn)行數(shù)月的自動(dòng)控制連續(xù)炭化系統(tǒng)中試生產(chǎn)線(xiàn)，但至今沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化的工程設(shè)備面世。然而，歐盟國(guó)家的生物質(zhì)炭科技主要停留在基礎(chǔ)和前期預(yù)備性研究中，有些國(guó)家（如英國(guó)）尚未通過(guò)法案允許生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)土壤中商業(yè)化應(yīng)用。

生物質(zhì)炭與土壤可持續(xù)管理：效應(yīng)與行動(dòng)

生物質(zhì)炭效應(yīng)

隨著生物質(zhì)炭化技術(shù)和工程的發(fā)展，人為控制條件下將廢棄物轉(zhuǎn)化生成的生物質(zhì)炭被廣泛用于農(nóng)業(yè)和環(huán)境試驗(yàn)研究。研究?jī)?nèi)容包括，利用生物質(zhì)改善土壤肥力，提高作物產(chǎn)量，降低溫室氣體排放，鈍化土壤中的重金屬，以及吸附水體和土壤中的有機(jī)污染物等。十年間積累了大量的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，使得利用整合分析方法評(píng)估生物質(zhì)炭的土壤-生態(tài)系統(tǒng)效應(yīng)成為可能。盡管生物質(zhì)炭的性質(zhì)和效應(yīng)隨生物質(zhì)來(lái)源及炭化條件存在差異，但其對(duì)許多土壤生物地球化學(xué)過(guò)程的影響是顯著的。這些影響包括改善土壤結(jié)構(gòu)（圖?2），提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性，提高土壤水容量，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，并最終提高土壤的生產(chǎn)力（10%）。

圖?2   掃描電鏡下施用生物質(zhì)炭后土壤（褐土）團(tuán)聚體顆粒變化

（a）未施用生物質(zhì)炭；（b）施用生物質(zhì)炭（20噸/公頃）

在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)，生物質(zhì)炭還能夠快速提高土壤有機(jī)碳含量，降低?N₂O?排放量和污染土壤重金屬生物有效性。土壤改良與提質(zhì)效應(yīng)，特別是固碳減排仍然是當(dāng)前的突出需求。廢棄物炭化不但處理了秸稈等廢棄物，避免了直接焚燒或堆埋分解的排放，增加了土壤有機(jī)質(zhì)碳庫(kù)，還大幅度改善了土壤的物理性質(zhì)，促進(jìn)了生物生長(zhǎng)和活性，提升了肥力且降低了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，是土壤可持續(xù)管理的重要途徑。

全球生物質(zhì)炭與土壤可持續(xù)管理全球行動(dòng)

2015?年，科學(xué)家和社會(huì)活動(dòng)家在?Nature?撰文呼吁全球農(nóng)業(yè)引入生物質(zhì)炭土壤改良提升機(jī)制，鼓勵(lì)發(fā)展廢棄物生物質(zhì)炭促進(jìn)土壤固碳和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提高。近年來(lái)科學(xué)家們也將生物質(zhì)炭施加土壤的實(shí)踐列入減緩氣候變化的可行技術(shù)途徑。聯(lián)合國(guó)全球環(huán)境基金（GEF）于?2015?年啟動(dòng)了生物質(zhì)炭與全球土壤可持續(xù)管理（示范）項(xiàng)目，資助在亞洲、非洲和南美洲等地區(qū)的?6?個(gè)國(guó)家開(kāi)展農(nóng)民參與的生物質(zhì)炭土壤改良與肥力提升實(shí)踐。亞洲開(kāi)發(fā)銀行也設(shè)立種子項(xiàng)目支持在尼泊爾等亞洲欠發(fā)達(dá)國(guó)家山區(qū)的農(nóng)民進(jìn)行農(nóng)業(yè)廢棄物炭化和生物質(zhì)炭土壤改良項(xiàng)目，幫助保持和提升土壤肥力，增進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。這些項(xiàng)目也帶動(dòng)了非洲一些國(guó)家發(fā)展生物質(zhì)炭科技和農(nóng)業(yè)應(yīng)用的熱情，法國(guó)?Pro-Natura?等一些國(guó)際組織將生物質(zhì)炭改良土壤和施肥作為脫貧的主要解決方案，還建立了生物質(zhì)炭試驗(yàn)示范和培訓(xùn)基地，并成立了泛非洲生物質(zhì)炭研究中心和生物質(zhì)炭協(xié)會(huì)以推廣其生物質(zhì)炭科技與應(yīng)用。生物質(zhì)炭通過(guò)土壤改良與肥力提升而幫助欠發(fā)達(dá)地區(qū)土壤保持和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效已經(jīng)被廣泛接受，越來(lái)越受到國(guó)際基金組織的關(guān)注。作為扶貧減困助農(nóng)富農(nóng)的小計(jì)劃，一些金融機(jī)構(gòu)也越來(lái)越樂(lè)于支持這樣的環(huán)保、自然和農(nóng)業(yè)多贏(yíng)項(xiàng)目。全球土壤可持續(xù)管理的生物質(zhì)炭應(yīng)用助推了生物質(zhì)炭科技及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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