生物炭大解密:沙漠也能種樹的肥料界新星

生物炭大解密:沙漠也能種樹的肥料界新星
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我們想讓你知道的是

這種「炭」的混合物,由於其中的酸性物質都被高溫分解,只留下鹼性成分,因此非常適合改善土壤酸化的問題。此外,生物炭的孔隙比普通土壤粒子間的孔隙還大,因此具有保水功能,近年來被譽為土壤肥料界的新星!

編譯:Angus/編輯:柴幗馨、林韋佑

生物炭(Biochar)是一種土壤改良劑,通常農民藉由焚燒稻桿、樹皮等農業廢棄物,讓碳元素經過熱裂解之後,形成活性較穩定的「炭」。科學研究證實這種「炭」的混合物,由於其中的酸性物質都被高溫分解,只留下鹼性成分,因此非常適合改善土壤酸化的問題。此外,生物炭的孔隙比普通土壤粒子間的孔隙還大,因此具有保水功能,近年來被譽為土壤肥料界的新星!

然而,施用生物炭能幫助植物生長的詳細作用機制是什麼,對產量又有多少貢獻,目前還缺乏科學數據支持。今年6月日本永續資源研究中心的研究人員發現:低溫(200 °C-300 °C)熱裂解的生物炭,能有效改善非洲波札那地區貧脊的土壤。除了改善土讓性質、增加土壤的保水能力之外,田間試驗也證實,混和了生物炭的土壤,能提高痲瘋樹的生物產量,促進植物生長。研究結果刊登在「自然-科學」報導(Scientific Reports)中。

在非洲的乾旱地區,由於土地貧脊,只適合痲瘋樹生長,並將其作為生物燃料使用。本研究的目的,即希望利用生物炭改善土壤理化性質,增加痲瘋樹的生物量(biomass)。

為了研究生物炭對貧脊土壤的改良效果,研究人員將痲瘋樹,分別種在混合生物炭的土壤,以及沒有混合生物炭的土壤上;藉由評估痲瘋樹的生物量,比較生物炭改良土壤的效果。為了維持試驗的精確性,使用的土壤也是來自非洲波札那,一個幾乎寸土不生、土質接近沙子的極端貧脊區。

研究結果顯示,生物炭能增加土壤的保水力,而這也是影響痲瘋樹生物量的關鍵。土壤中增加5%的生物炭,保水力就能增高5%以上;同時土壤的物理性,如應力結構及穩定性也更好。換句話說,土壤結構在受到擠壓後,粒子間隙變小,保水力下降;混合了生物炭之後,粒子間隙能夠更快地回到正常,維持保水力。

另一方面,土壤的化學性質,例如鉀、磷、硫,這三種植物生長必須的元素,其含量在土壤混合生物炭之後也都顯著增加。土壤混合生物炭後,痲瘋樹的莖則長得更粗壯,根系也越長;而植株吸收磷肥的能力更強,鎂離子的吸收率則下降(註)。

註:過去文獻證實,鎂離子是抑制痲瘋樹生長的因子。

這些證據都顯示,生物炭不但能改善土壤的物理性質、化學性質、也能有效增進痲瘋樹吸收磷肥的能力,促進植株生長,並提高痲瘋樹的生物量。

除此之外,生物炭還能提升土壤中的乳酸與醋酸,這兩種能夠促進植物生長的有機酸含量。同時,也可使土壤中微生物的含量增加,例如喜好分解乳酸的細菌。研究者主持人認為:土壤中的生物炭,可能可以改變土壤中有機酸含量,影響微生物的生長。因此,生物炭如何影響植物與微生物的交互作用,將是未來的研究重心。

本文經科技農報授權轉載,原文刊載於此

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:楊之瑜


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本屆的評審委員,也是奧迪環境基金會的資深顧問Matthias Rossmann博士指出,這個深具啟發性的獎項,不僅將德國、台灣的企業與人才匯聚在一起,為了追求一個有意義的共同目標,彼此分享、激盪,是一件相當令人感到興奮的事情;更希望透過學生們新穎的眼光,來點亮這個世界的多種可能。

在台灣的四個團隊中,包括了代表清華大學材料科學與工程學系的蘇姮侒、清華大學工業工程與工程管理學系的林芮伃、臺灣科技大學應用科技研究所的張培旺,以及清華大學材料科學與工程學系的林曜宇。張培旺靦腆地表示,在參加之前,其實並不知道AIA是一個什麼樣的競賽,所以做了很多事前的準備;在實際參加後,更是認同AIA的理念,很高興有機會可以把自己腦中的想法,化為現實可行的作法。而來自清大的蘇姮侒也有同樣的感受,能夠把所學變成所用,甚至更進一步的推展擴大,是這次參加活動最大的收穫。

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刻寫在DNA中的新創力,轉化成永續科技的動能

針對本次競賽的主題「永續城市」,學生們最初的確感到有些困惑。作為百年汽車製造商,尤其是像奧迪這樣的大型領導企業,對環境的影響想必是不可忽視。既然如此,奧迪能怎麼做?又要用什麼樣的角度來談永續?Matthias Rossmann博士認為,事實上,這正是全球的汽車製造商所面臨的挑戰,而奧迪願意正面接受這樣的考驗,並且做出承諾。因此在2009年成立了奧迪環境基金會,就是希望借力使力,將與環境相關的問題,透過科技、技術的力量來解決。藉由解決這些全球性問題的過程中,奧迪環境基金會更期待引發每一位奧迪人對環境的熱情與認識。

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奧迪環境基金會資深顧問Matthias Rossmann博士。

Matthias Rossmann博士同時也分享了奧迪環境基金會所進行研發的兩個項目。首先是與德國柏林大學合作,用於對付目前無所不在的塑膠微粒的智慧過濾器。這個過濾器被設計成適合安置在城市的下水道系統中,除了直接過濾掉有害的塑膠微粒之外,更重要的是收集這些東西的來源、型式,並且數據化,就能建立城市中的塑膠微粒熱區,以便針對這些地方進行防治、宣導及改善的工作。另一個非常有趣的項目則是與海德堡大學合作,開發配備了先進傳感器技術的無人機,用來監測樹林中的狀態,對於有志於保護植物生態系統的人來說,這無異為最有力的幫手。

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永續、環保的實踐,不再只是自備環保餐具和環保袋而已,奧迪環境基金會把這個影響巨大、需要全球一起努力的環境議題,視為一個創造的契機,一個能夠透過創新思維、前端科技,打造出更適合人們生活的環境的機會,也是幫助我們的地球資源能夠永續循環的機會。

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