近期以來，碳肥概念已經火爆了整個市場，各種碳肥產品粉墨登場，特別是以前市場上常見的氨基酸、黃腐酸、腐植酸等產品現在也被被包裝成各類碳肥產品進行銷售，而生物炭基肥產品由於其推出市場時間不久，大家對其功能與特性尚不是很瞭解，常常與腐植酸類產品混淆。因此，碳寶在這裡對這兩種產品進行解讀，詳細談談其中的差別，利於消費者進行選擇。
一、生物炭與腐植酸的聯繫與區別
首先，雖然兩類產品都富含碳，但來源與製備方法以及產品性質均有差異。
生物炭（Biochar）是以作物秸稈等農林植物廢棄生物質為原料，在無氧或低氧條件下，400-700℃裂解得到的穩定的固體富碳的產物。從概念中可以看出，生物炭產品在我們日常生活中並不少見。我們冬季取暖以及野外燒烤所用的木炭、竹炭、機制炭以及工業上常用的活性炭等產品，均屬於生物炭的一種，它屬於人為通過物理化學方法所製備的富碳產物。從組成成分上來說，生物炭主要由芳香烴和單質碳或具有類石墨結構的碳組成，一般含有60%以上的C元素，含有的其它元素主要有H、O、N、S以及豐富的礦質元素等。生物炭長期應用在人們的生產生活中，然而把其應用到農業生產中，則是近年來才得到大家的重視。這一應用的提出源於對亞馬遜流域印第安人留下的黑土地的增產效果。目前科學界普遍認為生物炭在農業上的應用對促進土壤固碳、改善土壤健康、提高作物品質具有重要的意義。
生物炭產品的品質受生物質材料、製備技術等方面的影響。一般來說，良好的生物炭製品在製備完成後，其在土壤中的應用主要的功能成分由三部分組成：穩定的支架碳、小分子的有機碳以及吸附的豐富礦質元素。其中，支架碳是生物炭的主體，主要是由單質碳或類似石墨結構的芳香碳組成。這一部分碳的可溶性極低，溶沸點極高，具有高度羧酸酯化、芳香化結構和脂肪族鏈狀結構，因此使生物炭具備了極強的吸附能力和抗氧化能力。這一部分碳結構保留了原生物質的細微孔隙結構（如下圖所示），具有較大的比表面積，因此具有強烈的吸附性，能夠吸附重金屬、農殘等汙染物，從而減少植物對這些汙染物的吸收；這些孔隙還能吸附植物一時不能利用的氮素養分，後期再緩慢地釋放供給植物，從而提高氮肥的利用率；同時，這部分支架碳也可以吸收水分子進入小孔中，當乾旱發生時，小孔可以保護水分子不被迅速的蒸發，從而有了保持水分的效果。另外，這部分支架碳也能為一些有益菌提供生長繁殖的空間，猶如庇護所一般讓有益菌免受外在環境的脅迫，從而促進有益菌在植物根系的定植，提高微生物菌肥的效果。
圖1竹製生物炭掃描電子顯微鏡圖像。a：竹製生物炭橫切面；b：竹製生物炭縱切面。
第二部分是生物炭在製備過程中的一些小分子的有機碳，這部分碳是生物炭中的活性成分。它們被吸附在支架碳上，能夠被植物和微生物所利用，被植物直接吸收利用可以促進植物生長；被微生物利用可以促進微生物的繁殖。一般生物炭肥料使用後馬上表現出的效果往往是由這部分小分子碳所提供的。
第三部分是生物炭中包含的礦質元素成分。由於生物炭是從植物煅燒而成的，植物中所含有的一些Ca、Mg、K、Si等大中量營養元素和Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素均保留在生物炭中，在施入土壤後可以補充土壤中的礦物質養分。另外，由於這部分營養元素一般以鹼性形式存在，因此，也具有改良土壤酸性的作用。
因此，我們從以上介紹中可以看出，生物炭產品所具有的保水保肥、改良土壤和促進植物生長的效果是由於生物炭所固有的性質所決定的。特別是在目前我國土壤面臨的土壤酸化、肥料利用率低、重金屬汙染風險問題上，生物炭肥料產品將會發揮重要的作用。
介紹完了生物質炭產品，我們再來了解下腐植酸類產品的情況。腐植酸(Humic acid)是植物遺骸經過微生物的分解和轉化，以及地球物化反應等一系列過程形成和積累起來的一類有機物質。目前市場上常見的腐植酸類產品主要有兩種來源，一種是從風化煤中提取的礦源腐植酸，一種是從秸稈類物質中提取的生化腐植酸，其中以礦源腐植酸為主。腐植酸總體上是一類大分子的含碳化合物的混合物，呈現弱酸性。但由於在提取時的工藝不同，呈現產品的pH也各有差異。其中，既能溶於鹼、酸和水的組分，稀溶液呈黃色或棕黃色的物質被稱為黃腐酸，又叫富里酸（Fulvic acid），其分子量比較小，具有一定的生物活性；而溶於鹼但不溶於酸的，被稱為腐植酸（Humic acid），其分子量要大於黃腐酸；而在酸鹼中均不能溶解的部分，被稱為胡敏素（Humin)。在不做特殊說明的情況下，我們把這三類物質均稱為腐植酸類物質。黃腐酸類產品由於其中包含的小分子有機碳物質較多、易溶於水、活性較強、具有一定的生物刺激功能，因此常被作為功能成分開發特種肥料。而一般市場上常見的腐植酸肥料則包含了黃腐酸、腐植酸和胡敏素三種成分。
腐植酸類物質的組成元素成份和生物炭類似，也是C、H、O、N、S等元素組成，其中含碳率也較高，有的可達到60%以上。應該說，腐植酸產品與生物炭均為富碳產物，這兩類產品在功能上存在一定的相似性。如兩類物質都存在一定的小分子有機碳，具有刺激作物生長的功能；兩類物質都具有吸附緩衝性能，可以吸附養分、增加養分利用率等等。然而它們雖然元素成分相似，但兩者組成結構上存在較大差異，由此導致的功能差異也很多。
首先，我們看，腐植酸不含有單質碳成分，不具有生物炭的支架碳的孔隙結構，其對養分、水分等的吸附作用是由其含碳化合物所決定的，這些就導致腐植酸化合物的穩定性較生物炭差。一方面，微生物可以通過生物作用分解這些腐植酸類的化合物，造成腐植酸在土壤中的損失；另一方面，土壤耕作、水肥的施用也會導致腐植酸的氧化分解。而生物炭的碳支架穩定性程度極高，可以在土壤中存續幾百甚至上千年，從而能保證其對土壤修復效果的長期穩定。因此，在土壤中使用腐植酸物質往往在刺激作物生長上作用顯著，但在改良土壤、提高土壤有機質等改良土壤的長效性上要弱於生物炭。
另外，在礦質養分上兩類產品也存在差異。由於腐植酸在生產過程中，一般採用鹼溶酸析法進行提取，因此一些風化煤中的礦質元素並不能被鹼溶出，純品的腐植酸含有的礦質元素的含量較低；但生物炭完整的保留了所有植物中所含有的礦質元素，從而元素的豐富度上要高於腐植酸產品。因此，從產品性質上看，生物炭適於開發為基肥產品，長期穩定的大量施用，從而保證土壤的持續健康；而腐植酸類產品更適於作為肥料助劑與化肥產品共同配合使用，從而發揮其促進化肥肥效，刺激作物生長的作用。
另外，生物炭產品能長期促進土壤有機質的積累。這主要是由於生物炭支架碳的穩定性，以及其吸附其他有機物質的能力，從而能促進土壤中有機質的長期增加。而腐植酸產品穩定性較弱，雖然能短期促進土壤有機質的增加，但在中長期來說效果不顯著。特別是一些小分子的黃腐酸物質，由於其分子量小，更容易被微生物分解利用。因此在促進土壤有機質上更弱於生物炭產品。
二、生物炭與腐植酸肥料商品種類與特點
在上文中介紹了生物炭與腐植酸的區別，這裡再和大家介紹下目前市場上開發的肥料產品情況。
首先，我們來看生物炭肥料產品。由於國內生物炭的研究開發時間較短，市場上的產品種類並不多見，特別是由於生物炭原料的來源的限制、製備技術以及成本問題，商品化的產品價格一般為高端產品。目前市場上的主流生物炭肥料產品主要有二類。第一類是時科生物科技（上海）有限公司等企業開發的生物炭基有機肥類的產品。其主要是將生物炭以一定比例與高品質的生物有機肥產品進行配比，開發出的含有生物炭、腐殖質和有益微生物菌的生物肥料。這一類的生物炭基肥料產品主要的作用是修復改良土壤為其特色，兼顧了生物炭和腐植酸兩類物質的優點，對目前中國主要的酸化土壤、鹽漬化土壤等具有顯著的修復作用。長期使用能顯著提高土壤有機質，促進土壤養分平衡，降低重金屬、有機汙染物的吸收。這類產品在提高作物品質上的效果比較顯著。但該類產品的礦質營養成分較低，需配合高含量礦質元素的化肥進行使用。圖片：時科碳基肥產品
第二類產品是將生物炭與傳統化肥進行復合，生產的生物炭基複合肥產品。這類產品的特點是以促進肥料的利用率為主，兼顧改良土壤的效果。這類產品在我國東北三省銷售較多。今年4月1日，生物炭基肥料的行業標準（NY/T3041-2016）開始實施，助推了炭基複合肥產業的發展。然而，受限於生物炭產能問題，這類產品在市場上並不多見。
腐植酸類肥料產品由於其發展時間較長，產品品種較多。其中比較常見的有以腐植酸料為主的腐植酸鉀、黃腐酸鈉、腐植酸銨等產品。也有腐植酸銨與過磷酸鈣、鉀肥或微量元素混合的腐植酸複合肥料產品，或者腐植酸與尿素復配的腐植酸尿素產品等；還有一類是以黃腐酸產品與一些礦質元素復配的衝施肥和葉面肥產品等。這些產品主要是以提升肥料的功能性和養分利用率主要特點。
三、生物炭肥與有機營養
總之，無論是生物炭基肥料還是腐植酸類肥料，在產品合格的情況下，對土壤修復和作物生長均具有較好的效果。但當前部分企業為了提高產品價格，賺取超額利潤，對產品進行虛假宣傳、誇大功效。特別是一些黃腐酸、腐植酸肥料的廠家，常常誇大部分小分子活性碳的功能，把它們的生物刺激功能偷換概念為碳素營養，大肆炒作碳營養、有機營養等概念，引起消費者認知混亂，筆者在這裡有必要進行澄清。
應該來說，無論是生物炭還是腐植酸類物質，其中均包含有大量的小分子有機碳。這類物質具有一些類激素的生物刺激功能，在提高植物根系生長、促進葉綠素合成、增加作物抗逆性上有顯著功效。由於這些小分子碳的種類繁多，其對植物生長的作用功能機制在學術界尚未完全明瞭。但是，這類小分子有機碳其主要作用是對植物生長的調控、刺激功能，起到的是生物信號的作用，而非營養的功能。
我們知道，植物是自養生物，通過光合作用吸收空氣中的CO2，合成糖類物質供給植物生長所需。因此，雖然植物組成中C確實為第一元素，但植物碳的供給主要來自於空氣。而無論是黃腐酸、生物炭產品中包含的小分子碳，雖然也能被植物吸收，但作用量是極少的，並不是植物碳骨架的主要供給者，更不能稱為有機碳營養。
從常識也可以看出，植物生長需要大量的碳元素，而一些黃腐酸等小分子碳類物質供給量極少，不可能提供植物整個生育期的需碳量。另外，這些小分子碳的另一個重要功能是供應土壤中微生物的生長，作為微生物的營養成分存在。而微生物生長會促進土壤理化性質的改善，進而促進了植物的生長。因此，小分子碳在土壤中的功能是多樣的，其對作物直接和間接的作用都有，不能僅認為其被植物直接吸收發揮功能。
四、生物炭基肥料的市場概況
目前，由於市場上的生物炭基肥料尚處於起步階段，市場上開發的肥料產品比較少。但隨著生物炭產品市場的崛起，一些企業也開始打生物炭肥的旗號以劣充好，假冒偽劣的現象頻發，這就要求我們消費者具備辨別碳肥產品的能力。筆者在這裡對生物炭基肥產品的市場進行介紹，幫助消費者識別好的炭基肥產品。
生物炭基肥料的生產的第一步是生物質炭的生產。由於當前我國生物質炭收集、儲運的困難，以及工業化、連續化生產生物質炭的技術尚未完全成熟，生物炭的整體產能不高，炭原料的價格也處於高位。因此，在肥料行業中使用生物炭配方的肥料產品整體上應該為高端產品。目前，一些肥料產品標“生物炭肥料”字樣，但價格低端的，一般均為假冒產品。
另外，市場上也有一些企業，主要是一些生物質能源公司，把生物發電的廢棄物作為生物炭肥料產品進行銷售。這一類的產品主要是一些草木灰成分，含碳量較低，並不具備真正生物炭基肥料的吸附功能。因此這類產品在應用效果上並不明顯，這也是值得當前市場上需要注意的。
還有，一些企業採用的炭化原料並非為生物質源，而是一些畜禽糞便，其炭化程度也不高，重金屬含量常有超標風險，因此存在一些產品質量問題，這些都需要消費者進行識別。
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