生物炭：從稻草到減碳的土壤魔法
前言：燒炭減碳，矛盾中的智慧
「燒炭減碳」這個聽似矛盾的概念，在農業廢棄物處理與土壤改良的領域中，卻蘊含著深遠的環境效益。這正是「生物炭」（Biochar）所扮演的角色。正如上下游記者潘子祁的報導所指出，農友早年焚燒稻草、稻殼產生的炭，經過學理驗證，實為一種能夠將大氣中的碳固存於土壤、同時改善土質的寶貴資材。本文將深入探討生物炭的奧秘，並補充相關的科學解釋與應用現況。
什麼是生物炭？炭與碳的區別與其環境效益
花蓮區農業改良場土壤肥料研究室助理研究員倪禮豐解釋，「碳」是指生物圈中的碳元素，如二氧化碳；而「炭」雖然也含碳元素，但其性質更為穩定，不易被生物分解，即使埋入土中，也能穩定存在數百年甚至數千年，例如木炭和農業上所稱的生物炭。
生物炭對環境最直接的正面效益，就是其在「碳捕捉」方面的潛力。全球暖化主要源於化石燃料將地底的碳釋放到大氣中，打破了既有的碳循環。而生物炭的原料來自於現有碳循環中的作物或植物，透過熱裂解（pyrolysis）過程將這些生物質轉化為穩定的炭，再將其埋入土壤，便能有效移除大氣中的二氧化碳，達到固碳的效果，有助於減緩全球暖化。這與節能減碳旨在減少化石燃料的使用，兩者相輔相成，共同應對氣候變遷的挑戰。
熱裂解：將生物質轉化為寶貴生物炭的關鍵技術
生物炭的製備核心是「熱裂解反應」。這是一種在缺氧或低氧條件下，對生物質進行加熱分解的過程。屏東科技大學農園生產系主任王鍾和指出，經過熱裂解，生物質中的酸性物質會揮發，留下鹼性物質，這使得生物炭成為改良酸性土壤的理想材料。
熱裂解的溫度和時間會影響生物炭的性質和炭化程度。傳統的露天焚燒方式，由於溫度控制不均，容易導致炭化不完全或過度燃燒成灰燼，且會產生大量的細懸浮微粒PM2.5，對空氣品質造成嚴重影響。因此，現代生物炭的製備更強調在受控環境下進行。
生物炭對土壤的多元效益：從酸鹼平衡到保水增肥
生物炭的多孔隙結構是其改善土壤的關鍵。這些孔隙不僅能鬆軟土壤，增加土壤通氣性，更為微生物提供了理想的生長空間。王鍾和主任提到，生物炭還能吸附帶電物質，因此具有保水功能，並能避免肥料電解質過度釋出，有助於養分緩釋，提高肥料利用率。
中研院的研究也證實，施用生物炭可以調節土壤酸鹼值，影響微生物族群結構和功能，從而有效改善土壤品質，並減少大氣中二氧化碳濃度。這顯示生物炭不僅是固碳工具，更是提升土壤健康與生產力的重要資材。
生物炭的應用與挑戰：從簡易製炭到精緻育苗
為了避免露天焚燒造成的空污問題，屏東科技大學建議使用鐵製汽油桶覆蓋，以低氧方式燃燒，並自然降溫，這樣既能提高成炭率，也能避免空污。而環球科技大學和花蓮農改場則進一步開發了大小型製炭機器，以實現更精緻、均質的生物炭生產。花蓮農改場甚至嘗試在烘米機外加掛製炭機，利用烘米機的熱能製炭，雖然應用性仍待增廣，但顯示了農業廢棄物資源化的潛力。
在應用方面，生物炭可直接打碎後與中耕機一同翻入土中，最佳深度為表土30公分以下。對於育苗，倪禮豐助理研究員的觀察顯示，在泥炭介質土中摻入適量生物炭（約5%至40%），雖然初期可能讓番茄和南瓜幼苗生長較慢，但根系茁壯後，番茄能提早開花，南瓜在葉片生長和開花速度上也有顯著提升。其他研究也指出，菇包回收介質製成的生物炭，可混拌於泥炭土介質，調整酸鹼度至中性，提高通氣性與育苗品質。
儘管生物炭效益顯著，但其來源、製備溫度等因素對效果的影響仍需更多深入研究。不同原料和熱裂解條件下製成的生物炭，其物理化學性質會有所差異，進而影響其在土壤中的表現。
結論：生物炭，永續農業的綠色希望
生物炭的應用，不僅為農業廢棄物找到了高價值的出路，更為全球氣候變遷和土壤健康提供了創新的解決方案。從簡單的鐵桶低氧焚燒，到結合烘米機的製炭技術，再到其在土壤改良、保水、固碳以及育苗方面的多元效益，生物炭正逐步展現其在永續農業中的巨大潛力。隨著更多深入研究的開展，我們有理由相信，生物炭將在未來的農業生產和環境保護中扮演越來越重要的角色。
參考資料與連結
原文出處：
上下游新聞：稻草這樣燒就對了 生物炭減大氣碳
引用與補充資料：
材料世界：農業廢棄物製備生物炭於環境管理之應用
CSRone 永續智庫：可可豆殼變身生物炭對抗氣候變遷有妙招
國立宜蘭大學 農業推廣委員會：什麼是生物炭(Biochar)？
臺中市政府新聞局：防稻草露天燃燒中市府加強空拍巡察並推廣益菌肥去化稻草
南投縣政府環境保護局：稻草不燃燒，空品沒煩惱
科技農報：沙漠也能種樹「生物炭」被譽肥料界的新星
農業剩餘資源資訊平臺：菇包栽培回收介質生物炭品
臺灣博碩士論文知識加值系統：生物炭應用於甘藍及番茄育苗介質之研究
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