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Achim Ecker:用生物炭重新造林

展示了一种即使在葡萄牙极具挑战性的南欧气候条件下也能生产生物炭和黑土的新方法。

特别是在土壤贫瘠的森林砍伐地区,农民面临着创造和储存足够的腐殖质以启动重新造林的挑战,最终将保护土地免受丛林火灾和干旱的影响。家园计划(AnotherLand)的伙伴,德国ZEGG共识社区的创始成员Achim Ecker(阿奇姆·埃克)多年来一直在尝试创造Terra Preta(黑土)。最近,他展示了一种即使在葡萄牙极具挑战性的南欧气候条件下也能生产生物炭和黑土的新方法。

Terra preta(葡萄牙语发音: [ˈtɛʁɐ ˈpɾetɐ],在当地[ˈtɛhɐ ˈpɾetɐ] ,在葡萄牙语中字面意思是“黑土”)是一种在亚马逊盆地发现的非常漆黑、肥沃的人为干预形成的土壤( anthrosol )。它也被称为“亚马逊黑土”或“印度黑土”。在葡萄牙语中,它的全名是terra preta do índio或terra preta de índio (“印第安人的黑土”、“印第安人的黑土地”)。
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大约 20 年前,我在葡萄牙的阿连特茹(Alentejo)买了 7 公顷的土地。这片土地被称为“Retumbana-Nova”,与Tamera塔美拉共识社区接壤。这块土地上有一座旧的夯土农舍,现在已经成为废墟,后来经过翻新和扩建。

今天,这座房子已经成为一座美丽的自然建筑,能源和水都自给自足,并出租给游客。

当年房子周围的贫瘠土地只剩下几棵老软木橡树和一棵桉树。这片土地需要重新造林。我的长期愿景是创造一片茂密的高大树木森林,覆盖周围的山丘。因此,十五年前,Arnold Schonhardt和我开始使用各种种植方法和树种在土地上重新培育了30,000棵树。

图为:15 年后,葡萄牙阿连特茹的重新造林土地。

最初,由于我们无法灌溉,只有大约一半的树木在阿连特茹非常艰难干燥的夏季存活下来。枯竭的土壤由酸性粘土和腐殖质组成,被冲到山谷中。冬天非常潮湿,水分浸泡了植物,湿透了土地一段时间。寒冷的气温低至-7°C,冬季也限制了重新造林树种的选择。增加这些挑战的是,大部分水因森林砍伐而流失。为了改善后者这种情况,我们开始建造一个蓄水湖和几个池塘。

经过所有这些努力,最终森林覆盖了土地,但必须修剪快速生长的物种,以便为生长较慢的树木留出空间和光线。由于在重新造林的第一个关键阶段,森林火灾的危险很高,因此应清除森林中的所有修剪物和干木废料。将树木修剪到约 2 m 的高度可以降低树枝着火的几率。

较大的树枝提供了极好的柴火,而枝条被切成短料并堆积起来以促进分解。然而,经过多年这样做,木料堆的高度和数量继续增加,火灾的危险也在增加。我们了解到,干旱期太长,无法进行真正的堆肥,而潮湿的冬天太冷,无法进行大量土壤活动。或许稍后,当建立起良好的森林覆盖率并且土壤微生物再次定居并大量繁殖时,堆肥就会起作用。目前,这些木料堆腐烂的速度还不足以帮助建造森林土壤,更不用说防止火灾了。

图为:蓄水湖在第一年夏季灌溉森林。

我们相信,黑土可能会引发变革,促进将这些修剪物堆肥成有机材料,而不会在表面形成危险的干燥有机材料堆积。过去两年,我们一直在德国北部的ZEGG共识社区试验黑土技术。在该地区普遍存在的沙质土壤上,已经观察到非常有希望的结果。然而,在葡萄牙,我们很少能利用生物炭来启动黑土过程。伊萨卡研究所 (Ithaka Institute) 发表的一篇关于Kon-Tiki窑的文章激发了尝试露天热解法的想法。土窑为在地下深约1m、呈45°角、上部直径约2m的圆锥孔。在ZEGG共识社区无法尝试这种方法,因为沙质土壤无法保持所需的圆锥形状。但在阿连特茹的多石粘土中,这个坑可以稳定地进行多次点火。一台挖掘机在不同位置打了 8 个这样的锥形坑,我们很快就开始实践第一个。

文章资料中写道:在这种方法中,你要小心地在地面上的洞底部建造一个坚固的承接燃烧余烬的初始结构,逐渐地,你可以逐层添加可燃材料,如木头、食物残渣、骨头、树叶和稻草,同时保持火势来释放出烟雾。燃烧的热解气体消耗了大部分被火焰吸入坑中的氧气,因此保护了热解区,而土墙则将空气从侧面和下方挡在外面。火本身在排除空气方面非常有效,以至于下面的层会放气和烧焦,而不是烧成灰烬。几个小时后,通过新鲜生物质的稳定堆积和排气,一立方米或更多立方米的生物炭积聚起来,然后可以用水或5-10 厘米厚的土壤、沙子或粪肥层将其淬灭。(引用自:Kon-Tiki - 生物炭生产的民主化;伊萨卡杂志)

图为:土壤中的 Kon-Tiki 窑

“无烟火的基本原理”(引用自Kon-Tiki - 生物炭生产的民主化;Ithaka Journal):

如果你松散地铺上一堆木柴,在上层有足够的小树枝,然后在顶部点燃它,几乎所有产生的木柴气体都会穿过上面的火焰并燃烧,所以只剩下干净、无烟的燃烧气体。火焰的辐射热逐层烧焦下面的木头。空气从堆的侧面吸入,但被上升到火焰中并在燃烧中消耗掉。在几乎无氧的火焰下,炭大部分被保存下来。随着热解将木块分解成更小的碎片,这些碎片向下穿过松散的木堆,新的木材层不断地暴露在火焰下方的废气热中。通过观察火焰和烧焦木材外层积灰的开始,你可以确定用水熄灭或用泥土熄灭的正确时机。

图为:从顶部开始生火,只有在孔底部有一层发光的余烬后才添加新的原料。

尽管最初持怀疑态度,但我还是在Kon-Tiki土壤中热解了令人惊讶的干燥老灌木堆。控制燃烧似乎是防止森林火灾的正确做法。从预烧到窑底部形成炭化原料热床的初始阶段需要 20 到 30 分钟。然后火变得非常热,新鲜的绿色剪枝可以在火上分层。添加绿色材料后,它会冒烟一会儿,但只是很短暂,然后又恢复无烟燃烧。5 到 6 小时后,土窑中充满了生物炭,这时可以熄灭。第一个坑用坑侧软管中的水进行熄灭,因此用来熄灭的水会从底部充满,上升的蒸汽会净化生物炭。

第三次实践的坑周围远离水源,所以我用土壤熄灭火,结果很惊讶它工作起来如此容易和迅速。薄薄的一层土变得温而不热,甚至还没有完全干涸。然而,必须至少等待一天才能去除表土并提取生物炭。

现在,木料堆不再只是因腐烂或燃烧而达到碳中性,当转化为生物炭时,它会通过生物炭的固碳能力变成负碳。草丛不必干燥或切碎(进一步降低能源需求!),这使得这种方法最节能,工作强度最低。甚至松针也可以用这种方式烧焦。浪费了热量很可惜,但在阿连特茹,反正也没有太大的取暖需求。

图为:在土壤熄灭层下:> 1 立方米的生物炭

有据可查的是,不应将新鲜的生物炭直接添加到土壤中,因为它缺乏养分并且最初会从土壤中吸收养分。因此,为了给生物炭补充营养,它首先被用于堆肥厕所,在那里它吸收氮、磷和乳酸菌。它还有助于减少异味,从而提高客人对堆肥厕所的接受度。

最近,我开始将它以生物炭粉的形式添加到房子的墙壁上。由于高湿度,墙壁保持湿润并且经常散发霉味。更糟糕的是,涂料每隔几年就会脱落。我还不能预测新的生物炭涂料覆盖的墙壁会发生什么,但使用这种混合物效果很好,而且气味已经完全消失了。

当我开始在我们的土地上使用Kon-Tiki技术生产生物炭并打了5个坑生产超过5立方米的生物炭后,我不得不运输和处理所有这些成堆的炭。通过这种方式,随着这些碳从独轮车和铲子上落下来,生物炭现在已经开始遍布整个土地。碳时代终于回到了阿连特茹的Retumbana-Nova。

图为:如果用水淬灭生物炭,您无需等待 24 小时即可惊叹于新鲜生物炭的美丽!

受到新的启发,现在回到德国的ZEGG共识社区,我将建造一个金属Kon-Tiki窑炉,它可以转化到任何类型的原料。ZEGG社区已经开始从无水小便器中收集尿液,这些尿液将用作淬火液,立即为生物炭补充营养并生产一种有效的有机肥料。

由于生物炭目前在德国非常昂贵,至少生物炭是由负责任和可持续的来源制成的,建造金属窑炉的成本回收期仅需烧制4次!由于我们是一个专注于自给自足的社区,因此制作我们自己的生物炭的想法最具吸引力。我们相信,我们将各种废物转化为充满营养的生物炭的能力,将有助于加速ZEGG社区进入碳时代。我们计划生产的生物炭有无数种不同用途和创业渠道的可能性。我们已经计划将其用作马厩的垫料,在潮湿的地方用作涂料,当然,正如我们已经做过的那样,以帮助生产黑土。

左图为:1996年造林前的老土房周边。右图为:2014年同一地点。

Ecker, A.:Reforestationwith biochar,

Biochar Journal 2015,Arbaz,瑞士。

ISSN 2297-1114

www.biochar-journal.org/en/ct/63

2015 年 6 月17日

翻译/编辑:唐冠华



Achim Ecker

Achim Ecker是ZEGG共识社区的创始成员、首席景观设计师和生态建设者。在过去的30余年里,他深入参与了ZEGG论坛(ZEGG-Forum)的发展,并在欧洲、南美和美国培训和监督团体。生活在一个非常注重爱情、伙伴关系和爱欲的社区,使他对这些问题有了特殊的认识。

在ZEGG共识社区,他利用直觉和永续农业知识在冰川沙地上创造了肥沃的土壤和可食用的景观。他曾在希腊和德国等地学习永续农业。是一位优秀的导师。


CC BY-NC-ND 2.0

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