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碳与油棕种植

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碳 (carbon) 存在于大地,包括空气中、土壤及植物里。它是植物生存的重要组份。其重要性可从它须要二氧化碳才能进行光合作用及制造食物而知。虽然碳是重要元素,但是二氧化碳却导致地球气温升高而让人们急于寻找对策。


除了交通工具及工业每天排放大量的二氧化碳之外,农业耕作及养殖业也排放这气体及甲烷 (methane,CH4) 到空气中。把温室气体 (greenhouse gas) 排放量降低及二氧化碳的减少乃当今热议课题,不仅让各国当局频频聚首谋求解决方案,也成为环保人士及投机分子以地球暖化为由的攻击目标。


有鉴于此,我国油棕种植业对这一课题的意识亦已提高以便通过更佳的作业法来降低二氧化碳 (及其它无益气体) 的排放。要将它的排放量压下,首先就必须减少会导致这气体排放出来的作业,第二就是将碳通过植物生长过程中引入土壤里,让它形成土壤有机物质 (soil organic matter,SOM) 及土壤有机碳 (soil organic carbon,SOC)。

这两种物质能提高土壤肥力及有效性,使农作物的成长及生产力更好。这一点可说道出了农业领域减碳的重要性。以此方案提高土壤碳质的积量,让油棕及其他作物享有更佳的地肥力,业者最终受益无穷。提升油棕成长乃是碳螯合 (carbon sequestration) 的有效作法。


换言之,这股隐藏着的天然肥力若能发挥出来势必增强油棕种植业的永续经营力,业者亦可从中取得更佳的耕作效益。虽然如此,这是一条长远的路,因为碳融于土壤的过程渊长之外,也得人类的配合以采纳相关作业后才能享有它带来的效益,所涉及的范围包括油棕及天然林野生态系统的保护与保养。固此大马棕油局 (MPOB) 设下短 (2010 – 2020)、中 (2020 – 2050) 及长期 (2050之后)目标来实践这一远大的方针。

 

这一提升油棕种植永续经营力的行事基础有二 :

(1) 将土壤视为增强油棕成长的媒介体,作法是促进作物更佳的光合作用,以此来加强二氧化碳从空气中的吸收并融入植株之植物性成长之中随之回归入土壤。

(2) 通过作物成长作用将碳融入土壤里,例如落叶、老根及其它植物生物质的凋零腐化及土壤里各种作用所发放的碳物质。作物的光合作用一旦增强并一并加强二氧化碳的吸收能力再加上把碳沉入土里都是减碳的作法。

除此之外,这一螯合碳的方向也被归化成以下3层面 :

(1) 种植更多的多年生植物如油棕而非年性生产植物如油籽作物

(2) 通过选育及生物工艺以加强如油棕这类作物的碳螯合能力

(3) 保护地球上的天然生态系统如保天然植物与生物的多元性以营造有利的气候,保养土质以避免它退化而流失碳物质也是受到注重的项目,这方面作法在种植地而言则可以加强土壤保养作业来达致而对荒芜地应减少无谓的干扰以避碳流失。土壤移动包括耕作也是碳流失的因素之一。

油棕种植之碳螯合强化法

即然增进土壤里的碳积量有助于油棕成长及帮助减碳,那么碳之螯合 (碳融入植物成长及土壤里) 就显得异常重要了。但这也必须回到微观方面去处理,也就是说,从油棕种植方向去进行。它又是什么呢?相关两要点如下列 :

(一) 提高每单位面积的二氧化碳同化及/或

(二) 提高种植密度

以上两点将动用到更多的碳质,主要是从空气中摄取,而同化过程将在促进植株成长之下把碳螯合作用提高。当然要油棕植株发挥更大的生命力,那么其生长元素如肥料及水份的供给必须充足才行。其实从研究所得结果,第一、二及三代油棕种植之树的草圆围内的碳质分别从1.44%提高至2.40%,比同时期的森林树之下呆持于约1.36%更佳,而这点也说明了油棕种植并不如无知者常指责油棕种植为地球温度升高的元凶之一,反之它在碳螯合作用下默默地降低了空气中的二氧化碳的运作却被漠视了。

虽然如此,森林开发包括泥炭地及翻种等作业之机械采用及土地搬动等等提高了碳排放量亦不能否认,唯有通过良好作法来降低它为能作到的途径。然而若以长远的眼光来看,尤其从油棕之碳吸收及用量或因长年产果增加了需求量的原因而比林树来得好的这一观点来看待时,那么油棕种植应该加以鼓励而不是去抑制它。它最终不仅有助于减碳也同时生产粮食品以满足日增的世界人口需求。

除此之外,碳螯合作用也分别将土壤的氮水平从第一代种植的0.13%提高到第三代种植的0.21%而且碳/氮比率 (C/N ratio) 保持在11.08 – 12.99的理想水平,尤其在油棕树行间及叶堆下。这一点也比天然森林情况来得好。在这些方面,每一代的油棕植株根系协同建立起的土壤碳量之功劳已逐渐地被肯定。


施肥作业提高了温室气体的排放?

众所周知,油棕成长得好也将带来更高的产量,使到土壤养分输出率也提高,一来为植株新陈代谢作用所消耗掉,二来从果串方面而输出园丘。养分补给当然是必要的以永续油棕产量而施肥提高了温室气体的排放却是无可否认的事实。在促进产量的前提下之施肥由于责无旁贷地考虑到温度升高的不利及环保之责任,施肥作业的改善已减少负面效果因此应该加以贯彻。

这方面的改善及环保作法包括慎用蒸发性氮肥如铵状肥 (ammonium) 因易于反硝化 (denitrification) 不仅造成流失也散发出一氧化氮 (NO) 至空气中,乃暖化气温的气体之一 (GWP 310 x CO2)。当然这并不是说它不可被采用,只是应在施用后适时地补给钾肥以缓冲及产生协同作用来降低这类气体的排放。这仅是例子之一。

多采用植物生物质如空果串及切片残茎枝叶将提高土壤有机质而这些最终将提升土壤里碳的积量而且也将养分循环入土营造更佳的地肥力。采用这些有机质的作法无形中也供应养分成为绿色肥料,不仅对土壤有益也是减碳的良好方式之一。


碳以土壤有机质 (SOM) 及土壤有机碳 (SOC) 等形态藏于土地里,积量会随着种植时间及不涉及反效果作业采用下而增加,也意味着土壤肥力理论上是与时并进,尤其从估计大地上植物每年通过光合作用吸收121 x 10亿吨的二氧化碳但从它及土壤吸吸作用排放仅60 x 10亿吨的二氧化碳仍有大量余存即说明了这一点,而补充作业除了可以弥补被输出的积量外也可避免浪费碳源。

平时我们都可看到国内许多园丘在油棕植株下或园里或梯田及斜坡肩处铺放空果串乃实践这一方针的见证也另一方面改善土质来达到促进根系成长及产量的目标。此外,生物质内的氮素渗入土壤后与碳形成介于10 – 12较理想的比率 (C/N ratio) 亦是效益之一。大马土壤上的油棕,此比率是最理想。若这比率太低,氮易浸出流失也易以一氧化氮 (N2O) 形态蒸发掉。反之比率太高将导致氮被封固。但在其他作物或国外土质,这比率的理想水平则有视氮施放量方面来作调节。由此而言,氮与土壤有机质关系非常大并对作物表现带来影响。


另一方面,由于土壤有机质并非磷素的主要来源,因此碳对磷比率 (C/P ratio) 相比之下就没前者那么吃重虽然在非常高的有机质含量下它可以掌握总土壤80%的磷。磷主要由土壤化学物质及作用掌控,而且它的含量许多是来自土壤微生物,就和硫一样。原理上,碳:硫和碳:磷的比率只要超过60将导致微生物对这两种元素的封固率提高。

再来,谈到土壤碳就不能不提一下土壤微生物对碳及油棕等作物的重要性,也可以这么说,碳若缺少微生物的协同作用就可能激不起美丽的浪花作为比喻应该恰当。此话何解? 

说到此就必须回到土壤机物质 (SOM) 及土壤有机碳 (SOC) 的题目上。这两种物质因为是地肥力的泉源同时也是油棕成长中重要物质而值得探讨及了解一番。土壤有机质的形成也涉及碳螯合作用的效果。


土壤有机物质是由微生物的物质及植物的物质通过土壤内的各种作用所产生的,而且也包涵了腐殖酸及黄腐酸 (fulvic) 等等元素。总个来说,这些有机物质及有机碳内的元素繁多,并有活性、中性及慢性之分,各元素退化期可快至数月内或慢至数10年的时间。

土壤有机质由碳伴着之下而含有各种油棕所需要的养分;当中90% – 95%的土壤氮、40%的土壤磷及90%的土壤硫就隐含在里中并成为油棕等作物主要的原养分来源。大体上,这些元素(碳:氮:磷:硫)的比率是100:10:1:1,而且大约2% – 4%的土壤有机质每年里可被作物吸收。

再来,由于土壤素质及作物生产力乃和土壤有机质系系相关,那么它的动力学也成为重要的项目,况且它间接中也涉及气候转变。例如土壤有机质累积效果差就意味着更多的碳素在空中散荡,反之则有助于减碳了。所谓的动力学即指土壤碳与氮、磷及硫比率的高低对养分及作物的影响,这点已在以上文字中表达了。

土壤有机质一旦被搬动例如土地清理及犁田等作业无形中就易于氧化、腐化及退化,这过程中也排放温室气体。这一感观就牵引出另一重要的课题来,也就是种植地的保养。目前油棕园丘标准作业也涵盖这一层,包括减少表层土的流失,这点以铺放生物质、栽种豆科植物、建立梯田、平台、泥池、铺放叶堆等等作法来达到效果,而且也善用棕油厂排废水来灌溉油棕园。这些作法即能弥补土地开垦时之碳质流失及化为温室气体之外也同时将碳质埋葬在土里成为天然肥份。

如果对这观点仍有疑惑则可参考南美洲及西非洲于近年来发现之 Terra Preta 这类含碳量极高及呈黑色的超肥沃土质引起土质学家及农艺家极为关注即可。这类土质约厚一米,也仅在表层土之下,含量高达50吨/公顷,被当地人称为”黑土”甚至”黑碳”等,是数千年累积下来的异常肥沃土地。碳质之高也是形成它那超然地肥力的主要因素。

Terra Preta 提升土壤肥力的效果一时令专家们疯迷,并因此而使到”生物碳” (biochar) 引应而生。这种碳基产品采用高温低氧过程将植物生物质化为碳基物质作为提升地肥力的原料。大马棕油局亦已开发出以800°C温度的热解技术将油棕生物质尤其空果串成为生物碳、生物油及合成气,而生物碳亦已实地测试来评估它提升地肥力及油棕生产力的成效。

这一方向的进取有重要的意义,包括以科技来加速碳对农作物效益的发挥。MARDI 亦已研发出生物碳基肥料并由本地厂家量产及营销。由此可见,碳在种植业的潜能及处理已展现出来,而重要点在于让它发挥提升种植业的永续性及业者的收益,同时也履行环保及减碳的职责。

參考資料 :

Chan Kook Weng, Khalid Haron and Ahmad Tarmizi Mohammed, “Soils Management For Sustainable Oil Palm Cultivation”, Further Advances in Oil Palm Research (2000 – 2010), MPOB, 2011,第252 – 278页。

 

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