台灣和網路上的主流聲音,談到生物炭,總是只有正面的聲音。生物炭是一個很有趣的東西,也很有用,對減緩氣候危機也是有幫助,它可以再民生、能源…上面發會很大的功能,然而,使用生物炭用在土壤改良,卻有很多值得再三省思的地方,因此,除了在隔絕的區域要進行試驗,基本上,我是不會輕易使用它。如果您想看長的故事,底下這兩篇論文可以閱讀:
其他提出質疑生物炭的資料:
- A critical review of the possible adverse effects of biochar in the soil environment
- 生物炭對土壤之不良影響的檢討(review paper)
我簡要的把我對生物炭的理解以及問題寫下,若是您沒有時間看完,請務必記得一句話「對於土壤改善,不要輕易使用生物炭,因為,還有許多比這樣做更好,卻不會有後遺症的作法」。
一、放入多少量才是合適的?
首先,人類對於生物炭的研究還在很初步的階段,要放入多少量,對於土壤生態環境的影響評估,目前歐洲都還在很謹慎的評估,不能僅僅從氣候危機迫在眉睫,急病亂投醫,在沒更完整的研究之前,大量的投入生物炭到複雜的土壤生態系統裡。
目前世界與台灣都嚐試讓生物炭形成一種產業,簡單的說,就是要商品化生物炭,這不是壞事,生物炭可以用在民生產業,如:竹碳襪、竹碳衣服、筷子、醫療用品、樂器…,但是,若是資本家跟著世界銀行投資生產生物炭,販售給亟需要改善農民土質的農民,賺這些農民的錢,這跟販賣農藥是差不多的行為,這不是好事。
若是真正要可持續的使用生物炭這種有效解決氣候變遷的方法,民生用的生物炭應該是當局要用力輔導部落、農民利用周遭環境的天然有機資材(如:竹子)來生產,作為一種「農產加工品」,先生產給自己使用,多出來的,賣給高爾夫球場,政府、社區、都會,而不是由資本家,向部落買竹子,或者買地開發,大面積種植成長速度快速的樹木,建置昂貴快速的生產設備,大量的產出,讓生物炭又變成少數人獲利的商品。
資本邏輯(BAU/ business as usual)永遠看起來是光明的天使,但是,深思之後,這個天使只幫忙建立一個系統讓擁有資源的人從大量缺乏的人身上榨取資源。
生物炭因為不能分解,所以是會累積。一塊土地的生物炭用量,台灣有人說 1/100,有人說 1/1000,但是,根據曹啟弘前主委與屏東科技大學的老師的說法,農試所、農改場都還在如火如荼的試驗當中,還沒有一個確切的建議量。
簡單的說,生物炭在土壤生態系統的整體影響,還在實驗室試驗階段,正在做臨床試驗,尚未成為確切的治療方法。
二、多環芳香烴(PAHs)
多環芳香烴在大自然界,降解十分緩慢,也就是說,它很容易造成累積,有毒性的物質無法在大自然環境下分解,開始累積,那另外一種現象就會出現,那就是「生物放大作用(Biomagnification)」。底下這張圖說明

關於 PAHS,目前已經證實會有轉移的現象。多環芳香烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)是在煤和焦油沈積物中發現的非極性分子,它們也通過有機物質的不完全燃燒產生(例如在發動機和焚化爐中,當森林火災中的生物質燃燒時等)。例如,由含碳燃料例如木柴、木碳、油脂和煙草的不完全燃燒所產生。也存在於烤焦的肉類中。
2016 年歐洲的研究發現,使用生物炭種植小黃瓜、櫛瓜,在果實裡面有檢驗出來 PAHs 殘留。
多環芳香烴怎樣影響我們的健康?我查到的資料如下:
不少多環芳香烴已被界定為致癌物。臨床實驗報告指出:若長期接觸高濃度多環芳香烴的混合物,會引起皮膚癌、肺癌、胃癌及肝癌等疾病。多環芳香烴可破壞體內的遺傳物質,引發癌細胞增長,增加癌病的發病率。在長期吸煙者體內的乳房動脈內皮層中可找到多環芳香。
在實務上,若是有好的設備,就可以做到「無氧」燃燒,並且把 PAHs 完全燃燒掉,不會釋放。但是,這就是擁有資金的人才能負擔得起的設備!一般農民的燒製,都會存在。「多環性芳香化合物在環境中較常發現於土壤與沈澱物中而非水及空氣中。然而,多環性芳香化合物常在空氣中的懸浮微粒上發現。」木餾油(creosote,又名雜酚油)裡面含有這項物質。含有木餾油的著名藥品有正露丸,1999 日本的一些醫師質疑其致癌性,主張應廢除該項藥劑。
三、沖刷與河口、出海口累積
生物炭可以存在很久,不會腐爛,就像塑膠一樣的長命,它質地很輕,以台灣目前的耕作習慣,每年都會翻動土壤很多次,加上驟雨的沖刷,這些投入土地的部分生物炭會浮出,隨著水流進入河流、最後累積在河口、出海口,日積月累。
我們可以這樣想:若是河口、出海口、沿海放置少量的人工魚礁,對生態是好的,讓魚類有棲息地、躲藏的地方,可以促進生態多樣,但是,若是我們放入的人工魚礁不是幾個,而是幾十萬、百萬個,那造成的影響會是怎樣?生物炭可以是很好的微生物棲息地,我們若是大量的建立微生物的棲息地,卻沒有相對的給予他們食物(有機質),這時候,突然聚集的微生物與原來的生態系統會出現什麼樣的改變呢?
這方面的研究目前我還沒有查到,但是只要稍加推測想像,我們就可以看到還有太多面相需要深究,我們實在不該在沒有進一步的研究之前躁進。
四、瞬間調整 pH 值,等於創造了生態逆境
所謂生態逆境就是在很短的時間內,劇烈改變了一個地方的生態條件,造成原來生活在那裡的物種巨大的生存逆境,甚至有些物種無法繼續生存。碳化稻殼 pH 值高達 11,可以很有效的在短時間之內讓土壤的酸鹼值改變,跟苦土石灰有一樣的功效,但是,透過單一的方法,短時間之內改變土壤的酸鹼值,對於看不見的表土土壤微生物系統帶來的衝擊非常巨大。
五、有機質、有機質&有機質
若是要改善土壤,保持土壤肥力是目標,就不應該把焦點僅僅放在生物炭,還有很多種方式,不要偏廢。若是要改善土壤,最萬無一失的方式就是加入有機質,各式各樣的有機質。想要增加微生物的群聚與種類,就用各式各樣的有機質,吸引多樣的微生物來。因此,大量的多元化種植、在農場建立各種生物可居住的棲地(生態池、綠籬、樹林…)這樣土壤就會有各樣的有機質與微生物會存在。
六、Permaculture 怎麼看?
我其實沒有聽過太多 Permaculture 的設計師談到生物炭,但是我想我會很直接的想到:如果,我們要向大自然學設計,那麼我們所追求的就是一個最終極的大自然土壤典範,這個典範無疑的就是原始森林的表土。
如果森林的土壤是我們建構一塊土地的土壤的終極目標,那麼我們會問,原始森林的表土裡面含有多少生物炭呢?
另外,Permaculture 的設計原則提到:
- 觀察與互動
- 運⽤與重視多樣性
- 使⽤⼩⽽慢的解決⽅法
- 整合⽽⾮分離
- 每⼀個重要的功能都由許多元素⽀持
這些設計原則都與貿然的、不假思索的將大量的、不會分解的生物炭加入土壤的作法大相逕庭。
我們可以加速生態環境的演替,但是在這之前,我們應當先仔細了解生態演替的過程,然後,以生態為中心(不是以人為的產業為中心)來進行設計。
此外,Permaculture Research Institute 在 2010 年 11 月 18 日刊出一篇 Mae-Wan Ho (Chinese: 何梅灣; pinyin: Hé Méiwān; 12 November 1941 – 24 March 2016) 博士所撰寫的〈Beware the Biochar Initiative〉,提到許多對於生物炭的「另類」觀點。
生物碳並不像人們所吹捧的那樣,而且實施生物碳計劃可能會很危險,主要原因是拯救氣候不僅僅是通過在土壤中埋藏碳來遏制大氣中二氧化碳的上升,還要保持氧氣(O2)的含量。
氣候科學家在過去十年才發現,無論是在陸地或海洋,O2 的消耗速度都比 CO2 的上升速度快,O2 下降速度比 CO2 上升速度快,暖化的海洋缺乏氧氣。
國際生物碳倡議組織(International Biochar Initiative, IBI)根據其網站,於 2006 年 7 月在美國賓夕法尼亞州費城舉行的世界土壤科學大會的會外會議上成立,成員來自世界各地的學術機構、商業企業、投資銀行、非政府組織和聯邦機構,致力於生物碳在全球範圍內的研究、開發、示範、部署和商業化。
在全球超過 155 個非營利組織簽署的宣言中,IBI 遭到強烈批評,認為這是「對人類、土地和生態系統的新威脅」。但是,生物炭生產的專利申請和商業開發公司已經成立。為了將生物炭納入《京都議定書》的清潔發展機制(Clean Development Mechanism,CDM)以減緩氣候變化,人們正在進行激烈的游說,以便實施該技術的人能夠出售經認證的減排額度。
事情發展得如此之快,而公眾的意識和辯論卻如此之少,以至於批評者感到憂慮,尤其是一些著名的倡議者提出,5 億公頃或更多的「閒置土地」可用於種植作物以生產生物炭,而這些土地大多在發展中國家;這與幾年前生物燃料倡議中提出的建議如出一轍。
生物碳計劃的靈感來自於在亞馬遜盆地發現的「terra preta」(黑土、黑炭,BC)這些發現顯示 BC 是大量的氧氣吸收匯,如果匆忙製造大量的 BC,可能會相當快速地消耗大氣中的 O2!
生物碳會增加腐殖土中的有機碳流失:一項在瑞典森林進行的十年試驗顯示,埋藏的木炭似乎會促進腐殖質 (森林地面上的腐爛植物物質) 的分解,因此完全抵銷了木炭中固存的碳。
生物碳對土壤肥力的影響不一定都是正面的:迄今為止所進行的實驗對於生物碳提高生產力的能力所得到的結果並不一致。
Permaculture Institute 網站的註解:雖然自這篇文章發表以來,Biochar 領域已做了許多工作,但這些工作都是支持 Biochar 的。我們沒有刪除這篇文章,因為它是一篇詳述 2010 年對 Biochar 的看法的文章。
何梅灣博士於 2016 年因癌症病逝。
七、生物炭的原料
揭穿生物碳 = 森林砍伐的迷思這份文章主要是為生產生物炭會造成森林爛砍辯護,提出可以製造生物炭的原料的來源有充足且多樣的選擇,這些原料包括:下水道污泥、外來物種、家畜糞便、庭院廢棄物、農業廢棄物、食品加工廢棄物、森林疏伐、氾濫滋生的海草、蟲害或天災造成的樹林死亡…。這份文章言之有理,但是,一旦將生物炭與碳交易掛勾之後,您將會發現,這些充足且多樣,最應當也最合適做成生物炭的原料,都會因為取得的成本與數量的高度不確定性,最後被放棄使用。
