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泥炭

泥炭是一种经过几千年所形成的天然沼泽地产物(又称为草炭或是泥煤),是煤化程度最低的煤,同时也是煤最原始的状态,无菌、无毒、无污染,通气性能好。

质轻、持水、保肥、有利于微生物活动,增强生物性能,营养丰富,既是栽培基质,又是良好的土壤调解剂,并含有很高的有机质,腐殖酸及营养成份。

但是泥炭属于不可再生资源,开采行为对环境破坏很大。

泥炭,又称为草炭、泥炭土、黑土、泥煤,是煤化程度最低的煤,也是腐殖煤系列最原始的状态。泥炭是在泥炭沼泽中堆积形成的,以后在上覆沉积物的压力及进一步菌解条件下,经过压紧和脱水变得更加坚固,成为褐煤,再继续受到地下温度和压力作用时,经煤化作用形成烟煤或无烟煤。

研究“植物-泥炭-煤"的变化过程中的地质、地理、植物和气候诸因素的特点,以及这一转化过程中的物理、化学、地球化学条件等,有助于人类认识泥炭和煤的富集规律以及古代气候变化,有效地发现和合理地利用煤炭资源以及为现今气候问题提供参考信息。 [1]

泥炭的形成是植物、水文、地貌和气候诸因素综合作用的结果,并受大地构造条件的制约。

泥炭是沼泽在形成过程中的产物,也是沼泽地形的特征之一。泥炭的主要来源是泥碳苔(Peat Moss)或泥碳藓(Sphagnum),但除此以外其他的有机物质,例如死去的沼泽植物,乃至于动物与昆虫的尸体,都有可能成为泥炭的形成来源。这些物质在死亡后沉积在沼泽底部,由于潮湿与偏酸性的环境,而无法完全腐败分解,因而形成所谓的泥炭层。有机物质分解或潮化的程度主要是视其组成成分与浸水程度(潮湿度)来决定,通常在较潮湿的地方泥炭层的形成比较快,有机物的分解度比较低,而较干燥的地方则相反。利用这个特性,气象考古学的研究者可以利用泥炭来分析古代的气候变迁史,而利用分析泥炭里的组成物质,古代环境学家也能重造模拟古代时该地区的植物分布状态。

在适当的环境(例如高压)之下,泥炭可以进一步地转变成煤炭(无烟炭),世界上大部分在高纬度地区发掘到的泥炭层,许多都是9000年前,上一次的冰河期结束、冰河北退之后才形成的。像这样的泥炭层形成的速度非常慢,有时甚至只有每年1公厘的程度而已。

泥炭在自然状态下,呈块体,含水量一般为80~90%,泥炭的比重一般为1.20~1.60,组成物质横跨液相、气相和固相三种状态。其中固相物质的部分,以组成物质的角度来看,主要成分是有机物质(也是碳元素的主要来源)和矿物质两部分,而其中又以固相的有机物质比例最高。不同组成特性的泥炭,有不同的物理性质与化学性质。

泥炭按不同分解程度的、松软的植物残体堆积物,其有机质含量占30%以上。分解度较低的泥炭多呈浅棕色和浅褐色,含有大量植物残体;分解度较高的泥炭多呈黑褐色和黑色,质地较硬,腐殖酸含量增高,植物残体不易辨认。

泥炭中的有机质主要是纤维素、半纤维素、木质素、腐殖酸、沥青物质等。泥炭中腐殖酸含量常为10~30%,高者可达70%以上。泥炭中的无机物主要是粘土、石英和其他矿物杂质。

泥炭通常又分为高位泥炭和低位泥炭两种。高位泥炭是由泥炭藓、羊胡子草等形成,主要分布在高寒地区。高位泥炭含有大量的有机质,分解程度较差,氮和灰分含量较低,酸度高,pH值约为6~6.5或更酸。低位泥炭是由低洼处、季节性积水或常年积水地方生长的需要无机盐养分较多的植物如苔草属、芦苇属和冲积下来的各种植物残枝落叶多年积累形成的。低位泥炭一般分解程度较高,酸度较低,灰分含量较高。低位泥炭常因产地不同而品质有较大差异。

地球表面凡是有水和植物生长的地方,只要具有适于保存植物遗体的堆积条件,不论热带、温带或寒带,都能形成泥炭。除南极洲尚未发现泥炭外,其他各大洲都有泥炭分布。

即从高纬度区到低纬度区泥炭富集程度迅速递减。据统计,全世界4264亿吨泥炭,85%分布在纬度较高的温寒带湿润和半湿润气候区。这表明泥炭的堆积受纬向气候带的影响很大,泥炭的积累速度不但取决于植物的生长速度,更重要的是受植物残体的分解速度的制约。低纬度区因气候湿热,使植物遗体大部分解,只有在长年积水或覆盖条件较好的场所才能保存。

指在地形和气候复杂的山区,泥炭的分布受地区性地形和气候的影响非常明显,这种因素常常控制了泥炭矿带或矿体的展布。例如山脉向海一侧因海风导致多雨,气候凉爽潮湿,为泥炭堆积提供了有利条件,而山脉的背海一侧常不利于泥炭的形成。中国东北大兴安岭东坡、太行山东麓就有较多的泥炭。但有时海风也会成为不利因素,山东荣成地区,经常受渤海湾海风的侵袭,使该区北部的滨海平原区乃至中部山脉的北坡,布满了海风带来的细沙,破坏了泥炭沼泽发育的环境。而中部山脉因阻挡了风沙的侵袭,在南部的荣成湾沿岸发育了一系列的泥炭沼泽,堆积了丰富的泥炭和腐泥。在西北的祁连山北麓,虽然气候干旱,但由于冰雪融化水的补给,在山前沼泽地带适于泥炭堆积。

在同一纬度带内,随着地势的增高,气候凉湿,也会促使泥炭堆积。中国最大的沼泽是四川省若尔盖沼泽,海拔高达3400~3600米,年平均气温0.6~1.2℃,年降雨日长达150天左右,因此对植物生长和泥炭堆积具有优越的条件。在约30万公顷范围内,在宽谷谷底、阶地及湖滨洼地广泛发育了厚2~10米的泥炭,总储量达20多亿吨(自然干重)。

泥炭的生成环境是复杂的,就中国而言,具有一定规模的泥炭矿床,多发育在湖盆环境中,这类矿床约占全国泥炭资源的65%;发育于河流两侧的河漫滩或废弃河道(包括牛轭湖)中的泥炭矿床,也是中国较重要的泥炭成矿类型,这类矿床约占全国的20%。其他矿床约占15%。 [2]

泥炭用途广泛,可用于农业,如作为有机肥料和育苗及花卉培植的土基,还可用于工业,如作为燃料发电、化工(从中提取多种原料)、酿酒、医药、制陶以及建筑材料等。

燃料

由于泥炭质地松软,容易燃烧,在许多当地盛产泥炭的地方,通常被用来作为日常生活中的燃料使用。

在苏格兰地区,泥炭被大量用来作为制造苏格兰威士忌的过程中,烘烤已发芽大麦所需的燃料来源。使用泥炭烘干的大麦具有独特的烟熏味,已经变成苏格兰威士忌的风味特色,称为泥炭度(Peatiness),这也是“泥炭”这名词最常被提及的场合。

有机肥料及花卉用土

泥炭地生产力和泥炭的肥力在提高农业产品数量和质量方面越来越获得高度评价,以泥炭制作的腐殖酸类复合肥料或者直接将其作为有机肥料在农业生产的效益和发展前景被充分肯定。

泥炭是一种相当优良的盆栽花卉用土,可单独用于盆栽,也可以和珍珠岩、蛭石、河沙、椰糠等配合使用。因为它含有大量的有机质,疏松,透气透水性能好,保水保肥能力强,质地轻,无病害孢子和虫卵。国外园艺事业发达国家,在花卉栽培中,尤其是在育苗和盆栽花卉中多以泥炭作为主要盆栽基质,而主要使用腐叶土、腐殖土等早已成为过去。

部分泥炭在形成过程中,经过长期的淋溶,以及本身分解程度差,所以本身所含的养分会比较少,在以此类泥炭配制培养土时可根据需要加进足够的氮、磷、钾和其它微量元素,或在栽花过程中及时给予追肥补充。

化工

泥炭作为化学工业原料及生产各种类型的新产品这两方面,正在日益扩大。

由于泥炭资源中富含多种有机化合物,可从中提取蛋白饲料、生物生长剂和植物刺激素,还可制作不同类型的吸附剂、医药制剂等等。

现在科研中最有应用前景的是泥炭活性炭、泥炭金属碳纤维和泥炭吸附剂,以及泥炭气化和干馏等综合利用所获得的硫产品。

中国泥炭发热量多数为9.50~15.0兆焦/千克。磷含量常见值为0.04~0.17%;钾含量为0.5~1.3%。此外,氮的含量为1.5~2.0%。有的泥炭中还含有锗、镓、钒等稀散元素。有些泥炭的含油率很高,可达 5~14%。

中国东北及西南高原的高寒地区有很多高位泥炭的分布,而在华中、华北、东北、西南的低洼地带则有大量低位泥炭的分布。

近几年来,泥炭在全中国种植行业中开始普及。在吉林、肇庆、增城、信阳、四川都江堰等地有生产和销售泥炭。

中国地方政府在联合国开发计划署之下的中国分支机构,与国家环保部环境保护对外合作中心、中国欧盟生物多样性项目等一道正在为保护中国的泥炭地生态地系统而共同行动。


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