技術(shù)創(chuàng)新正在悄悄改變著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和能源生產(chǎn)方式。在湖北省武穴市，工業(yè)廢料磷石膏被轉(zhuǎn)化為再生土壤，讓廢棄礦山重現(xiàn)生機；修復(fù)后的土地上，垂直雙面光伏與分光薄膜技術(shù)“種”出了清潔的太陽能，實現(xiàn)精準(zhǔn)化農(nóng)光互補……通過一系列科技革新，武穴蹚出了一條“固廢利用+智慧農(nóng)業(yè)+清潔能源”的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展路子。

磷石膏變再生土壤，用于礦山修復(fù)

曾經(jīng)的廢棄礦山褪去舊衣，化身青蔥翠綠的試驗田，作物栽培時無意混入的南瓜籽，已結(jié)出黃燦燦的果實，讓人驚喜不已。

這番景象，脫胎于湖北省武穴市的一個礦山生態(tài)修復(fù)項目。

湖北省磷礦資源豐富，磷化工產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，武穴市作為省內(nèi)磷化工產(chǎn)業(yè)重鎮(zhèn)，面臨著不小的固廢處理壓力。據(jù)了解，當(dāng)?shù)亻L江邊的一家龍頭化工企業(yè)每年產(chǎn)生500萬噸磷石膏，二期擴建工程完成后，每年預(yù)計產(chǎn)生900萬噸磷石膏，占湖北省總量的近1/3。

作為濕法磷酸工藝的副產(chǎn)品，磷石膏的處理一直是世界性難題。數(shù)據(jù)顯示，每生產(chǎn)1噸磷肥，就會產(chǎn)生4噸至5噸磷石膏，而其全球綜合利用率不足5%。

長久以來，磷石膏主要進行堆存處理。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國磷石膏每年新增量超8000萬噸，歷史堆存量已突破8億噸。然而，長期堆存不僅占用大量土地資源，更存在滲漏風(fēng)險，可能對土壤和地下水造成污染，給長江大保護帶來隱患。數(shù)量如此龐大的磷石膏應(yīng)如何處理？

“在武穴市，我們依托全域國土綜合整治項目，以磷石膏、礦山尾泥等固廢為原材料，通過技術(shù)創(chuàng)新研制出安全的再生土壤，用于當(dāng)?shù)氐V山修復(fù)。”中能建綠色建材有限公司黨委書記、董事長，中國能建綠色先進材料研究院院長蔣洋告訴記者。

目前，我國共有5400萬畝工礦廢棄地急需開展生態(tài)修復(fù)，有超257萬平方公里的荒漠化土地需要治理，約5億畝的鹽堿地具備開發(fā)潛力。“這些土壤經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)理，未來都可能用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。”蔣洋介紹，由于化工原料的成本過高，多數(shù)土壤改良材料選用天然礦物甚至尾礦作為載體，改善土壤團粒結(jié)構(gòu)和微生物多樣性。

這一創(chuàng)新舉措既為磷石膏找到了歸宿，又讓荒蕪之地重獲生機，為守護國家糧食安全和生態(tài)安全開辟了新路徑。

垂直雙面光伏+分光薄膜，打破農(nóng)能邊界

改良土壤只是第一步，如何讓修復(fù)后的土地發(fā)揮更大價值？當(dāng)?shù)匕涯抗馔断蛄祟^頂?shù)奶�陽�?/p>

在距離試驗田不遠(yuǎn)處的一座茶園中，幾塊光伏電板赫然“豎”立在陽光下——與常見光伏電板朝南“橫蓋”不同的是，這些光伏電板采用雙面垂直設(shè)計，能夠更高效地捕捉陽光。

國家能源咨詢專家委員會副主任杜祥琬曾介紹：“根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部估算，我國農(nóng)村可再生能源每年可開發(fā)潛力折合標(biāo)準(zhǔn)煤達(dá)73億噸，相當(dāng)于目前全國農(nóng)村能源總量的12倍。”這一巨大潛力為“農(nóng)能融合”新業(yè)態(tài)提供了堅實基礎(chǔ)。

蔣洋告訴記者，傳統(tǒng)“農(nóng)光互補”是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地上方設(shè)置南向光伏，將太陽能發(fā)電應(yīng)用于種植、養(yǎng)殖、灌溉、為農(nóng)業(yè)機械提供動力等。南向光伏對土地利用存在較高要求，并且通常在中午時段集中發(fā)電，形成發(fā)電高峰，對電網(wǎng)消納造成一定壓力，而且電板之間逼仄的空間不利于農(nóng)業(yè)機械作業(yè)。

“從橫到豎”的轉(zhuǎn)變背后藏著不小的奧秘——垂直雙面電板的發(fā)電高峰期在上午和下午陽光斜射時段，中午恰恰是其低谷期，從而與電網(wǎng)負(fù)荷曲線形成互補，有效實現(xiàn)削峰填谷。寬闊無頂?shù)目臻g和電力保障，更方便智能化農(nóng)業(yè)機械作業(yè)。

為進一步提高太陽光利用效率，茶園中的垂直光伏電板配套裝上特殊研制的“分光薄膜”。所謂分光，即利用光譜篩選技術(shù)把光“分開”。

“在太陽光的7種色光中，農(nóng)作物普遍喜愛紅光和藍(lán)光，幾乎不需要綠光，而且過多的綠光會影響植物生長。我們的分光薄膜可以根據(jù)作物的光譜喜好，選擇性透過作物光合作用所需的光波，將剩余的光波反射到電板上用于發(fā)電。”蔣洋說，這樣一來，光合作用不再是“眉毛胡子一把抓”，而是基于作物需求的精準(zhǔn)分配。

據(jù)介紹，相較普通農(nóng)光互補，垂直光伏與分光薄膜相配合，可增加15%—50%的發(fā)電量。同時，薄膜的使用可以減少水分蒸發(fā)浪費、調(diào)節(jié)作物的濕度環(huán)境，提升作物的質(zhì)量與產(chǎn)量，打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與能源生產(chǎn)的邊界。

引入“土壤醫(yī)生”，守護農(nóng)田健康

在蔣洋口中，研發(fā)薄膜就像和作物“對話”——不同作物會用獨特的光譜“語言”表達(dá)自己的喜好。

“研究表明，茶葉、藍(lán)莓和亞麻的光譜吸收曲線略有區(qū)別，未來，根據(jù)不同作物的喜好，研究定制有針對性的薄膜，在技術(shù)層面都將得以實現(xiàn)。”他介紹。

事實上，種田是一門“技術(shù)活”，要掌握的遠(yuǎn)不止作物對光照的喜好。因物制宜、因地制宜是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展必須遵循的基本原則，其核心在于，準(zhǔn)確把握作物與土壤的作用關(guān)系，既能精準(zhǔn)識別作物對土壤環(huán)境的偏好，又能科學(xué)判定土地對作物的適宜性。

例如，當(dāng)小麥葉片泛起銹斑、果實干癟，當(dāng)柑橘無故枯黃腐爛，它們可能患上了黃銹病或黃化病，而這也是土地發(fā)出的“健康警報”。這時候，引入專業(yè)的“土壤醫(yī)生”來把脈問診，能夠幫助土壤質(zhì)量問題得到解決。

中關(guān)村眾信土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長高杰向記者介紹，“土壤醫(yī)生”是指專業(yè)從事土壤生態(tài)保護與質(zhì)量提升工作，并經(jīng)過系統(tǒng)學(xué)習(xí)與嚴(yán)格考核獲得專業(yè)資格認(rèn)證的農(nóng)業(yè)技術(shù)人才，這一創(chuàng)新職業(yè)模式在當(dāng)下具備推廣價值。 

據(jù)了解，日本、泰國等國家已建立完善的土壤醫(yī)生認(rèn)證體系，不僅助力提升土壤肥力，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，也創(chuàng)造了就業(yè)與創(chuàng)業(yè)機會，成為推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與社會高質(zhì)量發(fā)展的重要力量。 

當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)耕種仍主要依賴傳統(tǒng)經(jīng)驗。面對日新月異的農(nóng)業(yè)技術(shù)和數(shù)以千計的農(nóng)作物品種，大多數(shù)耕作者缺乏科學(xué)判斷土地適宜性的能力。

高杰表示，立足國情，對標(biāo)國際，我國應(yīng)加快建立高水平的土壤醫(yī)生職業(yè)資格認(rèn)證體系，通過引進國際先進的課程體系與考核標(biāo)準(zhǔn)，同時結(jié)合本土實際，培養(yǎng)一批兼具專業(yè)素養(yǎng)與實踐能力的土壤健康守護者。

記者注意到，今年4月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強國規(guī)劃（2024—2035年）》提出，應(yīng)國家農(nóng)業(yè)科技戰(zhàn)略力量建設(shè)，健全公益性和經(jīng)營性相結(jié)合的農(nóng)業(yè)科技推廣體系，加強基層農(nóng)技推廣隊伍建設(shè)等。在政策指引下，發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、建立專業(yè)化農(nóng)業(yè)服務(wù)體系，或?qū)⒊蔀樘嵘�我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要路徑。