第三節 泥炭工程學的發展與研究現狀
一、泥炭工程學的產生與發展
泥炭工程學是關于泥炭開發利用的科學技術，泥炭工程學伴隨著人類對泥炭的開發利用發展而發展，但泥炭工程學尚未形成獨立的學科體系，我們只能從泥炭科學和泥炭產業發展的過程捕捉泥炭工程學發展脈絡，探索泥炭工程學發展由來。一般地，人們把泥炭科學和泥炭產業劃分為4個發展階段：第一階段為18世紀以前的萌芽期；第二階段為18世紀初到19世紀末的擴展期；第三階段為20世紀初到20世紀80年代的成熟期；第四階段為20世紀80年代到現在的鼎盛期。
（一）萌芽期
萌芽期可以追溯到18世紀以前，人類從利用泥炭、開發泥炭的生產過程中，逐漸提高了對泥炭和泥炭地的認識。西方最早的泥炭記載始于1536～1543年J.萊蘭德的《旅行游記》。17世紀的荷蘭已經將開采泥炭燃料與擴展農業用地聯系起來，泥炭利用與泥炭地改造十分盛行。17世紀中葉，愛爾蘭的G.博特和荷蘭的M. 斯庫克分別發表了泥炭地分類和泥炭的專著。而我國早在春秋時期的《禮記·王制》和后來的《徐霞客游記》中也大量記載了泥炭地特征、形成過程和利用資料，泥炭開發利用也較西歐更早。廣東、廣西、湖北、江西、云南、四川等地均發現泥炭層中的“陰沉木”或“烏木”，有些樹干至今保持完好，被用作建材和燃料（趙德祥，1982）。這個階段僅僅開展了泥炭的簡單利用，文獻記述的主要是一般的泥炭利用現象和利用方式。
（二）擴展期
18世紀初到19世紀末，由于對泥炭地開發利用日益廣泛，對泥炭和泥炭地的考察研究不斷增多，泥炭基礎理論研究也不斷深入，為泥炭工程學的形成奠定了基礎。其中M.B.羅蒙諾索夫在《大地表層》一書中對不同成礦條件下的泥炭性質價值進行了較詳細的論述。英國的J.沃爾克編寫的《地質學講義》對泥炭的起源、成因分類和地理分布規律進行了詳細論述。B.B.道庫恰耶夫對泥炭沼澤與地質構造、下伏巖層、水文狀況以及區域氣候的關系進行了深入研究。進入19世紀，J.A.戴盧斯論述了湖泊沼澤化過程及泥炭地植物帶狀演替規律；R.倫尼在他的《泥炭沼澤的自然史與起源》一書中，對泥炭地的演化旋回和泥炭形成的限制性因素進行了深入研究；C.萊爾對造炭物質來源與泥炭保存機理進行了深入研究。總之，在本階段里，對泥炭成礦環境和成礦過程設計的成礦物質來源、成礦因子、泥炭成因類型、成礦過程與泥炭礦分布規律以及開發利用方面都做了一些探討，提出了一些假說，一些理論至今仍有重要的理論價值，一些泥炭開采手段在現今一些交通不便地區仍在使用。
（三）成熟期
20世紀初到20世紀80年代是泥炭地學的蓬勃發展期，也是成礦作用研究的快速發展期。德國的C.A.韋伯根據泥炭地的水源補給、地表形態及營養狀況，論述了泥炭地發育過程的三個階段，劃分了低位、中位和高位三種泥炭地類型，成為成礦過程研究的經典理論。B.H.蘇卡喬夫（1962）對水體沼澤化做了詳細論述，闡述了水體變陸地的過程和機理。P.B.威廉斯闡述了草甸沼澤化機理，H.N.皮雅夫欽科闡述了森林沼澤化，E.A.卡爾金娜提出了沼澤發育八階段理論，H.卡茨繪制了歐亞大陸泥炭沼澤的分布圖及泥炭聚集強度分區，C.H丘列姆涅夫繪制了世界泥炭分布圖，英國的P.D.穆爾和D.J.貝拉米（1974）著有《泥炭地》，日本的阪口豐著有《泥炭地地學》。在此期間，蘇聯的C.H.丘列姆涅夫（1976）等合著的《泥炭礦床》第一次將泥炭作為礦產寫入著作，泥炭沼澤已經被學術界接受為一個特殊的獨立研究對象，新技術和新手段的運用使泥炭地的概念、成因、分類及分布規律的研究更加深入，泥炭開發和利用廣泛深入，從而確定了泥炭科學完整、系統的科學理論和方法論，形成了一門獨立學科。在泥炭利用方面，泥炭的園藝利用、能源利用、農業利用、醫藥利用已經十分普遍，一些泥炭勘查技術、開采技術、排水技術、加工技術、運輸包裝技術已經非常成熟，泥炭產業已經達到了極為成熟的階段。
（四）鼎盛期
20世紀80年代以后，隨著人類重視環境、重視健康和現代工業技術與信息技術的飛速發展，泥炭地在全球變化中的作用日益受到廣泛關注，泥炭產品的綠色環保價值受到用戶和社會的追捧，泥炭利用的科技水平和利用規模得到長足發展。首先，由于泥炭地“碳匯”在大氣二氧化碳平衡中的地位和泥炭地“碳匯”在全球環境變化中的特殊重要性，人類社會為了控制溫室氣體增長，加強了泥炭地聚碳過程和“碳匯”作用的研究，加深了對泥炭地碳源、碳匯關系時空分布特征、驅動因子以及泥炭地對全球變化的響應和反饋，闡明了泥炭地碳循環在全球變化中的地位。研究的重點是泥炭地聚碳過程對二氧化碳吸收或聚集的具體過程與機制，分析聚碳作用在大氣碳清除量和二氧化碳排放量中的比例及未來變化，評價聚碳作用對履行減排、限排任務的作用和影響。同時，進一步加強了維持泥炭地聚碳作用的穩定性、聚碳環境的生物多樣性、聚碳系統的水文調節及其他有利于人類社會與自然環境的功能和效益的分析評估與相關技術措施研究，進一步提出和實施了泥炭地責任管理概念，泥炭沼澤的保護管理進入和全新階段。由于人類追求健康環保的生活品質與泥炭綠色環保的本質屬性高度契合，泥炭資源成為新時代健康環保的代名詞。泥炭發電具有低硫、低污染特性，也是西方國家工廠化溫室有機食品生產不可缺少的栽培基質。泥炭是美化生活、綠化環境的不可缺少的物質投入，旺盛的市場需求推動大量現代工業技術和資本投入泥炭產業中來。泥炭開采手段、開采設備、加工技術得到質的提升，泥炭產品技術附加值不斷提高，泥炭健康產品不斷涌現。圍繞泥炭產業發展的產品、技術、設備、標準與管理迅速提升，信息化技術和水平不斷提高，泥炭產業國際化已經成為不可阻擋的歷史潮流。在泥炭產業的迅猛發展中，泥炭工程學逐漸初露頭角，顯現出完整學科脈絡。
二、我國泥炭工程學的興起
我國早在春秋時期的《禮記·王制》中就有對泥炭沼澤的描述——“水草所聚之處謂之沮洳或沮澤”，《孫子兵法》《宋史》《太湖備考》中也有類似的記述。《左傳》《徐霞客游記》中也有大量關于泥炭沼澤和泥炭利用的記載。
我國對泥炭資源的利用比西歐更早，杭嘉湖、蘇北和古云夢澤等地都是古代沼澤區，現在的魚米之鄉。長江以南的兩廣、湖北、江西、云南等地均發現了泥炭層中的腐木、烏木。新中國成立以來我國開展了泥炭沼澤開發與利用試驗，在改造農田、牧場和育林地等方面積累了寶貴經驗，取得了明顯成效。廣東三水、四會草堂的大片沼澤經過排水疏干，變成了高產水稻和甘蔗田；吉林省部分地區采用混土壓沙、大壟熟化、挖溝排水等方法，將泥炭沼澤改造成水田旱田；在長白山地和小興安嶺林區，采取挖坑駐臺、大壟筑臺和開溝排水等措施，改沼澤為林地，營造出大面積用材林。
我國20世紀50年代開始進行泥炭沼澤研究，各地結合土壤普查工作開展了一些泥炭沼澤調查工作。但是對泥炭地進行系統、專門的調查研究和開發利用研究則是在60年代初期東北師范大學泥炭沼澤研究室和中國科學院長春地理研究所沼澤研究室成立以后開始的。60～70年代，國務院主管農業的王震副總理推動腐植酸和泥炭開發利用工作，在全國范圍內開展了轟轟烈烈的腐植酸造肥運動，點燃了腐植酸和泥炭產業發展的燎原烈火，相繼在全國各地開展了泥炭和腐植酸調查和開發利用工作。1982年，地質礦產部組織了全國范圍的泥炭資源地質調查，培養了一批泥炭地質人才，統一了工作方法，制定了相關工作規范。2002年，國土資源部進一步修編了泥炭普查勘探規定，將泥炭和煤炭勘探規范合并一起，制定出版了泥炭、煤炭普查規范。這次全國范圍的泥炭資源調查，按照統一規范和工作方法，調查獲得全國泥炭總儲量124億立方米，查明了泥炭資源品位和類型，為我國泥炭資源的開發利用奠定了堅實基礎。
在泥炭開發利用方面，我國先后開展了泥炭有機肥、泥炭有機-無機復混肥、一體化育苗營養基、專業育苗基質等泥炭產品開發研究，一些產品已經進入市場，受到用戶的廣泛好評。泥炭在花卉、綠化、改土、治堿、治沙等方面的工作得到廣泛應用。為了適應泥炭產業發展需求，中國腐植酸工業協會批準成立了泥炭工業分會，國際泥炭學會批準成立了國際泥炭學會中國國家委員會，開展與中國泥炭產業的國際合作，中國泥炭產業快速發展的大好機會已經來臨。
三、泥炭工程學未來展望
一個學科的發展水平取決于研究的深入程度。縱觀國內外，每年都有大量泥炭科學論文和研究報告發表，一些國家建立了專業研究機構和培養人才的高等院校。蘇聯在1923年建立了全蘇泥炭工業研究所，專門從事泥炭沼澤基本理論和泥炭工業利用研究，近年來除了保持泥炭基質、肥料等傳統領域之外，泥炭活性炭研究、泥炭包裝、開采設備研究也在國際享有盛譽。加里寧工業學院開設了泥炭專業，在各地的科學院分院或農業科學院也建立了從事泥炭研究的專業研究機構。芬蘭的赫爾辛基大學森林沼澤系是國際知名的泥炭研究機構，兩屆國際泥炭學會主席均出自該系。芬蘭泥炭研究機構眾多，研究領域遍及農業、園藝、能源、工業、環境、濕地、設備、生態恢復等，泥炭應用十分廣泛。全國共有泥炭發電廠248座，國際著名的VAPO公司就是多種泥炭機械的制造者，更是芬蘭泥炭電廠的業主。VAPO公司旗下的凱吉拉公司是國際知名泥炭品牌Kakilla的擁有者，該品牌是中國用戶熟悉的泥炭品牌。瑞典的泥炭研究集中在瑞典農業大學和其他研究機構，泥炭發電廠124座，泥炭利用廣泛，現代工廠化溫室的蔬菜全部栽培在泥炭基質中。美國的明尼蘇達大學是美國主要泥炭研究機構之一，泥炭濕炭化研究在國際上有一定影響。美國泥炭生產者協會是國際泥炭學會的國家會員。美國泥炭年開采量1000萬立方米，每年向歐洲出口400萬立方米。加拿大在新布倫思韋設立了泥炭研究所，全國泥炭生產者協會設在西部的埃德蒙頓。日本的北海道大學建立了泥炭研究會。荷蘭園藝業建立在現代化溫室和優質泥炭基質上，泥炭是荷蘭園藝享譽世界的根基。除此之外。荷蘭的泥炭國際貿易、泥炭開采加工設備等都在國際有較大影響。在泥炭標準和泥炭基質研究方面，英國和奧地利是歐洲重要的研究力量，許多歐盟泥炭標準均是由這些國家的科技人員編寫。
為了加強泥炭國際交流和合作，在1954年第一屆國際泥炭大會、1963年第二屆國際泥炭大會和1968年第三屆國際泥炭大會基礎上，正式成立了國際泥炭學會（International Peat Society）。國際泥炭學會的泥炭大會此后每四年舉辦一次，泥炭研討會每年舉行一次。近年來每年都有中國泥炭專家出席相關國際會議。國際泥炭學會是由從事泥炭開發、泥炭地責任管理和泥炭地合理利用的集體會員、個人會員組成的非營利技術組織，其作用是分享泥炭知識經驗，促進會員間的合作交流，幫助泥炭企業、科研、產業和商業領域所有業務相關者進行定期的交流溝通，推動泥炭經濟社會和環境價值得到接受和認可。
國際泥炭學會于1968年成立于加拿大魁北克，并在芬蘭注冊，秘書處設在芬蘭屈韋斯萊市，擁有1511個個人會員、集體會員和來自44個國家的國家會員。國際泥炭學會主要通過專業委員會和定期組織大會、研討會、談論會，出版來自科研、教育和產業的研究成果等方式促進交流合作。總體來說，國際泥炭學會是一個論壇和平臺，聚集來自不同領域的專家，解決泥炭和泥炭地面臨的問題。國際泥炭學會的主要活動是通過具有明確科學目標的專業委會進行的。在某些情況下，專業委員會下還有一些特殊的工作組進行計劃的實施和執行。各專業委員會對所有會員開放。
國際泥炭學會原來設立9個專業委員會，分別是：泥炭層序、編目和泥炭地保護專業委員會，泥炭與泥炭地在園藝、能源和其他經濟目的利用專業委員會，泥炭地與泥炭在農業領域應用專業委員會，泥炭化學、物理和生物學特征專業委員會，泥炭地恢復、重建和開采后泥炭地利用專業委員會，泥炭醫療、藥物和泥炭浴療專業委員會，森林泥炭地的生態和管理專業委員會，泥炭地和泥炭文化專業委員會，熱帶泥炭地專業委員會。2016年為了滿足飛速發展的泥炭產業需求，減少工作層級，提高國際泥炭學會運行效率，國際泥炭學會將原有的9個專業委員會合并成3個專業委員會，即泥炭地與經濟專業委員會、泥炭地與社會專業委員會、泥炭地與環境專業委員會，國際泥炭學會也正是更名為國際泥炭地學會。
泥炭是沼澤中死亡植物殘體積累轉化形成的有機礦產資源。泥炭的有機質、腐植酸含量高，纖維含量豐富，疏松多孔，通氣透水性好，比表面積大，吸附螯合能力強，有較強的離子交換能力和鹽分平衡控制能力，是良好的作物栽培基質。泥炭腐植酸的自由基屬于半醌結構，既能氧化為醌，又能還原為酚，在植物體的氧化還原中起著重要作用，具有較高的生物活性和生理刺激作用。泥炭腐植酸還具有較強的抗旱、抗病、抗低溫、抗鹽漬的作用，在農業生產中有廣泛的應用。國外泥炭農業中應用十分廣泛，園藝泥炭已經成為一個龐大的產業。歐洲每年泥炭開采利用量達到6400萬立方米，其中用于園藝的泥炭就達2300萬立方米。我國面對加入世界貿易組織后的國際市場競爭，加快了農業產業結構調整和科技進步，促進了現代農業朝著高產、優質、高效、無污染的方向邁進，形成了對泥炭產品的現實市場需求，農業企業和農民的經濟實力和科技意識的提高使人們已經愿意接受或有能力接受環保綠色、科技含量高的泥炭高新技術產品，泥炭企業逐漸增加，泥炭產品開發和應用數量逐年增多，一個新興的泥炭產業正在形成和發展。