第三节 泥炭工程学的发展与研究现状
一、泥炭工程学的产生与发展
泥炭工程学是关于泥炭开发利用的科学技术，泥炭工程学伴随着人类对泥炭的开发利用发展而发展，但泥炭工程学尚未形成独立的学科体系，我们只能从泥炭科学和泥炭产业发展的过程捕捉泥炭工程学发展脉络，探索泥炭工程学发展由来。一般地，人们把泥炭科学和泥炭产业划分为4个发展阶段：第一阶段为18世纪以前的萌芽期；第二阶段为18世纪初到19世纪末的扩展期；第三阶段为20世纪初到20世纪80年代的成熟期；第四阶段为20世纪80年代到现在的鼎盛期。
（一）萌芽期
萌芽期可以追溯到18世纪以前，人类从利用泥炭、开发泥炭的生产过程中，逐渐提高了对泥炭和泥炭地的认识。西方最早的泥炭记载始于1536～1543年J.莱兰德的《旅行游记》。17世纪的荷兰已经将开采泥炭燃料与扩展农业用地联系起来，泥炭利用与泥炭地改造十分盛行。17世纪中叶，爱尔兰的G.博特和荷兰的M. 斯库克分别发表了泥炭地分类和泥炭的专著。而我国早在春秋时期的《礼记·王制》和后来的《徐霞客游记》中也大量记载了泥炭地特征、形成过程和利用资料，泥炭开发利用也较西欧更早。广东、广西、湖北、江西、云南、四川等地均发现泥炭层中的“阴沉木”或“乌木”，有些树干至今保持完好，被用作建材和燃料（赵德祥，1982）。这个阶段仅仅开展了泥炭的简单利用，文献记述的主要是一般的泥炭利用现象和利用方式。
（二）扩展期
18世纪初到19世纪末，由于对泥炭地开发利用日益广泛，对泥炭和泥炭地的考察研究不断增多，泥炭基础理论研究也不断深入，为泥炭工程学的形成奠定了基础。其中M.B.罗蒙诺索夫在《大地表层》一书中对不同成矿条件下的泥炭性质价值进行了较详细的论述。英国的J.沃尔克编写的《地质学讲义》对泥炭的起源、成因分类和地理分布规律进行了详细论述。B.B.道库恰耶夫对泥炭沼泽与地质构造、下伏岩层、水文状况以及区域气候的关系进行了深入研究。进入19世纪，J.A.戴卢斯论述了湖泊沼泽化过程及泥炭地植物带状演替规律；R.伦尼在他的《泥炭沼泽的自然史与起源》一书中，对泥炭地的演化旋回和泥炭形成的限制性因素进行了深入研究；C.莱尔对造炭物质来源与泥炭保存机理进行了深入研究。总之，在本阶段里，对泥炭成矿环境和成矿过程设计的成矿物质来源、成矿因子、泥炭成因类型、成矿过程与泥炭矿分布规律以及开发利用方面都做了一些探讨，提出了一些假说，一些理论至今仍有重要的理论价值，一些泥炭开采手段在现今一些交通不便地区仍在使用。
（三）成熟期
20世纪初到20世纪80年代是泥炭地学的蓬勃发展期，也是成矿作用研究的快速发展期。德国的C.A.韦伯根据泥炭地的水源补给、地表形态及营养状况，论述了泥炭地发育过程的三个阶段，划分了低位、中位和高位三种泥炭地类型，成为成矿过程研究的经典理论。B.H.苏卡乔夫（1962）对水体沼泽化做了详细论述，阐述了水体变陆地的过程和机理。P.B.威廉斯阐述了草甸沼泽化机理，H.N.皮雅夫钦科阐述了森林沼泽化，E.A.卡尔金娜提出了沼泽发育八阶段理论，H.卡茨绘制了欧亚大陆泥炭沼泽的分布图及泥炭聚集强度分区，C.H丘列姆涅夫绘制了世界泥炭分布图，英国的P.D.穆尔和D.J.贝拉米（1974）著有《泥炭地》，日本的阪口丰著有《泥炭地地学》。在此期间，苏联的C.H.丘列姆涅夫（1976）等合著的《泥炭矿床》第一次将泥炭作为矿产写入著作，泥炭沼泽已经被学术界接受为一个特殊的独立研究对象，新技术和新手段的运用使泥炭地的概念、成因、分类及分布规律的研究更加深入，泥炭开发和利用广泛深入，从而确定了泥炭科学完整、系统的科学理论和方法论，形成了一门独立学科。在泥炭利用方面，泥炭的园艺利用、能源利用、农业利用、医药利用已经十分普遍，一些泥炭勘查技术、开采技术、排水技术、加工技术、运输包装技术已经非常成熟，泥炭产业已经达到了极为成熟的阶段。
（四）鼎盛期
20世纪80年代以后，随着人类重视环境、重视健康和现代工业技术与信息技术的飞速发展，泥炭地在全球变化中的作用日益受到广泛关注，泥炭产品的绿色环保价值受到用户和社会的追捧，泥炭利用的科技水平和利用规模得到长足发展。首先，由于泥炭地“碳汇”在大气二氧化碳平衡中的地位和泥炭地“碳汇”在全球环境变化中的特殊重要性，人类社会为了控制温室气体增长，加强了泥炭地聚碳过程和“碳汇”作用的研究，加深了对泥炭地碳源、碳汇关系时空分布特征、驱动因子以及泥炭地对全球变化的响应和反馈，阐明了泥炭地碳循环在全球变化中的地位。研究的重点是泥炭地聚碳过程对二氧化碳吸收或聚集的具体过程与机制，分析聚碳作用在大气碳清除量和二氧化碳排放量中的比例及未来变化，评价聚碳作用对履行减排、限排任务的作用和影响。同时，进一步加强了维持泥炭地聚碳作用的稳定性、聚碳环境的生物多样性、聚碳系统的水文调节及其他有利于人类社会与自然环境的功能和效益的分析评估与相关技术措施研究，进一步提出和实施了泥炭地责任管理概念，泥炭沼泽的保护管理进入和全新阶段。由于人类追求健康环保的生活品质与泥炭绿色环保的本质属性高度契合，泥炭资源成为新时代健康环保的代名词。泥炭发电具有低硫、低污染特性，也是西方国家工厂化温室有机食品生产不可缺少的栽培基质。泥炭是美化生活、绿化环境的不可缺少的物质投入，旺盛的市场需求推动大量现代工业技术和资本投入泥炭产业中来。泥炭开采手段、开采设备、加工技术得到质的提升，泥炭产品技术附加值不断提高，泥炭健康产品不断涌现。围绕泥炭产业发展的产品、技术、设备、标准与管理迅速提升，信息化技术和水平不断提高，泥炭产业国际化已经成为不可阻挡的历史潮流。在泥炭产业的迅猛发展中，泥炭工程学逐渐初露头角，显现出完整学科脉络。
二、我国泥炭工程学的兴起
我国早在春秋时期的《礼记·王制》中就有对泥炭沼泽的描述——“水草所聚之处谓之沮洳或沮泽”，《孙子兵法》《宋史》《太湖备考》中也有类似的记述。《左传》《徐霞客游记》中也有大量关于泥炭沼泽和泥炭利用的记载。
我国对泥炭资源的利用比西欧更早，杭嘉湖、苏北和古云梦泽等地都是古代沼泽区，现在的鱼米之乡。长江以南的两广、湖北、江西、云南等地均发现了泥炭层中的腐木、乌木。新中国成立以来我国开展了泥炭沼泽开发与利用试验，在改造农田、牧场和育林地等方面积累了宝贵经验，取得了明显成效。广东三水、四会草堂的大片沼泽经过排水疏干，变成了高产水稻和甘蔗田；吉林省部分地区采用混土压沙、大垄熟化、挖沟排水等方法，将泥炭沼泽改造成水田旱田；在长白山地和小兴安岭林区，采取挖坑驻台、大垄筑台和开沟排水等措施，改沼泽为林地，营造出大面积用材林。
我国20世纪50年代开始进行泥炭沼泽研究，各地结合土壤普查工作开展了一些泥炭沼泽调查工作。但是对泥炭地进行系统、专门的调查研究和开发利用研究则是在60年代初期东北师范大学泥炭沼泽研究室和中国科学院长春地理研究所沼泽研究室成立以后开始的。60～70年代，国务院主管农业的王震副总理推动腐植酸和泥炭开发利用工作，在全国范围内开展了轰轰烈烈的腐植酸造肥运动，点燃了腐植酸和泥炭产业发展的燎原烈火，相继在全国各地开展了泥炭和腐植酸调查和开发利用工作。1982年，地质矿产部组织了全国范围的泥炭资源地质调查，培养了一批泥炭地质人才，统一了工作方法，制定了相关工作规范。2002年，国土资源部进一步修编了泥炭普查勘探规定，将泥炭和煤炭勘探规范合并一起，制定出版了泥炭、煤炭普查规范。这次全国范围的泥炭资源调查，按照统一规范和工作方法，调查获得全国泥炭总储量124亿立方米，查明了泥炭资源品位和类型，为我国泥炭资源的开发利用奠定了坚实基础。
在泥炭开发利用方面，我国先后开展了泥炭有机肥、泥炭有机-无机复混肥、一体化育苗营养基、专业育苗基质等泥炭产品开发研究，一些产品已经进入市场，受到用户的广泛好评。泥炭在花卉、绿化、改土、治碱、治沙等方面的工作得到广泛应用。为了适应泥炭产业发展需求，中国腐植酸工业协会批准成立了泥炭工业分会，国际泥炭学会批准成立了国际泥炭学会中国国家委员会，开展与中国泥炭产业的国际合作，中国泥炭产业快速发展的大好机会已经来临。
三、泥炭工程学未来展望
一个学科的发展水平取决于研究的深入程度。纵观国内外，每年都有大量泥炭科学论文和研究报告发表，一些国家建立了专业研究机构和培养人才的高等院校。苏联在1923年建立了全苏泥炭工业研究所，专门从事泥炭沼泽基本理论和泥炭工业利用研究，近年来除了保持泥炭基质、肥料等传统领域之外，泥炭活性炭研究、泥炭包装、开采设备研究也在国际享有盛誉。加里宁工业学院开设了泥炭专业，在各地的科学院分院或农业科学院也建立了从事泥炭研究的专业研究机构。芬兰的赫尔辛基大学森林沼泽系是国际知名的泥炭研究机构，两届国际泥炭学会主席均出自该系。芬兰泥炭研究机构众多，研究领域遍及农业、园艺、能源、工业、环境、湿地、设备、生态恢复等，泥炭应用十分广泛。全国共有泥炭发电厂248座，国际著名的VAPO公司就是多种泥炭机械的制造者，更是芬兰泥炭电厂的业主。VAPO公司旗下的凯吉拉公司是国际知名泥炭品牌Kakilla的拥有者，该品牌是中国用户熟悉的泥炭品牌。瑞典的泥炭研究集中在瑞典农业大学和其他研究机构，泥炭发电厂124座，泥炭利用广泛，现代工厂化温室的蔬菜全部栽培在泥炭基质中。美国的明尼苏达大学是美国主要泥炭研究机构之一，泥炭湿炭化研究在国际上有一定影响。美国泥炭生产者协会是国际泥炭学会的国家会员。美国泥炭年开采量1000万立方米，每年向欧洲出口400万立方米。加拿大在新布伦思韦设立了泥炭研究所，全国泥炭生产者协会设在西部的埃德蒙顿。日本的北海道大学建立了泥炭研究会。荷兰园艺业建立在现代化温室和优质泥炭基质上，泥炭是荷兰园艺享誉世界的根基。除此之外。荷兰的泥炭国际贸易、泥炭开采加工设备等都在国际有较大影响。在泥炭标准和泥炭基质研究方面，英国和奥地利是欧洲重要的研究力量，许多欧盟泥炭标准均是由这些国家的科技人员编写。
为了加强泥炭国际交流和合作，在1954年第一届国际泥炭大会、1963年第二届国际泥炭大会和1968年第三届国际泥炭大会基础上，正式成立了国际泥炭学会（International Peat Society）。国际泥炭学会的泥炭大会此后每四年举办一次，泥炭研讨会每年举行一次。近年来每年都有中国泥炭专家出席相关国际会议。国际泥炭学会是由从事泥炭开发、泥炭地责任管理和泥炭地合理利用的集体会员、个人会员组成的非营利技术组织，其作用是分享泥炭知识经验，促进会员间的合作交流，帮助泥炭企业、科研、产业和商业领域所有业务相关者进行定期的交流沟通，推动泥炭经济社会和环境价值得到接受和认可。
国际泥炭学会于1968年成立于加拿大魁北克，并在芬兰注册，秘书处设在芬兰屈韦斯莱市，拥有1511个个人会员、集体会员和来自44个国家的国家会员。国际泥炭学会主要通过专业委员会和定期组织大会、研讨会、谈论会，出版来自科研、教育和产业的研究成果等方式促进交流合作。总体来说，国际泥炭学会是一个论坛和平台，聚集来自不同领域的专家，解决泥炭和泥炭地面临的问题。国际泥炭学会的主要活动是通过具有明确科学目标的专业委会进行的。在某些情况下，专业委员会下还有一些特殊的工作组进行计划的实施和执行。各专业委员会对所有会员开放。
国际泥炭学会原来设立9个专业委员会，分别是：泥炭层序、编目和泥炭地保护专业委员会，泥炭与泥炭地在园艺、能源和其他经济目的利用专业委员会，泥炭地与泥炭在农业领域应用专业委员会，泥炭化学、物理和生物学特征专业委员会，泥炭地恢复、重建和开采后泥炭地利用专业委员会，泥炭医疗、药物和泥炭浴疗专业委员会，森林泥炭地的生态和管理专业委员会，泥炭地和泥炭文化专业委员会，热带泥炭地专业委员会。2016年为了满足飞速发展的泥炭产业需求，减少工作层级，提高国际泥炭学会运行效率，国际泥炭学会将原有的9个专业委员会合并成3个专业委员会，即泥炭地与经济专业委员会、泥炭地与社会专业委员会、泥炭地与环境专业委员会，国际泥炭学会也正是更名为国际泥炭地学会。
泥炭是沼泽中死亡植物残体积累转化形成的有机矿产资源。泥炭的有机质、腐植酸含量高，纤维含量丰富，疏松多孔，通气透水性好，比表面积大，吸附螯合能力强，有较强的离子交换能力和盐分平衡控制能力，是良好的作物栽培基质。泥炭腐植酸的自由基属于半醌结构，既能氧化为醌，又能还原为酚，在植物体的氧化还原中起着重要作用，具有较高的生物活性和生理刺激作用。泥炭腐植酸还具有较强的抗旱、抗病、抗低温、抗盐渍的作用，在农业生产中有广泛的应用。国外泥炭农业中应用十分广泛，园艺泥炭已经成为一个庞大的产业。欧洲每年泥炭开采利用量达到6400万立方米，其中用于园艺的泥炭就达2300万立方米。我国面对加入世界贸易组织后的国际市场竞争，加快了农业产业结构调整和科技进步，促进了现代农业朝着高产、优质、高效、无污染的方向迈进，形成了对泥炭产品的现实市场需求，农业企业和农民的经济实力和科技意识的提高使人们已经愿意接受或有能力接受环保绿色、科技含量高的泥炭高新技术产品，泥炭企业逐渐增加，泥炭产品开发和应用数量逐年增多，一个新兴的泥炭产业正在形成和发展。