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碳中和的福建農業擔當

  俯瞰南靖縣書洋鎮的萬畝生態水稻田(資料照片)。記者 林輝 通訊員 謝威 攝

  在光澤縣的豐聖農業智能溫室種植車間內,員工正在對番茄進行檢測管理(資料照片)。記者 林輝 攝

  18日,在福安市賽岐鎮象環村葡萄種植基地,農業技術人員向果農傳授智能水肥一體機調控技術。吳其文 李廣 攝

  在周寧縣后洋村和諧牧業奶牛養殖基地,牛糞被回收變為有機肥再利用。本報記者 林輝 攝

  18日,在福安市穆陽鎮穆陽村水蜜桃種植基地,農業技術人員向果農傳授多功能蠅類誘捕器和黃色粘虫板正確使用方法。吳其文 李廣 攝

  二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和,是中國向全世界作出的承諾。“雙碳”目標號召下,各個行業紛紛開啟低碳轉型。

  相較於能源與工業領域,農業固碳減排潛力往往被忽視。事實上,農業具有碳源與碳匯雙重屬性。在保障糧食安全與穩產保供的基礎上,引入低能耗、低污染、低排放的綠色發展模式,創新農業固碳科技,變碳源為碳匯,是農業賦能碳達峰、碳中和的潛力所在。

  記者近日從省農業農村廳獲悉,作為全國首個國家生態文明試驗區,福建有意啟動一批農業碳匯平衡試點。“圍繞服務國家碳達峰、碳中和目標,挖掘農業農村減排固碳潛力,積極推廣化學品減量化使用、低碳耕作、秸稈還田等低碳種植模式,創新低碳農業生產經營機制,支持有條件的地方開展農作物碳匯功能補償試點。”省農業農村廳有關負責人說。

  通過在順昌縣實施有機肥替代化肥項目,省農科院土壤與肥料研究所副研究員李清華,獲得了一本“碳賬本”。

  “為了獲得高產,農戶不斷加大化肥使用量。”李清華在當地調研時發現,為減少人工成本,不少農戶選擇表層撒施,以至於肥料流失率居高不下。據測算,順昌縣柑橘果園化肥平均利用率為30%左右,部分散戶甚至低至15%。“高流失率意味著更高的化肥使用量,其背后則是化肥生產與運輸過程中的高能耗與高排放。”李清華說。

  不合理的施肥方式,同時引發土壤酸化、板結、有機質下降,在波及柑橘產量與品質的同時,降低了土壤碳匯能力。2017年,順昌縣土壤肥料技術站曾對全縣柑橘果園土壤進行採樣調查。結果顯示,pH均值為4.6。“接近了強酸標准。”順昌縣土壤肥料技術站站長劉啟鵬說。

  2017年,農業部在全國100個果菜茶重點縣開展有機肥替代化肥試點,順昌縣成為試點縣之一。作為技術支持方,李清華所在的團隊為當地引入“有機肥+配方肥”“果+沼+畜”“綠肥+配方肥”等技術方案。

  經過3年示范,化肥減量增效效果明顯。“全縣核心示范區有機肥使用量增加3萬多噸,化肥使用量減少3000多噸,土壤有機質含量提升15.3%。”李清華說,有機肥替代化肥,不僅改善了土壤,提高了果品質量,還實現了固碳減排。“根據土壤增加的有機質來換算,當地柑橘果園土壤增加了每公頃8.112噸的固碳量。”

  “農業具有碳源與碳匯雙重身份。”福建省農科院農業生態研究所研究員王義祥說,農業既是溫室氣體的重要排放源之一,又有巨大的碳匯潛力。

  作為碳源,化肥使用、農田灌溉、農機作業等過程都伴隨著能源消耗。同時,種養過程也產生了大量溫室氣體。數據顯示,農業溫室氣體排放佔比約8%。以水稻種植為例,水田為產甲烷菌提供了厭氧環境,生成甲烷氣體並排放到大氣中。作為溫室氣體的重要組成部分,甲烷的增溫效應是二氧化碳的21倍。果園、茶園等旱地,則是氧化亞氮的主要源頭。在百年尺度內,一個單位的氧化亞氮的增溫效應,相當於310個單位的二氧化碳。

  另一方面,作為碳庫,農業作物能夠通過光合作用,吸收並固定大氣中的二氧化碳。這些二氧化碳又通過還田的方式,以有機碳的形式回到土壤中。農田系統,是地球上重要的碳庫之一。

  “針對農業的雙重身份,如何盡可能地減少農業碳排放,發揮農業的碳匯作用,是實現碳達峰、碳中和的重要抓手。”王義祥認為,要展現碳達峰、碳中和的農業擔當,關鍵在於固碳與減排。

  發展綠色低碳農業,增加農業固碳能力,是農業系統賦能碳達峰、碳中和的主要途徑。農業生產全產業鏈,都需要經歷一場低碳轉型。

  “科學選育具有高抗性、高氮素利用率的品種,能夠從源頭上降低農作物對化肥、農藥等化學投入品的依賴,從而實現減排效應。”省農科院農業生態研究所副研究員王成己認為,從種業創新環節,就要挖掘農業減碳潛力。

  幾年前,省農科院的育種團隊,便在低甲烷高澱粉水稻品種選育上取得了突破。普通水稻光合作用產物有三分之一以上被運輸到根系,從而產生大量根系分泌物、脫落物,經厭氧菌發酵釋放出甲烷。省農科院育種團隊通過生物分子技術,改變了水稻植株內部的碳分配,讓本該被運輸到根部的有機物進入到籽粒當中,從而實現了高產與減碳“魚和熊掌兼得”。

  在探索有機肥替代化肥路徑過程中,李清華團隊為順昌縣、平和縣的柑橘果園,引入了綠肥與自然生草模式。

  “清耕除草向來是果園主流管理模式,但果園雜草不是除得越干淨越好。”李清華說,生草覆蓋不僅具有保墒、保溫功效,還田后還能培肥地力,增加土壤有機質,從而實現固碳減排效果。

  “冬季,果園裡的野草大多枯萎,可撒播紫雲英、芍子等人工綠肥。”李清華說,來年春天綠肥長成后,將長成的綠肥刈割翻壓埋青,可為土壤提供充足養分。歷經三年種植,綠肥便可成為優勢草種,能夠自發結草籽繁殖。而在夏季,柑橘果園百草豐茂,此時可人工去除牛筋草、龍葵等惡性雜草,保留益草。“留草果園內捕食螨等天敵數量是清耕園的4至5倍,且天敵的種群更豐富,生物防治能力大為提升,柑橘虫害大為減少,農藥使用量也隨之銳減。”李清華說。

  農業廢棄物,是重要的碳源。秸稈燃燒、畜禽糞便無序處理,都伴隨產生了大量溫室氣體。提高農業廢棄物資源化利用水平,構建循環農業模式,是固碳減排的重要途徑。

  “秸稈、木屑、畜禽糞便、食用菌菌渣等農業廢棄物,在無氧或低氧狀態下高溫裂解,便能制備出不易分解的生物質炭。”王義祥說,生物質炭加入作物生長所需營養元素后,便成了碳基肥。作為富碳產品,碳基肥還田后,不僅能夠供應養分,還能快速提高土壤中有機碳的含量,“在中和酸化土壤、鈍化重金屬等有害物質、吸附水分與養分、減少養分流失等方面,生物質炭也有不俗表現”。

  農業固碳減排的潛力不止於此。推廣水旱輪作和免耕技術、推進養殖規模化、提高節水灌溉水平、推廣清潔能源等,都是農田生態系統從“源”向“匯”轉變的重要方式。

  盡管農業蘊含著巨大的減排固碳潛力,但對標碳達峰、碳中和,農業的責任邊界實現路徑,依然不明晰。

  “應當全面開展農業源溫室氣體排放的監測,形成精確的源清單,探索符合國際規范、切合福建實際的農業源溫室氣體監測標准、核算系數體系和方法。”王義祥認為,隻有摸清家底,才能有針對性地制定相關政策和措施。

  眼下,省農業農村廳正與省農科院聯合開展福建省農業源碳排放估算與減排對策研究。“我們希望通過產學研合作,在農業減排、農業土壤固碳、可再生能源替代等方面,統籌開展農業碳達峰、碳中和理論、技術和政策等重大問題研究。”省農業生態環境與能源技術推廣總站站長趙杰樑說,隻有准確預測全省農業碳排放的趨勢,評估固碳減排的潛力和成本,農業碳達峰、碳中和才有的放矢。

  相關政策正陸續出台。不久前,省農業農村廳印發《關於開展化肥投入定額制工作的通知》,提出在確保主要作物穩產增產的前提下,制定主要作物化肥投入定額標准,引導農戶合理施用化肥,增加有機肥等有機養分資源投入比例。按照計劃,到2025年,全省農藥化肥施用量應減少10%,化肥利用率穩定在40%以上。

  王成己提及了工農業互動的思路。“一方面,工業生產產生大量二氧化碳﹔另一方面,溫室大棚在冬季常處於缺碳狀態,需要人工補充二氧化碳,以滿足作物光合作用需要。”他說,通過碳捕捉技術,收集工業排放的二氧化碳,再導入到設施大棚后,便能實現“低碳工業”與“富碳農業”互補,在產業間構建碳循環。

  李清華則認為,農業固碳減排還面臨著較大的推廣難題。以有機肥推廣為例,在農產品價格難以有效提高的前提下,加之有機肥培肥地力的周期較長,農戶轉變傳統施肥習慣的動力不足。相較於粗放式施用化肥,有機肥運輸、開溝施肥等過程都伴隨著更多資金與人力成本。正因如此,當前有機肥的主要消費者為種植大戶,廣大散戶接受度有限。

  在林業領域,碳匯交易已開展多年。通過植樹造林、森林經營等措施,額外增加的森林碳匯量,經科學核算與定價后,可進入市場交易。2017年,福建啟動林業碳匯試點,並將其作為碳排放權交易市場三大交易標的物之一。納入碳市場配額管理的重點排放企業,可通過購買林業碳匯,抵消自身碳排放量。林業碳匯經營者因此得到收益,生態產品的價值得以實現。

  王成己認為,農業碳匯項目點多面廣,操作難度要高於工業等點源項目。建立碳匯交易方法學、明確農業碳匯交易規則、為農業碳匯引入市場交易機制,有助於提高農業生產者投身低碳農業的積極性。(記者 張輝)

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