作者:翁伯琦 王义祥 来源:中国科学报 发布时间:2018/2/14 9:28:43
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应对气候变化 开辟低碳农业新路

大棚蘑菇生产 

■翁伯琦 王义祥

气候变化已经引起国际社会的高度关注。如何节能减排、怎样有效应对,不仅成为各国的重要共识,也被列为深入探索的命题。世界范围变暖对生物多样性与农业生产力都产生不同程度的影响,进而引发了人们对如何发展低碳农业的系统思考与系列实践。

有资料表明,农业生产二氧化碳排放占排放总量的17%左右,位列第三名。应对全球气候变化,要认识到农业生产需要外源物质投入,进而消耗较大数量的碳素;种植业的生产可以大量吸收二氧化碳,进而可降低大气中二氧化碳浓度;养殖产业发展过程碳排放剧增,因而必须实施种养业结合。

有效发展富有特色的低碳农业,不仅需要理论创新研究,而且必须突破技术瓶颈;不仅需要节约资源举措,而且必须实施循环利用;不仅需要优化调整结构,而且必须促进种养结合。就宏观与微观的发展对策而言,要着力把握以下重要环节。

做好科学规划与技术创新

首先,优化布局,有效实施农业供给侧结构性改革。要按照区域优势与产业升级实际,优化调整农牧结构比例,实现粮经饲与种养加产业的优化布局。要以系统最大能值为基准,以种植业吸纳养殖业废弃物为限度,以优质农产品满足市场需求为调控点,确保绿色主产业发展。同时要因势利导去劣质产能,消减库存,以优势产业补足短板,完善种养加相配套,产供销一体化,一、二、三产相融合的农业产业集群,构建与市场供需对接的体系,从根本上优化新时期的低碳大农业布局。

要以科学的顶层设计替代单一的专项规划,力求做到目标明确,方向清晰,行之有据,产之有效。建议组织全国性的低碳农业协作网,开展理论与实践协同攻关,以先进的理论指导生产实践,以农业供给侧结构性改革引领低碳农业发展,减少盲目性,避免无序性。

其次,因地制宜,构建种养产业化低投入经营体系。对种植业而言,既要“双减”又要不减产,无疑要实施科技创新。一是选育耐低肥与高抗性的作物品种,从根本上减少化肥与农药投入;二是优化选择或研发生物性肥药产品,力求因地制宜实施有效替代。

例如,利用高效有机肥来部分替代化肥,尤其是种植绿肥且就地替代化肥,既可减少化肥使用量,又有利于持续培肥地力,使种地与养地得以有机统一。以中草药研发或者微生物发酵获得的生物农药,来部分替代化学农药,不仅可以节约投入,而且有利于保障食品安全。

建议以绿色发展理念构建“双减保产”的生产技术体系,突破关键性的技术制约要素,分门别类地制定技术规程与生产模式,并在全国实施有计划的集成推广应用。

再次,因势利导,强化乡村种植业碳吸存技术应用。就种植业而言,不断拓展绿色面积,以高光效作物生长来吸收大气中二氧化碳,其本身就是应对全球气候变化的一项重要举措。在此过程中,如何实施低碳农业技术?建议着力强化3方面技术开发应用。

其一是秸秆还田的便捷化技术研发;其二是扩展山地果茶园的生草覆盖;其三是推广就地增施有机绿肥技术。进而使光合作用的产物(种植业的废弃物,也就是大量的有机物)存入土壤层,将其变为有机肥料,以不断施入的有机肥持续培育地力,为耕地生产力的提升打下良好的基础。

进行生产设计与系统研究

首先,合理搭配,创立富有成效的碳中和生产体系。以往的实验结果表明,应用设施农业生产体系种植蔬菜,整个生产是吸收二氧化碳并释放氧气的光合作用十分旺盛的过程,在生产实践中往往会出现二氧化碳难以满足蔬菜生长需求的现象,一般要通过增加大棚内部二氧化碳浓度来调控。

而我们研究发现,食用菌生产过程是一个大量释放二氧化碳的过程:占总投入碳素的10%~12%转化为菇体蛋白(草生食用菌与木生食用菌的平均值),25%~32%碳素残留在菇渣中,56%~65%的碳素则以气体方式(98%是二氧化碳)释放到大气中。

为此,我们设计了菜—菇复合生产的设施大棚,以不同品种与不同组合的菜菇共生,来实现大棚生产系统中碳中和的目标,其实施效果是令人信服的。实际上,碳中和复合生产系统技术设施的进一步深化研发,可拓展到农牧结合、生态果园、绿色茶园、山地草业等领域,为培育农业碳中和产业与碳平衡经营开创一条新的途径。

其次,集成创新,开展富有区域特色的低碳农业研究。低碳农业的本质是要判断在整个农业生产体系中是否有碳汇盈余,即碳吸收要大于碳排放。研究碳汇农业则必须从种植业入手,进而再逐步扩展到农牧结合体系,还包括今后的大农业系统的碳汇集成体系构建与评价。

碳汇林业的概念已被人们所接受,也开展了较为深入的探讨,形成了一系列的研究成果,并运用于碳汇评价与生产实践。由于农业生产受到品种涉及多、人为干扰较大、生长过程交错、土壤类型复杂、生态条件各异等影响,至今仍难以判断碳汇农业的成效与潜力。就整体而言,也难以确认碳吸收是否大于碳排放。以种植业为例,不同作物品种或者同一作物品种在不同生长阶段的碳吸收转化以及碳素排放,都呈现动态变化状况。

因此,要在现有零星且分散研究的基础上,整合力量,力求有组织地开展协同攻关。要组织协同创新项目,制定统一方案,实施分工负责,划分区域与品种,开展集成创新研究。要从不同行业、不同区域、不同品种等实施定点定位观测,收集整理数据信息,分析动态变化规律,总结碳汇内在关系,评价不同因素影响。进而明确农业生产系统碳吸收转化、排放数量,分门别类梳理,实施合理搭配组合,以碳汇值为优化评价序,建立并完善碳汇农业生产体系与优化组合,包括粮经饲、农牧菌、种养加、产供销等要素优化序与整合度,开辟一条富有区域特色的低碳农业发展新路。

(作者单位:福建省农业科学院)

《中国科学报》 (2018-02-14 第5版 农业周刊)
 
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