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農業生產既是對自然環境的適應又是對自然環境的改造,對生態環境產生直接的影響。在農業生產中,生產者、消費者、分解者組成了一個完整的物質循環。石化產品(如化肥、農藥、農膜、除草劑等)的廣泛而大量使用,破壞了原有物質循環的平衡與穩定,導致農業生產活動成為一個主要的溫室氣體來源。農業用地釋放出的溫室氣體,超過全球人為溫室氣體排放總量的30%[1],已使農業的發展陷入了新的困境。低碳經濟是以低能耗、低排放、低污染為基礎的經濟模式,其核心是技術創新、制度創新和發展觀的轉變。
發展低碳農業,除了要秉承低碳經濟的內涵之外,還要突出資源的高效利用、綠色產品的開發、生態經濟的發展,突出科技進步、產業升級、固碳減排。其關鍵在於提高農業生態系統對氣候變化的適應性,降低農業發展對生態系統碳循環的影響,維持生物圈的碳平衡。發展低碳農業,以生物和環境之間物質循環和能量轉化為基本特徵,實現石化產品使用減量化、農業廢棄物的再利用和再循環,既能減少溫室氣體排放、改善環境,又能提高經濟效益[2],是可持續農業的有效實現形式。
一、低碳農業是對石化農業的反思與超越
低碳農業是在應對氣候變化的背景下,針對現代石化農業投資大、能耗高、污染嚴重、破壞生態環境等弊端,從保護資源環境的角度提出的。
近百年來,以化肥、農藥為代表的現代農業蓬勃發展,為人類生產出足夠多的食物,曾讓人們欣喜若狂,各國政府紛紛採取系列措施支持石化農業以增加糧食產量。為了保障國家糧食安全,中國採取了引進高產作物、提高複種指數、改善灌溉條件和使用化肥等措施,以滿足人口增長對農產品增長的需求。
化肥使用量增加的初衷,是為了糧食作物的增產。根據中科院南京土壤研究所朱兆良院士的研究,1949-1998年每年的糧食和氮肥年用量的線性相關係數達到0. 977[3]。在糧食取得高產的同時,氮肥的消耗量也逐年增加。2024年,中國氮肥施用量將近3000萬噸,約為1960年的55倍; 2024年,中國消耗化肥5108萬噸,氮肥過剩近1000萬噸[3]。隨著對化肥等產品的依賴和粗放式的使用, 過剩的化肥不斷釋放到環境中,中國化肥有效利用率只有30% -40%,其餘的全都被浪費掉了[4]。中國每年因不合理施肥造成1000多萬噸的氮素流失到農田之外,直接經濟損失約300億元[5]。氮肥工業是以煤、石油和天然氣等不可再生資源為生產原料的,生產過程需要消耗大量的水和電,屬於高耗能和高污染行業。可見,氮肥的過量使用間接造成巨大的能源浪費。
石化農業繁榮的背後,隱藏著無窮的禍端:一方面,極大地耗費了石油等不可再生資源,增加了農業成本,降低了農產品的競爭力;另一方面,大量的農藥化肥殘留物污染了農村的土壤、水源、空氣和農產品,造成了環境污染和資源退化雙重後果,嚴重威脅人類的食物安全。
農業生產是溫室氣體的一個排放源,同時土壤圈是碳素的重要貯存庫和轉化器。土壤碳庫主要為有機碳,它們來自動植物和微生物的殘體、排泄物、分泌物等,這些成分分解後以土壤腐殖質形式存在,相對穩定。低碳農業注重整體農業能耗和排放的降低,注意保護環境、節約利用資源,把農業發展建立在自然環境良性循環的基礎之上;保持生物的多樣性;生產無污染、無公害的各類農產品等等,運用自然力和科技手段實現農業生態過程有效循環,保證資源的合理永續利用。發展低碳農業可有效抵消農業溫室氣體,實現人類社會的可持續發展。
氣候變化和已走向末路的石化燃料時代,給農業和人類發展帶來新的挑戰[1]。現階段概念要義的更新與高新技術的介入,使低碳農業的內涵得以深化。低碳農業不僅要像生態農業那樣提倡少用化肥農藥、進行高效的農業生產,而且在農業能源消耗越來越多,種植、運輸、加工等過程中電力、石油和煤氣等能源的使用都在增加的情況下,還要更注重整體農業能耗和排放的降低[6]。低碳農業既是一個整體目標,也是一個複合的技術體系,其基礎應該是現代生態農業和農業循環經濟[7]。可見,低碳農業是對石化農業的反思與超越。
二、低碳農業在我國的實踐及其特點
傳統農村生產生活中的節地、節水、節肥、節電、節柴等,只要是可以降低生產成本、保護生態環境、增強土壤固碳能力、減少溫室氣體排放的,都屬於傳統農業中的有效而現實的減碳形式。低碳農業與傳統農業的區別在於,低碳農業以現代生態農業和農業循環經濟為特徵,降低了農業發展對生態系統的影響。聯合國糧農組織估計,生態農業系統可以抵消掉80%的因農業導致的全球溫室氣體排放量。不再生產工業化肥每年可為世界節省1%的石油能源,不再把化肥用在土地上還能降低30%的農業排放[8]。
近年來,低碳生態農業經濟模式被我國廣大農村採用。如2024年農業部推廣的十大類型生態農業模式:南方“豬-沼-果”生態模式和配套技術;北方“四位一體”生態模式及配套技術;平原農林牧複合生態模式和配套技術;丘陵山區小流域綜合治理模式和配套技術;草地生態恢復與持續利用生態模式和配套技術;生態種植模式和配套技術;生態畜牧業生產模式和配套技術;生態漁業模式和配套技術;設施生態農業模式;觀光生態農業模式。這些模式和配套技術,具有低能耗、低排放、低污染的特徵,促進了生態環境修復和農民增收。例如,中部地區的江西是一個農業資源豐富省份,從20世紀80年代開始實施“山江湖”工程,生態農業的形式多種多樣,其中“豬-沼-果”生態模式在全國具有典型意義,在技術路線上有一個共同點,即從解決農村生活能源入手,變革傳統的農業生產方式,發展以沼氣為紐帶的生態農業。以沼氣池的建設為紐帶,把種植業、林果業、畜牧業、水產業和加工服務業這幾個不同的生態子系統聯繫起來,建立了一個以沼氣為紐帶的大農業循環體系。如在水果產區形成“豬-沼-果”生態農業模式;在鄱陽湖水產區形成“豬-沼-魚”模式;在城市郊區形成“豬-沼-菜”模式;在糧食產區形成“豬-沼-糧”模式等。沼氣將種植業與養殖業連為一體,帶動了養殖業的發展,促進了無公害農產品的生產,形成了能流、物流和農業生產內部的良性循環,推進了農業產業結構的調整與升級。以沼氣為紐帶的生態農業對節約資源,改善生態環境的作用顯著,昔日“山光、田瘦、人窮”的荒涼山村,出現了“山青、水綠、人富”的喜人景象。而低碳農業科技入戶工程的實施,以發展綠色有機食品產業基地建設為主戰略,提升農產品優質化水平,大力推進測土配方精準施肥、生物防治病蟲害等實用技術,引導農民使用有機肥,儘量降低種植成本,減少面源污染,更是有力地推進了低碳農業的發展。