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农业生产既是对自然环境的适应又是对自然环境的改造,对生态环境产生直接的影响。在农业生产中,生产者、消费者、分解者组成了一个完整的物质循环。石化产品(如化肥、农药、农膜、除草剂等)的广泛而大量使用,破坏了原有物质循环的平衡与稳定,导致农业生产活动成为一个主要的温室气体来源。农业用地释放出的温室气体,超过全球人为温室气体排放总量的30%[1],已使农业的发展陷入了新的困境。低碳经济是以低能耗、低排放、低污染为基础的经济模式,其核心是技术创新、制度创新和发展观的转变。
发展低碳农业,除了要秉承低碳经济的内涵之外,还要突出资源的高效利用、绿色产品的开发、生态经济的发展,突出科技进步、产业升级、固碳减排。其关键在于提高农业生态系统对气候变化的适应性,降低农业发展对生态系统碳循环的影响,维持生物圈的碳平衡。发展低碳农业,以生物和环境之间物质循环和能量转化为基本特征,实现石化产品使用减量化、农业废弃物的再利用和再循环,既能减少温室气体排放、改善环境,又能提高经济效益[2],是可持续农业的有效实现形式。
一、低碳农业是对石化农业的反思与超越
低碳农业是在应对气候变化的背景下,针对现代石化农业投资大、能耗高、污染严重、破坏生态环境等弊端,从保护资源环境的角度提出的。
近百年来,以化肥、农药为代表的现代农业蓬勃发展,为人类生产出足够多的食物,曾让人们欣喜若狂,各国政府纷纷采取系列措施支持石化农业以增加粮食产量。为了保障国家粮食安全,中国采取了引进高产作物、提高复种指数、改善灌溉条件和使用化肥等措施,以满足人口增长对农产品增长的需求。
化肥使用量增加的初衷,是为了粮食作物的增产。根据中科院南京土壤研究所朱兆良院士的研究,1949-1998年每年的粮食和氮肥年用量的线性相关系数达到0. 977[3]。在粮食取得高产的同时,氮肥的消耗量也逐年增加。2017年,中国氮肥施用量将近3000万吨,约为1960年的55倍; 2017年,中国消耗化肥5108万吨,氮肥过剩近1000万吨[3]。随着对化肥等产品的依赖和粗放式的使用, 过剩的化肥不断释放到环境中,中国化肥有效利用率只有30% -40%,其余的全都被浪费掉了[4]。中国每年因不合理施肥造成1000多万吨的氮素流失到农田之外,直接经济损失约300亿元[5]。氮肥工业是以煤、石油和天然气等不可再生资源为生产原料的,生产过程需要消耗大量的水和电,属于高耗能和高污染行业。可见,氮肥的过量使用间接造成巨大的能源浪费。
石化农业繁荣的背后,隐藏着无穷的祸端:一方面,极大地耗费了石油等不可再生资源,增加了农业成本,降低了农产品的竞争力;另一方面,大量的农药化肥残留物污染了农村的土壤、水源、空气和农产品,造成了环境污染和资源退化双重后果,严重威胁人类的食物安全。
农业生产是温室气体的一个排放源,同时土壤圈是碳素的重要贮存库和转化器。土壤碳库主要为有机碳,它们来自动植物和微生物的残体、排泄物、分泌物等,这些成分分解后以土壤腐殖质形式存在,相对稳定。低碳农业注重整体农业能耗和排放的降低,注意保护环境、节约利用资源,把农业发展建立在自然环境良性循环的基础之上;保持生物的多样性;生产无污染、无公害的各类农产品等等,运用自然力和科技手段实现农业生态过程有效循环,保证资源的合理永续利用。发展低碳农业可有效抵消农业温室气体,实现人类社会的可持续发展。
气候变化和已走向末路的石化燃料时代,给农业和人类发展带来新的挑战[1]。现阶段概念要义的更新与高新技术的介入,使低碳农业的内涵得以深化。低碳农业不仅要像生态农业那样提倡少用化肥农药、进行高效的农业生产,而且在农业能源消耗越来越多,种植、运输、加工等过程中电力、石油和煤气等能源的使用都在增加的情况下,还要更注重整体农业能耗和排放的降低[6]。低碳农业既是一个整体目标,也是一个复合的技术体系,其基础应该是现代生态农业和农业循环经济[7]。可见,低碳农业是对石化农业的反思与超越。
二、低碳农业在我国的实践及其特点
传统农村生产生活中的节地、节水、节肥、节电、节柴等,只要是可以降低生产成本、保护生态环境、增强土壤固碳能力、减少温室气体排放的,都属于传统农业中的有效而现实的减碳形式。低碳农业与传统农业的区别在于,低碳农业以现代生态农业和农业循环经济为特征,降低了农业发展对生态系统的影响。联合国粮农组织估计,生态农业系统可以抵消掉80%的因农业导致的全球温室气体排放量。不再生产工业化肥每年可为世界节省1%的石油能源,不再把化肥用在土地上还能降低30%的农业排放[8]。
近年来,低碳生态农业经济模式被我国广大农村采用。如2017年农业部推广的十大类型生态农业模式:南方“猪-沼-果”生态模式和配套技术;北方“四位一体”生态模式及配套技术;平原农林牧复合生态模式和配套技术;丘陵山区小流域综合治理模式和配套技术;草地生态恢复与持续利用生态模式和配套技术;生态种植模式和配套技术;生态畜牧业生产模式和配套技术;生态渔业模式和配套技术;设施生态农业模式;观光生态农业模式。这些模式和配套技术,具有低能耗、低排放、低污染的特征,促进了生态环境修复和农民增收。例如,中部地区的江西是一个农业资源丰富省份,从20世纪80年代开始实施“山江湖”工程,生态农业的形式多种多样,其中“猪-沼-果”生态模式在全国具有典型意义,在技术路线上有一个共同点,即从解决农村生活能源入手,变革传统的农业生产方式,发展以沼气为纽带的生态农业。以沼气池的建设为纽带,把种植业、林果业、畜牧业、水产业和加工服务业这几个不同的生态子系统联系起来,建立了一个以沼气为纽带的大农业循环体系。如在水果产区形成“猪-沼-果”生态农业模式;在鄱阳湖水产区形成“猪-沼-鱼”模式;在城市郊区形成“猪-沼-菜”模式;在粮食产区形成“猪-沼-粮”模式等。沼气将种植业与养殖业连为一体,带动了养殖业的发展,促进了无公害农产品的生产,形成了能流、物流和农业生产内部的良性循环,推进了农业产业结构的调整与升级。以沼气为纽带的生态农业对节约资源,改善生态环境的作用显著,昔日“山光、田瘦、人穷”的荒凉山村,出现了“山青、水绿、人富”的喜人景象。而低碳农业科技入户工程的实施,以发展绿色有机食品产业基地建设为主战略,提升农产品优质化水平,大力推进测土配方精准施肥、生物防治病虫害等实用技术,引导农民使用有机肥,尽量降低种植成本,减少面源污染,更是有力地推进了低碳农业的发展。