低碳农业与农业工程技术创新课件

低碳农业与农业工程技术创新

内容一、低碳农业的含义二、低碳农业的发展前景三、农业工程技术与低碳农业的关系四、发展低碳农业的措施五、结语建议与展望一、低碳农业的含义低碳农业是指以减少大气温室气体含量为目标，以减少碳排放、增加碳汇和适应变化技术为手段，通过加强基础设施建设、产业结构调整、提高土壤有机质、做好病虫害防治、发展农村可再生能源等农业生产和农民生活方式转变，实现高效率、低能耗、低排放、高碳汇的农业。（碳汇：主要是说是森林吸收并储存二氧化碳的能力。）碳经济的概念低碳和高碳应该用碳经济的概念衡量，传统农业可以说是一种“高碳农业”。什么是高碳经济？高碳经济是以依靠化石燃料石油、天然气、煤炭为主要能源，以高耗能、高排放、高污染为特征的经济发展方式。什么是低碳经济？低碳经济是依靠太阳能、风能、水能等可再生能源为主要能源，以低能耗、低排放、低污染为特征的新型经济发展方式。低碳经济的概念源于英国在2003年发表的《能源白皮书》，其总体目标是到2050年将二氧化碳的排放量比1990年削减掉60%。胡锦涛论发展低碳经济气候变化从根本上说是发展问题，只有在可持续发展的前提下才能妥善解决……应该建立适应可持续发展要求的生产方式和消费方式，优化能源结构，推进产业升级，发展低碳经济，努力建设资源节约型、环境友好型社会，从根本上应对气候变化的挑战。

中央坚持可持续发展的四大战略措施建设资源节约型社会建设环境友好型社会发展循环经济发展低碳经济气候变暖已成为世界生态恶化的首要原因，二氧化碳过量排放是气候变暖的罪魁祸首；为什么要发展低碳经济？建立在依靠化石能源基础上的高碳经济是二氧化碳过量排放的根本原因；建立在依靠化石能源基础上的高碳经济又是造成不可再生能源日益枯竭的根本原因；现有的高碳经济能源结构基础上的节能减排不能成为遏制生态恶化资源短缺的治本之策。世界能源结构中化石燃料占88%中国能源结构中化石燃料占94%中国实现可持续发展必须由高碳经济向低碳经济发展方式的转变低碳经济高碳经济在农村大力发展沼气牧民使用太阳能北京平谷太阳能村新疆有我国目前最大风能发电厂广东南粤县是我国最大的风能发电海岛生物肥料技术利用生物防止技术低碳农业的内涵低碳农业是资源节约型农业:以合理、高效利用为载体，尽可能地节约使用各类资源；

低碳农业尽可能地减少人力、物力、财力消耗。低碳农业是综合效益型农业:以最适量的物质投入，通过循环利用，获取最大的产出效益。

低碳农业也是生态安全型农业:采取多种配套措施，将农业生产全过程中可能对社会带来的不良影响降到最低限度，有效防控环境污染。总之低碳农业是；低碳农业是“三低”农业：低能耗、低污染、低排放。低碳农业是节约型农业：尽可能节约各种资源的消耗，尽可能减少人力、物力、财力的投入。低碳农业是效益型农业：以最少的物质投入，获取全社会最大的产出收益。低碳农业是安全型农业：采取多种措施，将农业产前、产中、产后全过程中可能对社会带来的不良影响降到最低限度。二、低碳农业的发展背景1低碳经济提出的背景250多年来，支撑人类社会经济活动的主体能源是化石能源，由此建立起来的的采掘业、冶金业、石油化工、交通运输、航天航空、电力工业、制造业等等，都直接、间接和无机碳和有机碳（化石能源）的消费或生产有关，人们称为碳经济。目前生态环境的恶化已经为人类社会的发展敲响了警钟。气候变暖已经成为世界生态恶化的首要原因。导致气候变暖的罪魁祸首是大气中碳浓度的升高，高碳经济是2过量排放的根本原因。“低碳经济”概念最早源于2003年英国能源白皮书《我们能源的未来：创建低碳经济》。低碳经济是指依靠太阳能、风能、水能等可再生能源为主要能源，以低能耗、低排放、低污染为特征的新型经济发展方式。实质就是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿色的问题。核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。低碳经济是应对气候变化的根本出路2.农业生产与全球气候变化人类的农业生产活动与全球气候变化相互联系与相互影响，农业是温室气体的第二大重要来源，排放量介于电热生产和尾气之间。农业作为国民经济的基础产业，是一个重要的温室气体来源，同时又受到气候变化的严重影响。气候变化问题归根结底是一个发展问题。农业除了解决全球日益膨胀人口的粮食问题之外，也能够为气候变化问题提供解决方案。2.1农业碳消耗的途径（1）农业投入品，既有农业自身活动产出的投入品，如种子、有机肥等，也有工业生产产出的投入品，如化肥、农药、农用薄膜等。（2）农业机械的制造与使用，都离不开电力、石油等能源的使用。（3）农产品的加工、流通，产品销售，不论是否包装，都要使用一定的耗用物，如农贸市场、超市的包装袋。（4）农业的废弃物的处理和利用，同时获得整个社会最大收益的经济。2.2农业生态系统与温室气体排放对于农业生态系统，最大的碳库是土壤，土壤圈是碳素的重要贮存库和转换器，它含有的有机碳量占整个生物圈总碳量的3/4，是生物圈中最大的碳库土壤碳库是陆地生态系统最大的碳库(1500)，是大气碳库(780)的两倍和植被碳库的3倍(550)。土壤碳库减少1％，大气2浓度将增加7。大气2浓度升高促进植被生长，输入土壤碳增加且品质下降。土壤呼吸是土壤与大气碳交换的主要途径，每年通过植被输入土壤碳约为60，通过土壤呼吸输出58（,2005)。2.3气候变化威胁农业生产（1）气候变化对粮食安全的影响在过去的25年，全球气候变化已经导致世界上一些地方的粮食作物减产。据农业气象站的观测资料研究表明：1981～2000年间，温度升高趋势增加了我国东北水稻及华北和东北的大豆生产，然而区域气候变化导致辽宁、天津、山西、甘肃、陕西、安徽和江苏等省市玉米显著减产，辽宁、湖北和湖南等省小麦减产。（2）气候变化导致极端灾害的出现全球的升温导致很多极端气候灾害的出现，也使农业结构、农业病虫害发生规律和农业气象灾害发生规律产生了变化，给农业生产造成了很大困难。（3）气候变化导致水资源短缺由于气候变暖会使农业需水量加大，而供水的地方差异也会加大，水资源短缺将成为农业生产的重要影响因素农业系统温室气体人类活动所放出的温室气体中，农业系统的贡献约占1/15～1/5，主要有2，4、N2O等。据估计，全球范围内农业排放4占由于人类活动造成的（4甲烷）排放总量的50％，N2O占60％。其中土地利用变化是目前大气中碳含量增加的第二大来源,其作用仅次于化石燃料的燃烧。3农业由高碳经济向低碳经济的转变农业的可持续发展必须实现由高碳经济向低碳经济的转变。低碳农业是低碳经济的一个重要领域，指在农业生产、经营中排放最少的温室气体，同时获得整个社会最大效益的技术。低碳农业技术是安全型的技术，可采取多种措施，将农业产前、产中、产后全过程中可能对社会带来的不良影响降到最低限度。低碳经济的推手:农业生产的可持续发展今后农村能源低碳化替代的战略目标今后低碳化农村能源服务的新思维（一）开源、替代、减排、增收（二）构建分布式、自给式、低碳化的农村能源服务体系（三）开发农村生物质能源（四）发展新能源技术农业三、

农业工程技术与低碳农业的关系农业工程是以土壤、肥料、农业气象、育种、栽培、饲养、农业经济等学科为依据，综合应用各种工程技术，为农业生产提供各种工具、设施和能源，以求创造最适于农业生产的环境，改善农业劳动者的工作、生活条件，提高劳动效率，获取高质量农产品而运用的技术手段和工具。它包含技术、装备、手段和措施。1、农业工程的内容在20世纪60年代前主要包括农业动力和机械、农业建筑、农田排灌和水土保持、农业电气化等4大分支。60年代后,又增加了食品工程、农村能源工程、土地利用工程和农业生产环境工程等内容。近年来农业工程已向大型化、密集化、自动化和电子化方向发展。自动控制技术用于工厂化饲养设备、大型温室和农田排灌设施，电子计算机、遥感技术和系统工程应用于各项农业作业的管理和对产量的预测、病虫害的预报及防治、土地的开发利用等。农业工程的内容：还有农业生物环境工程更紧密结合和相互渗透。①植物性生产环境工程。狭义指利用地膜覆盖、塑料棚、玻璃温室和人工气候室等为作物生长创造良好环境的工程技术；广义上还包括大田生产的防冻、防霜、防雹等工程技术。②动物性生产环境工程。一般指禽畜舍饲养所需的各种建筑物及设备。③农产品保鲜贮藏工程。指利用常温库、低温库、气调库等建筑物及其配套设备，对农产品进行保鲜贮藏工程科学与农业生物科学的更紧密结合和相互渗透。如拖拉机或自走式农业机械的行走装置对土壤结构和作物生长的影响的研究，已成为设计拖拉机行走装置时的重要参数。这种有关工程技术与生物生长发育的相互关系和规律，实质上是现代农业工程的基础理论。各种工程技术的综合利用，促使农业生产的全面发展。动植物生产的环境以及饲养、栽培、采收、加工、贮藏、运输、销售和管理等工艺都要综合应用建筑、机械、水利、电气、电子、化工等科学技术。因此：农业工程的发展与农业经济发展密不可分，与碳经济的高低变化密不可分，以至于影响到低碳农业的是否顺利进行。2、农业工程的特点农业工程有两重性工程技术的综合利用，促使农业生产的全面发展。动植物生产的环境以及饲养、栽培、采收、加工、贮藏、运输、销售和管理等工艺，综合应用建筑、机械、水利、电气、电子、化工等科学技术，给农产品的大幅度提高创制良好的条件。同时农业工程也给高碳经济带来了诸多问题大量机械设备的引用消耗了矿业能源，使用不当又给农业环境带来了污染。现代农业采用的生产资料（化肥、农药，地膜、燃料）等来至于工业产品，不管是生产或施用都属于高碳消耗，过量使用引起2，4、N2O等在大气中碳含量增加，不利于低碳经济发展。农业工程技术的引用应该以利于低碳经济的开展为先决条件现代科技在农业生产中的开发利用离不开现代化农业工程技术，问题是科学的利用，以科协发展观为先导。用得好有利于低碳农业发展，用不好就成了高碳排放。可以从现代化农业的七个特征入手：

（1）生产过程合理的应用机械化

（2）生产技术科学化：（3）增长方式集约化：

（4）经营循环市场化（5）生产组织社会化：（6）生产绩效高优化：（7）劳动者智能化：四、研发现代农业工程技术，发展低碳农业的措施4.1开发节能型农机装备，推广保护性耕作技术首先，摒弃传统的犁铧翻耕的耕作方式而采用免耕，可以保存土壤中的碳含量，有利于土壤对碳的固定。其次，采取免耕可以减少农业机械的使用，这也就减少了化石燃料的燃烧，相应减少2的排放。4.2灌溉节水技术改进地面灌溉技术是节水的最好方式，高度重视农艺节水技术，根据作物生长周期，需求饱和度进行适时、适量供水，实现节水、增产和增效。大力推广喷灌、滴灌等高效节水农业技术，较大限度的提高水资源的利用率，可大大减少农业生产成本。4.3科学施肥技术

农业施肥通过影响植被的生物量来影响土壤碳源的供应量和土壤微生物活性，引起土壤碳库的变化。通过对土壤增施有机肥，减缓土壤有机质腐烂，缩短有机粪肥的田问暴露时问，减少土地耕作活动，改善土壤水分管理，可以减少2向大气的排放量。通过测土配方施肥，根据作物需求施肥，减少化肥的使用数量，避免农田土壤中氮肥过剩；增加有机肥使用数量，改善农田土壤的通气条件和酸碱度；尽量减少农田土壤耕作，大力栽培地面覆盖植物；使用氮肥硝化还原抑制剂等，可以减少N2O排放量。4.4新型农作物育种技术未来新品种的发展，如培育抗高温、耐干旱、作物生长发育期长的品种，应对全球变化。推广高产作物品种，增加多年生牧草种植，大力栽培木本植物，改进牲畜放牧管理等，以提高耕作土地中的碳素储备水平。培育新型氮素高效利用农作物的农业新品种，是农业生产适应气候变化的一个重要措施。开发培育氮素高效利用水稻品种，减少N2O排放对环境的破坏，有助于全球温室气体排放的控制。4.5畜禽健康养殖技术畜禽养殖是的温室气体的重要要来源。由传统的养殖方式向清洁养殖转变，建设畜禽养殖场，对集约化养殖场畜禽粪便和污水进行无害化处理与肥料化利用等措施，为适应气候变化及降低气候变化影响作出贡献。建设固体粪便有机肥厂。对规模化畜禽养殖场采用好氧发酵技术处理固体蓄禽粪便，进行无害化处理并制成有机肥。4.6沼气工程节能减排技术沼气项目的温室气体减排来自两个方面。首先，使用沼气可以减少对薪柴及化石燃料和电能的消耗，减少温室气体的排放。另外，发酵产生的沼渣可以代替常规化肥，减少化肥中温室效力相当于2约300倍的N2O的排放。同时，农村利用沼气除了省柴、省煤、省电、省时之外，还能减少烟雾和粪便污染，有利于环境保护。4.7秸秆资源化利用我国农作物秸秆年产量约7亿吨。在农村，多数秸秆仍是被“付之一炬”，既污染环境，又浪费资源。焚烧秸秆不仅直接释放碳，还加快土壤有机碳的分解损失；而秸秆还田则可以缓解土壤有机碳的下降。减少农田2排放的最直接有效措施是提高地面秸秆还田的比例｡美国秸秆还田率近90%，中国秸秆还田率仅约15%，美国农业土壤中有机碳量逐年增加，而中国土壤有机碳量逐年减少｡作物秸秆综合利用过程中，秸秆饲用、秸秆发电、秸秆碳化等是继秸秆还田处理后，适合我国国情的高效资源化利用方式

4.8农业生产减排2措施技术

扩大种植覆盖提高农业产量；秸杆养牛过腹还田；推广保护性耕作法；农业机械节能增效；植树造林；开发再生能源，提高能源利用率。4.9农业生产减排4措施技术减少畜禽粪便4排放减少动物肠道发酵4排放（推广秸秆青贮、氨化，日粮合理搭配，多功能舔砖或营养添加剂等）减少稻田4排放（推广间歇灌溉、测土配方施肥、种植和选育新的品种等）4.10其他减排技术

绿肥饲用技术新型农作物育种技术优良反刍动物品种技术病虫害防治技术节水灌溉技术水产生态健康养殖技术

五、农业工程推动低碳农业发展的展望农业生产向种植、养殖、加工、销售、科研一体化发展变单纯的生产企业为繁殖、养殖、生产、贮藏、加工、销售一条龙的产业化企业。甚至许多企业都有自己的研究机构、研究项目，兴起了一批产业化的龙头企业。

从土地向工厂、海洋、沙漠、太空发展生物技术、新材料和新能源技术、信息技术使农业脱离土地正在成为现实，农业实现了工厂化，出现了白色农业、蓝色农业，有机农业，未来甚至会出现太空农业。从机械化向电脑自控化、数字化方向发展电子计算机的应用使农业机械装备及其监控系统迅速趋向自动化和智能化。计算机智能化管理系统在农业上的应用，将使农业生产过程更科学、更精确。带有电脑、全球定位系统（）、地理信息系统（）及各种检测仪器和计量仪器的农业机械的使用，将指导人们根据各种变异情况实时实地采取相应的农事操作，赋予农业数字化的含义。与生物技术的结合抗病转基因新品种研究；高蛋白质、高赖氨酸转基因玉米自交系和杂交组合的培育；小麦黄色花叶病毒的分子生物学及抗病毒小麦的基础研究；克隆和转基因利用基因手段来获得所需的动植物品种牛、羊等畜禽胚胎工程产业化技术体系的研究与应用

与可持续发展相结合

农业机械化是实现农业资源持续、合理利用的重要手段，农业装备技术的发展负有优化农业资源配置的重任。因此，机械化旱作节水农业技术、农业废弃物综合利用工程技术、设施农业工程机械化技术、草原改良与人工草场建设工程技术、生物灾害综合防治技术和农业航空技术等将是发展的主要方向。。

从纯农业向综合企业发展以集约化、工厂化生产为基础，以建设人与自然相协调的生态环境为长久目标，集种植、养殖、环境绿化、商业贸易，观光旅游于一体的综合企业，将引发“都市农业”的兴起。旱作农业综合技术机械化旱作节水农业技术、农业废弃物综合利用工程技术、设施农业工程机械化技术、草原改良与人工草场建设工程技术、生物灾害综合防治技术和农业航空技术等将是发展的主要方向。国内几个发展成功的实例

我国在保护生态基础上，有序发展水电，积极发展核电，鼓励支持农村、边远地区和条件适宜的地区大力发展生物质能、太阳能、地热、风能等新型可再生能源。截至2009年底，中国水电装机容量、核电在建规模、太阳能热水器集热面积和光伏发电容量均居世界第一位。中国成为新能源和可再生能源增长速度最快的国家。三峡工程三峡左岸电站附近的电力输送塔（2009年10月23日摄）。三峡电站是世界上最大的水电站。截至2009年11月底，三峡电站累计发电3629亿千瓦时。三峡电站还促进了全国电力联网和西电东送、南北互供输电大格局的形成，提高了电网运行质量，具有跨流域调节、水火电互补调节等效益。溪洛渡水电站我国第二大水电工程溪洛渡水电站在加紧施工（2009年3月22日摄）。截至2009年底，溪洛渡水电站已累计完成投资208.8亿元，各项工程进展顺利。2010年将是溪洛渡大坝混凝土浇筑量的第一个高峰年。位于金沙江下游的溪洛渡水电站是我国仅次于三峡工程的特大型水利工程。该水电站将在左右岸各安装9台单机容量77万千瓦的机组，超过三峡工程70万千瓦机组容量。工程动态总投资674.8亿元，于2005年开工，预计2015年竣工投产。2009年12月30日，国内首个光伏并网发电特许权示范项目、目前国内最大的在建光伏并网发电项目——国投10兆瓦敦煌光伏电站顺利投产发电。这是工作人员在国投10兆瓦敦煌光伏电站内为太阳能电池板除去霜冻。2009年12月15日，西藏曲水县聂唐乡德吉村村民巴桑在家里使用沼气。截至目前，西藏累计建设“一池三改一棚”沼气配套设施11.4万座，近57万农牧民用上方便、清洁的沼气。北京大兴区长子营镇留民营沼气站七村沼气联供工程正式开通。该工程是北京最大的农村沼气集中供气工程，年处理畜禽粪便达12万吨