低碳农业对气候变化的响应

低碳农业对气候变化的响应

0低碳农业的发展方向及制约因素农业作为经济和商业的一个基本部门，是温室气体的主要来源。研究表明,我国农业温室气体排放量占排放总量的15%～18%。农业源排放的CO2及CH4分别占人为温室气体排放量的21%～25%和57%,农田生态系统碳库是全球碳库和陆地生态系统碳库的重要组成部分。有关农业减排的相关研究,国内目前尚处于初级阶段。刘巽浩(1992)提出了可持续农业的概念,王沅(1995)认为持续农业的本质特征是:农业生产过程不仅仅是单纯的资源消耗和污染环境的废物积聚过程,同时也是新的资源不断再生、废物不断被转化为新资源的过程。苏春华(1999)指出,生态农业主要是利用森林、灌木、牧草、绿萍以及农作物来增加土壤中有机物质的积累,提高土壤微生物的活力及土壤肥力。宣亚南等(2005)认为,“循环型农业”的实质就是要以环境友好的方式利用自然资源和环境容量,实现农业经济活动的生态化;尹昌斌等(2006)指出循环农业的最主要特征是产业链条延伸和资源节约。王昀(2008)最早提出了低碳农业经济的概念,他认为低碳农业经济应该是低耗能、低污染、低排放的“三低”经济,是在农业生产、经营中排放最少的温室气体,同时获得整个社会最大收益的经济,其本质是节约型、效益型、安全型经济;翁伯琦(2009)从资源节约、环境友好、生态文明、碳素平衡四类技术研发与集成推广方面探索了低碳农业发展模式;兰希平等(2010)总结了农业生产和气候变化间的相互关系及相互影响,认为目前必须通过技术创新和制度创新,尽可能地减缓农业温室气体排放;漆雁斌等(2010)运用多元回归模型对农业能源消耗总量及其构成进行了分析,用实证方法证明了发展低碳农业是实现农业减排、促进能源可持续发展的有效途径;赵其国(2011)探讨了实现农业由高碳经济向低碳经济转变的途径及机制。以上文献从不同角度对农业低碳化进行了有益探索,本研究试从实证角度分析河南省低碳农业发展中存在的问题,从政策导向、经营管理、技术创新、社会生活等方面探讨其发展对策,为政府决策提供参考。河南是农业大省,有耕地资源792.64万hm2,占全国的6.21%,是中国重要的农畜产品生产基地。同时,河南又是农业弱省。2009年城镇化率为37.70%,低于全国46.60%的平均水平;35个农业大县中,贫困县有19个,占全省农业县总数的54.29%;农民人均纯收入4806.95元,远低于城市居民人均可支配收入14371.56元的水平;农业机械化程度较低,“三农”问题突出。因此,迫切需要转变发展方式,走高产、优质、高效、循环、再生的低碳农业发展之路,改善农业生态环境,提高农民生活质量,保障农产品安全,增强农业发展的竞争力。1河南省低碳农业发展存在一些问题1.1农业污染源物排放量近年来,河南农村化肥、农药、农膜等使用量不断增长(表1)。2007年农业源中主要水污染物排放(流失)量为:化学需氧量119.54万t,总氮29.31万t,总磷2.73万t,铜271.95t,锌505.10t1。造成农村生态环境进一步恶化,农业污染日益严重。(1)化肥、农药残留,危害人类健康氮、磷、钾肥主要生产原料为天然气、煤炭、石油、磷矿石、氯化钾矿粉等,化肥、农药的生产过程中也要用到大量的煤、气、油。因此,现代农业是建立在化石能源基础上的“石油农业”,化肥、农药的大量使用直接导致了农业生产的高碳化和高污染化。不仅向大气中排放了较多的温室气体,而且易造成土壤酸化板结、质量下降,农作物抗逆能力及农产品品质下降,地下水污染严重,自然物种和天敌减少。同时,农药残留危及人类食品安全,给人类健康带来威胁。近年来,因食用喷洒农药的蔬菜而中毒的事件时有发生。(2)农膜残留率低,回收率高近年来,河南农用塑料薄膜使用量从1990年的2.75万t增长到2009年的14.14万t,增长了4倍多,但回收及重复使用率较低,部分残留于土壤中。仅2007年河南省种植业农膜残留量就达0.68万t,回收率78.23%2。农膜残留不仅给耕作带来不便,而且破坏土壤结构,影响农作物吸收养分和水分,致其减产,同时还污染土壤和地下水。(3)有机废水直接排放,影响生态环境恶化据国际粮农组织统计,畜禽养殖生产活动产生的温室气体占全球温室气体总量的18%,其中,N2O约占63%,CH4约占37%,而N2O和CH4的“增温效率”分别是CO2的310倍和21倍。近年来,河南各地养殖业发展迅速,2007年,全省畜牧业产值占农业总产值的比重达32.98%,畜禽养殖业水污染物排放量化学需氧量118.65万t,总氮14.16万t,总磷1.95万t,铜270.55t,锌499.52t。粪便产生量0.22亿t,尿液产生量0.26亿t;水产养殖业主要水污染物排放量化学需氧量0.89万t,总氮0.16万t,总磷0.03万t,铜1.40t,锌5.58t1。由于绝大多数养殖场没有污水处理设施,其产生的大量有机废水直接排入环境中,严重污染了地表及地下水。夏秋时节滋生蚊蝇,极易传染多种疾病。因此,养殖业在为市场提供大量畜禽及水产品的同时,也造成了严重的环境污染。(4)农村环保、种公利用农业机械的制造和使用都离不开电力、石油等能源,2009年河南省农村用电量达257.76亿kWh,农用机械总动力0.98亿kW,是农业能源消耗、碳排放大户。尤其一些陈旧的、超期服役的农机,能耗更高、尾气污染更严重。2007年,河南省农村机动车尾气排放总颗粒物达3.86万t,氮氧化物41.78万t,一氧化碳244.23万t,碳氢化合物29.92万t1。同时,一些农产品加工企业排污设施落后,节能减排进展缓慢,在消耗能源的同时也对环境造成了一定污染。一些企业甚至是被周边城市淘汰的高碳产业,对农村环境影响更大。农业污染是面源污染,在监测、控制和治理方面的难度更甚于工业。1.2河南森林资源现状及水土流失概况森林是天然的大氧吧,又是大自然的碳库。虽然近年来河南省大力发展植树造林,森林覆盖率不断提高,但2010年森林覆盖率仅达20.16%,低于陕西、湖北、安徽等周边省份,在全国排名第22位。林业用地面积仅占全省总面积的27.31%,林地资源总量不足;林业用地中,有林地面积占59.30%,林地利用率较低;人工林地面积占全省森林总面积的59.59%,对保护生态环境极为重要的天然林比重较小,生态功能较弱,防护效益低;森林资源分布极不均衡,绝大部分分布于豫西、豫南山区。森林资源少且分布不均,森林生态系统整体功能脆弱,防御自然灾害的能力较差。森林覆盖率低导致河南水土流失加剧(表2)。2009年水土流失面积达61154km2,年流失土壤约2.61亿t,损失的氮、磷、钾养分约相当于353万t标准肥。水土流失造成土地退化、耕地减少。一些水土流失严重地区生态失调,水旱灾害频繁。因此,提高森林覆盖率,对减缓温室效应、保持水土、防风固沙、保护农田、维护生态平衡具有重要意义。1.3河南的农业生产基地近年来,因财力有限,河南的农业基础设施投入不足,直接影响到其建设与改善,造成一些地区灌溉困难,作物减产;一些地区又因降水集中,易形成洪涝灾害,2009年易涝面积达210.02万hm2(表2)。例如,河南段的淮河流域是重要的农业生产基地,因暴雨较多,洪涝灾害频发,而淮河堤防防洪标准较低,泄洪能力不足,造成低洼地易涝易灾。河南的大多数农田水利基础设施是20世纪70～80年代修建的,由于修建标准较低、年久失修,部分灌溉渠道渗漏严重,加上节水灌溉发展不足,水资源利用率较低。发达国家的灌溉水利用系数为0.8～0.9,而我国只有0.4～0.6,河南部分地区还不到0.4。目前,河南节水灌溉农田面积达133.33万hm2,占全省农田有效灌溉面积总量的26.49%,但只占全国节水灌溉农田面积的0.61%。1.4农业科技投入不足发展低碳农业归根结底还要靠农民,而河南目前农村劳动力的整体素质依然偏低,5296万农村劳动力中,初中文化程度的占80%以上。发展低碳农业,关键在于低碳高效农业科技的掌握,包括废弃物综合利用、健康养殖、低碳农产品生产和加工、节水农业等技术。河南农村劳动力文化素质不高,必然影响到农业科技成果的推广普及,延长科技成果转化时限,进而影响低碳农业的发展。河南用于农业科技开发的投入不足,发达国家农业科研经费一般占农业总产值的2%～4%,发展中国家平均约为1%,我国只有0.2%～0.5%,而河南仅为0.2%左右。农业科研以育种、养殖、植保等为主,农产品加工转化方面的技术研究较少。同时,河南省农业科技的贡献率、转化率较低。2008年河南省农业科技进步贡献率首次突破50%,而美国已达80%;农业科技成果转化率基本稳定在30%～40%,与发达国家70%～80%的水平相差甚远。1.5周边耕地、低碳农业发展存在的问题首先,河南省人口密集,目前有农户2046万个,人均耕地面积仅0.07hm2,居全国第19位。由于经营规模小且分散,经营品种繁多,给农业产业化发展带来许多困难。如果一个农户或一个种植园实行低碳农业模式,而周边的耕地仍是高碳农业,那么这个生态模式的土壤、空气和水源仍会受到影响和污染,影响低碳农业的发展。家庭经营的特点阻碍了低碳农业的规模化发展。其次,政府扶持力度较小,鼓励低碳农业发展的政策和优惠措施不完善。因低碳农产品的价格一般高于普通农产品,而政府宣传引导力度不够,消费者对其不甚了解,缺乏对低碳农产品的支付意愿,故低碳农业的经济效益难以通过消费者的支付来实现。实践证明,如果没有政府的支持,低碳农业就不可能得到真正的普及和发展。此外,农民长期以来对化肥、农药使用的惯性思维与依赖,低碳农业技术推广服务体系不健全,政府、涉农高校及社会组织对农民进行低碳农业科技指导和培训较少等,均制约着河南低碳农业的发展。1.6提升低碳农业发展理念及及时发现农民是新农村建设的主体,没有农民素质的提高就不可能有农业和农村的现代化。而河南农村人口文化素质普遍不高,生态意识淡薄,对省事省力、能带来较高收益的石油农业在心理上形成了依赖,对长期过量施用化肥、农药的危害性认识不足,对保护当地生态环境及农业资源的重要性认识不够,导致部分土地及水资源污染严重,土壤质量及农产品品质下降。因此,低碳农业发展理念的全面树立仍需时日。另外,随着生活水平的提高,现代社会生活节奏的加快及电气化、机械化、自动化技术的发展,居民日常生活更加依赖高能耗、高排放的动力技术系统;饮食结构中畜禽肉类、油脂等高热量食物比重上升,而该类食物的生产以多耗能源、多碳排放为特点。据德国生态经济研究所报告称,肉食者饮食造成的碳排放为素食者的将近两倍,生产1kg牛肉和1kg猪肉所排放的温室气体,分别相当于驾车行驶71km和26km。而河南居民的这些消费习惯一时难以改变,简单、简约和俭朴的低碳生活方式尚未形成,低碳消费意识尚需培养。2河南省低碳农业发展对策2.1积极提升农村建设小康社会的能力,培养农村环保意识低碳农业的发展有赖于政府的大力支持。因此,应结合本省实际,尽快出台《河南省低碳农业促进条例》,制定低碳农业发展战略,指导政府、企业、农民的行动方向及行为方式;注重对农民专业技能的培训,提高农村劳动力素质及其运用现代农业技术的能力。同时,按照政府扶持、企业运作的方式,建立“农业高新技术园区”,培养农业龙头企业,大力推进农业产业化,消除低碳农业规模化发展的制约因素;鼓励和引导农产品绿色认证,发展农产品直销,增加农民收益。媒体要积极正面引导,提高消费者对绿色农产品及其加工品的消费,以市场促进低碳农业的发展;加大农业科研投入,推进农业科技成果的转化;注重对农民低碳意识的培养,在太阳能产品下乡、沼气建设等方面予以更多的资金补贴,引导农民低碳消费;制定绿色低碳农业信贷政策,重点支持循环农业示范基地、沼气工程、生物链工程、节能减排技术改造项目、生态种植养殖场建设等。2.2思想上要进一步加大农膜对农业的污染农家肥含大量的有机质和腐殖质,能改良土壤结构,增加土壤肥力及有机碳含量。因此,应大量使用粪肥、秸秆还田等,减少化肥使用量,发展有机绿色农业。要引导农民转变施肥观念,积极开展测土配方施肥活动,大力推广以平衡施肥为主导技术、以化验室为依托、以测配站为载体、以基层推广服务网络为基础的“测、配、产、供、施”一条龙服务体系,实现减量增效,减少农田N2O排放。力争到2012年,测土配方施肥面积占农作物面积的比例达到70%以上,化肥有效利用率提高5个百分点。目前,农药残留引发的餐桌之忧广受关注,何时能吃上真正的“绿色食品”令人期待。因此,应大力推广抗虫良种如抗虫棉等,采用放养益虫治害虫、使用诱蛾灯灭成虫、运用防虫网阻隔等措施,减少农药使用量,节省农民投资;注意保护害虫的天敌,保护农业生态环境;尽快研制出高效、低毒、低残留农药,加快淘汰老式施药机械,推广新型施药设备;加强绿色防控技术体系的研究,提高病虫害专业化、机械化防治水平。力争到2012年,河南省农药有效利用率提高到40%以上,高效、低毒、低残留农药使用率提高10%以上,减少农业面源污染。虽然农膜对农业的增产显而易见,但其负面作用亦不容忽视。应大力推广低污染、可降解的环保型农膜替代聚乙烯农膜,制定农田残膜留量标准,建立鼓励回收、加工、利用废旧农膜机制。2.3节约空间、节省能源、节能和休闲农业河南人口多,人均耕地少,要实现高效低碳农业,必须发展节地、节水、节能、休闲等低碳农业发展模式,使粗放农业向集约农业转变。(1)养虎林的林牧结合模式立体种植、养殖可充分利用土地、阳光、水分,拓展生物生长空间,增加农民收益。针对河南的实际情况,在平原地区可发展农作物合理间种、套种,粮食、蔬菜套种,果木、粮食或蔬菜套种及果园、玉米田养禽;在山区可发展林下种草养殖畜禽的林牧结合;在水源较充足地区,可发展稻田养禽的农牧结合或水生植物与水生动物共生(如菱蟹共生)的农渔结合模式。另外,农户可充分利用家庭院落的空闲地、周围非承包的空地种植蔬菜、果木,或搞养殖业,发展庭院经济,改善环境。条件允许的话,亦可发展无土栽培技术。(2)农田灌溉渠道漏失量大,水资源利用率低河南年降水量仅500～900mm,且分布不均,旱情严重,基本上是三年两旱,大旱6～8年一遇。部分地区农田灌溉因渠道渗漏,水资源利用率较低;有些地区虽实施了地埋管道工程,解决了渠道渗漏问题,但依然是明水灌溉,浪费水资源。因此,应大力推广农作物喷灌、微喷灌、滴灌等技术及水稻节水灌溉技术,提高水资源利用率。(3)推广冬季节能型猪养殖技术首先,大力推广秸秆还田、减免耕等保护性耕作方式,增加碳储量,改善生态环境,降低气候变化的影响;其次,冬季宜多建温室大棚,充分利用太阳能;第三,推广畜禽及水产健康养殖技术,降低饲料和能源消耗。有条件的地区可利用地热能、太阳能或沼气调节畜禽舍温度及畜禽饮用水温度,降低能耗;第四,加快省柴灶、节煤炉的升级换代,推广普及太阳能集热器及太阳能发电,提高能源利用率。(4)怡人的麻黄文化,特性鲜明,一般可激发市民的兴趣随着河南工业化进程的加快,城镇人口不断增多。乡村原始清新的田园风光,引人入胜的民间风俗,价廉物美的农家饭菜,亲切怡人的农家小院及新鲜有趣的农事体验等,都对市民有一种强烈的吸引力。因此,河南应大力发展乡村生态旅游,不仅能满足都市人返璞归真的心理需求,而且对保护农村生态环境、实现农村经济的可持续发展具有重要意义。2.4推广生态农业模式农业废弃物主要包括秸秆、农产品加工废弃物、畜禽粪便等,应大力推广种植业、养殖业、农产品加工业等清洁生产技术体系,加强农业废弃物循环利用,培育低碳农业发展机制。随着河南养殖业的快速发展,畜禽粪便产生量逐年增多。除做肥料增加土壤肥力外,还可与杂草、树叶等一起作为沼气原料。沼气不仅能照明、发电、取暖、做饭,而且沼液可作肥料,提高土壤肥力。因此,应大力推广“猪—沼—果”、“猪—沼—菜”、“猪—沼—粮”、“猪—沼—渔”等生态农业模式,力争到2012年农村畜禽粪便无害化处理率达60%以上,沼气普及率达30%以上。在提高农民收入的同时,减少农村生活垃圾、畜禽粪便对环境的污染,实现经济发展与生态环境的协调统一。农作物秸秆是一种廉价、清洁的可再生能源,平均含硫量只有0.38%,约为煤的33%。河南每年农作物秸秆总产量约7025万t,目前秸秆还田在部分地区已普及。除此之外,还可利用秸秆替代木材生产复合板材、秸秆青贮氨化作饲料、秸秆固化成型作建筑材料、秸秆气化或液化作新型清洁能源、秸秆发电等。力争到2012年,秸秆综合利用率达到80%以上。另外,亦可用秸秆、棉子壳、玉米芯、锯木屑或稻草等种植食用菌,食用菌废料作为有机肥还田,变废为宝,循环利用,既增加农民收入,又保护环境。2.5加强农业和水产养殖河南省地处中纬度地区,大陆性气候十分明显,干旱、雨涝、干热风、大风、寒潮、霜冻等灾害性天气频发,对农业生产造成严重威胁,尤以旱灾威胁最大。2009年农作物受旱面积达157.92万hm2。因此,要加强农业基本建设,尤其是农田水利基本建设,增强农业抗灾、减灾的综合生产能力及应对气候变化的能力。在农业生产方面,应合理密植,控制和减少休闲空地面积,保证全年有充足的吸收和固定CO2的绿色面积;努力培育和推广产量高、品质优良的抗旱、抗涝、抗高温、抗病虫害等抗逆品种,实施病虫害监测预警,确保河南粮食安全。发展低碳养殖,不断引进优良畜禽、水产品种,推广标准化养殖小区建设。通过发展沼气、生产有机肥和无害化粪便还田等措施,实现养殖废弃物的减量化、资源化和无害化,减少CH4排放。大力推广干湿分离、厌氧处理等清洁生产技术,提高畜禽养殖污水处理率。2.6加强农林生物固碳保护,提高生物碳汇森林和湿地是陆地生态系统的巨大碳库。河南省森林资源通过光合作用年固碳6062.65万t,湿地年固碳451万t,相当于燃烧4071.03万t标准煤排放的CO2。同时,全省森林、湿地植物每年还释放氧气4097.78万t,年效益价值409.78亿元。植树造林、保护湿地成为河南生物固碳、扩大碳汇、减缓温室效应、减少CO2排放最经济、最有效的途径之一。因此,应大力发展植树造林,提高森林覆盖率,保护湿地资源。河南农村目前普遍使用的小型拖拉机、农用三轮车等效率低、能耗高、排放超标。因此,应加快新型农机的研发,通过发动机的升级换代,减少废气排放,降低能耗,增加生产效益。应尽