中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)評估結(jié)果表明，大氣二氧化碳（CO₂ ）體積分?jǐn)?shù)由1860年285ppm增加至2020年414ppm，全球海陸表面平均溫度升高了1.09℃；預(yù)測21世紀(jì)末大氣CO₂濃度將達(dá)到730—1000ppm，可能使全球表面平均溫度上升1.0°C—3.7°C。2015年《巴黎協(xié)定》指出“把全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2℃之內(nèi)，并為把升溫控制在1.5℃之內(nèi)而努力”。然而，預(yù)測2030—2052年間全球平均地表升溫幅度就達(dá)到1.5℃。人類活動(dòng)加劇和加快了大氣溫室效應(yīng)。

國家或地區(qū)通常是分配排放責(zé)任的單元。歐盟在1980年前后、美國在2005年前后分別實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)上宣布，中國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。截至2021年全球已有54個(gè)國家實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，近期碳中和成為應(yīng)對氣候變化的熱點(diǎn)。近130個(gè)國家和地區(qū)提出實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，如烏拉圭2030年、芬蘭2035年、冰島與奧地利2040年、瑞士2045年、中國2060年。英國農(nóng)業(yè)聯(lián)盟于2019年宣布英格蘭和威爾士地區(qū)將在2040年實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳排放“凈零”。

碳達(dá)峰是指化石燃料使用產(chǎn)生的CO₂排放量達(dá)到峰值；碳中和是指化石燃料使用及土地利用變化產(chǎn)生的碳排放量，通過陸海生態(tài)系統(tǒng)吸收及其他技術(shù)方式固存的碳量之間達(dá)到平衡，即CO₂凈排放為零。基于國家尺度碳達(dá)峰和碳中和（以下簡稱“雙碳”），是以國家為單元將全球低碳發(fā)展應(yīng)盡承擔(dān)責(zé)任進(jìn)行分割，在相互協(xié)作與監(jiān)督機(jī)制下，促進(jìn)各國加快探索低碳發(fā)展模式，并盡早實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。由于國家稟賦資源條件、社會(huì)基礎(chǔ)、發(fā)展階段、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與人文理念存在較大差異，推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)將各不相同，因此，不同的國家或地區(qū)，制定符合各自國情的實(shí)施措施，才能推動(dòng)“雙碳”發(fā)展。農(nóng)業(yè)對國家“雙碳”發(fā)展具有重要的支撐作用，以生物地球化學(xué)循環(huán)（biogeochemical cycle）理論為指導(dǎo)，在深度分析農(nóng)業(yè)碳循環(huán)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國實(shí)際情況，提出農(nóng)業(yè)“雙碳”應(yīng)對策略，為我國農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展提供理論依據(jù)。

生物地球化學(xué)循環(huán)視角下的碳循環(huán)

簡單來說，生物地球化學(xué)循環(huán)是組成生命的化學(xué)元素從環(huán)境進(jìn)入生物體，再從生物體返回環(huán)境的循環(huán)過程。由于碳是構(gòu)成一切有機(jī)物的基本元素，所以碳循環(huán)是最重要生物地球化學(xué)循環(huán)：通過光合作用植物將大氣CO₂合成碳水化合物，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，沿食物鏈表現(xiàn)為轉(zhuǎn)化、傳遞與分解，并最終以CO₂返還大氣。隨著工業(yè)革命后采礦等工業(yè)飛速發(fā)展和能源大量使用，巖石圈碳轉(zhuǎn)化釋放的CO₂數(shù)量增多與大氣CO₂濃度增加，導(dǎo)致全球溫室效應(yīng)。由此可見，通過生物、物理或化學(xué)等途徑轉(zhuǎn)化大氣CO₂為穩(wěn)定性強(qiáng)的生物碳或其他碳材料，或轉(zhuǎn)入土壤或海洋或巖石圈深層密封儲(chǔ)存，才能夠有效降低大氣CO₂。

基于生物地球化學(xué)循環(huán)視角的碳循環(huán)模型如圖1所示。大氣CO₂濃度的相對穩(wěn)定對生物圈至關(guān)重要。從泥盆紀(jì)生物在地球上大量出現(xiàn)以來，生物地球化學(xué)循環(huán)保持了CO₂不斷產(chǎn)生和氧氣（O₂）不斷消耗過程的相對穩(wěn)定性。早期的CO₂是火山噴發(fā)和碳酸鹽巖石風(fēng)化產(chǎn)生量與植物光合固定量基本相當(dāng)，年通量大約為3億噸，是大氣CO₂總量（2.4萬億噸）的0.01%，才使得大氣CO₂保持穩(wěn)定。否則，每經(jīng)過1萬年，大氣CO₂就要增加1倍；氧化過程消耗與光合作用釋放的氧氣量也基本相當(dāng)，才使得大氣O₂基本穩(wěn)定，否則，經(jīng)過400萬年，大氣的O₂將消耗殆盡。從早期大氣CO₂保持穩(wěn)定可以推斷，碳地質(zhì)大循環(huán)在陸地、海洋與大氣之間處于相對平衡狀態(tài)，碳在三大庫的凈積累為零或近似零（年際波動(dòng)），作為碳“轉(zhuǎn)換器”的生物圈基本穩(wěn)定，即凈收支為零。工業(yè)革命影響了全球碳循環(huán)，大氣CO₂濃度顯著升高，也相應(yīng)激發(fā)了陸地與海洋自然碳匯增加，這也是生物圈目前表現(xiàn)為碳匯的根本原因；未來將達(dá)到峰值，重新建立陸地、海洋與大氣的碳循環(huán)新平衡體系，生物圈碳匯再次歸零，大氣CO₂濃度也將再次保持穩(wěn)定。屆時(shí)，大氣CO₂濃度是否能達(dá)到人類期望的那樣回歸到工業(yè)革命前狀態(tài)，將存在較大的不確定性。為此，依照生物地球化學(xué)循環(huán)原理，通過控制化石能源與調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)人工碳匯和強(qiáng)化自然碳匯，持續(xù)推動(dòng)“雙碳”深入實(shí)施將成為全人類可持續(xù)發(fā)展的重大使命。

農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和的釋義與路徑

農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和的釋義

碳達(dá)峰、碳中和概念在三大產(chǎn)業(yè)及其行業(yè)與部門表現(xiàn)出較強(qiáng)的親和力，衍生了很多非嚴(yán)格意義上的二級概念或子概念。農(nóng)業(yè)是人類社會(huì)與自然生態(tài)系統(tǒng)高度融合的產(chǎn)物，是最為基礎(chǔ)和最重要的產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和與人類社會(huì)發(fā)展息息相關(guān)。具體來講，農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用化石燃料導(dǎo)致CO₂排放量達(dá)到峰值（廣義農(nóng)業(yè)或大農(nóng)業(yè)，包括農(nóng)林副牧漁）；農(nóng)業(yè)碳中和是農(nóng)業(yè)化石燃料及農(nóng)業(yè)用地導(dǎo)致的碳排放量，與陸海生態(tài)系統(tǒng)吸收及采用固碳技術(shù)封存碳量之間達(dá)到平衡，即農(nóng)業(yè)CO₂凈排放為零。農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰主要涉及兩部分：第一部分是使用化石能源排放，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)過程中用電與農(nóng)業(yè)機(jī)械等產(chǎn)生CO₂，如農(nóng)業(yè)設(shè)施、灌溉、耕地、播種、施肥、收獲、倉儲(chǔ)及加工，還包括肥藥、地膜等生產(chǎn)資料生產(chǎn)運(yùn)輸、農(nóng)產(chǎn)品流動(dòng)及農(nóng)機(jī)制造；第二部分是農(nóng)田土壤耕作、農(nóng)作物與家畜家禽生產(chǎn)過程中排放的CO₂、甲烷（CH₄）和一氧化二氮（N₂O）等溫室氣體。農(nóng)業(yè)碳中和也涉及兩部分：第一部分是陸海生態(tài)系統(tǒng)的自然途徑，包括陸地、海洋植物光合作用以及海水吸收等，將大氣圈CO₂轉(zhuǎn)入生物圈與水圈；另一部分是碳封存人工途徑，如有機(jī)碳深埋、密封、或轉(zhuǎn)化為生物炭等。

農(nóng)業(yè)碳減排與碳固定途徑

農(nóng)業(yè)碳減排途徑

化石能源途徑碳減排是通過降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化石能源消耗和提高能源利用效率，減少CO₂產(chǎn)生，并達(dá)到峰值。全世界人類活動(dòng)產(chǎn)生CO₂年排放量約390億噸，我國約100億噸。2020年全球化石能源消耗CO₂排放占總量的75%，大氣CO₂新增18億噸。農(nóng)業(yè)碳減排途徑包括：①構(gòu)建低碳農(nóng)業(yè)模式。升級農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施與生產(chǎn)裝備，促進(jìn)節(jié)能降耗；發(fā)展替代能源，減少化石能源的消耗。②促進(jìn)電能驅(qū)動(dòng)農(nóng)機(jī)。發(fā)展電動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械，提高農(nóng)事與加工環(huán)節(jié)的綠色能源比例。③農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料升級創(chuàng)新。提升肥藥、農(nóng)膜等工藝水平，創(chuàng)制低碳農(nóng)資，建立低碳供應(yīng)鏈與產(chǎn)業(yè)鏈體系。④建立具有農(nóng)產(chǎn)品減損與能源減耗特征的低碳運(yùn)輸鏈與低碳農(nóng)業(yè)貿(mào)易體系。

溫室氣體排放碳減排主要涉及土壤耕作、施肥、灌溉和噴藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，以減少溫室氣體排放。減排途徑包括：①適度擴(kuò)大少免耕與休耕比例。歐盟設(shè)置農(nóng)田生態(tài)區(qū)（大于15公頃農(nóng)田必須保留5%農(nóng)田生態(tài)區(qū)）以促進(jìn)減排。②發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)，降低肥藥投入。歐盟提出2030年有機(jī)農(nóng)業(yè)面積至少達(dá)到農(nóng)業(yè)土地總面積的25%，英國提出農(nóng)田自然修復(fù)和恢復(fù)泥炭地的計(jì)劃，英國計(jì)劃2050年將20%的農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)為自然修復(fù)和提出“千分之四土壤增碳計(jì)劃”促進(jìn)土壤固碳。③秸稈等有機(jī)廢棄物還田、控制肥藥施用量，以及增加有機(jī)肥料替代比例。④稻田采用旱直播、間斷灌水、曬田與旱栽等途徑能夠減少CH₄排放。⑤發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，采用“3S”（遙感、全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)）、智能農(nóng)機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)等手段，實(shí)時(shí)監(jiān)測，肥藥水精確施用，以最少的資源投入與最有效的農(nóng)事作業(yè)，換取最大產(chǎn)量收益和最少的碳排放。

農(nóng)業(yè)碳固定途徑

農(nóng)業(yè)碳固定涉及自然與人工兩方面。自然途徑碳固定包括：①保護(hù)和擴(kuò)大綠色植被面積，合理采伐木材與適度放牧。全球森林碳儲(chǔ)量8610億噸，草地碳儲(chǔ)量約為5200億噸。②保護(hù)海洋和海陸過渡帶，維護(hù)海洋生態(tài)健康安全。海洋儲(chǔ)存了全球約93%的CO₂，年可吸收30%以上排放到大氣中的CO₂，濱海濕地占海洋沉積物碳儲(chǔ)量的50% 。③開發(fā)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力。農(nóng)業(yè)僅有10%的碳長久保存在各種農(nóng)產(chǎn)品和土壤中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室氣體貢獻(xiàn)約20%；植物固定碳約有3%留在陸地上，一般只維持幾十年，其余97%由植物和土壤再次排放。

人工途徑碳固定是通過時(shí)空尺度轉(zhuǎn)換，人為直接或間接移除大氣CO₂。包括：①大氣CO₂深儲(chǔ)巖石圈，如礦化固存、CO₂注入儲(chǔ)油層用于石油開采等。②化學(xué)物理轉(zhuǎn)化利用途徑，如甲醇、尿素、塑料、碳?xì)淙剂现破罚珻O₂微藻高效固定，以及CO₂水泥固化等。塑料較難降解且用途廣泛，可能是碳固定潛在途徑。③農(nóng)田土壤改良劑途徑，如生物炭土壤施用可保持千年左右。④開發(fā)以木材生物碳為主原料的家具與建筑物等，保存幾十年至上百年。⑤秸稈等有機(jī)廢棄物還田，尤其是深施。⑥生物碳深儲(chǔ)，如巖石圈或水圈或地面封存，顯著延長儲(chǔ)存周期。

農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和思考

農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰面臨的挑戰(zhàn)

工業(yè)革命發(fā)明了農(nóng)機(jī)、肥藥與農(nóng)膜等是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，使農(nóng)業(yè)與化石能源的關(guān)系越來越密切，如耕地、播種、灌溉、收獲與運(yùn)輸?shù)绒r(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)離不開農(nóng)機(jī)，日光溫室等設(shè)施種養(yǎng)離開電力就無法運(yùn)轉(zhuǎn)等，尤其是盛行西方發(fā)達(dá)國家的“石油農(nóng)業(yè)”。考慮到我國仍然是發(fā)展中國家，工業(yè)化與城鎮(zhèn)化遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美發(fā)達(dá)國家，化石能源不可缺少，新型能源替代時(shí)機(jī)還遠(yuǎn)未成熟，不得不面臨諸多挑戰(zhàn)。①國家能源碳達(dá)峰約束下的未來農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與產(chǎn)業(yè)化可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與道路選擇。到2030年不足8年，意味著肥藥地膜等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料與農(nóng)業(yè)機(jī)械的化石能源消耗即將達(dá)到峰值，建立能源提效與替代雙輪驅(qū)動(dòng)機(jī)制以確保國家糧食安全和推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。②農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中的“高碳”地板（需求）與“低碳”天花板（達(dá)峰）形成上下夾擊挑戰(zhàn)，而發(fā)達(dá)國家大都在完成充分發(fā)展的基礎(chǔ)上開始碳達(dá)峰。③突破低碳農(nóng)作核心技術(shù)如高氮作物品種，加快推進(jìn)區(qū)域性低碳農(nóng)作技術(shù)體系的試驗(yàn)示范推廣迫在眉睫。④國家尺度能源途徑碳達(dá)峰與溫室氣體碳達(dá)峰和兩手抓與同步推動(dòng)。依據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）報(bào)告，全球尺度的農(nóng)糧系統(tǒng)溫室氣體排放量約占總量的31%，人為因素占10%—20%，我國2016年出現(xiàn)化肥施用量拐點(diǎn)，可以說任重但道已不遠(yuǎn)。

農(nóng)業(yè)碳中和面臨的挑戰(zhàn)

農(nóng)業(yè)碳中和挑戰(zhàn)包括：①作物秸稈利用與農(nóng)田土壤固碳挑戰(zhàn)。農(nóng)作物具有較高初級生產(chǎn)力，農(nóng)田具有較大的碳通量，但由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要功能是提供食物和能量，限制了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力開發(fā)。②維持森林等生態(tài)系統(tǒng)碳匯持續(xù)性的挑戰(zhàn)。大氣CO₂濃度升高相當(dāng)于施用“碳肥”量增加，激發(fā)了森林、濕地、草地、農(nóng)田與海洋生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力提高，但隨著碳肥效逐漸降低，森林等生態(tài)系統(tǒng)碳匯將逐漸減少，到達(dá)峰值就會(huì)出現(xiàn)零碳匯。森林管控具有較大挑戰(zhàn)性，如果過多干預(yù)，可能導(dǎo)致碳排放（如同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)）；如果沒有干預(yù)，在一定時(shí)段就會(huì)出現(xiàn)上述情況。因此，森林科學(xué)管控顯得非常重要，并且在全國尺度上保持森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)碳匯功能是一項(xiàng)復(fù)雜的巨型系統(tǒng)工程。另外，陸地海洋的不均勻性（如氣候帶、生態(tài)類型等分布）與大氣CO₂相對均勻性之間的不對稱性，高碳匯時(shí)空如森林生態(tài)系統(tǒng)并沒有對應(yīng)的高濃度大氣CO₂分布區(qū)，高碳源地區(qū)如礦山、工程與城市等往往也不是高碳匯區(qū)域，關(guān)于森林碳匯潛力還具有不確定性，高效率碳匯機(jī)制還有待研究。③土地退化與海洋污染碳中和負(fù)效應(yīng)挑戰(zhàn)。土地退化的因素很多如鹽堿化、污染與土地用途改變等導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)光合能力降低，海洋污染是從陸地開始的江海湖泊水體污染排入海洋導(dǎo)致海洋吸收及其生態(tài)系統(tǒng)功能下降。④人工途徑碳中和挑戰(zhàn)。農(nóng)業(yè)范疇的人工途徑碳中和主要問題是缺乏核心技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)成本太高（也可能消耗更多碳），推廣應(yīng)用難度大。

農(nóng)業(yè)碳中和潛力分析

生物碳在食物鏈上降解為CO₂的過程相對較短，如植物果實(shí)與嫩枝葉、肉奶蛋等降解幾個(gè)至十幾個(gè)小時(shí)，微生物降解幾天至幾個(gè)月不等；木質(zhì)素和纖維素含量較高的樹枝、動(dòng)物皮毛與骨骼降解幾年至幾十年。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的作物碳（籽粒、蔬菜、水果等）與動(dòng)物碳（家畜、家禽）生命周期較短，如農(nóng)作物1年左右，家禽僅幾個(gè)月，大型役用家畜幾年至十幾年。農(nóng)業(yè)碳（作物碳與動(dòng)物碳）主要功能是提供生活物質(zhì)與能量，絕大部分在較短時(shí)期內(nèi)又返回大氣圈；時(shí)間尺度短，對大氣圈CO₂濃度增減基本沒有影響。生物圈的生物碳普遍具有短命性與不穩(wěn)定性特征，農(nóng)業(yè)生物碳更是如此。如果不能提高生物碳穩(wěn)定性或封存，對大氣碳減排效應(yīng)將很有限；而僅僅通過農(nóng)田土壤實(shí)現(xiàn)較大碳匯目標(biāo)的過程較長，加上土壤耕作導(dǎo)致土壤碳庫具有較強(qiáng)的活躍性，土壤固碳難度較大，但潛力不可忽視。秸稈與畜禽糞便等有機(jī)廢棄物還田是農(nóng)業(yè)碳中和的主要途徑，如秸稈還田20—50年土壤有機(jī)碳持續(xù)增加，配合少免耕、休閑與輪作等更好。我國農(nóng)田表層土壤最大固碳潛力處于20億—30億噸之間，生態(tài)恢復(fù)、管理與重大生態(tài)工程有利于碳匯。農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化為生物炭、耐用耐腐材料與能源替代等，如生物炭平均壽命約2000年。秸稈經(jīng)過物理化學(xué)處理制作成家具，延長儲(chǔ)存期，據(jù)估算我國城市系統(tǒng)建筑物和家具的碳儲(chǔ)量2.1億噸。開發(fā)現(xiàn)代林木加工技術(shù)，制作經(jīng)久耐用的家具、建材或其它用材是高效、便捷、經(jīng)濟(jì)的固碳途徑。秸稈可轉(zhuǎn)化熱能、電能與機(jī)械能等替代化石能源。

農(nóng)業(yè)碳中和誤區(qū)

碳中和判斷依據(jù)是減少碳排放（傳統(tǒng)能源的節(jié)能增效與新能源替代）和增加碳吸收（生物圈碳匯與工業(yè)固碳），前者是減少化石能源開采利用，發(fā)展替代能源；后者是移除大氣CO₂。生物圈碳匯（自然氣候解決方案）是應(yīng)對溫室效應(yīng)最成熟途徑。農(nóng)業(yè)碳中和誤區(qū)主要表現(xiàn)在：①有機(jī)廢棄物還田增加土壤CO₂排放違反質(zhì)量守恒定律。土壤碳源來自生物有機(jī)殘?bào)w與廢棄物，降解過程由地表轉(zhuǎn)入土壤，只是改變了降解空間而已。②秸稈燃燒增加CO₂排放。無論秸稈是否燃燒最終都將降解為CO₂，在碳地質(zhì)循環(huán)尺度下，沒有本質(zhì)差別。③食肉（包括奶蛋）增加溫室氣體排放缺乏科學(xué)依據(jù)。肉奶蛋是由植物碳通過食物鏈轉(zhuǎn)換而來的，只是植物碳降解的時(shí)空不同而已，這個(gè)時(shí)空尺度差異相對于大氣CO₂濃度時(shí)空變化可以忽略，最終排放的CO₂不增加也不減少。反芻家畜體內(nèi)排放到大氣的CH₄穩(wěn)定性差，最終也將成為CO₂。④提高農(nóng)作物產(chǎn)量就是碳中和。農(nóng)作物產(chǎn)量增加是碳中和的必要條件，但并不充分。農(nóng)作物生物量增長并不會(huì)對碳儲(chǔ)存有實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)，將通過食物網(wǎng)返還大氣。只有生物碳儲(chǔ)存或封存幾十年至百年以上才可認(rèn)為是碳中和。

生物圈減排的重要性

生物圈介于巖石圈、水圈與大氣圈的交界面，是巖石、水和大氣交互的特殊表現(xiàn)形式，可被認(rèn)為是有生命的巖石、有生命的水或有生命的大氣。在物質(zhì)形態(tài)上，生物近似巖石，都是固體；在組成物質(zhì)上，生物近似水，生物體水分占比大都在70%以上，高者達(dá)95%甚至更多，如人體內(nèi)的含水量75%以上；在化學(xué)元素組成上，生物近似大氣，生命的基本元素是碳、氫、氧、氮，大氣的主要元素是氮、氧、碳、氫。在生物生命活動(dòng)視角上，生物圈與大氣圈的相似度更高或距離更近；生物圈有機(jī)碳可看作是大氣圈CO₂的固態(tài)形式，大氣圈CO₂也可看作是生物圈有機(jī)碳的氣態(tài)形式。生物圈與大氣圈聯(lián)系紐帶是CO₂，通過生物生命活動(dòng)（光合與呼吸）完成最重要的碳循環(huán)雙向路徑；光合作用類似于抽水泵，把大氣圈CO₂轉(zhuǎn)入生物圈；呼吸作用相當(dāng)于排水渠，又把生物碳以CO₂形式返還大氣圈。由此可見，如果能使生物碳保持較長周期（對大氣CO₂濃度產(chǎn)生影響的時(shí)間周期），大氣CO₂減排就有效；反之亦然。生物碳保持較長周期的途徑是改性與密封保存，如生物炭等。生物圈控制大氣溫室效應(yīng)的總體策略是強(qiáng)化生物碳匯功能，控制碳源途徑。因此，生物圈作為碳循環(huán)的樞紐，具有碳循環(huán)定向調(diào)控功能，不但能實(shí)現(xiàn)碳中和，更是開啟大氣負(fù)碳循環(huán)的密鑰。

我國農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和應(yīng)對策略

農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰應(yīng)對策略

我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初級階段決定了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施、生產(chǎn)資料、生產(chǎn)設(shè)備、能源及科技等還要持續(xù)加大投入，才能滿足社會(huì)發(fā)展需要。①在農(nóng)田利用方面，在發(fā)揮高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田優(yōu)勢的同時(shí)，加快中低產(chǎn)田改造，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)提質(zhì)增效奠定基礎(chǔ)，為節(jié)肥節(jié)藥節(jié)水節(jié)能創(chuàng)造條件，促進(jìn)農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰。②在農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備方面，我國總體水平較低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械的智能、物聯(lián)、網(wǎng)聯(lián)、信息、精準(zhǔn)、“3S”、高效、電控、節(jié)能、綠色等方面與歐美發(fā)達(dá)國家有較大差距，對農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰支撐不足，應(yīng)加大投入。③在農(nóng)業(yè)農(nóng)村能源建設(shè)方面，要充分利用農(nóng)村區(qū)域空間優(yōu)勢，發(fā)展適合區(qū)域特點(diǎn)的太陽能、水能、風(fēng)能、沼氣、秸稈與地?zé)岬榷嗄芑パa(bǔ)及發(fā)電技術(shù)，升級電力能源設(shè)施，減少和降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)村生活的化石能源依賴，加快綠色能源替代步伐，為農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。

農(nóng)業(yè)碳中和應(yīng)對策略

我國人地矛盾突出、資源匱乏、區(qū)域差異大、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)水平低、農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式多樣等決定了農(nóng)業(yè)碳中和任重道遠(yuǎn)。①保護(hù)林地、草地、濕地等生態(tài)系統(tǒng)，倡導(dǎo)植樹造林和草地恢復(fù)。近半個(gè)世紀(jì)，我國增加10億計(jì)的樹木，全國森林覆蓋率達(dá)到23.04%。強(qiáng)化森林火災(zāi)預(yù)防非常重要，如2021年美國加州大山火釋放了創(chuàng)紀(jì)錄的47億噸CO₂（歐盟27個(gè)成員國年排放還不到27億噸）。②預(yù)防陸地與海洋污染。我國正處于全產(chǎn)業(yè)上升期，易發(fā)生態(tài)環(huán)境污染，加強(qiáng)點(diǎn)源與面源污染的預(yù)防治理，保護(hù)流域水環(huán)境、海岸與海洋生態(tài)系統(tǒng)非常重要。研究表明，海洋吸收人為排放CO₂效能與工業(yè)革命前相比已損失31%。③開展區(qū)域水資源調(diào)配。我國水資源短缺問題突出，嚴(yán)重制約碳中和發(fā)展，尤其西北地區(qū)。開展南水北調(diào)等大型水利工程，為森林、草地、濕地、湖泊等生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造條件，為構(gòu)建全球碳中和作貢獻(xiàn)。④加大農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)提升力度。我國農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍較低，90%以上的土壤有機(jī)碳在每公頃100噸以下，表土有機(jī)碳密度是歐盟平均值的70%—75%。農(nóng)作物秸稈應(yīng)還盡還，畜禽糞便強(qiáng)制還田，農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物麩皮與渣料等安全還田。多熟種植情況至少一年還田一茬，盡量減少秸稈焚燒，重視秸稈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展（肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化）。⑤發(fā)展海洋農(nóng)業(yè)。科學(xué)規(guī)劃海水養(yǎng)殖和海洋牧場，促進(jìn)海洋生態(tài)系統(tǒng)吸收CO₂和發(fā)揮漁業(yè)碳匯潛能。我國海洋漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)有望實(shí)現(xiàn)年4.6億噸的藍(lán)色固碳量，約相當(dāng)于10%的碳減排量；目前海水養(yǎng)殖面積僅為204萬公頃，未來漁業(yè)產(chǎn)業(yè)及碳匯潛力很大。⑥升級改造農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳中和功能。從農(nóng)田劃出或配置一定面積的林地、濕地、草地與水塘，構(gòu)建復(fù)合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式，克服傳統(tǒng)農(nóng)田生態(tài)結(jié)構(gòu)低碳匯缺陷，北方潛力極大。⑦加大農(nóng)產(chǎn)品減損力度。農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈與消費(fèi)鏈的食物損耗與浪費(fèi)問題突出，我國糧食全產(chǎn)業(yè)鏈總損耗率約12.3%，蔬菜和水果采摘后平均損耗率高達(dá)25%—30%，城市餐飲每年食物浪費(fèi)170萬—180萬噸（不包括居民家庭飲食中的食物浪費(fèi)）。⑧科學(xué)利用生產(chǎn)生活垃圾。我國農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物管理體系與處理設(shè)施落后，民眾垃圾分類意識(shí)不強(qiáng)，廚余垃圾與養(yǎng)殖糞污等數(shù)十億噸資源化利用水平低，環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)增大，通過厭氧發(fā)酵與好氧堆肥等途徑，能夠降低碳匯損失和減少碳源。

農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和科技創(chuàng)新應(yīng)對策略

農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和的科技創(chuàng)新應(yīng)對策略主要有以下幾個(gè)方面：①建立國家農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)體制機(jī)制，以管理、科研、產(chǎn)業(yè)到應(yīng)用的全鏈條推動(dòng)模式，打造適合國情的“雙碳”科技創(chuàng)新體系。②攻克長期限制我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的肥、藥、水、能、機(jī)等核心技術(shù)，提升生產(chǎn)與利用效率。③研發(fā)以生物碳為基礎(chǔ)的新型材料，全面提升碳匯-碳源管控水平。④探索生物碳深儲(chǔ)技術(shù)，在百年尺度以上建立碳中和技術(shù)體系。⑤加強(qiáng)農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和科普，樹立“雙碳”農(nóng)業(yè)發(fā)展理念和強(qiáng)化“雙碳”農(nóng)業(yè)發(fā)展意識(shí)，助推低碳農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。⑥建立大氣生態(tài)文明理念，推動(dòng)傳統(tǒng)生態(tài)文明向大氣生態(tài)文明轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和法律法規(guī)體系建設(shè)。傳統(tǒng)生態(tài)文明的主要載體是土地，具有明顯的區(qū)域性特征，如水污染、土地退化與生物多樣性減少等；氣候變化具有顯著的全球性特征，與全人類密切相關(guān)，任何國家任何人都無法逃避且必須面對。在生態(tài)文明時(shí)代，受制于CO₂排放約束，傳統(tǒng)社會(huì)生產(chǎn)模式與生活方式等將受到極大挑戰(zhàn)，在科技、經(jīng)濟(jì)、法律、道德，甚至是世界地緣格局、國家關(guān)系與國際貿(mào)易秩序等也將發(fā)生重大變化。

農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和是“雙碳”發(fā)展的重要內(nèi)容之一，對我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有堅(jiān)實(shí)的支撐作用。農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和面臨較大挑戰(zhàn)，需要國家管理政策引導(dǎo)，需要科學(xué)技術(shù)支持，需要更多的民眾參與。農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰需要在生產(chǎn)資料與生產(chǎn)裝備方面升級換代，以及能源結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面加快步伐。農(nóng)業(yè)碳中和需要在生物圈保護(hù)、污染防治、區(qū)域水資源配置、生態(tài)系統(tǒng)功能優(yōu)化、減少浪費(fèi)與垃圾處理等方面進(jìn)一步強(qiáng)化。農(nóng)業(yè)碳達(dá)峰、碳中和科技創(chuàng)新需要在體制機(jī)制、生物碳基材料開發(fā)與深儲(chǔ)、法律法規(guī)，以及大氣生態(tài)文明等方面深入研究。

（作者：楊世琦、顏鑫，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所；《中國科學(xué)院院刊》供稿）

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