农业低碳发展的底层逻辑

木子耕夫

一、农业低碳发展的意义

2020年9月，中国国家主席习近平在联合国大会上宣布，中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，并努力争取在 2060年前实现碳中和。这是中国作为负责任大国向世界做出的重大承诺。

农业生产不可避免要排放大量的温室气体，但农业生产过程中植物光合作用需要消耗固定大量的二氧化碳，因此农业既是重要的温室气体排放源，又是一个巨大的碳汇系统。在传统农业时代，农业排放弱于固碳，总体处于平衡状态，但随着现代工业的飞速发展，农业投入品持续加码，农业耕作程度不断突破，农业碳平衡状态被打破，温室气体净排放由负转正趋势突出，成为重要的排放源。据联合国粮食与农业组织（FAO）的统计，目前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%，相当于每年产生150亿吨的二氧化碳，农业生态系统又通过自身固碳可以抵消掉80% 的温室气体排放量。也就是说约有150X20%=30亿吨的二氧化碳净排放量。因此人类要实现总体碳达峰、碳中和目标，农业减排固碳具重十分重大的意义，既是重要手段，也有巨大的潜力。

我国是一个农业大国。从2015年开始我国持续实施化肥农药零增长行动计划等一系列促进农业绿色发展的举措，有效地遏制了化学投人品的增长势头，同时实行秸秆禁烧，努力提高农业废弃物的综合利用水平，农业碳排放上升势头得到有效遏制。据测算，2016年农业总排放量达到8.85 亿吨之后，已经连续两年下降，至2018年为8.7亿吨。2019年、2020年的农业排放数据虽未获得，但是从化肥农药等投入品持续减量、秸秆粪便等废弃物利用水平不断提高的结果来看，中国农业继续保持目前绿色转型的势头，在一定程度上农业碳排放已经趋于达峰状态，将率先转向碳中和目标。

二、农业温室气体减排的路径及主要举措

我国农业排放的温室气体主要由甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）以及二氧化碳（CO2）构成，且以前两类非二氧化碳温室气体为主，三者的质量构成比为甲烷：氧化亚氮：二氧化碳=3：4：3。但由于甲烷气体的温室效应是二氧化碳的28倍，氧化亚氮气体的温室效应是二氧化碳的300倍，所以农业产生的三种温室气体的实际温室效应应为甲烷：氧化亚氮：二氧化碳=84：1200：3，因此农业减排主要目标是控制甲烷和氧化亚氮的排放。

农业温室气体排放源主要有五个方面：一是农业施肥（氧化亚氮等）；二是秸秆燃烧或处置不当（二氧化碳等）；三是反刍动物胃肠道发酵以及粪便处置不当造成的排放（甲烷等）；四是水稻生产过程中排放（甲烷等）；五是农业机械等能源消耗造成的排放（二氧化碳等）。

先说农田施肥造成的排放。农田施肥（主要指氮肥）是氧化亚氮的主要排放源，占我国氧化亚氮排放总量的74%。因此，提升化肥利用率、减少化肥的施用对于实现碳减排尤其重要。但是施肥是作物增产的重要措施，在一定的范围内与作物产量的高低成正相关。化肥减施只能减去多余的量，减少化肥浪费，要大力推进测土配方施肥、平衡施肥，根据作物实际的需肥情况施肥，选择合适的肥料品种，改进施肥方法，适当深施、根施，努力提高肥料的利用效率。要积极推进有机肥替代化肥技术，既充分利用了农业废弃物，培肥了土壤，又能减少化肥的施用，减少温室气体的排放。

再说秸秆处置的排放。农业生产不可避免要产生大量的秸秆，每生产1斤粮食，会产生1.5斤或更多的秸秆。我国农作物秸秆每年的产量达8亿吨以上，且呈现逐年上升的趋势。虽然我国已实行秸秆禁烧政策多年，但禁烧期一过仍有部分农户采用焚烧秸秆的方法来快速处理秸秆“占地”的问题。秸秆焚烧会直接向空气中排放二氧化碳、一氧化碳、甲烷等温室气体（每焚烧1吨秸秆约排放1.5吨二氧化碳当量的温室气体），且导致空气中悬浮颗粒的大幅增加，严重污染空气质量。其实，秸秆也是一种资源，是放错了地方的资源，烧了实在可惜，可根据不同作物秸秆的性质，分别采取饲料化、基料化、原料化、能源化、肥料化等不同的应用方式，实现变草为宝，从而有效减少温室气体的排放。

畜牧业的温室气体排放。畜牧业排放的温室气体主要有CO2、CH4、N2O，尤其是牛羊等反刍动物肠道发酵产生的甲烷是造成温室气体排放量增加的重要因素。联合国粮食及农业组织（FAO）估计，畜牧业年产温室气体75.2亿吨CO2当量，占农业排放的50%，占全球人为温室气体排放总量的18%，成为重要的温室气体排放源。全球目前有大约15亿头牛和19亿只羊，每头奶牛会通过打嗝和放屁排出 250~500升的甲烷，反刍动物每年对温室效应的促进效果相当于31亿吨二氧化碳。有没有办法减少反刍动物胃肠道甲烷的产生？科学家通过调整饲料配方、添加甲烷抑制剂（如红藻提取物）等方法，可使甲烷排放减少82%。

畜禽粪便如处理不妥，如露天存放或外排，不仅造成环境污染，也会加重甲烷等温室气体的直接排放。应集中收集处理畜禽粪便，减少粪污露天堆放和气体挥发的机会。处理畜禽粪便的方式主要有：一是沼气发酵，将畜禽粪便置于密闭的沼气池中，通过厌氧发酵产生沼气（甲烷），把沼气收集起来变成农村能源，二是将固体的粪便（包括沼渣）添加适量秸秆，集中堆制发酵，通过高温消毒无害化处理，变成有机肥，直接施于农田。三是用生物质炭化的方法处理畜禽粪便，通过高温热解，变成生物炭和有机液施于农田。

稻田甲烷排放。我国作为全球最大的水稻生产国，占据了全球水稻收获面积的18%以及水稻产量的27%。水稻种植过程特殊的淹水环境，有利于厌氧甲烷菌的大量繁殖。土壤中的有机物被甲烷菌分解，产生甲烷。甲烷通过水稻根茎的通气组织或土壤裂缝进入大气，引起温室效应。甲烷的温室效应是二氧化碳的28倍，每年稻田排放量占农田温室气体排放总量的48%，在所有稳定作物中，水稻的温室气体排放量居首。

减少水稻种植过程的碳排放，首先可选用耐旱低碳优质的高产水稻品种。一般来说，耐旱品种可减少水稻对水的需求，避免稻田的厌氧环境。二是改水直播为育苗移栽。充分利用空闲水泥场地、晒场、空置硬质路面、林下空地等资源，因地制宜开展硬地硬盘集中育秧，从而缩短农田的淹水时长。三是改大水漫灌为旱湿交替灌溉。大水漫灌，稻田长期处于淹水状态，会促进厌氧菌（甲烷菌）的活动，加快甲烷的排放。而旱湿交替灌溉，通过烤田，增加土壤氧气的供给，从而抑制厌氧菌（甲烷菌）的活动，从而减少甲烷排放。事实证明，通过烤田措施，可促进水稻根系发育（稻根由黄转白），促进分裂，提高水稻产量。四是增施抑制剂或氧化剂。国外研究表明，有多种化学物质可开发成肥料型的甲烷抑制剂，抑制甲烷菌的活动。此外，还可稻田投放氧化剂，加快稻田甲烷的氧化。五是在稻田养鸭或稻田养鱼。鸭和鱼在稻田觅食，不停游动，好比一个个稻田增氧机，改变稻田水体静止的状态，增加水体的溶氧量，破坏水体的厌氧环境，可减少甲烷的排放。同时，鸭和鱼的觅食，会消灭田间害虫和杂草，清除病死的稻叶，其排泄的粪便，又变成水稻很好的肥料，有利于水稻增产，增加农民收入。

农村节能减碳。随着农业机械化的推进，农业能源消耗有不可避免的增加趋势，可通过发展光伏农业，充分利用太阳能，以及农村沼气发电，满足农村的用电需求。开发各种小型节能光伏产品。减少化肥、农药、汽（柴）油等化学产品的使用，从而减少生产这些化学产品的能源消耗，以及造成的碳排放。

三、农业固碳的路径及举措

农业不仅是重要的碳排放源，更是一个巨大的碳汇系统，农业生产过程中植物光合作用需要吸收固定大量的二氧化碳，大量生物残体留存在土壤中，使得地球表面土壤碳库平均厚度达到50厘米。因此，我们不仅要努力发展低碳农业，减少农业生产过程中的碳排放，更要发挥农业生产的固碳优势，为国家整体“双碳”目标的实现贡献力量。

首先要大力开展植树造林，积极营造人造林、农田防护林。林业碳汇是目前国际公认的最经济、有效的碳汇模式，森林资源既是碳库、更是水库、钱库、粮库，是生态效益、经济效益和社会效益的完美结合。竹子的生长周期比树木短，适合用来开发碳汇项目，要保护和利用好现有的竹园。要因地制宜，在宜林耕地发展果树生产。积极发展碧根果（山核桃）等木本粮油，既能增汇，又能增粮，是一本万利的摇钱树。

土壤耕翻不可避免加快微生物分解，增加土壤碳的排放。探讨少耕、免耕、休耕等耕作制度，减少土壤的耕翻次数，让过度生产的土壤得以休养生息，从而增加土壤的固碳量。探索多年生麦作和再生稻生产技术。实施秸秆还田，采用秸秆覆盖或高留茬或深埋还田的方式，增加土壤有机质。

实施有机肥取代化肥，减少化肥的使用。利用畜禽粪便、农业秸秆堆制、沤制有机肥，培肥土壤，增加有机质固碳。也可把农业废物（秸秆、畜禽粪便）通过高温热解炭化，变成能够永久固碳的生物质炭肥施入农田，增加土壤的含碳量，改良土壤的理化性状。

因制宜发展生态循环农业，采取猪—沼—菜、猪—沼—果、猪—沼—茶、猪—沼—粮、果园养鸡、稻田养鸭、桑基鱼塘等多种种—养循环模式，实现资源循环利用。积极发展昆虫、蚯蚓、青蛙等环保小动物规模化养殖。

四、农业碳汇的价值实现

农业减排固碳可以为社会创造巨大的碳汇，是推动整个社会实现碳达峰、碳中和的中流砥柱，好处不言而喻。但是，减排与发展本身是一对矛盾，为了减少排放，必然要减少化学品投入，减慢原本飞速发展的速度，特别是农业减排固碳需要付出更多的成本，比如原本农田秸秆，一把火烧了，既省事又不花钱，现在要粉碎后深耕还田，就要费工费时费钱，如果采用其他的方法处置，比如炭化的方法变成生物碳肥，你得把分散的秸秆收集起来，还要有炭化炉，还要消耗能源，可能花费的成本更高，而生产者获得的经济效益可能并不显著，说白了，农业减排固碳，主要是换来好空气，主要是生态效益，并没有获得太多的经济效益。而只有把生态效益变成生产者实实在在的经济效益，生产者才会真正有自身动力去推进减排固碳。

实现碳达峰、碳中和作为由政府推动的一场经济社会变革，具有明显的公益性、社会性特征，要推动农业低碳发展，政府必须拿出必要的财政支持，同时要设计和建立相应的政策体系，为低碳产品和农业固碳构建市场化运行机制，把低碳农业变为生产者的自觉行动。

基于这样的认识，近年来我国逐渐调整农业补贴目标，由最初的对农民补贴到粮食生产能力补贴，并增加了对生态环境的补偿，比如设立了秸秆还田补贴、畜禽粪便资源化利用补助、草原生态补贴、农田绿肥种植补贴、农田休耕补贴等，以助力农业绿色低碳发展。

农业低碳发展归根结底还是要通过制度设计推动市场化机制的形成。其基本逻辑是，按照“双碳”目标，限定全国每年的碳排放总额，再通过配比向工矿企业发放每年的碳排放额度，企业的剩余指标可以在市场上买卖，由于在排放总量控制的情况下，二氧化碳排放权就会成为一种稀缺资源，就具备了商品属性，缺口较大的企业就会向社会购买。农业中的低碳项目累积的碳减排量或农业中的固碳量就可以通过碳交易平台，向碳排放缺口企业出售，从而将生态效益变现为经济效益。这就是碳交易。

对农业来说，要进行碳交易，关键是要根据农业生产全生命周期中的减排固碳情况，设计出农业生产过程中碳核算的方法学，通过跟踪整个生命周期内碳足迹（减排和固碳），能够综合计算出项目内碳的减排量，从而向社会出售。由于农业生产是一个非常复杂的过程，注定了农业生产碳核算交易也是一个复杂的系统工程，目前在这方面我国各地开展了许多探索性工作，并成功进行了农业碳汇项目交易的实践。

有了农业生产碳核算方法学，进而还可以计算出一定生产单位产品的碳排放量，把生产单位产品的碳排放量张贴到对应的产品上，这就是碳标签。从碳标签上可以知道该产品是“低碳产品”、“零碳产品”还是“负碳产品”。碳标签和绿色产品、有机产品的品牌标志一样，是反应该产品品质状况、生产者社会责任的标示，供消费者在选购时参考，往往更受人们的青睐，从而能产生一定的生态溢价，让生产者获益。

其实在工业领域早有类似碳标签制度，这就是产品的能耗标识标签，标明该产品在使用中的能耗等级，供消费者参考，国家鼓励低能耗产品的生产，消费者从节能省电角度也更愿意购买低耗能产品。

农产品碳标签制度的实施，是个新生事物，目前还未被广大消费者所了解，生产者还未能从中获得生态溢价，但从长期看，更有利于打破国际市场绿色壁垒，促进农产品出口，争创更多的外汇。