有机农业与应对气候变化

来源:用户上传      作者: 张新民,张水成

　　摘要:有机农业是低碳农业的主要模式之一,发展低碳农业是减缓和适应气候变化的有效途径之一。有机农业遵循自然规律和生态学原理,在减少化学物质和化石能源投入的同时,注重物质和能量的循环,直接和间接减少了温室气体的排放,增加碳汇。有机农业是农业应对气候变化的有效措施之一。
　　关键词:低碳农业;有机农业;气候变化
　　中图分类号:F3文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)28-0183-03
　　
　　引言
　　气候变化对中国自然生态系统和经济社会发展带来了现实的威胁,主要体现在农牧业、林业、自然生态系统、水资源等领域以及沿海和生态脆弱地区,适应气候变化已成为中国的迫切任务 [1]。中国是农业自然灾害频仍的国家,气候变化使中国出现极端天气,如强暴雨、强雷暴、干旱化等更加频繁。据国家减灾委、民政部统计,截至2010年8月6日,今年洪涝灾害造成全国2亿人(次)受灾,1 454人死亡,669人失踪,1 214.8万人(次)紧急转移安置,1 347.1万公顷农作物受灾,其中209万公顷绝收,136.4万间房屋倒塌,358.1万间房屋损坏,因灾直接经济损失2 751.6亿元 [2]。这无疑给中国农业生产和可持续发展提出了严峻的挑战。
　　减缓和适应气候变化是应对气候变化的两个有机组成部分。减缓是一项相对长期、艰巨的任务,而适应则更为现实、紧迫,对发展中国家尤为重要。减缓与适应必须统筹兼顾、协调平衡、同举并重。在应对气候变化、减少大气中温室气体含量过程中,农业部门拥有很大的潜力,有机农业通过土壤碳汇不仅可以增加土壤肥力,减少大气中二氧化碳含量缓解温室效应保护环境,还可以增加农民收入,提高农业生产经济效应。因此,发展有机农业是减缓气候变化,也是农业适应气候变化的有效措施之一。
　　一、有机农业是低碳农业的成功模式
　　农业是温室气体的主要排放源,联合国政府气候变化专业委员会(UNIPCC) 评估报告表明,农业温室气体排放主要为甲烷和氧化亚氮,农业温室气体排放占全球温室气体排放总量的比例约为14 % [3]。有资料表明,农业源排放甲烷占中国甲烷排放总量的80%,排放氧化亚氮占中国氧化亚氮排放总量的90%以上,加上农业耕作强度的增大,对耕地干扰更加频繁,破坏农田或耕地甚至山地的结构,使土壤碳库平衡受到明显影响,其对大气CO2 的贡献将有提升的趋势。农业生产过程中的投入品如化肥、农药等很多都是从不可再生的能源中提炼、合成的,消耗能源。收获农产品后遗留的秸秆、农膜等亦是一种碳源的污染和浪费。农业产前、产中、产后的全过程都与耗用能源资源、排放温室气体有关联,有的方面关联度还相当高。中国是农业大国,低碳农业在中国低碳经济的发展中占有重要的地位。
　　由低碳经济的概念可以得出,低碳农业应当是在农业生产、经营中排放最少的温室气体,同时获得最大收益的农业发展模式,它应包括政策导向、经营管理、技术创新等多个层面的内容,实现农业产业链物质和能量梯次闭路循环利用,从根本上转变农业增长方式和农业消费方式,促进农业可持续发展。以甲烷和二氧化碳为主的温室气体减排,可以通过减排和固碳两种方式来实现。农业是天生具有固碳这一生态功能的产业,然而农业的生产功能是追求作物的高产、稳产、高效,追求经济效益最大化。随着工业产品农业机械、化肥等的大量使用,农田土壤受到严重的面源污染,湿地遭到严重的破坏,致使农业固碳的生态功能不断减弱,土壤、湿地中的碳逐渐氧化分解,农业由“碳汇”变成了“碳源”,大大加剧全球气候变暖的进程。因此,提高农业碳汇能力,恢复农业生态功能,需要从农业生产环节入手,减少高碳能源及化肥的使用。低碳农业是在农业生产、加工等过程减少碳排放的农业发展模式。选择低碳农业发展低碳农业是低碳经济在农业的发展,它要求转变农业生产方式,发展农业生物质能源,既保证农作物高产稳产,又不会对气候变暖增添压力。
　　发展低碳农业需要采取多种措施,将农业产前、产中、产后全过程中可能对碳的增加降到最低限度。产前,降低投入品带来的负面作用:农产品的农药残留,土壤污染、土地质量退化等;产中,提高农业管理人员的素质以提高管理效率,减少浪费,推广立体种植模式,节约空间,利用节水、节能模式以节约资源;产后合理处理农业废弃物,减少资源的浪费和碳的排放量,节约其他资源;在农业活动整个过程的合理使用农业机械,提高其效率,减少单位土地上农业机械的需求及使用量,节约电力等能源资源;提高农业产品的质量标准,增加价值,增加国际竞争力。
　　有机农业是指遵照一定的有机农业生产标准,在生产中不采用基因工程获得的生物及其产物,不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质,遵循自然规律和生态学原理,协调种植业和养殖业的平衡,采用一系列可持续发展的农业技术以维持持续稳定的农业生产体系的一种农业生产方式。有机农业在整个农业生产过程中都有一套标准需要执行,其对外来投入物进行限制,建议使用某些措施改良生态环境,增加生物多样性,使有机体系有效循环。有机农业和低碳农业的诸多要求不谋而合,使得两者可以有效结合,清洁环境、生态改良同时高效生产。
　　二、有机农业减少温室气体排放和增加碳汇的途径
　　(一)有机农业中物质和能量的内部循环降低了碳投入,增加了碳汇
　　有机农业生产设置林带作为缓冲带与周围普通生产隔离,设置天敌的栖息地,增加地表覆盖,增加氮的吸收和存储。有机种植中的投入品进行严格限制,应通过回收、再生和补充土壤有机质和养分来补充因作物收获而从土壤带走的有机质和土壤养分。不使用以化石能源为主要原料的化肥和农药,降低化学生产的碳素。为了培育土壤永续生产力,提高碳汇,有机强调施用优质有机肥料、生物肥料、天然矿物肥料和生物农药,鼓励利用农畜废弃物制作堆肥,循环利用农业废弃物。
　　以作物秸秆栽培食用菌,收获食用菌后,菌渣中仍含有大量的活性微生物和食用菌丝以及未被吸收的营养物质和微量元素。因为其菌渣可以再次作为一个草生菇栽培料,实现一料两用两收获;或将菌渣经过一定的工艺发酵,可作为饲料蛋白质替代源,酌情选用来作为饲料或饲料添加剂,既可饲喂草食动物,也可饲喂肉食动物进入养殖业循环;又或菌渣直接还田、覆盖茶园和果园,使土壤疏松透气,增加土壤有机质的积累和有益微生物的繁殖,改善土壤环境条件;又或菌渣经过工艺处理制成有机肥,接种高温纤维菌可使菌渣堆内温度迅速上升至45℃以上,并可持续18～20 天,堆制成为有机肥,再次进入种植业 [4]。畜牧业产生的粪便等废弃物经过一定的加工处理成为有机肥,同样用于养殖种植业;种植业生产的秸秆饲喂草食动物,或经过加工后作为更多动物的饲料,形成养殖―沼―果(蔬)、秸秆―畜禽粪―食用菌―沼―肥―农田等低碳、绿色、高效、综合性的生态农业链。
　　在种养殖业发展过程中严格控制生产各环节,改进生产技术,利用可再生能源,生产有机农产品。有机农产品作为生产原料进入农产品加工领域,被提高产品附加值后进入贸易流通领域。种养殖业的废弃物在环保农资领域进行处理,一部分形成农资产品进入农业生产领域,一部分形成能源(沼气)改善农业生产。通过这样充分利用可再生资源的方式,有机农业将农业生态系统中养分和能量达到最佳结合,最为易行的土壤固碳方式。

　　(二)利用有机生产栽培措施实现节能减碳
　　中国大部分地区进行漫灌,其灌溉水利用系数很低。从水源到田间约有一半以上的灌溉水因渗漏、蒸发和管理不善等原因没有被作物直接利用。灌溉后农田水的利用效率也很低,仅为发达国家的一半,造成灌灌机电浪费。为减少和避免水的渗漏与蒸发,提高灌溉水利用率和水分利用率,可以在有机种植中推广节水灌溉技术和农作物喷灌、微喷灌、滴溉等技术,旱作地区推广耐旱作物品种及多种形式的旱作栽培技术,开展耐、抗旱品种和高氮素利用效率作物品种的选育,充分考虑资源的可持续利用。
　　有机农业强调水土保持和生物多样性保护,防止水土流失、土壤沙化,大力推进免少耕、秸秆覆盖等保护性耕作,避免土壤裸露。有研究表明,土壤在翻耕和裸露状态下释放的甲烷比有覆盖物时多很多。有机农业通过间作和淡季耕种豆科植物,利用其固氮作用来促进土壤肥力。充分利用土地、阳光、空气、水,进行套种、间作,可以拓展生物生长空间,增加农产品产量,提高产出效益。常见的有农作物合理间种、套种的立体种植模式,如:桑田秋冬套种蔬菜、果树下种蔬菜、林中套种小麦、大豆、棉花等农作物的农林结合;苗木合理夹种的花卉;稻鱼共生、菱蟹共生、藕鳝共生的农渔结合;以及稻田养鸭的优化结合,果林中种牧草,养殖羊、鸡、鸭、鹅的林牧结合。这些结合充分利用资源,增加生物多样性,形成良性的生态循环、合理高产高质的生态系统。
　　(三)有机农业通过限制化学物质投入间接减少温室气体排放,增加土壤碳汇
　　有机农业在生产中不采用基因工程获得的生物及其产物,不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质,通过限制化学物质的投入,间接减少了温室气体排放。化肥、农药特别是氮肥生产是高能耗工业,据报道,中国主要氮肥――尿素的能耗为1 555.49公斤煤/吨尿素,在其生产过程中排放大量的二氧化碳,同时还产生大量环境污染物。传统农业通过大量使用化肥来提高产量,实际上间接增加大量的温室气体排放。由于中国化肥利用效率比较低,存在巨大资源浪费。在过量使用氮肥的情况下,土壤的N2O释放增加,单个分子的N2O温室效应是二氧化碳200多倍。因此,限制化学肥料的投入,有机农业直接和间接减少了温室气体排放,是减缓气候变化的农业重要措施之一。
　　 中国土壤和欧洲土壤有机质含量单位:g/kg
　　资料来源:徐明岗等,农田土壤培肥。
　　有机农业在限制化学肥料使用的同时,积极提倡有机肥料投入,通过秸秆等农业废弃物还田利用,大幅度提高土壤有机质含量,改善土壤物理化学性能,提高土壤肥力,增加土壤碳汇。从上表中可以看到,中国土壤有机质增加的潜力,中国耕地有机质含量尚不及欧洲土壤的一半,土壤碳库的潜力远没有发挥出来。通过农业耕作管理措施,使中国土壤有机质提高1%是有可能的,有机农业生产实践也证明了这一点。中国18亿亩耕地,如果有机质含量提高1%,就相当于土壤从空气中净吸收了300多亿吨二氧化碳,如果三十年完成这一目标,土壤碳汇潜力每年超过10亿吨二氧化碳,相当于抵消目前中国经济活动排放的净CO2的15%(约70亿吨) [5]。因此,发展低碳农业在减缓气候变化方面具有重要的现实意义。
　　结语
　　有机农业是低碳农业发展的一种成功模式,低碳农业在应对气候变化中具有巨大潜力,发展低碳农业是减缓和适应气候变化的有效途径之一。有机农业遵循自然规律和生态学原理,在减少化学物资和化石能源投入的同时,注重物资和能量的循环,直接和间接减少了温室气体的排放,增加碳汇。有机农业兼顾了经济效益、社会效益和环境效益,是农业可持续发展成功模式之一,是农业应对气候变化的有效措施之一。
　　发展有机农业需要政府、企业、生产者和消费者共同努力:首先,要大力宣传有机农业,消除对有机农业种种错误认识,有机农业安全高效的农业生产体系,在应对气候变化中具有特殊意义。其次,培养有机人才。有机农业生产、加工者不仅应具备与有机生产、加工规模和技术相适应的资源,而且应具备符合运作要求的人力资源并进行培训。有机生产者、加工者需要了解国家的相关法律、法规和相关要求,具备多年的技术知识或经验。再次,加大政府支持和监管力度。有机内部监督制度、追踪体系、管理体系等的建立也需要管理人员具有一定的素质。因此,这些管理人员对于低碳农业的理解和支持有可行性。低碳行动中的技术体系和管理体系与有机农业可以合理结合,双方达到共赢的目的。最后,加强消费者教育,提倡低碳消费意识,提高消费者对有机农产品消费和支付意愿,实现有机农业的可持续发展。
　　
　　参考文献:
　　[1]中华人民共和国国务院新闻办公室.中国应对气候变化的政策与行动[R],2008-10.
　　[2]中国洪灾已致2亿人受灾、1 454人死亡[EB/OL].中国新闻网,2010-08-06.
　　[3]纳蒂娅・西尔拉芭.发展低碳农业应对气候挑战[N].中国环境报,2009-10-23.
　　[4]翁伯琦,雷锦桂,等.秸秆菌业循环利用模式与低碳农业的发展对策[J].福建农林大学学报,2010,(1) .
　　[5]张坤民,等.低碳发展论[M].北京:中国环境科学出版社,2009:837.[责任编辑 安世友]

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