富碳農(nóng)業(yè)——為二氧化碳找出路

袁東來++曾慶望

當(dāng)前，不斷增長的工業(yè)化生產(chǎn)在提升人民群眾物質(zhì)生活水平的同時(shí)，產(chǎn)生的大量碳排放也給全球氣候和生態(tài)環(huán)境帶來了負(fù)面影響，全球大氣、水資源、耕地污染情勢(shì)嚴(yán)峻，氣候、糧食、能源安全已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要制約因素。處理好這個(gè)兩難問題對(duì)于我們這樣一個(gè)發(fā)展中大國來說至關(guān)重要，目前提出的節(jié)能減排對(duì)策只能緩解這一矛盾，并非根本之策，我們認(rèn)為問題的根源之一是碳循環(huán)的嚴(yán)重失調(diào)。

一、富碳農(nóng)業(yè)——生產(chǎn)方式改革

自然界中萬物的變化，無外乎是為了生存而改變自己，一切生物的進(jìn)化，皆是由于環(huán)境倒逼而成就，在人類經(jīng)過了幾百年的后工業(yè)化的今天，以霧霾為典型的大氣環(huán)境成為環(huán)境問題的核心。

面臨氣候變化，能源、食品、耕地日漸萎縮等重大生態(tài)環(huán)境變遷，我們的生產(chǎn)方式應(yīng)當(dāng)進(jìn)行什么樣的調(diào)整和改革？“富碳農(nóng)業(yè)”提出了“生態(tài)建設(shè)產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)化、工業(yè)經(jīng)濟(jì)低碳化、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)富碳化”全新生產(chǎn)方式的發(fā)展理念和模式，即“將工業(yè)生產(chǎn)的、巨量的、大自然已不能通過自身循環(huán)和自然消納的二氧化碳富集后用于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以高于大氣二氧化碳含量數(shù)倍的濃度，作為氣肥釋放在相對(duì)密閉的小區(qū)域中，輔以光、電、熱、無土栽培和自動(dòng)氣候調(diào)節(jié)等科技手段，創(chuàng)造一個(gè)高效率的光合作用環(huán)境，培養(yǎng)種植各類作物，使作物單產(chǎn)大幅提高，形成一個(gè)巨大的新興產(chǎn)業(yè)，通過“富碳農(nóng)業(yè)”創(chuàng)建科技創(chuàng)新多輪驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)園區(qū)，打造以碳、氫、磁、菌、水、光等六大元素為核心的研究型和創(chuàng)新型企業(yè)。努力找到順應(yīng)能源大勢(shì)之道，創(chuàng)造性的形成可再生能源全面發(fā)展的能源供給體系，著力發(fā)展新能源，可再生能源多輪驅(qū)動(dòng)的能源供應(yīng)體系，推動(dòng)能源技術(shù)革命，帶動(dòng)市縣鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）三級(jí)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，以此來分類推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，商業(yè)模式創(chuàng)新，還能源的商品屬性，創(chuàng)造出極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

實(shí)現(xiàn)工業(yè)排碳與農(nóng)業(yè)固碳的良性循環(huán)，既可利用碳資源節(jié)能減排，消納碳資源，解決日益突出的生態(tài)環(huán)境問題，又可以促進(jìn)相關(guān)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，改變一個(gè)農(nóng)業(yè)大國生產(chǎn)方式和生活方式。探索和實(shí)踐富碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展方式，有助于系統(tǒng)解決我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨的應(yīng)對(duì)氣候變化、能源危機(jī)、糧食短缺、困難立地四大綜合性難題。

二、“疏堵結(jié)合”——平衡碳的泛濫

由于幾百年的工業(yè)化的蓬勃發(fā)展，過量積累的二氧化碳排放是造成生態(tài)破壞.氣候變化的禍因，使人們對(duì)碳排放產(chǎn)生了妖魔化的理解。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)難題，從而提出以低碳和節(jié)能減排作為解決這個(gè)世界性難題的主要對(duì)策，然而這個(gè)對(duì)策只能緩解，并不能根治。

在解決碳的泛濫和治理溫室氣體的問題上，中國古代的鯀禹治水給我們提供了經(jīng)驗(yàn)，啟示我們思考如何變廢為寶，即通過不同維度的整體論證給多余的二氧化碳尋找出路，把工業(yè)排放的二氧化碳變?yōu)檗r(nóng)作物生長原料的系統(tǒng)方法，而不是純粹地減少或者掩埋它們。運(yùn)用碳捕集技術(shù)，發(fā)展富碳農(nóng)業(yè)，平衡碳的泛濫，修復(fù)大自然與人類生存環(huán)境，達(dá)到碳的循環(huán)和利用，從而有效的解決將二氧化碳由有害氣體物質(zhì)變?yōu)橐环N資源和能源的路徑，造福人類。這又應(yīng)驗(yàn)了那句俗話：在這個(gè)星球上，沒有無用的廢物，只有未被利用的資源。

三、溫室氣體——?dú)夂蜃兓梢?/p>

在我們的星球上，二氧化碳的變化遠(yuǎn)不是完全由人類活動(dòng)造成的。陸地上因植物的光合作用，所引起的二氧化碳周期變化的氣通量達(dá)到每年1200億噸，要比人類活動(dòng)燃燒化石能源所產(chǎn)生的氣體排放高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，地球表面的70%以上的面積是由海洋所占據(jù)的，由于海洋的水表面與大氣中的二氧化碳的壓力的不同，而引起的大氣與海洋的二氧化碳?xì)怏w交換每年可達(dá)到900億噸。浩瀚的海洋本來可以作為溫室氣體的倉庫緩解大氣中的溫室效應(yīng)，可惜海水中過度地吸收二氧化碳會(huì)使海水酸化而阻止進(jìn)一步的氣體的溶入?，F(xiàn)在的生態(tài)環(huán)境中已經(jīng)形成了一種危險(xiǎn)的正反饋：糧食安全的要求使人們更多地使用儲(chǔ)存在地下、海下的化石能源，由此而大量產(chǎn)生的二氧化碳又在全球中形成了單方向增強(qiáng)的溫室效應(yīng)，直接或間接地使極端氣候的現(xiàn)象愈演愈烈，十分顯然，各種極端的氣候變化又導(dǎo)致了糧食安全的困難。惡性的正反饋是形成我們社會(huì)目前困境的主要原因。

四、二氧化碳——綠色資源寶藏

化石能源是人類生存發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，前身是億萬年前的綠色植物。“富碳農(nóng)業(yè)”就是把黑色的化石能源燃燒產(chǎn)生的二氧化碳還原成綠色的資源，把高碳的資源轉(zhuǎn)變成綠色的財(cái)富。

“富碳農(nóng)業(yè)”所提出的現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一體化的富碳農(nóng)業(yè)工廠方案，是將人類生產(chǎn)活動(dòng)而產(chǎn)生的60億噸的二氧化碳，在盡量減少排放的同時(shí)，加入植物的光合作用的循環(huán)之中，全部消化掉并轉(zhuǎn)化成食物和生物燃料，成為新的能源和資源，使其既能減少碳排放，又能增加人類食物生產(chǎn)，逐漸平息極端氣候變化的發(fā)生和振幅，是我國現(xiàn)代化新興農(nóng)業(yè)必由之路，是解決近代四大難題的科學(xué)命題。

五、應(yīng)對(duì)減排——植物光合功效

應(yīng)對(duì)減排與氣候變化方面。綠色植物在光合作用過程中，可以主動(dòng)大量吸收利用并固定二氧化碳形成碳水化合物并放出氧氣，不需要付出額外的成本，就可降低大氣中二氧化碳的濃度，是目前最經(jīng)濟(jì)有效的二氧化碳利用途徑。

“富碳農(nóng)業(yè)”植物工廠可以使用目前大量存在的廢礦井、巖洞、廢煤層、鹽堿地、沙漠地、荒漠地等進(jìn)行改造，更能有效利用占我國960萬平方公里國土總面積四分之一的困難立地，從空間上可采用多層次立體栽培，其固碳能力是露地生產(chǎn)的數(shù)十倍，固碳和控污潛力巨大；從時(shí)間上，植物工廠可周年連續(xù)生產(chǎn)，一年四季均具有強(qiáng)大的固碳能力，“富碳農(nóng)業(yè)”在設(shè)施農(nóng)業(yè)植物工廠的前景廣闊。

六、二氧化碳的捕集與應(yīng)用

通過二氧化碳捕集，建設(shè)工業(yè)級(jí)干冰生產(chǎn)項(xiàng)目，生產(chǎn)出的干冰為糧倉提供全封閉冷庫保鮮儲(chǔ)存，年度可節(jié)省糧倉人工及運(yùn)營成本超千億元，并為農(nóng)副產(chǎn)品提供保鮮存儲(chǔ)以便反季節(jié)銷售，提升農(nóng)副產(chǎn)品附加值。

進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，濕地是數(shù)千種動(dòng)植物賴以生存的家園。但由于不合理利用及人為破壞，濕地面積正急劇縮減。“富碳農(nóng)業(yè)”將二氧化碳轉(zhuǎn)化為干冰，并由國家集中統(tǒng)一使用，在北方七省缺雨地區(qū)實(shí)施“天河工程”進(jìn)行人工降雨，每年降雨2000～3000mm，五年內(nèi)便可徹底地對(duì)該地區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和地下水的有效補(bǔ)充。從根本上治理黃河因生態(tài)問題造成的缺水危機(jī)和不合理利用及人為破壞、濕地面積急劇縮減危機(jī)，其帶來的有形和無形效益已無法用經(jīng)濟(jì)學(xué)數(shù)字進(jìn)行評(píng)估。

七、富碳農(nóng)業(yè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

按照IPCC對(duì)全球的減排目標(biāo)，我國如果承擔(dān)3.6億噸二氧化碳的年減排量，勢(shì)必對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成較大影響，如果不是減排，而是通過“富碳農(nóng)業(yè)”工廠把這些工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化碳作為資源應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，充分利用則可產(chǎn)出7.2億噸農(nóng)林干物質(zhì)（植物、糧食等），其中2.5億噸可以作為食物，是2014年全國糧食總產(chǎn)量的43%。這樣既不影響工業(yè)生產(chǎn)，又可增加食物供給。

解決食物短缺方面。遵照自然法則，通過光合作用，提升農(nóng)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量。對(duì)于大部分植物，在充分具備水、光、二氧化碳三要素的條件下，這樣的極限效率可以達(dá)11%左右。這是一個(gè)同近代農(nóng)業(yè)的常規(guī)效率（約為0.8%左右）差距很大的數(shù)據(jù)。這個(gè)由人類經(jīng)過數(shù)百年實(shí)踐得出來的數(shù)據(jù)給出了農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步增產(chǎn)的更大空間。

我國目前發(fā)展“富碳農(nóng)業(yè)”的基本條件已經(jīng)具備，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)提供了所有實(shí)現(xiàn)“富碳農(nóng)業(yè)”的基礎(chǔ)技術(shù)條件，只是技術(shù)及其資源分布在各自相對(duì)獨(dú)立的專業(yè)領(lǐng)域和管理體系內(nèi)，只需要把這些技術(shù)和資源按照“富碳農(nóng)業(yè)”的自身規(guī)律和理論有機(jī)的綜合起來，并不斷優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)的循環(huán)利用，解決生態(tài)問題。目前發(fā)生在全球范圍內(nèi)的氣候變化以及它所產(chǎn)生的對(duì)人類生存的嚴(yán)重威脅，已經(jīng)倒逼我們不得不走向“富碳農(nóng)業(yè)”的道路。這便是發(fā)展“富碳農(nóng)業(yè)”的科學(xué)依據(jù)。

八、應(yīng)對(duì)全球氣候危機(jī)利器

“富碳農(nóng)業(yè)”是踐行中國國家主席習(xí)近平在巴黎氣候變化大會(huì)承諾“將2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%”目標(biāo)的有力保障，可以從根本上解決全球世界氣候治理和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾，翻開中國乃至世界生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全新篇章。中國愿意和世界其他國家共同努力，推動(dòng)第21屆聯(lián)合國氣候變化大會(huì)取得預(yù)期成果。為完善全球氣候治理體系發(fā)揮建設(shè)性作用。

（袁東來系北京林業(yè)大學(xué)教授、北京交通大學(xué)富碳農(nóng)業(yè)研究中心常務(wù)副主任）