富碳农业——为二氧化碳找出路

    当前，不断增长的工业化生产在提升人民群众物质生活水平的同时，产生的大量碳排放也给全球气候和生态环境带来了负面影响，全球大气、水资源、耕地污染情势严峻，气候、粮食、能源安全已成为经济发展的主要制约因素。处理好这个两难问题对于我们这样一个发展中大国来说至关重要，目前提出的节能减排对策只能缓解这一矛盾，并非根本之策，我们认为问题的根源之一是碳循环的严重失调。

    一、富碳农业——生产方式改革

    自然界中万物的变化，无外乎是为了生存而改变自己，一切生物的进化，皆是由于环境倒逼而成就，在人类经过了几百年的后工业化的今天，以雾霾为典型的大气环境成为环境问题的核心。

    面临气候变化，能源、食品、耕地日渐萎缩等重大生态环境变迁，我们的生产方式应当进行什么样的调整和改革？“富碳农业”提出了“生态建设产业化、产业发展生态化、工业经济低碳化、农业经济富碳化”全新生产方式的发展理念和模式，即“将工业生产的、巨量的、大自然已不能通过自身循环和自然消纳的二氧化碳富集后用于现代化农业生产中，以高于大气二氧化碳含量数倍的浓度，作为气肥释放在相对密闭的小区域中，辅以光、电、热、无土栽培和自动气候调节等科技手段，创造一个高效率的光合作用环境，培养种植各类作物，使作物单产大幅提高，形成一个巨大的新兴产业，通过“富碳农业”创建科技创新多轮驱动战略产业园区，打造以碳、氢、磁、菌、水、光等六大元素为核心的研究型和创新型企业。努力找到顺应能源大势之道，创造性的形成可再生能源全面发展的能源供给体系，着力发展新能源，可再生能源多轮驱动的能源供应体系，推动能源技术革命，带动市县乡（镇）三级产业升级，以此来分类推动技术创新，产业创新，商业模式创新，还能源的商品属性，创造出极大的经济效益和社会效益。

    实现工业排碳与农业固碳的良性循环，既可利用碳资源节能减排，消纳碳资源，解决日益突出的生态环境问题，又可以促进相关工农业生产，改变一个农业大国生产方式和生活方式。探索和实践富碳农业的发展方式，有助于系统解决我国经济社会发展面临的应对气候变化、能源危机、粮食短缺、困难立地四大综合性难题。

    二、“疏堵结合”——平衡碳的泛滥

    由于几百年的工业化的蓬勃发展，过量积累的二氧化碳排放是造成生态破坏.气候变化的祸因，使人们对碳排放产生了妖魔化的理解。为了应对这个难题，从而提出以低碳和节能减排作为解决这个世界性难题的主要对策，然而这个对策只能缓解，并不能根治。

    在解决碳的泛滥和治理温室气体的问题上，中国古代的鲧禹治水给我们提供了经验，启示我们思考如何变废为宝，即通过不同维度的整体论证给多余的二氧化碳寻找出路，把工业排放的二氧化碳变为农作物生长原料的系统方法，而不是纯粹地减少或者掩埋它们。运用碳捕集技术，发展富碳农业，平衡碳的泛滥，修复大自然与人类生存环境，达到碳的循环和利用，从而有效的解决将二氧化碳由有害气体物质变为一种资源和能源的路径，造福人类。这又应验了那句俗话：在这个星球上，没有无用的废物，只有未被利用的资源。

    三、温室气体——气候变化成因

    在我们的星球上，二氧化碳的变化远不是完全由人类活动造成的。陆地上因植物的光合作用，所引起的二氧化碳周期变化的气通量达到每年1200亿吨，要比人类活动燃烧化石能源所产生的气体排放高出几个数量级，地球表面的70%以上的面积是由海洋所占据的，由于海洋的水表面与大气中的二氧化碳的压力的不同，而引起的大气与海洋的二氧化碳气体交换每年可达到900亿吨。浩瀚的海洋本来可以作为温室气体的仓库缓解大气中的温室效应，可惜海水中过度地吸收二氧化碳会使海水酸化而阻止进一步的气体的溶入。现在的生态环境中已经形成了一种危险的正反馈：粮食安全的要求使人们更多地使用储存在地下、海下的化石能源，由此而大量产生的二氧化碳又在全球中形成了单方向增强的温室效应，直接或间接地使极端气候的现象愈演愈烈，十分显然，各种极端的气候变化又导致了粮食安全的困难。恶性的正反馈是形成我们社会目前困境的主要原因。

    四、二氧化碳——绿色资源宝藏

    化石能源是人类生存发展的重要物质基础，前身是亿万年前的绿色植物。“富碳农业”就是把黑色的化石能源燃烧产生的二氧化碳还原成绿色的资源，把高碳的资源转变成绿色的财富。

    “富碳农业”所提出的现代化工农业生产一体化的富碳农业工厂方案，是将人类生产活动而产生的60亿吨的二氧化碳，在尽量减少排放的同时，加入植物的光合作用的循环之中，全部消化掉并转化成食物和生物燃料，成为新的能源和资源，使其既能减少碳排放，又能增加人类食物生产，逐渐平息极端气候变化的发生和振幅，是我国现代化新兴农业必由之路，是解决近代四大难题的科学命题。

    五、应对减排——植物光合功效

    应对减排与气候变化方面。绿色植物在光合作用过程中，可以主动大量吸收利用并固定二氧化碳形成碳水化合物并放出氧气，不需要付出额外的成本，就可降低大气中二氧化碳的浓度，是目前最经济有效的二氧化碳利用途径。

    “富碳农业”植物工厂可以使用目前大量存在的废矿井、岩洞、废煤层、盐碱地、沙漠地、荒漠地等进行改造，更能有效利用占我国960万平方公里国土总面积四分之一的困难立地，从空间上可采用多层次立体栽培，其固碳能力是露地生产的数十倍，固碳和控污潜力巨大；从时间上，植物工厂可周年连续生产，一年四季均具有强大的固碳能力，“富碳农业”在设施农业植物工厂的前景广阔。

    六、二氧化碳的捕集与应用

    通过二氧化碳捕集，建设工业级干冰生产项目，生产出的干冰为粮仓提供全封闭冷库保鲜储存，年度可节省粮仓人工及运营成本超千亿元，并为农副产品提供保鲜存储以便反季节销售，提升农副产品附加值。

    进行生态修复，湿地是数千种动植物赖以生存的家园。但由于不合理利用及人为破坏，湿地面积正急剧缩减。“富碳农业”将二氧化碳转化为干冰，并由国家集中统一使用，在北方七省缺雨地区实施“天河工程”进行人工降雨，每年降雨2000~3000mm，五年内便可彻底地对该地区进行生态修复和地下水的有效补充。从根本上治理黄河因生态问题造成的缺水危机和不合理利用及人为破坏、湿地面积急剧缩减危机，其带来的有形和无形效益已无法用经济学数字进行评估。

    七、富碳农业社会经济效益

    按照IPCC对全球的减排目标，我国如果承担3.6亿吨二氧化碳的年减排量，势必对工业生产造成较大影响，如果不是减排，而是通过“富碳农业”工厂把这些工业生产中产生的二氧化碳作为资源应用于农业生产，充分利用则可产出7.2亿吨农林干物质（植物、粮食等），其中2.5亿吨可以作为食物，是2014年全国粮食总产量的43%。这样既不影响工业生产，又可增加食物供给。

    解决食物短缺方面。遵照自然法则，通过光合作用，提升农产品的数量和质量。对于大部分植物，在充分具备水、光、二氧化碳三要素的条件下，这样的极限效率可以达11%左右。这是一个同近代农业的常规效率（约为0.8%左右）差距很大的数据。这个由人类经过数百年实践得出来的数据给出了农业的进一步增产的更大空间。

    我国目前发展“富碳农业”的基本条件已经具备，现代科学技术和工业的发展已经提供了所有实现“富碳农业”的基础技术条件，只是技术及其资源分布在各自相对独立的专业领域和管理体系内，只需要把这些技术和资源按照“富碳农业”的自身规律和理论有机的综合起来，并不断优化，从而实现碳循环的循环利用，解决生态问题。目前发生在全球范围内的气候变化以及它所产生的对人类生存的严重威胁，已经倒逼我们不得不走向“富碳农业”的道路。这便是发展“富碳农业”的科学依据。

    八、应对全球气候危机利器

    “富碳农业”是践行中国国家主席习近平在巴黎气候变化大会承诺“将2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%~65%”目标的有力保障，可以从根本上解决全球世界气候治理和经济发展之间的矛盾，翻开中国乃至世界生态经济发展的全新篇章。中国愿意和世界其他国家共同努力，推动第21届联合国气候变化大会取得预期成果。为完善全球气候治理体系发挥建设性作用。

    （袁东来系北京林业大学教授、北京交通大学富碳农业研究中心常务副主任）