鄱陽湖生態經濟區低碳農業實施路徑

金姝蘭，姚寧萍

（1.上饒師范學院，江西上饒334000；2.南昌師范專科學校，江西南昌330000）

溫室氣體的排放已成為生態惡化的首要原因。農業作為國民經濟的基礎產業，是溫室氣體的第二大重要來源[1]，同時又受到氣候變化的嚴重影響。鄱陽湖生態經濟區（簡稱鄱區）是我國著名的魚米之鄉和重要的商品糧油基地，農業是該區的重要產業。發展“生態高值農業”，必須實現由目前高碳經濟向生態經濟的根本轉變，低碳農業是過渡。如何減少農業溫室氣體排放量并探尋減排方法，是鄱區建設的具體行動和必經之路。

1 鄱區自然及農業生產概況

鄱區地處江西中北部，位于東經114°29′～117°42′，北緯 26°29′～30°06′。該區地貌類型復雜多樣，西部是流水侵蝕中/低山、紅色崗地、丘陵盆地、第四紀冰川遺跡，中部以鄱陽湖湖積沖積平原為主，東部以高丘、低丘、中低山、信江及其支流發育的一和二級階梯為主。區內土壤以紅壤為主，水稻土則為最主要的農業土壤，在該區分布廣泛；耕地中水田占70%、旱地占30%，水田主要分布于鄱陽湖周邊圩區和5河尾閭平原區，旱地分布于崗丘地區。區內植被類型齊全，包括常綠闊葉林、針葉林、竹林、針闊混交林、常綠和落葉闊葉混交林、落葉闊葉林、山地夏綠矮林、山地丘陵草灌、沙地植物、草甸、水生植物、沼澤。鄱區屬中亞熱帶濕潤季風氣候，降水季節分配不均，易澇易旱，春、夏、秋、冬平均氣溫分別為 16～17，28，19，5～7 ℃，該區西部、中部、東部多年平均降水量分別為1 434～1 744，1 341～1 861，1 633～1 861mm。

鄱區包括南昌、景德鎮、鷹潭3市以及九江、新余、撫州、宜春、上饒、吉安市的部分縣（市、區）共38個縣（市、區）和鄱陽湖全部湖體在內，國土面積為5.12萬km2，占江西省國土面積的30%；耕地961 037 hm2，占江西省耕地的45.2%；人口占江西省總人口的50%；經濟總量占江西全省的60%。鄱區是優質糧食（2007年糧食播種面積和糧食總產量分別占江西省總量的57.3%和51.3%）、淡水養殖（2007年水產品養殖面積及總產量分別占江西省的57.4%和60.3%）、棉花種植（2007年種植面積和皮棉產量分別占全省總量的83.4%和89.9%）、油菜種植（2007年種植面積和總產分別占全省的56.7%和54.9%）、畜禽養殖（2007年生豬出欄和肉類總產分別占全省的37.7%和36.2%）、有機茶生產、無公害蔬菜生產基地。

2 農業生態系統溫室氣體的影響因素

在人類活動所排放的溫室氣體中，農業生態系統排放的占 1/15～1/5，主要有 CO2，CH4，N2O和NOx等[2]。通過了解農田土壤溫室氣體影響因素，可為溫室氣體減排措施的制定提供理論依據。

大量研究證明，生物因素（土壤主要溫室氣體的產生無不與土壤微生物、作物根系、土壤動物和各種真菌的數量及活性有關，即與生物因素密切相關）、土壤質地（其直接影響土壤通透性和水分含量，進而影響土壤硝化作用、反硝化作用、有機質氧化分解和還原過程的相對強弱及溫室氣體的產生及其在土壤中的擴散[3]）、土壤溫度（溫室氣體排放通量與土壤溫度之間存在一定程度的正相關）、土壤結構（土壤團聚體損失與土壤有機碳存在動力學關系[4]）、土壤濕度（CH4氧化和N2O排放與土壤水分含量呈極顯著的負相關性[5]）、土壤pH（一定的酸化累積可促進CO2排放，且CH4和N2O的排放基本上隨酸化累積程度的加深而增加）、土壤有機質（土壤有機碳含量決定微生物碳庫的大小，從而影響CO2，CH4排放的總量）、農作措施（耕作方式、灌溉方式、施肥方式、農作物品種、畜禽養殖技術、病蟲害防治技術、農業廢棄物的處理和利用）是影響農業生態系統溫室氣體排放的主要因素。

3 鄱區低碳農業實施路徑

低碳農業是指在生產、經營中排放最少的溫室氣體，同時獲得整個社會最大效益的產業。它具有低能耗、低污染、低排放、節水、節肥、節藥、節種、高產、高效、安全等特點。農業低碳通過固碳（培肥土壤和作物增產）與減排實現。根據溫室氣體影響因素，鄱區地形、氣候、植被、土壤、農業發展情況和資源環境及目標市場與系統內部空間結構相互作用的關系尋找鄱區低碳農業實施路徑。

3.1 保護性耕作

過度耕作使土壤中的碳素釋放，是農業排放碳的主要途徑[6]。壟作免耕、覆蓋免耕等保護性耕作可以減少地表徑流量、土壤侵蝕和土壤水分蒸發，提高土壤水分的有效性，抑制雜草，更能減少溫室氣體的排放。免耕可以減少農業機械的使用，減少化石燃料的燃燒和CO2的排放。許多研究表明，免耕可增加土壤團聚體數量，保存土壤中的碳含量，提高土壤有機質含量[7]。Tracy等認為，由于有機質對土壤N，P，K的吸附作用，免耕會提高土壤有機質含量，自然有機質吸附的N，P，K也會隨著增加，提高土壤肥力，同時隨著土壤肥力的增加，耕作中化肥的使用也相應減少，也就減少了N2O的排放[8-10]。夏季鄱區是我國四大火爐之一，盛夏覆蓋免耕可降低地溫，減少溫室氣體排放，鄱區應大力推廣免耕稻草覆蓋種植甘薯、油菜、棉花、無公害蔬菜。此外，鄱區保護性耕作還應大力發展間作、混作、套作、復種、輪作多熟種植技術。作物輪作可以改善土壤理化和生物學性狀，消除土壤有毒、有害物質，減少作物病蟲草害，對實現作物高產、穩產和提高農田經濟效益具有重要作用（如鄱區水稻與棉花輪作取得了較好效果）。此外，間混套作比一般的單作具有更高的資源利用率、生產力和抗逆力。當前，適宜在鄱區推廣的農作物間混套作模式有早稻+晚稻/紫云英、玉米+大豆、花生+玉米、棉花+蔬菜、紫云英×油菜×肥田蘿卜、油菜/棉花等等。

3.2 灌溉節水技術的運用

灌溉節水技術的運用可提高灌溉效率，影響作物生長機理、田間灌溉微環境。有研究認為，滴灌能很好地保持土壤疏松狀態，土壤孔隙度高，通氣性能好，厭氧環境被破壞，厭氧細菌繁殖受抑制，因此甲烷排放減少且不破壞土壤團粒結構，滴灌土層中的土壤含水量、土壤中有機質及氮磷鉀的含量、作物產量均較高；噴灌可節約灌溉水25%以上，減少硝態氮對地下水的潛在污染，能夠促進種子的出苗及植物生長[11]。大量研究還表明，保水材料通過自身的吸水、供水可增加土壤團粒結構，降低土壤容重，增加孔隙度，抑制蒸發以達到保水效果，減少降雨對土壤的侵蝕[12]。鄱區7月中旬后進入伏旱，天氣炎熱干旱、降水量小、蒸發量大，而作物生長旺盛、需水量大，灌溉用水十分緊缺。因此，滴灌、噴灌技術和保水材料的運用是該區農業可持續發展的重要舉措。

3.3 發展環境友好型施肥體系

合理的養分投入不僅是提高作物產量、改善作物品質的重要措施，也是影響土壤生產力提高與生態環境可持續發展的重要因素。無機肥和有機肥都是農業生產不可或缺的資源。但過量使用有機肥會促進土壤中CO2和CH4的排放，有機肥和畜禽糞肥的堆放場地產生大量氨氣，且有機物的焚燒可直接向大氣排放大量的CO2，CH4及固體微粒，使城鄉空氣受到嚴重污染。過量施用氮肥會呈現出碳成本高于碳收益的形勢[13]，即生產化學氮肥所消耗的化石燃料造成的碳排放、氮肥的揮發及使用氮肥導致的N2O排放增加所造成的溫室效應足以完全抵消施用氮肥的土壤固碳潛力。向艷文等[14]認為，化肥和有機肥（稻草）長期配合施用能顯著提高大團聚體內有機碳、氮的含量和儲量，是改善土壤團粒結構，提升紅壤水稻土肥力的有效措施。紅壤水稻土是鄱區主要的土壤，具有酸、貧、黏等特點。鄱區有機碳密度低，尤其九江地區有機碳密度只有3.330 kg/m2[15]，是江西省有機碳密度最低區。因此，通過測土配方，根據鄱區土壤及作物需求，堅持有機-無機肥配施，不但能提高鄱區土壤松結合態有機質含量，培肥土壤，更能提高土壤固碳量和生產力、減少溫室氣體的排放。

3.4 建立健康養殖區

鄱區為保護性單元類型，具有調蓄洪水、調節氣候、凈化水體、保護生物多樣性等生態功能，有各種野生鳥類310多種，越冬的候鳥多達80萬～100萬只，種類有148種。區內有世界最大的越冬白鶴群，集聚最多時總數可達2 958只，占世界白鶴總數的95%[16]；有魚類136種。鄱陽湖是過水性湖，枯水期有大面積的湖灘草洲露出湖面，湖洲草地面積為12萬hm2，理論載畜量為奶牛15萬頭，肉牛23萬頭[17]。以保護鄱陽湖一湖清水為前提，統籌考慮畜牧養殖業的經濟效益、社會效益和生態環境效益，依靠鄱區的資源、區位和產業優勢，根據區域生態環境特點，發展畜牧、漁業健康養殖區（所謂健康養殖，就是在養殖環境自凈能力限度內，養殖產生的污染對其他生物和養殖生物自身的健康不產生危害狀態下的養殖方式），進行草地資源生態監測，嚴格控制養殖數量和規模（實際飼養奶牛12萬頭、肉牛20萬頭左右）。孔玉華等[18]研究認為，合理放牧有助于土壤碳的積累，可減少碳釋放；過度放牧不僅使草地植物固定碳素的能力降低，大大減少草地植被對土壤碳庫的碳輸入，而且會促進土壤的呼吸作用，加速碳素從土壤向大氣中的釋放。此外，吳英豪等[16]認為，過度放牧會影響白鶴棲息。10月至第2年3月枯水時期，洲灘顯露，湖泊釋放CO2，通過建立畜牧、漁業健康養殖區有助于防風固沙，凈化水體，保護氣候和生物多樣性。

3.5 生物固碳/氮

鄱區崗地、丘陵、山地分布廣泛，海拔高度為500～1 200m，土地類型為宜園土壤資源和宜林土壤資源類，具有保持水土、調節氣候、提供經濟植物、儲存碳氮功能。王華等[19]研究表明，次生常綠闊葉林碳、氮儲存功能最強，杉闊混交林比同林齡的杉木純林碳、氮儲存功能強。根據該區地形、土壤等特點，圍繞江西省森林覆蓋率達到63%的目標，充分發揮次生常綠闊葉林和杉闊混交林的最佳生態效應，大力種植香樟樹、杉木、花卉、中藥材、柑橘、茶葉、茶油、豆科作物，實現經濟效益、社會效益和生態環境效益的最大化。

3.6 運用新型農業技術

3.6.1 病蟲害防治技術 實施農作物病蟲害的綜合防治措施。應充分發揮自然因素的控害作用，全面普及生物防治和物理防治病蟲害技術，積極推廣農藥增效劑和農藥替代品，加強農業清潔生產技術的研究，以恢復和保持農田生態平衡，達到控害、保產、保益、保環境、保安全、增效益的目的。

3.6.2 新型農作物育種技術 如培育抗高溫、耐干旱、抗病蟲害的高產品種，開發培育氮素高效利用的水稻品種，可減少N2O排放對環境的破壞，有助于全球溫室氣體排放的控制。

3.6.3 畜禽清潔養殖技術 畜禽養殖不僅會排放大量廢水，而且還是導致全球變暖的6種溫室氣體中CO2，N2O和CH4的主要來源。根據國家的政策、法規、標準，畜禽養殖業通過改變養殖方式，由傳統的養殖方式向清潔養殖轉變，應嚴格執行《畜禽養殖場污染物排放標準》。鄱區是重要的畜禽養殖基地，每年要產生大量的畜禽糞便，由于糞污處理率低，造成的環境污染狀況嚴重。針對規模化養殖場開展清潔發展機制（Clean DevelopmentMichanism，CDM），即對于規模養殖場，利用沼氣工程處理糞污，并利用產生的沼氣發電來替代養殖場從電網購電，這樣既能減少現有的糞便管理方式造成的CH4排放和對周邊環境的污染，又能充分利用可再生能源，減少以化石燃料為主的電網電量使用造成的溫室氣體排放。

3.7 農業廢棄物的處理和利用

農業廢棄物主要包括作物秸稈和畜禽糞便。首先，將作物秸稈和畜禽糞便進行發酵，產生沼氣，用于生活燃料和發電，沼渣可作為有機肥在農田中施用，實現秸稈還田。其次，作物秸稈綜合利用[20-21]，如秸稈飼用、秸稈發電、秸稈碳化等是繼秸稈還田處理后，適合鄱區特點的高效資源化利用方式。目前，鄱區沼氣利用模式為：糧（飼）-豬（牛）-沼-稻（果、棉、茶、油、菜）。

鄱區低碳農業的全面實施還需創建技術創新公共平臺，進一步完善產學研合作機制，培養消費者的生態消費意識，提高消費者的生態購買能力，形成低碳生活方式，創新體制機制，發展碳融資，構建農業生態補償機制，即形成農戶、農產品加工企業、消費者、農資部門、農業流通組織、農技研發推廣部門以及政府一條龍鏈式發展的低碳模式。

［1］ 李曉兵.國際土地利用—土地覆蓋變化的環境影響研究[J].地球科學進展，1999，14（4）：395-400.

［2］ 劉慧，成升魁，張雷.人類經濟活動影響碳排放的國際研究動態[J].地理科學進展，2002，21（5）：420-429.

［3］ Weier K L，Doran JW，Power J F，et al.Denitrification and thedinitrogen/nitrous oxide ratio as affected by soil water，availablecarbon，and nitrate[J].Soil Science Society of America Journal，1993，57：66-72.

［4］ Van Veen JA，Kuikman P J.Soil structural aspects of decomposition of organicmatter bymicro-organisms[J].Biogeochemistry，1990，11（3）：213-233.

［5］ 蔣靜艷，黃耀，宗良綱.環境因素和作物生長對稻田CH4和N2O 排放的影響 [J].農業環境科學學報，2003，22（6）：711-714.

［6］ 趙其國，錢海燕.低碳經濟與農業發展思考[J].生態環境學報，2009，18（5）：1609-1614.

［7］ Balesdent J.Effectsof tillageon soilorganic carbonmineralization estimatedfrom 13C abundance in Maize fields[J].JSoil Sci Oxford Blackwell Scientific publications，1990，41 （4）：587-598.

［8］ Tracy PW.Carbon，nitrogen，phosphorus and sulfurmineralization in plow and no-till arltiration[J].Soil Sci Soc Am J，1990，54（2）：457-461.

［9］ Unger PW.Qrganicmatter，mutrientand pH distribution in no and conventonal-tillage semiarial soil[J].A gron J，1991，83（1）：186-189.

［10］ DickW A.Surfacehydrologicresponseofsoilstono-tillage[J].SoilSciSoc Am J，1989，53（5）：1520-1526.

［11］ 李新舉，張志國.免耕對土壤生態環境的影響[J].山東農業大學學報，1998，29（4）：250-256.

［12］ 孫宏義，李芳.保水劑處理土壤的抗風蝕性能研究[J].中國沙漠，2005，25（4）：618-622.

［13］ 逯非，王效科.中國農田施用化學氮肥的固碳潛力及其有效性評價[J].應用生態學報，2008，19（10）：2239-2250.

［14］ 向艷文，鄭圣先，廖育林，等.長期施肥對紅壤水稻土水穩性團聚體有機碳、氮分布與儲量的影響 [J].中國農業科學，2009，42（7）：2415-2424.

［15］ 袁芳，趙小敏，樂麗紅，等.江西省表層土壤有機碳庫儲量估算與空間分布特征 [J].生態環境，2008，17（1）：268-272.

［16］ 吳英豪，紀偉濤.江西鄱陽湖國家級自然保護區研究[M].北京：中國林業出版社，2002.

［17］ 胡明文，黃峰巖.鄱陽湖周邊經濟區生態畜牧業空間布局與發展模式[J].中國農業資源與區劃，2009，30（5）：65-70.

［18］ 孔玉華，姚風軍.不同利用方式下草地土壤碳積累及匯/源功能轉換特征研究[J].草業科學，2010，27（4）：40-45.

［19］ 王華，黃宇，汪思龍，等.中亞熱帶幾種典型森林生態系統碳、氮儲存功能研究[J].中國生態農業學報，2010，18（3）：576-580.

［20］ 王海景，康曉東.秸稈還田對土壤有機質含量的影響[J].山西農業科學，2009，37（10）：42-45，63.

［21］ 王勇，孟曉林.秸稈廢棄物的生物學特性及其開發利用[J].山西農業科學，2009，37（12）：42-44.