北京現(xiàn)代都市低碳農(nóng)業(yè)的前景與策略*

摘要：現(xiàn)代都市發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)是降低溫室氣體排放，實(shí)現(xiàn)國(guó)家宏觀戰(zhàn)略目標(biāo)的重要組成部分。本文對(duì)低碳農(nóng)業(yè)的定義、特征進(jìn)行了初步闡述，認(rèn)為低碳農(nóng)業(yè)是通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和制度創(chuàng)新建立起來(lái)的一種低投、高產(chǎn)、低（負(fù)）碳、生態(tài)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，具有系統(tǒng)開放性、技術(shù)集成性、生命周期性、過(guò)程安全性四個(gè)特征。利用碳匯/源平衡方法分析北京農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，結(jié)果表明：目前北京農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的碳源與匯分別為10-20 TgCO2eq#8226;a-1和1023-1416 TgCO2eq#8226;a-1，碳源基本穩(wěn)定，碳匯還有較大的發(fā)展?jié)摿Α８鶕?jù)北京市生態(tài)特點(diǎn)和未來(lái)農(nóng)業(yè)的定位，發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，在技術(shù)層面上，可以加強(qiáng)與種植相關(guān)的土壤碳匯建設(shè)，與養(yǎng)殖相關(guān)的減排和其他減排技術(shù)；在制度層面上，建立農(nóng)業(yè)布局調(diào)整機(jī)制，大力發(fā)展清潔生產(chǎn)機(jī)制、生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制、農(nóng)業(yè)準(zhǔn)入機(jī)制和綜合調(diào)節(jié)機(jī)制。預(yù)測(cè)北京低碳農(nóng)業(yè)的前景，初步估算未來(lái)北京農(nóng)業(yè)的碳匯潛力可以達(dá)到20-30 TgCO2eq#8226;a-1，直接的碳源可以減少到4-5 TgCO2eq#8226;a-1。通過(guò)發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，不僅可以抵消農(nóng)業(yè)碳源，還能抵消6%-10%總溫室氣體，真正起到凈碳匯功能。

關(guān)鍵詞 低碳農(nóng)業(yè)；都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；碳匯；碳源；策略

中圖分類號(hào) F0622; F290文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1002-2104(2011)02-0130-07

工業(yè)革命以來(lái)，由于大量化石燃料的使用，森林過(guò)度砍伐和草地開墾等造成的溫室效應(yīng)逐步引起全球關(guān)注［1］，“低碳經(jīng)濟(jì)”應(yīng)時(shí)而生，并由此引申出低碳社會(huì)、低碳城市、低碳農(nóng)村和低碳農(nóng)業(yè)等理念。對(duì)于北京等眾多試圖締造“都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的大中城市而言，如何在“現(xiàn)代都市”中實(shí)現(xiàn)“低碳農(nóng)業(yè)”，無(wú)疑是一個(gè)新的探索和挑戰(zhàn)。

1 低碳農(nóng)業(yè)的源與匯

1.1 低碳農(nóng)業(yè)的定義和特征

廣義的低碳農(nóng)業(yè)是一種通過(guò)技術(shù)改進(jìn)、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、鏈條整合、新能源開發(fā)利用等多種手段，降低農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源影響，擴(kuò)大碳匯效應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)以溫室氣體減排為核心的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境共贏的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。與常規(guī)農(nóng)業(yè)相比，低碳農(nóng)業(yè)的外延和內(nèi)涵更加豐富：首先，從外延來(lái)看，低碳農(nóng)業(yè)不僅僅是指農(nóng)田生產(chǎn)，而是包括種植、養(yǎng)殖、運(yùn)輸、加工、廢棄物處理等諸多子系統(tǒng)組成的系統(tǒng)農(nóng)業(yè)。其次，從低碳本身來(lái)看，“碳排放”不僅僅是指CO2，而是包括CH4、N2O等在內(nèi)的所有溫室氣體，不僅僅指農(nóng)業(yè)土壤的直接排放，還包括傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“上游”諸如化肥、農(nóng)藥等農(nóng)資生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)拈g接排放，也包括“下游”如農(nóng)產(chǎn)品包裝、運(yùn)輸、使用在內(nèi)的排放，即所謂“從搖籃到墳?zāi)梗–radle to Grave）”或者“從搖籃到搖籃（Cradle to Cradle）的全生命周期排放。再次，從內(nèi)涵來(lái)看，低碳農(nóng)業(yè)以降低整體能耗、減少溫室氣體為核心，同時(shí)也考慮農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的碳匯效應(yīng)，力圖實(shí)現(xiàn)“碳中和”和“負(fù)排放”，另外還涉及由減排引發(fā)的減緩環(huán)境酸化、富營(yíng)養(yǎng)化等眾多生態(tài)要素在內(nèi)的環(huán)境影響。因此，低碳農(nóng)業(yè)實(shí)質(zhì)上就是在系統(tǒng)集成的前提下，通過(guò)內(nèi)部自然性資源和外部各投入要素的優(yōu)化組合，利用技術(shù)和制度創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的低投、高產(chǎn)、低（負(fù)）碳、生態(tài)的整體目標(biāo)。

完整的低碳農(nóng)業(yè)應(yīng)該具有以下特征［2］：首先，它是一個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)光熱資源利用最大化，外源性投入最優(yōu)化，資源循環(huán)高效利用的開放性系統(tǒng)；其次，它是一個(gè)高固碳、高中和、低能耗、低污染、低排放的“兩高三低”的高技術(shù)集成系統(tǒng)；第三，它是一個(gè)從原料開采、農(nóng)資生產(chǎn)，到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，再到產(chǎn)品使用和廢物處理的全生命周期過(guò)程；第四，它是安全型系統(tǒng)，必須采取多種措施，將農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全過(guò)程中可能對(duì)社會(huì)帶來(lái)的不良影響降到最低限度。

1.2 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的碳源

工業(yè)革命以后，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從傳統(tǒng)的依靠系統(tǒng)內(nèi)部自身循環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽炕省⑥r(nóng)藥、機(jī)械等大量外源性投入的化石農(nóng)業(yè)，這導(dǎo)致溫室氣體及污染物高居不下，可謂是“高碳農(nóng)業(yè)”，農(nóng)業(yè)成為一個(gè)巨大的“碳源”。以我國(guó)為例，根據(jù)《中華人民共和國(guó)氣候變化初始國(guó)家信息通報(bào)》， 1994 年中國(guó)溫室氣體排放總量約為3 650 TgCO2eq，其中CO2、CH4和N2O分別占731%， 197%和72%。CO2排放主要來(lái)自能源活動(dòng)，CH4排放主要來(lái)自農(nóng)業(yè)活動(dòng)和能源活動(dòng)，N2O排放主要來(lái)自農(nóng)業(yè)活動(dòng)［3］。董紅敏等的研究表明［4］，中國(guó)農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的CH4和N2O分別占全國(guó)CH4和N2O排放量的5015%和9247%，農(nóng)業(yè)源占全國(guó)溫室氣體排放總量的17%。預(yù)計(jì)隨著農(nóng)業(yè)成為一個(gè)涉及農(nóng)資生產(chǎn)、農(nóng)場(chǎng)種養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品包裝、運(yùn)輸、銷售以及廢棄物處理相結(jié)合的綜合系統(tǒng)，隨著農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的外延和內(nèi)涵的日漸復(fù)雜，農(nóng)業(yè)對(duì)溫室氣體所應(yīng)承擔(dān)的“責(zé)任”越來(lái)越大。

梁龍等：北京現(xiàn)代都市低碳農(nóng)業(yè)的前景與策略中國(guó)人口#8226;資源與環(huán)境 2011年 第2期1.3 從碳源向碳匯轉(zhuǎn)變是低碳農(nóng)業(yè)的希望

在承受巨大減排壓力的同時(shí)，農(nóng)業(yè)也有著自身的優(yōu)勢(shì)。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與工業(yè)系統(tǒng)在溫室氣體排放領(lǐng)域一個(gè)最明顯的區(qū)別在于農(nóng)業(yè)既是碳源，又是碳匯，即農(nóng)業(yè)在排放溫室氣體同時(shí)，又在吸收溫室氣體。如果措施得當(dāng)，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的固碳效應(yīng)不僅可以抵消其自身的排放，還可以部分抵消工業(yè)及其他領(lǐng)域的溫室氣體排放，這就使農(nóng)業(yè)在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還在創(chuàng)造生態(tài)效益和社會(huì)效益，也使經(jīng)濟(jì)上“以工補(bǔ)農(nóng)”更加“名正言順”。以美國(guó)為例，2009年美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）報(bào)告顯示：2007年美國(guó)溫室氣體排放總量為7 1501 TgCO2eq，其中農(nóng)業(yè)排放為4131 TgCO2eq，但整個(gè)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)固碳達(dá)到1 0626 TgCO2eq，不但完全“抵消”了農(nóng)業(yè)自身排放，而且使美國(guó)溫室氣體凈排放降低為6 0875 TgCO2eq，農(nóng)業(yè)的碳匯效應(yīng)已經(jīng)成為美國(guó)政府“以工補(bǔ)農(nóng)”和世界溫室氣體談判的重要依據(jù)［5］。

我國(guó)“以工補(bǔ)農(nóng)”的生態(tài)依據(jù)是否存在呢？美國(guó)學(xué)者Lal根據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)土壤碳庫(kù)損失的資料提出我國(guó)50年內(nèi)土壤固碳潛力為11 Pg，平均每年固碳潛力是224 Tg， 其中最大的潛力是退化土壤恢復(fù)，其次是農(nóng)業(yè)耕作管理下的土壤固碳［6］。中科院王效科等初步估算出我國(guó)固碳潛力最大的分別是耕地、草地和森林資源，分別為1821 Tg#8226;a-1，917 Tg#8226;a-1，11546 Tg#8226;a-1［7］。如果以國(guó)際能源署（IEA）公布的我國(guó)2005年溫室氣體排放5 101 TgCO2eq為基準(zhǔn)值［8］，按照Lal的估算，我國(guó)每年的土壤固碳可以抵消161%的溫室氣體排放；按照王效科等人的估算，僅農(nóng)田土壤固碳就可以抵消131%的溫室氣體，可見未來(lái)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的生態(tài)效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。綜合國(guó)內(nèi)外研究成果［7-9］，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)各要素的碳匯效應(yīng)見表1。

表1 我國(guó)不同生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力

Tab.1 C sequestration potentials of different

ecosystems in China生態(tài)系統(tǒng)類型

Ecosystem types平均植被覆蓋度(%)

Vegetation coverageCO2吸附能力(t#8226;hm2#8226;a-1)

CO2 adsorptive capacity落葉針葉林41.839.64常綠針葉林55.539.27常綠闊葉林64.259.82常落闊葉林48.138.9灌叢45.227.53河流32.88.07湖泊19.45.51草地-1.73耕地40.517.63

2 北京都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的碳排放現(xiàn)狀

2.1 北京農(nóng)業(yè)的基本情況

北京市位于北緯39°56′，東經(jīng)116°20′，地處華北大平原的北部，全市土地面積16 410.54 km2。地勢(shì)西北高聳，東南低緩。西部、北部和東北部是連綿不斷的群山，東南是一片緩緩向渤海傾斜的平原。北京屬暖溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)，全年降水量600 mm左右，主要集中于夏季。根據(jù)2008年的土地利用變更調(diào)查結(jié)果，北京市農(nóng)用地為110.55 hm2，以林地和耕地為主，林地69.1萬(wàn)hm2，占農(nóng)用地總量的62.5%；耕地23.34萬(wàn)hm2，占農(nóng)用地總量的21.1%，未利用地以荒草地為主，北京土地利用類型構(gòu)建見表2。

表2 北京土地利用類型構(gòu)成 單位：萬(wàn)hm2

Tab.2 Land use types in Beijing種類

Types耕地

Farmland園地

Garden 林地

Forestland牧草地

Grassland其他農(nóng)用地

Other agr-land居民點(diǎn)及工礦

Population center交通運(yùn)輸

Transport水利設(shè)施

Irrigation未利用地

Others數(shù)量23.3412.4269.10.25.4826.792.892.6221.25比重14.20%7.60%42.10%0.10%3.30%16.30%1.80%1.60%13.00%注：數(shù)據(jù)來(lái)源于《北京市2008年土地利用變化情況分析報(bào)告》。北京近兩年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況見表3，圖表顯示，北京市糧食作物以冬小麥和玉米為主，其次是蔬菜、瓜類、大豆和油料等經(jīng)濟(jì)作物，飼料和牧草相對(duì)較少，而且呈遞減趨勢(shì)。畜禽則以豬、羊、禽類為主，其次是肉牛飼養(yǎng)，農(nóng)機(jī)比例也相當(dāng)可觀。

表3 2007-2008年北京農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況

Tab.3 The situation of agricultural production of

Beijing in 2007-2008糧食和經(jīng)濟(jì)作物

Cereals and

cash crop20082007播種面積

（hm2）

Area總產(chǎn)量（t）

Total yield播種面積

（hm2）

Area總產(chǎn)量（t）

Total yield糧食226 328.91 254 509197 491.31 020 686稻谷444.32 989519.73 192冬小麥63 891.9327 39241 339.7203 850玉米146 187.3879 66713 899.2765 447蔬菜68 188.93 213 11970 099.73 401 037.3瓜類7 881.3333 6948 534.8384 893大豆9 351.119 1148 81614 516油料7 173.2 21 7037 042.921 865飼料3 740.3-4 046.6-牧草1 105.8-1 118.2-牲畜飼養(yǎng)20082007肉牛全年出欄(萬(wàn)頭)11.915.64肉豬全年出欄(萬(wàn)頭)292.69288.56肉豬年末存欄(萬(wàn)頭)179.82168.18羊全年出欄(萬(wàn)只)89.98117.39羊年末存欄(萬(wàn)只)73.278.88家禽年末存欄(萬(wàn)只)2 724.262 950.4農(nóng)業(yè)機(jī)械20082007農(nóng)機(jī)總動(dòng)力(萬(wàn)kW)267300.5柴油機(jī)動(dòng)力(萬(wàn)kW)163181汽油機(jī)動(dòng)力(萬(wàn)kW)3047電動(dòng)機(jī)動(dòng)力(萬(wàn)kW)7473注：數(shù)據(jù)來(lái)源于北京市農(nóng)業(yè)局網(wǎng)站http://www.bjny.gov.cn。

2.2 都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)本質(zhì)上是一種低碳農(nóng)業(yè)

1998年，在全國(guó)首次“都市農(nóng)業(yè)研討會(huì)”上，北京提出以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)作為都市農(nóng)業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)；2005年北京市《關(guān)于加快發(fā)展都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的指導(dǎo)意見》中，正式將北京農(nóng)業(yè)發(fā)展定位為“都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”；2006年北京市公布的《關(guān)于區(qū)縣功能定位及評(píng)價(jià)指標(biāo)的指導(dǎo)意見》中，將通州、順義、大興、昌平、房山五個(gè)區(qū)和亦莊開發(fā)區(qū)確定為發(fā)展都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要載體。

顧名思義，所謂都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)就是都市農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的結(jié)合體。都市農(nóng)業(yè)是指靠近都市，在城鄉(xiāng)邊界模糊地區(qū)發(fā)展起來(lái)的，包括觀光農(nóng)業(yè)、休閑農(nóng)業(yè)、市民田園等多種形式的農(nóng)業(yè)，都市農(nóng)業(yè)不僅提供農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，還為都市人休閑旅游、體驗(yàn)農(nóng)業(yè)、了解農(nóng)村提供場(chǎng)所。而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是以現(xiàn)代科技為基礎(chǔ)，以農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化為依托，以規(guī)模經(jīng)營(yíng)為條件，集生產(chǎn)、服務(wù)、消費(fèi)于一體的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)等多種功能并存的農(nóng)業(yè)［10］。因此，都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)本質(zhì)上是一種低碳農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)。

2.3 北京市農(nóng)業(yè)碳源與匯的初步評(píng)估

根據(jù)北京市統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)，第一產(chǎn)業(yè)能源消耗排放的CO2占總能源消耗所排放溫室氣體的153-253%之間，而農(nóng)業(yè)GDP所占比重從2006年開始穩(wěn)定在11%左右，與所消耗的能源呈正比，如表4所示。但如果把現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投入的諸多要素全部考慮進(jìn)去，農(nóng)業(yè)的碳源效應(yīng)是值得關(guān)注的，以2008年北京市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氮肥投入為例，共施用純氮約697萬(wàn)t，根據(jù)IPCC公布的計(jì)算方法，施用N肥農(nóng)田排放的溫室氣體為036 TgCO2eq，氮肥生產(chǎn)、運(yùn)輸間接排放042-091 TgCO2eq。朱世龍的研究表明［11］，2005年北京溫室氣體排放CO2、CH4和N2O分別為767%， 143%和79%，其中566%的CO2是化石燃料燃燒所致，173%是毀林、生物量分解所致（可視為農(nóng)業(yè)范疇），但根據(jù)該文歸類，建筑業(yè)和農(nóng)業(yè)占北京市溫室氣體排放總量的169%，顯然對(duì)農(nóng)業(yè)排放低估。如果根據(jù)黃耀、董紅敏等人的研究［4］，農(nóng)業(yè)占CH4和N2O排放量的5015%和9247%，則北京15%-20%的溫室氣體排放表4 2000-2008年北京市能源消耗量和CO2排放量

Tab.4 The amount of energy consumption and CO2 emission in Beijing from 2000 to 2008 項(xiàng)目 Item200020012002200320042005200620072008能源消耗量（萬(wàn)t標(biāo)煤）4 144.04 229.24 436.14 648.25 139.65 521.95 904.16 285.06 343.7CO2排放量（萬(wàn)t）10 774.410 99611 533.912 085.313 36314 356.915 350.716 34116 493.62第一產(chǎn)業(yè)消耗（萬(wàn)t標(biāo)煤）104.8105.4103.099.985.686.392.396.498.3第一產(chǎn)業(yè)CO2排放量（萬(wàn)t）272.48274.04267.8259.74222.56224.38239.98250.64255.58第一產(chǎn)業(yè)排放所占比重（%）2.532.492.322.151.671.561.561.531.55第一產(chǎn)業(yè)的GDP（%）2.52.21.91.81.61.41.11.11.1注：數(shù)據(jù)均來(lái)源于北京統(tǒng)計(jì)年鑒，2008年為初步核算數(shù)據(jù)http://www.bjstats.gov.cn/tjnj/2009-tjnj/。與農(nóng)業(yè)相關(guān)，似乎又高估。我們依照2008年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用IPCC系列參數(shù)初步分析，農(nóng)業(yè)源溫室氣體直接排放在10-20 TgCO2eq之間，大致為2005年排放總量的5-10%。但根據(jù)國(guó)際通行做法，農(nóng)業(yè)溫室氣體排放還包括其“上下游”的排放，因此，北京農(nóng)業(yè)碳源還需要進(jìn)一步研究。

從北京情況來(lái)看，農(nóng)業(yè)GDP僅為北京市國(guó)民生產(chǎn)總值的1%左右，與美國(guó)相似，但溫室氣體排放高居不下；就全國(guó)而言，農(nóng)業(yè)源溫室氣體占排放總量17%，而農(nóng)業(yè)在國(guó)家GDP中所占的比重大致是10%，研究預(yù)測(cè)，到2020年、2030年和2050年農(nóng)業(yè)GDP分別會(huì)降為6.8%、4.3%、2.5%［5］。情況表明，農(nóng)業(yè)溫室氣體減排速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上GDP比重下降的速度，而國(guó)家的戰(zhàn)略目標(biāo)是在2020年實(shí)現(xiàn)萬(wàn)元GDP排放減少45%，可見農(nóng)業(yè)減排任務(wù)艱巨。

就北京目前的碳匯而言，從表1-2可以看出，林地是北京最大的碳匯：截至2007 年底，北京市森林資源總碳儲(chǔ)量為1.1 Pg，森林資源年固定CO2 量約為9.72 Tg。從固碳潛力看，目前北京森林覆蓋率達(dá)36.5%，大幅度提高較難，但由于北京市森林資源質(zhì)量不高，還有46 萬(wàn)hm2低效林，森林植被的碳儲(chǔ)量?jī)H為21 t#8226;hm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于71.5 t#8226;hm2 的全國(guó)平均水平，另外，北京還有2.73 萬(wàn)hm2 宜林荒山，因此，按照林業(yè)局計(jì)劃，到2015 年還可增加2.91 TgCO2eq#8226;a-1，林業(yè)碳匯還具有較大潛力。

關(guān)于農(nóng)業(yè)土壤固碳，韓冰、王效科等人研究認(rèn)為，北京農(nóng)田土壤通過(guò)施肥、秸稈還田和少免耕固碳為0.08 Tg#8226;a-1，相當(dāng)于吸收了0.29 TgCO2eq#8226;a-1，基本可以抵消農(nóng)田硝化與反硝化產(chǎn)生的溫室氣體，而通過(guò)提高土壤有機(jī)質(zhì)，北京農(nóng)田土壤（包括園地）的固碳潛力為0.11 Tg#8226;a-1，相當(dāng)于固定0.41 TgCO2eq#8226;a-1［7］。資料表明，農(nóng)田采用免耕方式，每年可減少排放1.23-2.44 tCO2eq#8226;hm2#8226;a-1，如果北京23.2 萬(wàn)hm2 耕地全部實(shí)行免耕耕作，每年可減少二氧化碳排放0.43 TgCO2eq，兩者合計(jì)，農(nóng)田土壤的碳匯潛力為0.83 TgCO2eq排放。另外，有研究表明，北京目前畜禽糞便產(chǎn)沼氣減排0.12 TgCO2eq#8226;a-1，農(nóng)作物秸稈利用減排0.1 Tg CO2eq#8226;a-1，并且到2015 年還可分別增加0.25 和0.24 TgCO2eq#8226;a-1。

綜上所述，目前北京農(nóng)業(yè)碳匯能力大致為10.23 Tg CO2eq#8226;a-1，按照現(xiàn)有的固碳規(guī)劃，到2015年碳匯潛能大致可以達(dá)到14.16 TgCO2eq#8226;a-1，但根據(jù)北京未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃，顯然在減源增匯上還有潛力。

3 北京都市型現(xiàn)代低碳農(nóng)業(yè)策略

《北京市土地利用總體規(guī)劃（2006-2020年）》（以下稱《規(guī)劃》）確立了未來(lái)北京“三圈九田多中心”土地利用總格局，同時(shí)正在編制《低碳城市規(guī)劃發(fā)展綱要》，力圖把北京打造成一個(gè)低碳生態(tài)的“宜居城市”。根據(jù)北京特點(diǎn)，未來(lái)的低碳農(nóng)業(yè)建設(shè)一是減少碳源，二是增加碳匯，應(yīng)該從技術(shù)和制度兩方面著手。

3.1 技術(shù)層面

3.1.1 與種植相關(guān)的土壤碳匯建設(shè)

（1）農(nóng)田碳匯。《規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)北京未來(lái)基本農(nóng)田數(shù)量不減少、質(zhì)量不降低，國(guó)內(nèi)外研究表明，加強(qiáng)農(nóng)田碳匯建設(shè)對(duì)減緩溫室氣體排放意義重大［13-15］。美國(guó)West等總結(jié)76 個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)美國(guó)作物土壤實(shí)施免耕后40 年內(nèi)可以有效增加土壤固碳，且累積效應(yīng)來(lái)看，農(nóng)業(yè)土壤在100年內(nèi)仍然是“凈”碳匯而非“凈”碳源［16］。王禮茂認(rèn)為，通過(guò)提高土壤有機(jī)質(zhì)，全國(guó)耕地固碳潛力相當(dāng)于美國(guó)和加拿大兩國(guó)之和［17］。韓冰、王效科發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田土壤總的固碳潛力相當(dāng)于目前我國(guó)能源活動(dòng)碳排放量的23.9%。從1980 年到2000 年，北京農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)從9.64 g/kg上升到12.89 g/kg，仍有著較大的提升空間［18］。目前增加土壤碳匯較為成熟的技術(shù)包括：a.實(shí)施保護(hù)性耕作；b.侵蝕控制；c.改進(jìn)作物品種；d.有機(jī)和無(wú)機(jī)肥管理；e.灌溉管理；f.采用合理的輪作方式；g.間作綠肥；h.高留茬、減少田間休閑等。

（2）草地碳匯。北京市牧草地雖然僅占全市總面積的0.1%，但實(shí)踐證明，園地、林地種草是固碳和實(shí)現(xiàn)碳中和的重要方法，因此，現(xiàn)有的園林也是未來(lái)潛在的草地。增加草地碳匯措施包括:a.嚴(yán)格控制過(guò)度放牧，避免鮮草的生產(chǎn)力降低；b.改良草種，引入豆科及深根草種，提高固碳速率；c.采取適當(dāng)?shù)氖┓屎凸喔却胧黾悠涞厣虾偷叵虏可锪浚瑫r(shí)避免N2O過(guò)量排放和甲烷氧化能力降低；d.對(duì)己退化草地進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆忾]式保護(hù)。

（3）森林碳匯。森林是北京當(dāng)前和未來(lái)最大的碳匯。北京地區(qū)森林普遍以中幼林為主，增加森林碳匯的關(guān)鍵是提高森林質(zhì)量，具體包括：a.合理地森林更新，包括選擇合適的樹種、樹密度等，使森林的樹齡組成結(jié)構(gòu)合理；b.有效地森林施肥，改善森林的生長(zhǎng)狀況，提高林木固碳速率，同時(shí)盡可能減少因施肥引發(fā)的溫室氣體的排放；c.加強(qiáng)病蟲害管理，通過(guò)保持可持續(xù)的森林條件來(lái)延長(zhǎng)和增加森林立地的碳儲(chǔ)量；d.對(duì)森林進(jìn)行合理采伐，減輕對(duì)土壤干擾，使森林生物量及土壤碳儲(chǔ)量的損失減小到最低限度。

（4）農(nóng)業(yè)森林碳匯。農(nóng)業(yè)森林是指那些種植或生長(zhǎng)在草場(chǎng)或農(nóng)田周圍的成片或不成片的特殊森林，如果樹、防護(hù)林、薪材林等，它們也是都市農(nóng)業(yè)碳匯的組成部分。北京構(gòu)筑的環(huán)城綠化隔離圈，以基本農(nóng)田為核心的“九田”生態(tài)圈中，包含了大量的農(nóng)業(yè)森林。因此，在“三圈九田”建設(shè)中，應(yīng)該通過(guò)選擇較好的樹種、合理的養(yǎng)分供應(yīng)以及病蟲害防治和其它農(nóng)作措施的綜合利用，提高其碳匯效應(yīng)。

（5）濕地碳匯。濕地是指地表有暫時(shí)或永久積水而生成的，以水生土壤、水生植被為主要特征的淺灘。濕地在植物生長(zhǎng)，促淤造陸等生態(tài)過(guò)程中積累了大量的無(wú)機(jī)碳和有機(jī)碳，其碳累積速度為0.35 tC#8226;hm2#8226;a-1［19］。顯然，采取合適的濕地恢復(fù)措施有利于碳匯建設(shè)。在北京《規(guī)劃》中的“兩山八水”建設(shè)中，一方面要以流域?yàn)閱卧虻刂埔耍M量恢復(fù)歷史上原有的濕地，另一方面要維護(hù)和完善現(xiàn)有的濕地，防止破壞性開發(fā)，真正發(fā)揮境內(nèi)水系和水庫(kù)濕地的碳匯作用。

（6）城市綠地碳匯。城市綠地指城市中用于綠化的各種森林、樹木、灌木、草地等，包括公園、公路綠化地、花園等。綠地具有直接吸收CO2和節(jié)省化石燃料碳排放的雙重作用，無(wú)疑也是都市碳匯。北京城市綠地建設(shè)中，實(shí)施測(cè)土施肥、節(jié)水灌溉、科學(xué)防蟲等維護(hù)性手段都是促進(jìn)其生長(zhǎng)和固碳的可行性措施。此外，延長(zhǎng)城市綠地的生存期對(duì)其地上和地下部的碳累積也有貢獻(xiàn)。

3.1.2 與養(yǎng)殖相關(guān)的減排技術(shù)

2006年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和2009年看守世界中心（Worldwatch Institute）先后在報(bào)告中提出，畜牧相關(guān)產(chǎn)業(yè)造成的溫室氣體占全球總量的18%和51%以上，表5是國(guó)內(nèi)(外)運(yùn)用LCA計(jì)算的部分食品的碳排放，可以看出，反芻動(dòng)物的碳排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非反芻動(dòng)物，我國(guó)食品的碳排放是發(fā)達(dá)國(guó)家的2-3倍［20-21］。北京市常年畜禽飼養(yǎng)量為2 600-2 800萬(wàn)頭生豬當(dāng)量，根據(jù)IPCC提倡的方法，北京畜禽直接排放為2.4-3 TgCO2eq#8226;a-1，與燃料排放相當(dāng)。根據(jù)我國(guó)特點(diǎn)，種植業(yè)的直接和間接排放比例在1∶1.8-2.3之間，養(yǎng)殖業(yè)在1∶3-5之間，可以估算北京養(yǎng)殖業(yè)間接排放在7.2-15 TgCO2eq#8226;a-1，可見養(yǎng)殖業(yè)的減排任務(wù)艱巨。

表5 部分食品生產(chǎn)的溫室氣體排放

Tab.5 The GHG emission of some food production食品名稱

Foodkg CO2eq/kg

(20年）

GHGper 20 yearskg CO2eq/kg

(100年）

GHGper 100 yearskg CO2eq/kg

(100年）a

GHGper 100 yearsa牛肉111.155.5-羊肉96.332.7-豬肉10.53.57-10家禽1.30.381.1-1.6水稻2.40.741.4-1.6小麥0.350.320.67-0.82玉米0.250.220.43-0.47注：括號(hào)內(nèi)年份為影響時(shí)間跨度；a為國(guó)內(nèi)相關(guān)研究成果。

就目前而言，養(yǎng)殖減排技術(shù)主要包括：

（1）開發(fā)優(yōu)良品種減排。研究表明，不同品種反芻動(dòng)物甲烷排放水平可以相差數(shù)倍，如果能培養(yǎng)出低甲烷排放且適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的反芻動(dòng)物品種，并進(jìn)行推廣和應(yīng)用，減排的潛力是可觀的。

（2）優(yōu)化飼養(yǎng)管理技術(shù)減排。當(dāng)前比較成熟的飼料技術(shù)包括：a.研究和改進(jìn)秸稈青貯和氨化技術(shù)；b.調(diào)整日糧結(jié)構(gòu)特別是粗精飼料比例；c.使用多功能舔磚或營(yíng)養(yǎng)添加劑等。

（3）糞尿和固體廢棄物處理減排。當(dāng)前北京畜禽糞便處理最常見的辦法是發(fā)展沼氣和堆肥，需要繼續(xù)推廣。對(duì)于養(yǎng)殖污水的處理，實(shí)踐證明以厭氧＋好氧方式能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的最佳結(jié)合［22］。當(dāng)前關(guān)鍵是加大新技術(shù)、新設(shè)施的研究、開發(fā)、推廣，加大后續(xù)追蹤服務(wù)力度。

3.1.3 其他低碳農(nóng)業(yè)減排技術(shù)

（1）生物質(zhì)能減排。目前，北京市小麥玉米秸稈在還田、做燃料和飼料之后，還有0.08 Tg#8226;a-1等待開發(fā)利用，林業(yè)廢棄物的總量為4.5 Tg#8226;a-1，因此，研究和引進(jìn)生物質(zhì)資源化利用的技術(shù)具有一定減排潛力。

（2）有機(jī)農(nóng)業(yè)、立體農(nóng)業(yè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)減排。研究表明，有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品溫室氣體排放僅為常規(guī)生產(chǎn)方式的1/3左右，無(wú)土栽培、立體農(nóng)業(yè)更以其不占或少占耕地，充分利用光熱資源、降低碳排放而倍受青睞［23］。北京擁有區(qū)位優(yōu)勢(shì)、科技優(yōu)勢(shì)、資金優(yōu)勢(shì)、市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)和信息優(yōu)勢(shì)，有發(fā)展低碳的綠色、有機(jī)農(nóng)業(yè)的條件。

（3）發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)減排。現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)通過(guò)物質(zhì)和能量的多層次、多梯度的循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)以最低投入獲得最佳效益。實(shí)踐證明，發(fā)展種養(yǎng)加結(jié)合的循環(huán)農(nóng)業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的“碳中和”而達(dá)到低碳目的，循環(huán)農(nóng)業(yè)也減少了加工、運(yùn)輸?shù)呐欧牛前l(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的可行措施。

3.2 制度層面

3.2.1 建立農(nóng)業(yè)布局調(diào)整機(jī)制

研究證明，糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物、飼料作物輪作、間套作的碳匯效比單一的小麥玉米輪作高得多，而根據(jù)北京市土地糞便負(fù)荷估算，北京畜禽飼養(yǎng)量控制在1 600萬(wàn)頭當(dāng)量豬較為合適，因此，在保證糧食安全前提下，必須實(shí)行種養(yǎng)殖有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，這顯然需要在政府引導(dǎo)下統(tǒng)一調(diào)整。

3.2.2 建立農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)機(jī)制

農(nóng)業(yè)必須產(chǎn)業(yè)化，因此，建立具有自身特色的清潔生產(chǎn)機(jī)制，包括對(duì)不同產(chǎn)業(yè)的設(shè)施選用、運(yùn)行機(jī)制、廢棄物排放標(biāo)準(zhǔn)等建立嚴(yán)格考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，作為進(jìn)行獎(jiǎng)懲和補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)。

3.2.3 建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制

農(nóng)業(yè)整體上屬于低利潤(rùn)產(chǎn)業(yè)，其生態(tài)效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，因此，無(wú)論農(nóng)戶生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)實(shí)施清潔生產(chǎn)、真正實(shí)現(xiàn)減排和發(fā)揮碳匯功能的低碳體系和行為，必須進(jìn)行合理的生態(tài)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，使其達(dá)到其他行業(yè)的平均利潤(rùn)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.4 建立農(nóng)業(yè)準(zhǔn)入機(jī)制

未來(lái)的低碳農(nóng)業(yè)，是一種高技術(shù)、高標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)，因此，可以考慮建立農(nóng)業(yè)準(zhǔn)入機(jī)制，對(duì)發(fā)展精品農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)業(yè)實(shí)行資格準(zhǔn)入，具有資質(zhì)的主體才能得到土地、經(jīng)濟(jì)、稅收等方面的優(yōu)惠。

3.2.5 建立法律、教育、稅收等綜合調(diào)節(jié)機(jī)制

目前我國(guó)已經(jīng)建立了有關(guān)種養(yǎng)殖、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)的法律法規(guī)，關(guān)鍵是如何落實(shí)，必須通過(guò)經(jīng)濟(jì)手段，促進(jìn)人們有意識(shí)地進(jìn)行碳匯建設(shè)；同時(shí)通過(guò)教育宣傳，使低碳農(nóng)業(yè)深入人心，運(yùn)用多種手段，使發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)成為人們的自覺(jué)行動(dòng)。

總之，通過(guò)擴(kuò)大碳匯和減少碳源，未來(lái)北京農(nóng)業(yè)的碳匯可以達(dá)到20-30 TgCO2eq#8226;a-1，而其直接的碳源可以減少到4-5 Tg CO2eq#8226;a-1，間接碳源為7-10 TgCO2eq#8226;a-1，通過(guò)發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，不僅可以抵消農(nóng)業(yè)碳源，還能抵消6%-10%總溫室氣體，真正起到凈碳匯功能，從而為締造低碳宜居城市發(fā)揮應(yīng)有的作用。

（編輯：劉呈慶）

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Prospect and Strategy for Lowcarbon Agriculture

Development in Modern City of Beijing

LIANG Long DU Zhangliu WU Wenliang MENG Fanqiao

(College of Resources and Environmental Sciences， China Agricultural University， Beijing 100193， China)

Abstract To develop the lowcarbon agriculture in modern city is essential to reduce greenhouse gas emission， which is one of the important component parts to realize national macroscopical strategy. In this paper， we propose the definition and characteristics for the lowcarbon agriculture. It is regarded as a modern agriculture system with low input， high productivity， low (i.e.， negative) carbon and being ecofriendly， which can be established through technology improvement and system creation. The lowcarbon agriculture has four characteristics， namely open system， integrated technology， lifecycle management and process safety. Using the balanced method of carbon source/sink， we analyze the situation of agriculture in Beijing. The results indicate that the carbon source and carbon sink are 10-20 TgCO2eq#8226;a-1 and 10.23-14.16 TgCO2eq#8226;a-1 respectively，the carbon source might keep a stable level， and carbon sink has a great potential. According to the specific ecocharacteristics and the future position of agriculture in Beijing， the development of lowcarbon agriculture at a technical level should be focused on the soil carbon sink and breeding techniques， which is closely related to cultivation system and greenhouse emission. At the institutional level， we should establish a mechanism that can adjust and optimize the patterns of agricultural production， and development of cleaner production mechanism， ecological compensation mechanism， agricultural market access mechanism and integrated regulating mechanism should also be taken into account. For the prospect of the lowcarbon agriculture in Beijing， the preliminary results indicate that the amount of carbon sink potential might reach to 20-30 TgCO2eq#8226;a-1， and the direct carbon source might decrease to 4-5 TgCO2eq#8226;a-1. In conclusion， through the application of the lowcarbon agriculture in Beijing， the agricultural carbon source might be offset， andtotal carbon dioxide emission from greenhouse gases also might reduce by 6%-10%. Hence，the development of lowcarbon agriculture might actually play a key role in enhancement of the net carbon sink.

Key words lowcarbon agriculture；agriculture ofmodern city；carbon sink；carbon source；strategy［30］周晉紅，李麗平， 秦愛(ài)民.山西氣象干旱指標(biāo)的確定及干旱氣候變化研究［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2010，(3). ［Zhou Jinhong，Li Liping，Qin Aimin.Study on the Determination of Meteorological Drought index and Drought Climate Changes in Shanxi Province［J］. Agricultural Research in the Arid Areas， 2010，(3).］

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