富碳農業——為二氧化碳找出路

袁東來++曾慶望

當前，不斷增長的工業化生產在提升人民群眾物質生活水平的同時，產生的大量碳排放也給全球氣候和生態環境帶來了負面影響，全球大氣、水資源、耕地污染情勢嚴峻，氣候、糧食、能源安全已成為經濟發展的主要制約因素。處理好這個兩難問題對于我們這樣一個發展中大國來說至關重要，目前提出的節能減排對策只能緩解這一矛盾，并非根本之策，我們認為問題的根源之一是碳循環的嚴重失調。

一、富碳農業——生產方式改革

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

面臨氣候變化，能源、食品、耕地日漸萎縮等重大生態環境變遷，我們的生產方式應當進行什么樣的調整和改革？“富碳農業”提出了“生態建設產業化、產業發展生態化、工業經濟低碳化、農業經濟富碳化”全新生產方式的發展理念和模式，即“將工業生產的、巨量的、大自然已不能通過自身循環和自然消納的二氧化碳富集后用于現代化農業生產中，以高于大氣二氧化碳含量數倍的濃度，作為氣肥釋放在相對密閉的小區域中，輔以光、電、熱、無土栽培和自動氣候調節等科技手段，創造一個高效率的光合作用環境，培養種植各類作物，使作物單產大幅提高，形成一個巨大的新興產業，通過“富碳農業”創建科技創新多輪驅動戰略產業園區，打造以碳、氫、磁、菌、水、光等六大元素為核心的研究型和創新型企業。努力找到順應能源大勢之道，創造性的形成可再生能源全面發展的能源供給體系，著力發展新能源，可再生能源多輪驅動的能源供應體系，推動能源技術革命，帶動市縣鄉（鎮）三級產業升級，以此來分類推動技術創新，產業創新，商業模式創新，還能源的商品屬性，創造出極大的經濟效益和社會效益。

實現工業排碳與農業固碳的良性循環，既可利用碳資源節能減排，消納碳資源，解決日益突出的生態環境問題，又可以促進相關工農業生產，改變一個農業大國生產方式和生活方式。探索和實踐富碳農業的發展方式，有助于系統解決我國經濟社會發展面臨的應對氣候變化、能源危機、糧食短缺、困難立地四大綜合性難題。

二、“疏堵結合”——平衡碳的泛濫

由于幾百年的工業化的蓬勃發展，過量積累的二氧化碳排放是造成生態破壞.氣候變化的禍因，使人們對碳排放產生了妖魔化的理解。為了應對這個難題，從而提出以低碳和節能減排作為解決這個世界性難題的主要對策，然而這個對策只能緩解，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驗，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，把工業排放的二氧化碳變為農作物生長原料的系統方法，而不是純粹地減少或者掩埋它們。運用碳捕集技術，發展富碳農業，平衡碳的泛濫，修復大自然與人類生存環境，達到碳的循環和利用，從而有效的解決將二氧化碳由有害氣體物質變為一種資源和能源的路徑，造福人類。這又應驗了那句俗話：在這個星球上，沒有無用的廢物，只有未被利用的資源。

三、溫室氣體——氣候變化成因

在我們的星球上，二氧化碳的變化遠不是完全由人類活動造成的。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到每年1200億噸，要比人類活動燃燒化石能源所產生的氣體排放高出幾個數量級，地球表面的70%以上的面積是由海洋所占據的，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氣體交換每年可達到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，可惜海水中過度地吸收二氧化碳會使海水酸化而阻止進一步的氣體的溶入。現在的生態環境中已經形成了一種危險的正反饋：糧食安全的要求使人們更多地使用儲存在地下、海下的化石能源，由此而大量產生的二氧化碳又在全球中形成了單方向增強的溫室效應，直接或間接地使極端氣候的現象愈演愈烈，十分顯然，各種極端的氣候變化又導致了糧食安全的困難。惡性的正反饋是形成我們社會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展的重要物質基礎，前身是億萬年前的綠色植物。“富碳農業”就是把黑色的化石能源燃燒產生的二氧化碳還原成綠色的資源，把高碳的資源轉變成綠色的財富。

“富碳農業”所提出的現代化工農業生產一體化的富碳農業工廠方案，是將人類生產活動而產生的60億噸的二氧化碳，在盡量減少排放的同時，加入植物的光合作用的循環之中，全部消化掉并轉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，逐漸平息極端氣候變化的發生和振幅，是我國現代化新興農業必由之路，是解決近代四大難題的科學命題。

五、應對減排——植物光合功效

應對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，是目前最經濟有效的二氧化碳利用途徑。

“富碳農業”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的數十倍，固碳和控污潛力巨大；從時間上，植物工廠可周年連續生產，一年四季均具有強大的固碳能力，“富碳農業”在設施農業植物工廠的前景廣闊。

六、二氧化碳的捕集與應用

通過二氧化碳捕集，建設工業級干冰生產項目，生產出的干冰為糧倉提供全封閉冷庫保鮮儲存，年度可節省糧倉人工及運營成本超千億元，并為農副產品提供保鮮存儲以便反季節銷售，提升農副產品附加值。

進行生態修復，濕地是數千種動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。“富碳農業”將二氧化碳轉化為干冰，并由國家集中統一使用，在北方七省缺雨地區實施“天河工程”進行人工降雨，每年降雨2000～3000mm，五年內便可徹底地對該地區進行生態修復和地下水的有效補充。從根本上治理黃河因生態問題造成的缺水危機和不合理利用及人為破壞、濕地面積急劇縮減危機，其帶來的有形和無形效益已無法用經濟學數字進行評估。

七、富碳農業社會經濟效益

按照IPCC對全球的減排目標，我國如果承擔3.6億噸二氧化碳的年減排量，勢必對工業生產造成較大影響，如果不是減排，而是通過“富碳農業”工廠把這些工業生產中產生的二氧化碳作為資源應用于農業生產，充分利用則可產出7.2億噸農林干物質（植物、糧食等），其中2.5億噸可以作為食物，是2014年全國糧食總產量的43%。這樣既不影響工業生產，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，提升農產品的數量和質量。對于大部分植物，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11%左右。這是一個同近代農業的常規效率（約為0.8%左右）差距很大的數據。這個由人類經過數百年實踐得出來的數據給出了農業的進一步增產的更大空間。

我國目前發展“富碳農業”的基本條件已經具備，現代科學技術和工業的發展已經提供了所有實現“富碳農業”的基礎技術條件，只是技術及其資源分布在各自相對獨立的專業領域和管理體系內，只需要把這些技術和資源按照“富碳農業”的自身規律和理論有機的綜合起來，并不斷優化，從而實現碳循環的循環利用，解決生態問題。目前發生在全球范圍內的氣候變化以及它所產生的對人類生存的嚴重威脅，已經倒逼我們不得不走向“富碳農業”的道路。這便是發展“富碳農業”的科學依據。

八、應對全球氣候危機利器

“富碳農業”是踐行中國國家主席習近平在巴黎氣候變化大會承諾“將2030年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%”目標的有力保障，可以從根本上解決全球世界氣候治理和經濟發展之間的矛盾，翻開中國乃至世界生態經濟發展的全新篇章。中國愿意和世界其他國家共同努力，推動第21屆聯合國氣候變化大會取得預期成果。為完善全球氣候治理體系發揮建設性作用。

（袁東來系北京林業大學教授、北京交通大學富碳農業研究中心常務副主任）