發展富碳農業促進農業碳中和

趙永華

關鍵詞：農業碳中和 富碳農業 二氧化碳 碳達峰碳中和 溫室大棚 效益

“2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和”，這是我國統籌國內國際兩個大局的戰略決策。以緊迫的碳達峰和碳中和目標為導向，可以使我們更加堅定地貫徹新發展理念，構建新發展格局，推進產業的轉型和升級，走上綠色、低碳、循環的發展路徑，實現高質量發展。

二氧化碳是造成“溫室效應”，導致全球氣候變暖的“元兇”，但它也是作物生長必不可少的基本原料。將煤化工企業排放的二氧化碳收集，在農業上利用，推廣二氧化碳施肥技術，發展富碳農業，實施農業碳中和，可以有效減少碳排放，是推動更好更快全面實現碳達峰、碳中和的有效措施。

一、增施二氧化碳對農業產生的影響

（一）二氧化碳是農作物生產重要元素，作物特別是溫室大棚作物長期處于“碳饑餓”狀態

農業生產是作物吸收水、二氧化碳和氮磷鉀等肥料，在光合作用下形成有機物的過程。其中，二氧化碳和水占95%，氮磷鉀占不到4%，其它14種中微量元素占1%多。作物生長最適宜的二氧化碳濃度為1000-1400ppm。隨著近幾年經濟社會的快速發展，空氣中二氧化碳濃度也快速上升至約400ppm（0.04%）。而溫室大棚由于通風受阻，二氧化碳濃度在早上太陽出來時最高，有機肥多施的地塊能達1300ppm多，不上有機肥的無土栽培二氧化碳濃度約500ppm;當太陽出來后經過一小時左右的光合作用，二氧化碳濃度會降至和大氣中的濃度相仿，即約400ppm;隨著光合作用的逐漸增強，大棚中二氧化碳濃度逐漸降低，到上午11點不到200ppm。以上數據說明：溫室大棚長期處于“碳饑餓”，即“營養不良”狀態。

溫室大棚生產二氧化碳嚴重短缺是全球共識，各國也一直致力于研究如何為溫室大棚增加二氧化碳以促進作物增產。日本生產了不同規格的燃燒白煤油的煤油爐，為溫室大棚增加二氧化碳;荷蘭、美國、加拿大、以色列等國家在建溫室大棚時，就安裝了燃燒天然氣的二氧化碳生產設施。而我國煤油和天然氣都不豐富，溫室大棚建設也沒有增加二氧化碳生產設施。

（二）增施二氧化碳，增產作用顯著，可有效促進農業經濟效益增加

增施二氧化碳氣肥，可以有效地解決設施農業生產中二氧化碳不足的瓶頸問題，增產作用非常顯著。美國在新澤西洲的一家農場做了多年的增施二氧化碳實驗證明：在作物生長旺盛期和結果期增施二氧化碳效果最為明顯，在這兩個時期每周施肥2次，2周以后蔬菜增產90%，水稻70%、高粱200%。

內蒙古的相關試驗中也發現增施二氧化碳氣肥，可以有效增加農作物產量。例如：九三學社專家持續5年的研究結果表明，在增施二氧化碳氣體栽培模式下，番茄增產100%、小番茄200%-300%、尖椒40%-50%、青椒50%-60%、油葫蘆70%-80%、茄子100%、豆角70%-100%、黃瓜60%-70%、草莓40%-50%、葡萄30%-50%、油麥菜100%-200%、香菜40%-50%、菠菜40%-50%以及白蘿卜100%;巴彥淖爾市五原縣日光溫室種植華萊士，增施二氧化碳后增產30%-40%，售價比同類產品每公斤高出0.8元，早上市10天左右;察右中旗種植番茄增施二氧化碳，原來每株結5盤果，增施二氧化碳后能結10盤，而且每盤果增產30%，增產達到1倍以上;2020年，巴彥淖爾市鮮農農牧業有限公司種植韭菜，在韭菜25厘米時增施二氧化碳，在其它條件相同下，增施二氧化碳的每天增長5厘米左右，最高增長5.38厘米，未增施的增長2厘米，相對比高出3.38厘米，增施二氧化碳的韭菜增長速度快，收割時間提前一半，韭菜葉變寬、變厚，莖變粗，總增產2倍左右;內蒙古農業大學王成杰教授團隊在牧草上增施二氧化碳可增產200%。他估算大棚種植紫花苜蓿牧草，增施二氧化碳后，每年可刈割8茬，每畝干草產量能上3噸，收益6600元，每茬施肥1次，澆水2次，肥料、水和二氧化碳氣肥總投入1500元，每畝收益5100元，比未增施二氧化碳多刈割4次，產量增加2噸。

（三）作物增施二氧化碳，可減少50%—60%的農藥使用量，增強食品安全

第一，作物增施二氧化碳后，生長健壯抗病力強。實踐表明，農田里凡是堆放過農家肥的地方，作物個體高大、顏色黑綠健壯;其它地方的作物往往體態瘦小、顏色黃綠。這是因為，增施農家肥，不僅具有改良土壤結構的作用，而且可以增加二氧化碳，堆農家肥的地方（糞盤），農家肥被細菌分解過程中產生的二氧化碳以及其他養分可以被作物充分吸收，從而促進其生長。研究表明，增施二氧化碳的作物，普遍可以減少50%—60%的農藥使用量。第二，作物增施二氧化碳后，溫度要比不增施的調高5—7℃。也就是說，不增施二氧化碳的溫室在27—28℃就要開風口降溫，增施二氧化碳可以在32—33℃再開風口降溫。而很多27—28℃情況下發生的病蟲害，32-33℃時就不適應了，因此，增施二氧化碳后的溫室病蟲害就會減輕。第三，作物在二氧化碳濃度高（1000ppm以上），且不缺水的情況下，溫度達到45℃以上仍然能進光合作用，即可以進行高溫悶棚殺滅病菌蟲。通過這三種措施，農藥用量還會進一步減少，有些品種完全可以實現零農藥。這對于我國農產品安全、質量提高和銷售具有非常重要的意義。

增施二氧化碳氣肥后，病蟲害少了，可以延長果實采摘期，如小番茄、茄子等的采摘期可以從4—5個月延長至8個月，既增產，又減少種子、翻耕、育苗、移栽等費用成本。內蒙古呼和浩特市和林格爾縣清源種養殖專業合作社的溫室，2017年安裝了一個30立方米的二氧化碳罐，進行二氧化碳施肥。原來溫室種植草莓時，常有紅蜘蛛等病蟲害發生，草莓盛果期僅3個月，在增施二氧化碳氣肥后，紅蜘蛛病蟲害不再出現，而且盛果期又延長了2個月，產量增加了50%多。又如，內蒙古興和縣察爾湖農業科技有限公司杏花溝蔬菜基地有溫室51座，種植面積82畝，2016年安裝了一個30立方米的二氧化碳罐，進行二氧化碳施肥，原來溫室種植的黃瓜霜霉病時有發生，在增施二氧化碳氣肥2個月后，霜霉病害不再發生，減少了農藥用量60% ，而且黃瓜秧長勢旺，葉色肥厚濃綠，延長了盛果期，以至增加了產量。

（四）農產品干物質含量、含糖量提高，產品口感好，儲存時間延長

經內蒙古自治區農科院試驗，施用二氧化碳氣肥，可使果蔬干物質及糖分含量提高20%左右，產品口感好，黃瓜和番茄等的果實有光澤，沒有畸形果，品相、口感等都有大幅度提升，產品售價增加，經濟效益提高。

如：呼和浩特市和林格爾縣清源種養游專業合作社36個溫室全部用了二氧化碳氣肥，其中2個溫室種番茄和黃瓜，盛果期由40多天又延長了2個月，由每2天采摘200斤/畝增加到300斤/畝，整個盛果期黃瓜增產2萬多斤/畝。番茄也由原來1.5萬斤/畝增加到2萬斤/畝。由于增施二氧化碳氣肥后，黃瓜和番茄的果實色澤、口感等都有大幅度提升，病蟲害得到有效控制，沒有使用農藥，因此得到了與內蒙古女神酒店長期合作為其提供黃瓜和番茄等蔬菜的機會，果蔬價格也比原來增長了90%，從2018年秋冬季到2019年春季期間2座溫室的收入達到15.6萬元。

又如，內蒙古察爾湖農業科技有限公司蔬菜基地通過增施二氧化碳氣肥發現，溫室黃瓜在增施二氧化碳濃度為1200ppm條件下增產效果明顯，平均單果重比對照增加23%，增施二氧化碳后黃瓜前期商品果產量比對照增加24.5%，增施二氧化碳后黃瓜商品果總產量比對照增加30%，差異極顯著，黃瓜盛果期延長，果實色澤、口感等都有大幅度提升，所生產的各種蔬菜品種都銷售配送到北京客戶，每斤蔬菜均價提升18%，極大增加了溫室的經濟效益。

增施二氧化碳氣肥后，作物的干物質提高，產品更加耐貯藏和運輸。如巴彥淖爾市鮮農農牧業有限公司種植的韭菜，收割15天后還能保持韭菜的新鮮，相對常規種植的韭菜貯藏7天，保質期延長了一半以上。這對提高蔬菜的有效供給貯存及出口外銷具有重大意義。

（五）促進根系發達，提高作物抗倒伏能力，增加土壤有機質

作物地上部分龐大，地下部分必然增加生長量。在增施二氧化碳后，作物生長健壯，植株粗壯，為防止頭重腳輕而倒伏，根系生長也會增長，根系發達、扎根深，根系生物量增加一倍多，吸收水肥及抗倒伏能力大大增強。作物收獲后，留在土壤中的根系腐爛形成的有機質多，增加的土壤有機質也多，有利于改善土壤結構，提高土地質量。

二、增施二氧化碳對于內蒙古早日實現碳達峰碳中和具有重要作用

2020年，內蒙古二氧化碳排放總量為7.59億噸。而在溫室大棚、大田和果園等增施二氧化碳，可吸納二氧化碳10711萬噸。而且，由于節水需要，滴灌面積會逐年增加，二氧化碳消耗量將會持續增加，綜合計算，在溫室大棚增施二氧化碳，兩三年內內蒙古利用二氧化碳就能達到1.5億噸，既可解決二氧化碳排放問題，早日實現碳達峰碳中和，又可提高農作物產量和經濟效益。

（一）二氧化碳吸納能力分析

第一，溫室大棚使用二氧化碳。全區溫室大棚面積94萬畝，可以利用滴灌管道、放置干冰等形式增施二氧化碳。1畝地的溫室大棚，平均每日可增施二氧化碳15公斤計算，每年可吸收中國二氧化碳3.5噸，全區溫室大棚共計能消納329萬噸二氧化碳。

第二，通過滴灌等方式向大田農作物增施二氧化碳。如：蔬菜、甜菜等經濟作物增施二氧化碳，為防止二氧化碳向大氣排放，可在光照最強的上午和中午，通過滴灌管道緩慢輸送二氧化碳，也可以通過葉面噴肥增施，從而大量消耗二氧化碳。目前全區滴灌面積約5000萬畝，以玉米、馬鈴薯高產作物為主，按照種植玉米計算，每畝平均每天消耗二氧化碳15公斤，施用二氧化碳大概在60天以上，每畝可利用900公斤，能吸納4500萬噸二氧化碳，葉面噴施每畝50公斤，5000萬畝可吸納二氧化碳250萬噸，總計4750萬噸。

第三，將二氧化碳對果樹、茶樹、牧草等進行葉面噴施。目前全區特色果品經濟林面積達到632萬畝，每畝每年消耗二氧化碳1噸，共計632萬噸。全區天然草原面積13.2億畝，按照可利用10億畝計算，用無人機、噴霧機等噴施二氧化碳，平均每畝噴施50公斤二氧化碳，即可利用5000萬噸。

綜合以上幾種方式，總計能吸納二氧化碳10711萬噸。

（二）經濟效益分析

國內外試驗都證明：溫室大棚增施二氧化碳氣肥，可大幅度提高農作物產量、質量，富碳產品，如：玉米、大豆、高粱等，平均售價會提高50%;牧草等干物質提高，產量增加，品質提升，經濟效益也會提高。

例如，按照種植玉米增施二氧化碳計算：固體二氧化碳（干冰）運送到田間地頭，成本大概在1500元/噸。而增施一公斤二氧化碳可以增加一公斤多玉米，以玉米3元/公斤計算，每增施一公斤二氧化碳可增收1.5元;同時，增施二氧化碳后，玉米秸稈也會增粗，會提高飼草料的產量，增加效益;同時，根系更加發達，土壤有機物含量高，提高土地質量。

三、內蒙古發展富碳農業的政策建議

（一）加強組織領導

把捕集二氧化碳并在農業上利用，發展富碳農業列為內蒙古自治區重點發展戰略，做好示范和引領。由自治區政府牽頭，成立農業碳達峰碳中和領導小組，自治區相關部門為成員配合實施，由相關技術人員組織成立專家組進行技術指導和推廣，號召各地抓好二氧化碳收集和在農業利用工作，并在資金項目上給予支持。同時，由自治區、盟市、旗縣政府主導，各級農牧、科技、環保、財政等部門聯合，形成全區上下、政府、企業齊抓共管發展的推廣模式。

（二）部門協調配合

一是環保部門應要求排放二氧化碳的企業上收集二氧化碳裝置，并將收集利用二氧化碳納入減排指標統計范圍，承認其減排量。未上收集二氧化碳的企業，則收取其二氧化碳排放費，促進企業以合作的形式開展二氧化碳的收集。二是農業部門、科技部門要把發展農業碳中和作為減少農藥，提高農產品品質，促進農業綠色高質量發展的關鍵措施給予支持推廣。三是發改等相關部門在項目扶持上給予傾斜。財政部門將相關補貼資金納入預算范圍。交通等部門在二氧化碳運輸上給予支持，納入綠色農畜產品范圍，減免過路費。各有關部門加大支持力度，形成推進合力。

（三）開展試驗示范

在各地開展試點工作，通過農業科技人員和科技特派員主推、企業讓利、政府補貼等形式在每個盟市試點面積1000-10000畝以上，主要開展溫室大棚增施二氧化碳氣肥種植蔬菜、水果示范，將試點分為多個園區，幾個蔬菜、水果品種分開進行試驗推廣，通過試驗示范，召開現場會、觀摩會，開展技術培訓等形式擴大推廣面積。

地膜前期應用推廣就是通過技術培訓、試驗示范、給予補貼等多種形式逐漸得到了社會群眾的認可，直到農戶自發使用。農業碳中和技術在推廣上要充分發揮技術指導、資金支持、政策扶持的作用，使企業、農戶對此項技術得到認可，逐步將增施二氧化碳氣肥商品化、常態化，自覺在種植農作物過程中增施二氧化碳氣肥。充分發揮內蒙古二氧化碳收集利用在全國、乃至全世界的碳達峰、碳中和的重要作用。