湖南省低碳氮高效农业发展战略研究

邓明君，肖 闯，刘佳宇

(湖南科技大学a.商学院,b.两型社会与生态文明协同创新中心,湖南湘潭 411201)



湖南省低碳氮高效农业发展战略研究

邓明君ab，肖 闯a，刘佳宇a

(湖南科技大学a.商学院,b.两型社会与生态文明协同创新中心,湖南湘潭 411201)

摘 要：发展低碳氮农业符合国家应对气候变化政策与行动目标,可促进农业节本增效,还是减轻雾霾的重要举措之一。国内虽然推行了一系列农业碳氮减排技术与政策,但由于未全面考虑成本效益和区域特定情景,碳氮减排效果不明显。本文以湖南省为例,通过对研究区实地调研、查阅相关统计数据、核算和对比分析,探索湖南省低碳氮高效农业发展的重点及策略,提出湖南低碳氮高效农业发展战略侧重点为种植业、养殖业的低碳氮高效化和农作物生物质的能源化以及深加工的发展策略,建议大力推广秸秆还田,加快测土配方施肥技术推广普及,推行绿色农产品“农餐对接”,制定湖南省都市型现代农业发展规划,推广户外生物发酵床养殖模式,加快推进洞庭湖地区生物质成型燃料产业发展等。

关键词：低碳氮高效农业;生物发酵床;农餐对接;生物质能源;湖南省

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20160251

2009年底,世界银行前任首席环境顾问Goodland和世界银行国际金融公司环境专家Anhang等［1］指出:加上被忽略的畜禽呼吸、土地使用(主要源自化肥、农药等农用物质的大量投入以及土壤翻耕引发的有机碳流失［2］)所导致的碳排放,以及温室效应被低估的甲烷,全球畜牧业及其副产品的温室气体排放量已占人为温室气体排放总量的51%。这一数据远远超过了FAO世界粮农组织发布的《牲畜的巨大阴影:环境问题与选择》报告中估算的18%［3］。《自然》杂志的《自然·气候变化》专刊在线发表了全球气候变化研究领域最具权威的学术机构——英国丁铎尔气候变化研究中心的“全球碳计划”2012年度研究成果,根据年度数据,2012年全球二氧化碳排放将达到创纪录的356亿t,研究还显示,2011年全球碳排放最多的国家和地区包括:中国(28%)、美国(16%)、欧盟(11%)和印度(7%)。作为一个负责任的大国,我国郑重向世界承诺,到2020年单位GDP碳排放强度将在2005年的基础上减少40%～45%,并已作为约束性指标纳入到了国民经济和社会发展中长期规划之中［4］。

如果据此认为碳排放是一个非常棘手的问题,那么氮排放造成的污染可能会更令人吃惊,它不仅会导致全球变暖,还将导致严重的空气污染(氨污染被确认为雾霾最大元凶之一［5］)和水体富营养化等［6］。刘学军等［7］指出:中国氮素沉降的增加,主要受氮肥、畜牧业等农业源和工业、交通源等非农业源活性氮排放的影响,来自农业源氨排放的铵态氮沉降是氮素沉降的主体,占总沉降量的2/3左右。

近年来,我国正经历着严重的空气污染和水体富营养化:全国多地受雾霾天气影响,2013年初,北京发布气象史上首个霾橙色预警,近半监测站“爆表”;太湖、滇池和巢湖陆续暴发蓝藻,2013 年4月上旬,太湖蓝藻再度暴发,来的既早又猛。鉴于此,本文基于低碳高效现代农业［8］概念,提出发展低碳氮高效农业,控制农业的碳排放和氮污染,发展可再生能源,既是促进农业节本增效、拓展农业功能和改善农村生产生活环境的现实需要,又是我国低成本实现农业现代化的有效途径［9］,符合国家应对气候变化政策与行动目标与2014年中央一号文件中“促进生态友好型农业发展”的战略目标,对我国兑现碳减排承诺、治理空气污染和水体污染均具有重要的现实意义。

1　我国农业碳氮减排技术与政策推行现状

多年以来,我国先后推行了不少农业碳氮减排技术与政策,例如:《全国农村沼气工程建设规划(2006—2010年)》《土壤有机质提升补贴项目实施指导意见》《水肥一体化技术指导意见》《测土配方施肥技术规范》《小麦、玉米、水稻三大粮食作物区域大配方与施肥建议(2013)》《关于加强农作物秸秆综合利用和禁烧工作的通知(2013)》《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》《国务院办公厅关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》《生物质能“十二五”发展规划》《生物柴油的柴油机调和燃料(B5)的国家标准》《可再生能源上网电价及费用分摊管理试行办法》《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》《畜禽养殖业污染物排放标准》《畜禽规模养殖污染防治条例(国务院令第643号)》和生物发酵床养殖技术等。但是,由于存在持久性、额外性、不确定性和泄露性4大农业碳氮减排实施障碍［10］,加之不同区域气候、土壤、管理方式特点所导致的农业碳氮减排成本差异［11］、生化原理和农产品价格的影响,以及制度、教育、社会和政治等多因素的约束,农业污染减排技术和政策推行难度较大。

2005年以来,农业部开始推广测土配方施肥技术,但补贴经费几乎都分配给了各级农业局,难以激励测土配方施肥技术推广试点企业、肥料经销商、农民合作社和普通农户;此外,由于我国人均耕地少,加之种植户平均年龄偏大,种植户的施肥习惯短时间内难以改变,导致此举最终并未阻止我国化肥消耗快速增长的趋势,数据显示,2013年全国化肥施用量较2004年增长了27.5%。

虽然沼气工程不失为畜禽养殖场粪便污染治理的有效途径,随着农业部“全国农村沼气工程建设规划(2006—2010年)”的实施,各地新建了许多沼气池,但多年后,不少农村沼气池被闲置,农户基本不愿意使用沼液和沼渣作农家肥［12］,导致沼气实际利用率不高且大量外排［13］,不仅未能圆满解决畜禽养殖场氮污染的问题［14-15］,还引发了大量二次污染以及碳氮排放。

生物发酵床养猪技术作为一种低碳氮养殖技术［16-18］,2007年以来,全国各地都争先恐后地引进推广该技术。由于生物发酵床养猪并非“懒汉养猪”的方式,需要定期翻动发酵床,不少养殖户反映劳动强度增大;此外,该技术并不能节本增效。伟鸿食品有限公司使用生物发酵床养猪技术后测算,其每头猪的养殖成本增加了50～100元。因此,在推广试验完成之后,许多养殖户都终止应用该技术,因为生物发酵床猪舍建设的材料与资金消耗明显高于传统猪舍,最后结果反而是浪费了大量社会资源。

秸秆还田具有很好的环境效应,能够减少总的氮肥、磷肥用量,大幅减少钾肥用量［19］,减少秸秆焚烧的碳氮排放。但是,部分地区现行的秸秆还田补贴标准与农民秸秆还田的投入存在一定差距,导致政策效应不明显。如2013年6月17日苏北、苏中地区出现了“火烧连营”的场面,卫星遥感检测显示,当天江苏全省共出现74处秸秆焚烧火点,其中72处发生在徐州、淮安、盐城和宿迁［20］。而同属江苏的扬州于2013年在对农户落实省、市秸秆禁烧与综合利用补贴的基础上,再给予每667 m2地10元的补贴,夏季秸秆禁烧期间(5 月25日至6月24日)首次实现了卫星监控“零火点”“零通报”“零投诉”。再如,河南省平顶山市湛河区按照旱地麦每667 m230元、稻茬麦每667 m250元的标准对秸秆还田进行补贴,该区已连续8年获得市秸秆禁烧优秀单位称号,同时农户节省了不少肥料和灌溉的投资,粮食还增了产,比起秸秆还田前增加了200～300元的效益［21］。

生物质能源发展战略与政策尚存在不少问题。(1)相关政策重扶持生产,不注重低碳市场培育。例如,由于生物柴油调和燃料(B5)国家标准不具备强制性,致使生物柴油难以进入流通市场。中商情报网的《2013中国生物柴油产销分析》指出:目前我国生物柴油的年生产能力约为150万t,但年实际产量仅在30万～50万t。企业开工率极低,亏损是整个行业的普遍现象。(2)生物质发电行业企业战略布局不合理。据统计,在苏北、鲁南、皖北三省交界半径不到300 km的范围内,集中了20多家生物质发电项目,导致秸秆收购竞争激烈,燃料成本过高,出现了2012年江苏省生物质发电全行业亏损现象［22］。(3)秸秆收储补贴政策门槛过高。农业部门要求收储点必须达到6万t才可享受补贴,但在现实中鲜有企业能达到此标准,补贴政策遭遇落地难［23］。

由此可见,发展低碳氮农业是一项复杂的系统工程,亟须系统评估农业碳氮减排技术推广所导致的环境影响变化,并基于区域分异规律结合资源禀赋和发展基础确定区域低碳氮农业发展模式［24］,在低碳氮农业发展的主要环节上下功夫,综合考虑成本效益等因素,通过制度设计使市场主体能够清晰地看到农业清洁生产项目的潜在生态价值,形成有效的激励机制,促使生产者自觉采纳生态友好型的生产行为［25］,将生态利益转化为经济利益,使区域低碳氮农业技术推广最终具备可行性。

2　湖南省低碳氮高效农业发展侧重点及策略

2.1种植业的低碳氮高效化发展

2.1.1种植业低碳氮高效化发展的重点

依据2014中国统计年鉴,2013年湖南的稻谷和油菜籽总播种面积均位居全国第1,蔬菜种植面积位居全国第5,稻谷播种面积为408.503万hm2,油菜籽播种面积为125.987万hm2,蔬菜种植面积为128.375万hm2。相关研究表明,1983—2010年间,湖南粮食产量年均增长率为0.26%,而化肥施用量年均增长率为3.12%,是粮食增速的12倍［26］,主要原因在于水稻种植过度依赖化肥,碳氮减排潜力大。依据《2013年全国农产品成本收益资料汇编数据》,与邻近的湖北省相比,按2012年粮油和蔬菜种植单位面积化肥折纯用量的产品产出量计算,湖南省仅有水稻和露地豆角的产品产出量高于湖北,其他各类蔬菜和油菜籽产出率均低于湖北很多。

根据历年中国统计年鉴,2004年以来,除2008年,湖南省棉花单位面积产量比湖北高出很多,理论上湖南单位棉花的碳排放应该远远小于湖北,但事实却相反。湖南棉花种植的单位碳排放强度高于湖北省,其单位高产源于更多的资源投入。其中,2012年667 m2棉花氮肥折纯用量,湖北为11.35 kg,湖南为19.19 kg,湖南每千克棉花的氮肥消耗量是湖北的1.69倍,氮排放明显高于湖北省。同属洞庭湖棉区,与湖北相比,湖南棉花种植化肥施用的碳氮减排潜力更大。

综上所述,粮油、棉花和蔬菜种植应作为湖南发展低碳氮高效农业的重点。

2.1.2种植业低碳氮高效化发展的策略

大力推广水稻秸秆还田油菜栽培技术、油菜秸秆还田水稻栽培技术,提高土壤中的有机质含量,提升土壤肥力,提高作物产量,改善农产品品质。但是,看似简单的秸秆还田技术,其实在真正应用过程中还有很多技巧(如还田数量限制等),还会增加大量额外劳动量,因此,不少农民最终选择了焚烧秸秆。建议政府部门除了对秸秆还田做技术指导外,还应制定更有效的补贴政策,或者在种植密集区扶持专业公司从事“秸秆腐熟堆沤变有机肥”。

加快测土配方施肥技术推广普及。以往我国测土配方肥技术推广重技术,是一种政府部门主导的测土配方肥技术推广模式,忽视了测土配方肥生产和消费者的经济决策行为,无法调动化肥生产企业和农户参与配方肥推广的积极性。研究表明,种植业收入比重以及同伴种植行为对农户采取低碳种植方式有显著影响,因此,建议从对低碳种植感兴趣的农业种植大户入手,引导他们带头实施低碳种植［27］。建议通过制定透明有效的制度,激励粮油、蔬菜和棉花种植大户或合作社与化肥生产企业共同实施测土配方,使生产企业能够降低销售成本,农户可以减少化肥成本,从而实现共赢。

构建并推行湖南省绿色粮油、蔬菜“农餐对接”机制。发展绿色农产品是一种削减农产品碳排放的高效方式,但存在销售难题。2013年,湖南省商务厅提出将扶持100家湘菜餐饮龙头企业。未来,湖南省完全可以借此大力推广“农餐对接”模式,培育湖南本地绿色、有机农产品品牌,打造湘菜品牌企业的绿色竞争力,从而有效推进湖南低碳高效农业发展。

建议制定湖南省都市型现代农业发展规划,构建现代农业支持体系下农产品绿色供应链战略联盟,通过战略规划更有效地推动绿色粮油和蔬菜的生产与销售,可以优先选择长株潭开始试点。

2.2养殖业的低碳氮高效化发展

2.2.1养殖业低碳氮高效化发展的重点

依据2014中国统计年鉴,湖南省2013年的肉猪出栏头数为5 902.3万头,排在全国第3位。湖南生猪养殖基本以粗放式为主,技术含量不高,污染物随意排放。以全国生猪养殖大县湘潭县为例,2013年全县生猪规模养殖出栏量占总出栏量的75%,但全县仅30%以上的规模生猪养殖场实现达标排放。作者在湘潭县的实地调研发现,绝大多数规模养殖户和散户基本都采用沼气模式,但沼气利用率低,有养殖户甚至随意排放沼渣,养殖的碳排放高、氮污染严重。因此,生猪养殖的低碳氮高效应作为湖南省发展低碳氮高效养殖业的一个重点。

2.2.2养殖业低碳氮高效化发展的策略

减少农村户用沼气补贴项目数量,集中财力在合适的大中型规模生猪养殖场内建设一批高效率的大中型沼气发电和集中供气工程项目,同时制定并执行沼气发电并网政策,解决大中型沼气发电项目过剩沼气外排问题。防止沼液随意排放,建议有条件的散户采用“林木循环模式”,既可解决沼液二次污染难题,又可以增加碳汇和经济效益。

大力推广户外生物发酵床生猪养殖模式。与户内生物发酵床生猪养殖模式不同,户外生物发酵床生猪养殖模式基本不需要改变农户传统的养殖习惯,无须改造猪舍,更易推广。从2012年起,温氏集团在江苏省淮安养猪公司养殖户、安徽南陵养猪公司种猪场等成功实施户外生物发酵床养猪模式,基本做到零排放。建议湖南省政府强制要求不具备建设大中型沼气发电和集中供气工程项目的规模养殖场必须应用户外生物发酵床粪污处理模式,政府可采取以物抵资的方式补贴这类养殖场,由县级农业、财政部门集中采购并免费发放发酵床自动翻耙机、建材、发酵床菌种等。对于需要大量推广生物发酵床养殖模式的地区,农业部和当地政府可以通过农业服务社会化项目,在有关地区扶持一到2家企业从事生物发酵床垫料的生产与销售,垫料回收制作有机肥,用于苗木生产和速生林等,解决锯木屑材料短缺与成本高的难题,解决发酵床垫料最终不能转化成农作物有机肥的难题。

2.3生物质能源发展战略

2.3.1生物质能源发展的重点

湖南省生物质资源非常丰富,湖南农作物播种面积约533万hm2,年产农作物生物质约4 000万t。其中,洞庭湖地区有近16.7万hm2棉花播种面积,有147万hm2稻谷、玉米播种面积,每年总计可生产生物质成型燃料1 000万t左右,如果这些生物成型燃料能够被合理利用,每年可减排二氧化碳1 000多万t,并可削减大量二氧化硫、氮氧化物和氨排放,对我国中部地区的雾霾治理具有积极意义。如果将成型燃料进行碳化深加工,可产生生物质环保炭、木焦油、可燃气,以及木醋液等附属产品。环保炭、木焦油经再次深加工后可应用于医疗、环保、土壤综合治理等领域,如可生产蚊香、烟花、炭雕、血液透析剂、防腐剂、防虫剂、工业油等,其附加价值不可估量［28］。然而,现实不容乐观,根据国家统计局湖南调查队对8个市州16个县共320个农户的调查,结果显示,秸秆处理仍以焚烧为主,综合利用需大力推行。由此观之,农作物生物质的能源化以及深加工可作为湖南省发展低碳高效农业的又一重点。

2.3.2生物质能源发展的策略

围绕洞庭湖地区,加快推进湖南生物质成型燃料产业的发展。

首先,大力培育湖南生物质能源消费市场。目前,也有民营企业大手笔介入此领域,如湖南给力生物能源股份有限公司,2012年6月该公司全面启动“环洞庭湖综合治理工程——年产100万吨生物质成型燃料”项目,目前已经完成环洞庭湖项目总部(岳阳平江县)以及洞庭湖周边20多个县市布点建厂规划工作,并开始生产生物质成型燃料。作者访问该公司高层了解到:公司已经开始大量生产生物质成型燃料,但产品销售很困难,产品不断积压,公司获得的国家补贴对企业生存发展也是微不足道,企业经营陷入困境。主要原因在于缺乏相应的配套政策,众多使用锅炉的企事业单位都选择价格较低的煤炭为原料,而不会选择改造锅炉并使用生物质成型燃料。湖南省政府应该出台更有力的生物质能源生产与消费补贴政策,做到生产者和用户的双向激励。出台强制性地方法规政策,对使用煤炭的企事业单位征收环境税,对选择生物质成型燃料的企事业单位给予相应的税收优惠、生物质成型燃料购买补贴、锅炉改造补贴等。

其次,湖南省政府应该与湖北省政府协调好环洞庭湖地区生物质能源开发问题,科学优化两省生物质成型燃料生产企业和生物质发电企业空间布局,防止因抢购秸秆而人为提高原料成本,从战略层面避免江苏省生物质发电全行业亏损现象的发生。

最后,通过科技专项推进生物质成型燃料碳化深加工技术创新研究,扶持有能力的公司在湖南地区建设生物质热解联产联供示范工程。

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(责任编辑：高 峻)

作者简介:邓明君(1976—),男,湖南宜章人,副教授,硕士生导师,从事绿色农业发展战略等研究工作,E-mail:410241665 @qq.com。

基金项目:教育部人文社会科学研究规划基金项目(14YJA630039);湖南省教育厅优秀青年基金项目(15B092);湖南省研究生科研创新项目(CX2015B428);国家级大学生创新创业训练计划项目(教高司函〔2014〕58号201410534012);湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目(湘教通〔2014〕248号-270)

收稿日期:2015-10-10

中图分类号：F323.22

文献标志码：A

文章编号：0528-9017(2016)02-0299-05

文献著录格式:邓明君,肖闯,刘佳宇.湖南省低碳氮高效农业发展战略研究［J］.浙江农业科学,2016,57 (2):299-303.