气候智慧型农业新理念模型构建与实践研究

□李亮，王红玲

（1.中国地质大学 马克思主义学院，湖北 武汉 430074；2.湖北大学 商学院，湖北 武汉 430062）

当今世界正处在一个充满机遇和挑战的时代，不可持续的发展方式带来的环境和气候变化风险正影响经济增长前景。据此，国际学术界出现新气候经济学的研究思潮，关注气候风险控制与经济可持续增长耦合问题，把应对气候变化转化为新的发展机遇。作为气候变化经济学新兴领域，“气候智慧型农业”概念一经提出就得到了国际学术界的广泛关注。一方面，农业是各种产业中对气候变化反应最为脆弱敏感的领域，农业生产会受到任意程度气候变化的潜在性或显著性影响；另一方面，农业的生产与土地利用已经成为全球人为温室气体最主要的排放源之一，尤其是CH4、N2O等非CO2的排放，并造成生物多样性降低、生态系统功能退化以及土壤与水体污染加重等问题[1](p70-78)。2010年，联合国粮食及农业组织（FAO）正式提出了“气候智慧型农业”概念。气候智慧型农业实现了对“循环农业”“生态农业”“绿色农业”及“低碳农业”等理念的融合发展，成为一种现代农业发展新模式。

国内外学者针对气候智慧型农业进行了广泛研究。联合国粮食及农业组织指出，气候智慧型农业可以满足增加产出、适应气候变化、减少排放以及提高碳汇能力的现代农业发展要求[2]。世界银行（WBG）认为，气候智慧型农业是指应对气候变化、满足增长需求，并实现可持续发展的食物系统[3]。利浦尔（Lipper）等认为，气候智慧型农业并不是一种多学科交叉体系，也不仅指农艺系列措施，而是指在当前全球气候变化影响下，应通过调整生产结构、实施技术改进和增强应对力等方法，确保国家粮食安全[4](p1067-1072)。陈阜认为，气候智慧型农业理念强调在增强农业应对气候变化能力的同时，通过制度和技术创新等手段发展农业生产力，保障粮食安全[5](p11-12)。柏振忠等认为，气候智慧型农业致力于实现农业可持续发展、国家粮食安全和气候变化风险抵御力增强三方面共赢[6](p129-134)。本研究在梳理气候智慧型农业内涵特征及发展意义基础上，将进一步构建气候智慧型农业发展理念结构模型，并以“稻虾共作”为例进行实证分析。

一、气候智慧型农业中国实践

（一）中国开展气候智慧型农业实践的意义

对于正处于从传统农业向现代农业加速转型的中国农业而言，推进气候智慧型农业实践有望成为国家农业发展方式转变的重大创新，这将有助于兑现碳减排国际承诺，推动农业可持续发展，以及增强农业应对气候变化风险的抵御力。

一是有助于兑现碳减排国际承诺。在《巴黎协定》的框架下，我国做出2030年碳排放达到峰值，单位国内生产总值（GDP）的CO2排放比2005年下降60%—65%的国际承诺目标①数据来源：黄永富，《应对气候变化中国作出表率》，《经济日报》2016-11-15。。《国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标》明确支持有条件的地方率先碳达峰，加快制定2030年前碳达峰行动方案②数据来源：《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，新华网，http：//www.xinhuanet.com，2020-11-03。。全球CO2浓度的升高主要由化石燃料燃烧的排放和土地利用变化的排放所引起。数据表明，中国农业活动产生的CH4和NO2分别占全国CH4和NO2排放量的50.15%和92.47%，农业源温室气体排放占全国温室气体排放总量的17%[7](p269-273)。针对农业生产活动极大的减排空间，气候智慧型农业力图通过采取切实可行的技术措施，以减缓农业温室气体排放（见表1）。可见，发展气候智慧型农业能够有效减缓温室气体排放，有助于兑现碳减排国际承诺。

二是有助于中国农业可持续发展目标的实现。《全国农业可持续发展规划（2015—2030年）》明确要求，到2030年，我国农作物秸秆使用率达到100%，化肥利用率提高到40%以上，节水灌溉率达到75%，养殖废弃物综合利用率达到90%以上，规模化养殖场畜禽粪污基本资源化利用，实现生态消纳或达标排放①数据来源：《全国农业可持续发展规划（2015—2030年）》，中华人民共和国农业农村部（http：//www.moa.gov.cn），2015-9-14。。气候智慧型农业强调在种植业中采用灌溉改善、新型药肥、制度优化、土壤改良、综合治理、秸秆还田、保护性耕作等技术，在养殖业中实施合理调配喂养精粗比、沼气工程、粪污处理、立体种养等手段，达成农业生产控水、减肥、减药和提升产量、提升品质、提升适应力“一控二减三提升”目标，推动中国农业绿色可持续发展（见表2）。

表1：气候智慧型农业温室气体减排理念及相应技术措施

表2：气候智慧型种养业相关技术及其特点

三是有助于增强农业应对气候变化风险的抵御力。政府间气候变化委员会（IPCC）发布的第五次评估报告指出，地球气温增加2℃或更高，会对热带和温带地区的小麦、水稻和玉米生产带来负面影响[8]。已有研究表明，耕作指数减小、作物间作、种子改良和有机肥施用等措施，能够显著增强农业应对气候变化风险的抵御力，提高农作物的产量。近年来，在我国一些省份，农民广泛采用塑料大棚种植、测土配方施肥、秸秆粉碎旋耕还田、土地平整作业等技术，以及增加作物种植种类的多样化，一系列气候智慧型农业技术措施的采用能有效应对极端天气事件，取得明显成效（见表2）。

（二）中国实施气候智慧型农业项目情况

自联合国粮食及农业组织等国际机构提出“气候智慧型农业”概念以来，相关实践示范已在北美洲、欧洲、非洲、亚洲等数十个国家全面推进，涵盖领域既包括种养业等单一系统，也包括农渔、农牧、农林等复合系统。2012年1月，联合国粮食及农业组织和欧盟共同实施的气候智慧型农业技术示范项目首先在马拉维、越南和赞比亚三国启动。此后，联合国开发计划署全球环境基金、世界银行等机构还支持了厄瓜多尔、几内亚、马里、塞内加尔、柬埔寨等国家开展气候智慧型农业技术项目。世界银行2016年4月批准的《气候变化行动计划》提出，协助至少40个国家开展气候智慧型农业实践。

中国是推行气候智慧型农业实践的先行国家之一。2010年12月，黑龙江省率先开展气候智慧型农业技术推广示范。2015年，河南、安徽两省分别实施气候智慧型主要粮食作物生产项目。2016年，云南开展气候智能型农业技术示范；同年，甘肃实施西北绿洲气候智慧型农业生态高效立体栽培示范。2018年，湖北省安全、可持续、智慧型农业示范项目正式实施。除以上种植业开展气候智慧型农业实践示范外，我国在畜牧业方面大力推行气候智慧型农业技术推广示范。例如，2017年，青海实施气候智慧型草原生态建设项目示范；同年，内蒙古探索实施气候智慧型农业技术项目（见表3）。

二、气候智慧型农业新理念结构模型

气候智慧型农业发展理念，谋求持续提高农业生产力和保障国家粮食安全，增强气候变化的抵御力，减少农业温室气体排放，确保农产品质量安全，并在政府政策支持和市场有效推动下，力图形成一个目标多元、功能完备、相互交错的“钻石”结构模型（见图1）。

图1：气候智慧型农业新理念“钻石”结构模型

（一）保障国家粮食安全是气候智慧型农业的基础

气候智慧型农业谋求持续提高农业生产力和增加农民收入，有效保障国家粮食安全。随着全球特别是广大发展中国家人口剧增，世界粮食需求持续增加。数据显示，始于2005年的全球饥饿水平下降趋势已在2015年发生逆转，截至2017年底全球约有8.21亿人生活在营养不良状态之下。然而，近年来受极端天气频次及强度不断增加的影响，全球粮食产量呈现下降趋势，如与2015—2016年强厄尔尼诺现象有关的严重干旱直接导致全球粮食的大幅减产与粮价的不断上升。这使得许多国家的粮食危机在未来极有可能进一步加剧。气候智慧型农业力图采用多重措施，提高作物产量和增加农民收入。例如，调整种植结构和农作物布局，改一熟制为二熟制或改二熟制为三熟制，减少干旱区耗水型农作物种植，相应地增加节水、耐旱型农作物生产，发展反季节果蔬，提高农作物产量，保障粮食安全；采用作物—牲畜、水稻—鱼和农林业等复合农业系统，提高农业综合产能；建立风险监测和预警系统，针对极端天气与突发事件形成快速响应，降低农业极端天气损失，增加粮食供给的稳定性，实现供给结构的多样化。同时，根据各地所面临的气候风险，气候智慧型农业强调通过有针对性地完善农业基础设施，实行相应农业补贴方案，建立政府政策支持与市场调节之间的互补，达到保障粮食安全与农业可持续发展的平衡。

表3：中国气候智慧型农业项目实施情况

（二）增强气候变化抵御力是气候智慧型农业的核心

气候智慧型农业强调科学应对气候变化影响，增强气候变化的抵御力。《中国气候变化监测公报（2012）》指出，在1901—2011年期间我国地表年平均气温呈显著上升趋势。而据《2018年中国气候公报》显示，2018年全国平均气温较常年偏高0.5℃。研究表明，以气温升高为主要特征的气候变化可导致病虫害频发、旱涝加剧、作物减产和生产结构与技术措施调整困难等影响[9](p1-6)，造成农业生产的波动。气候智慧型农业通过对传统农业系统的智慧化改造，增强农业应对气候变化的能力。例如，对用水、土壤、养分等进行智慧化管理，其中水资源领域应对气候变化的响应主要有发展节水集水技术，加强水利基础工程建设，有步骤地实施跨流域调水工程等；种植耐热、耐旱、耐盐及防汛能力强的作物品种等。并且，气候智慧型农业特别强调通过国家、区域之间的协调和统一行动，形成公共部门与私营部门、生产机构与研究机构以及国际组织之间的紧密联系，将适应气候变化的农业发展优先事项和具体行动纳入各国的政策、战略和规划之中，加强国家、区域之间技术、资金、制度的合作等，以便推动形成农业适应气候变化的坚实基础。

（三）减少农业温室气体排放是气候智慧型农业的优势

气候智慧型农业遵循可操作性原则，减少农业温室气体排放。农业不仅深受气候变化的影响，而且还是全球人为温室气体最主要的排放源之一，并造成全球气候的持续变化。据统计，仅稻田的CH4排放量就已达到全球排放总量的6%；而畜牧业的温室气体排放占全球人为温室气体排放总量的约18%，并且涉及复杂的生物化学过程。以中国为例，滥用化肥已成为当前农业超过工业作为水污染主要来源的原因之一，而过量施用的氮肥还将产生强大的温室气体N2O。“气候智慧型农业”概念的提出使农业低碳减排的可操作性与应用范围得到进一步扩大。例如，减少牲畜肠胃食物发酵产生废气排放的CH4，减少耕作对土壤结构的破坏，提高肥料、能源的利用效率，实行农林间作等。与此同时，由于气候智慧型农业具有减少、避免和去除温室气体排放等外部性特征，在推行包括免耕或少耕、清洁能源利用、土地整理与修复等各项技术措施过程中，特别是针对当前阶段某些技术措施本身可能并不符合采用者预期的特定需求、偏好或能力等情形，除重视发挥市场机制配置资源的作用外，充分有力的政府政策支持将显得尤为重要。

（四）确保农产品质量安全是气候智慧型农业的根本

气候智慧型农业力图采用综合与互补的方式，提升农产品品质。近年来，气候变化加剧了农产品的质量安全风险。例如，急剧变化的天气模式导致农业病虫害的流行并影响害虫的分布；暴雨和洪水等极端天气事件增加病虫害扩散的风险，使植物更容易受到霉菌的侵害；高温则加快作物生长，缩短籽粒灌浆阶段，增加开花期不育率[10](p2-15)。而在大气中CO2浓度升高的环境下，一些作物病原体活性增强，诱发小麦赤霉病，造成水稻稻瘟病、纹枯病和稻曲病逐年加重，不仅使作物产量降低，而且还直接影响其品质，包括冬小麦蛋白质和赖氨酸含量下降，稻米中对人体很重要的铁、锌元素以及蛋白质和氨基酸含量明显下降等。气候智慧型农业强调以综合和互补的方式解决农业发展可持续性和农产品质量安全问题。这包括：通过加大投资，提高农业抵御和应对气候变化能力的同时，降低农产品质量安全风险；减少农业化学品的投入，改善土壤结构，降低农产品有害物残留；积极创造有利的气候融资环境，加强跨学科技术研发与合作，提升农产品特别是食品质量和安全性。

可见，气候智慧型农业是能够提高农业生产力和增加农民收入的高效农业，是不断增强气候变化抵御力的现代农业，是持续减少农业温室气体排放的绿色农业，也是有效保障农产品质量安全的优质农业。与此同时，气候智慧型农业要求在国家整体层面出台相关政策措施，筛选、组合和集成多项适应性技术措施，采取协调统一行动，特别是发挥微观市场主体的主动性、积极性和创造力，推动农业高质量、绿色低碳和可持续性发展。

三、气候智慧型农业新理念模型实践：以“稻虾共作”为例

中国是气候智慧型农业实践先行国家之一。2018年获批的世界银行项目“湖北省安全、可持续、智慧型农业项目”正式启动湖北气候智慧型农业实践，其中，“稻虾共作”是开展气候智慧型农业实践示范的重点之一。“稻虾共作”是根据我国传统“农—渔”系统经验而发展出的水稻—小龙虾综合种养新模式。2019年，“稻虾共作”面积高达1586万亩，占小龙虾总养殖面积的85.96%，占全国稻渔综合种养总面积的45.62%①数据来源：《2020中国小龙虾产业发展报告》，《中国水产》2020年第7期；《中国稻渔综合种养产业发展报告（2020）》，《中国水产》2020年第10期。。其中，从养殖面积和小龙虾产量看，湖北均居全国首位（见表4）。在推进农业供给侧结构性改革和实现农业高质量发展进程中，“稻虾共作”有望成为我国开展气候智慧型农业新理念实践的典型范例。

（一）种养复合、品种改良等技术措施提高农业综合产能

“稻虾共作”最初是在“稻虾连作”基础上发展起来的一种创新型生产模式，通过合理规划种养，采用优质品种来提高农业综合生产能力。（1）“稻虾共作”基本保证水稻稳产增收。实践表明，“稻虾共作”有利于改善土壤肥力，提高单株稻穗总粒数，并通过种植品质优、穗型大的优良水稻品种，使在该模式下实现减少水稻单位种植面积的同时保证稳产甚至稍有增产。（2）“稻虾共作”实现小龙虾增产增收。“稻虾共作”产出的小龙虾可以帮助农户获取可观的经济收益。据测算，“稻虾共作”农田净收益较常规单一水稻种植农田增加4.7—6.3倍，增收效益显著。（3）合理规划提高小龙虾产能。随着种养技术的改进和成熟，“稻虾共作”已从原有的年度“一稻一虾”跨越到“一稻两虾”，一个农业生产年度收获两季的小龙虾，使得小龙虾的产能成倍增加。总体来看，“稻虾共作”较好地利用了稻田的浅水环境和冬闲期，使稻田利用率和产出率得到有效提高，实现“一水两用、一田双收、粮虾双赢”，显著提高农业综合生产能力。

（二）农田改造、多样性维系等技术手段增强农业适应气候变化能力

“稻虾共作”以综合运用多种技术措施为条件，有效增强农业适应气候变化的能力。（1）对稻田实施工程化改造，增强农田的排涝能力。“稻虾共作”的生产基础是对稻田进行简易工程改造，包括在稻田四周沿田埂内侧开挖环形养虾沟（弧形拐角）与田间沟，并用挖沟的泥土加宽、加固农田田埂，一方面满足小龙虾养殖的场所需求，另一方面适应长江中下游地区低湖田数量偏多以及农业生产阶段雨季时间长、雨量充沛极易发生水涝灾害等气候条件。（2）保持自然原生态生产方式，增加稻田生物多样性。“稻虾共作”基本上是保持农业生产在自然原生态状态下进行，与单一水稻种植方式相比较，其稻田昆虫种群、水草种类以及各种浮游生物与微生物等均明显增多，稻田系统的生物多样性建立起更稳固的食物链和能量循环网络，能够有效增强气候变化的适应能力。（3）实现生产多元化，提高农户的抗风险能力。“稻虾共作”可使农户同时收获稻谷、小龙虾两种农产品。在气候变化影响（如降雨、气温、病虫害等）陡然增强时，如果出现水稻减产，农户可凭借小龙虾的养殖保证收入；如果引起小龙虾养殖受损，农户则可以依靠水稻收成降低损失程度。通过实施稻田简易工程改造、生物多样性维系、农产品多元化等综合措施，提高农户抗拒风险的能力，增强农业对气候变化影响的适应力。

表4：2019年小龙虾养殖排位前5省情况

（三）小龙虾习性、低碳减排等技术规范减少农业温室气体排放

在传统的水稻种植模式下，稻田是CH4、CO2、N2O等人为温室气体的重要排放源之一，而“稻虾共作”通过改良稻田的物理化学性质，进而减少农田温室气体排放。（1）小龙虾的掘洞习性使整个稻田中水土界面和含氧量大大增加，降低CH4生产菌丰度的同时增加CH4氧化菌丰度，抑制了CH4的排放并促进其分解。数据显示，按稻田养虾农田面积5.67×105hm2推算，“稻虾共作”农田每年CH4减排量可达1.05×105吨[11](p1245-1253)①2019年稻田养虾农田面积增加为1586万亩，据此测算，“稻虾共作”农田每年CH4减排量可达1.96×105吨。。（2）“稻虾共作”可保持稻田土壤冬季长期处于淹水状态，可以降低土壤含氧量，从而抑制好氧微生物活性及其硝化作用的进行，使CO2与N2O排放量双双降低。（3）“稻虾共作”因其自身拥有的良性生态循环，明显降低稻田能源、化肥、农药等投入品施用频次和用量，从而有效减少稻田因投入品使用带来的人为温室气体排放。

（四）自然原生态生产、减量提质等技术应用保障农产品质量安全

当前，农业生产过程中农用化学品的过度使用已导致农业面源污染和土壤退化，影响农产品质量安全；而“稻虾共作”的优势就在于不施用或少施用此类产品，保障稻、虾等质量安全。（1）“稻虾共作”通过稻、虾互利共生，确保稻米、小龙虾等农产品质量安全。在“稻虾共作”下，小龙虾捕食、掘洞等习性可为稻田灭虫、除草、松土、增肥，而水稻生长环节相应地可为小龙虾供饵、遮阴、避害，达成绿色生态的互利共生双赢，提升农产品质量安全。（2）“稻虾共作”可改善农作物的生产环境，保障农产品品质。“稻虾共作”通过内部自然生态循环，降低农业生产过程对化肥、农药等农用化学品的依赖程度，缓解稻田水体污染、土壤板结等问题，有效改善农作物的生产环境，实现农业绿色生产，切实保障农产品质量安全。（3）“稻虾共作”可提高农产品市场可交易性。“稻虾共作”充分利用稻与虾的共生关系，基本保持农业生产在自然原生态状态下进行，产出的稻米垩白粒率和垩白度均出现明显降低，稻米的外观品质、口感得到有效改善[12](p17-19)，市场可交易性增强。总之，“稻虾共作”生产模式能够有效保障农产品质量安全。

四、气候智慧型农业新理念实践面临的挑战

（一）实现目标多元、均衡发展目标困难多

气候智慧型农业技术实施可以提高农业生产率，增强气候变化适应力，减少农业温室气体排放和保障农产品质量安全，但是要在这些领域同时实现收益是困难的，一个领域收益的增加可能伴随着另一个领域收益的损失。这是因为，在推行气候智慧型农业技术措施初期，通过减肥减药尽管能够达成减排目标，但易导致粮食减产风险，从而影响国家粮食安全。另外，为提高农业生产力和增强农民适应气候变化的能力，需要强化组织之间的协同，帮助那些易受气候变化影响且资源相对贫乏的农民，但这可能面临较高的前期成本和较低的投资回报双重压力。2019年上半年，尽管小龙虾全产业链的价值实现持续保持较高增长，“稻虾共作”的减排环境效应也不断凸显，然而，对于那些首次采用该模式的虾农而言，既遭遇到了前期虾苗投入时的高价，同时又要承受夏季小龙虾集中上市期“虾贱伤农”的痛苦，普遍面临投资亏损。特别是2020年突发的新冠肺炎疫情给包括“稻虾共作”在内的农业生产带来前所未有的挑战。因此，推行气候智慧型农业实践，有赖于政府、市场和经营主体等共同发力。

（二）基础建设滞后，相关技术推广可持续性难度大

在国家强农、惠农等政策持续和高强度支持下，我国农田水利、道路交通、农产品流通等农业基础设施建设步伐不断加快。但受发展底子薄、历史欠账多、创新能力弱等影响，包括农村气象、农业信息化、数字农业等新型农业基本建设较为滞后。受制于气象信息、技术设备及专业人才等因素影响，我国农业气象预报供求失衡状况并没有得到根本好转，对突发性灾害天气的防灾减灾能力整体薄弱，并且各地气象预报、灾情监测及评估等信息交流与合作不足。特别是农业信息化、数字化特别是智慧化建设迟缓，农村信息孤岛现象依然存在，与气候智慧型农业发展要求相距甚远，阻碍实践示范和技术推广应用。

（三）市场发育不良，产出成果价值实现路径长

当前，我国农户家庭耕地规模普遍较小，而土地流转市场发育不成熟，土地流转成本不断提高，限制了土地向种植大户、农民合作社和家庭农场集中。同时，受打工经济影响，当前在家务农的劳动力以妇女、老年人居多，承担着除播种和收割外的多数田间管理活动，低质劳动力更倾向于用农用化学品代替保护性耕作等传统措施。特别是“稻虾共作”产出的小龙虾、“虾稻米”等优良品性并未得到市场消费者的广泛认同，“虾稻米”目前只能以普通稻米价格进行销售，与五常稻花香、金龙鱼、华润五丰等东北大米售价相距甚远。土地流转市场、劳动力市场、终端消费市场等发育不成熟，拖延了“虾稻米”、小龙虾优质农产品市场价值的实现，也不利于气候智慧型农业的高质量发展。

五、促进我国气候智慧型农业发展的对策

（一）积极倡导气候智慧型农业新理念

发展气候智慧型农业，要求在气候变化的背景下因地制宜地调整农业结构，推进农业发展由一般性数量扩张向质量提升和效益提高方向转变，致力于实现农业高质量、绿色低碳和可持续发展。这与当前我国正大力推进的农业供给侧结构性改革目标相一致。我国不同区域应综合考虑其资源禀赋、产业基础、区位优势和市场条件，因地制宜，科学规划，调整农产品生产和供给结构，促进各类农业资源合理开发利用与有效保护，发挥农业生态系统增碳减排潜力，推进农业发展方式加快转变，可以优先选择在合适地区开展诸如“稻虾共作”、莲—渔生态立体混养、食用菌种植循环、畜牧业生态养殖示范等气候智慧型农业实践示范。

（二）加大气候智慧型农业实践政策支持力度

推广应用气候智慧型农业技术成果有利于保障国家粮食安全和增强气候变化的抵御力，而其在低碳减排上的良好表现还可以帮助中国履行减排国际承诺。特别是针对我国气候智慧型农业实践存在的投入不足、基础建设滞后以及创新能力不强等现实问题，各级政府应增强发展气候智慧型农业重要性的认识，把农业资金支持气候智慧型农业科技创新摆在更加突出的地位，从增加研发投入、加强国际合作和加快基础建设等方面强化对气候智慧型农业的政策支持。可以说，及时高效地提供农业科技创新和发展基础条件等资金支持已成为我国当前乃至今后农业应对气候变化、推进气候智慧型农业实践的重大需求。

（三）提升气候智慧型农业农产品市场价值

气候智慧型农业通过采用综合与互补的方式，实现农业绿色发展和保障农产品质量安全。借鉴国际先进经验，开展质量认证是当前通行的农产品和食品质量安全管理的基本手段，也是发挥市场配置资源主体功能的重要方式。为此，我国可以通过加强农业部门与气象、环保、金融等多部门合作，对气候智慧型农业生产管理模式产出的农产品建立质量评价体系，适时有序地开展气候智慧型农业农产品品质认证，如针对“稻虾共作”产出的“虾稻米”，可以开展类似于农业“三品一标”的稻米品质认证，并逐步取得消费者对优质“虾稻米”品牌的认同，以此为基础实现气候智慧型农业农产品市场价值增值，推动气候智慧型农业在我国更广范围实践示范。