实现“碳中和”，对农业将产生怎样的巨大影响？

gecccn · 发表于 2021-11-22 08:58:54

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  由二氧化碳等温室气体排放引起的全球气候变化已经成为全人类需要面对的重大挑战之一，到本世纪中叶实现碳中和是全球应对气候变化的最根本的举措。中国国家主席习近平于2020年9月22日在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表讲话，宣布中国将力争于2030年前实现碳达峰，并努力争取2060年前实现碳中和。习主席的讲话，首次向全球明确了中国实现碳中和的时间表。这意味着中国将完成全球最大碳排放强度降幅，用全球历史上最短的时间实现从碳达峰到碳中和。
  碳达峰，某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值然后经历平台期进入持续下降的过程，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点。
  碳中和，也称为净零二氧化碳排放，是指在特定时期内全球人为二氧化碳排放量与二氧化碳消除量相等（如自然碳汇、碳捕获与封存、地球工程等）。
  在实现碳达峰、碳中和的征程中，农业的作用举足轻重。推进农业农村领域碳达峰碳中和，是加快农业生态文明建设的重要内容，是落实乡村振兴战略的重要举措，是全面应对气候变化的重要途径。
  《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》几次点名“农业”，要加快推进农业绿色发展，促进农业固碳增效。结合实施乡村建设行动，推进县城和农村绿色低碳发展。开展耕地质量提升行动，实施国家黑土地保护工程，提升生态农业碳汇。此外，农业农村部编制了《农业农村领域碳达峰碳中和实施方案》。
  减少农业碳排放，是全球面临的最大挑战
  根据PBL挪威环评机构的数据，2018年全温室气体排放量约为556亿吨二氧化碳当量，增速为2%，碳排放量前五的国家排放了全体62%的温室气体，依次为中国（26%）、美国（13%）、欧盟27国家（8%）、印度（7%）和俄罗斯（5%）。
  能源活动是全球温室气体的主要排放源，根据世界资源研究所（WRI）数据，2017年能源活动排放量占全球温室气体总排放量的73%，农业活动排放占 11.8%，土地利用变化和林业排放占6.4%，工业生产过程排放占比为5.7%，废弃物处理排放占3.2%。

数据来源：世界资源研究所（WRI）
  因此，要实现碳中和，能源活动领域的零碳燃料替代是核心内容，同时要加快交通运输、制造业和建筑业的脱碳过程。
  农业等部门温室气体排放虽然目前占比较小，但减排路径面临更加复杂的挑战：一方面，农业是最易遭受气候变化影响的产业；另一方面，农业是温室气体排放的重要来源。
  根据FAO的保守估计，到2050年全球人口将达到90亿以上，因此粮食产量至少需要增加70%才能养活全部人口。可以预见，减少农业部门的碳排放将是未来几十年全球面临的最大挑战之一。寻找可行的农业脱碳技术方案是首要解决任务。
  这些农业领域与碳排放密切相关
  农业生产占用了全球50%以上的可利用土地，消耗了超过地球70%的淡水，78%水体富营养化也归因于此，并且极大地影响了全球的生物多样性。自20世纪90年代以来，全球的农业碳排放增加了14%（美国国家环境保护局，2020）。
  从生命周期的角度来看，农业部门产生的碳排放贯穿于从种养业生产、到能源和投入品使用、以及废弃物处理全过程中，具体可分为四个部分（括号中数字为该环节在农业温室气体排放中的占比）
  1、畜牧业和渔业（31%）
  牲畜，特别是反刍动物（如牛），会在正常消化过程中（称为“肠发酵”）产生甲烷，此类排放占农业部门温室气体排放量的四分之一以上。畜禽粪便处理过程产生的甲烷和一氧化二氮也是另一个重要部分。此外，牧场和渔船燃料消耗所导致的排放等也归类于畜牧业和渔业排放。
  2、粮食生产（27％）
  21％的排放来自与农作物生产，6％来自动物饲料的生产，主要归因于化学肥料（如尿素）、有机肥料和农药的生产和施用过程中释放的一氧化二氮等温室气体。对于水稻等一类采用浸水种植的作物，在灌溉模式下，土壤中残存的腐烂植物分解也会产生大量甲烷。另外，农业生产过程中会对使用氮肥对土壤进行管理，在增加氮的利用率的同时也释放了一氧化二氮。
  3、土地利用（24%）
  农业生产扩张使得牲畜土地使用量、消费类作物占地量增加。这里的“土地利用”包含土地用途变化、草原燃烧和土壤翻耕等人类活动的总和，尤其是农业扩张导致森林、草原和其他碳“汇”转变为农田或牧场，再加上每年的收割活动，变相增加了二氧化碳的排放。
  4、食品供应链（18%）
  食品加工、运输、包装和零售都需要消耗能源和资源，从而导致碳排放。不过，运输排放仅占农业排放的很小一部分（6%），更主要的问题是食物浪费：据联合国粮食及农业组织估计，全球有三分之一的粮食会在供应过程中被浪费掉，这些粮食不能被人类利用从而浪费掉此前的碳排放。
  实现农业减排的技术探索
  农业的全面脱碳需要更加深刻的调整和变革，需要一系列、全方位而非单一、片面的解决方案。这些方案需要包括改变饮食习惯、减少食物浪费、创新农业生产技术与方式、寻找低碳食品等。同时还要改善农业投资生态，吸引资本及优秀人才，提高农业生产效率。以下简要讨论农业减排的若干具体方式：
  1、植物蛋白
  植物蛋白替代肉类和奶制品是有效降低畜牧业碳排放的举措之一。例如，平均每生产100g蛋白质，牛肉将带来近50kg温室气体排放，而豌豆仅产生0.4kg温室气体。从需求的角度看，消费者的偏好也在逐步变化。比如，近年来世界素食者的数量大大增加，美国素食者的数量已从2014年的400万增加到2018年的约2000万，增长了600％。

  2、精准农业
  指在农业生产中采用一些高技术含量的工艺和技术，在提高单产的同时减少肥料和农药的使用。这些技术包括无人机、传感器、卫星数据、自动化、机器人和AI技术等。这些技术的有效使用可以提高资源利用率和有效性，让农业实现“环境影响可测、生产过程可控、产品质量可溯”的目标。
  3、基因编辑
  在过去的30年中，种子的创新为提高单产做出了积极的贡献。预计基因编辑技术的进步将以比转基因生物技术更有力地影响未来的粮食供应。它能够提高氮肥利用效率，有效减少农作物损失，还在节省土地和水等资源方面具有巨大潜力。
  4、垂直农业
  垂直农业，也称为植物工厂，是指在高度受控的环境中以高空间密度生产蔬菜、药用植物和水果。与传统的田间耕作相比，其生产过程不使用农药，用水量可减少90％，并可节省多达95％以上的土地。
  但是，由于高昂的生产成本，其商业应用目前仅限于高价值农作物，例如绿叶蔬菜和草药等。展望未来，LED和设备的成本有望继续降低，使得垂直农业的生产成本也相应下降。此外，消费者对无公害食品和本地生产的低碳足迹食品的偏爱可能会继续支持垂直农业的快速增长。
  5、水产养殖
  鱼提供了健康的低脂蛋白质来源，其生产过程的碳密集度大大低于牛肉。
  但是，全球海洋渔业已经过度捕捞，人工水产养殖对于满足全球对鱼类不断增长的需求可能至关重要。多项水产养殖的研发和新项目正在进行中，这些项目一般会聚焦限制抗生素的使用、增加可持续饲料的使用、以及鱼粉和池塘沉积物的回收等。
  绿色优质的好产品、天人共美的好生态，包含着人们对美好生活的向往，是农业最独特的价值所在。推动农业高质量发展，促进农业绿色转型，我们要坚定不移沿着这条道路走下去，让绿色成为农业最靓的底色。

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