金姝蘭，姚寧萍

（1.上饒師范學(xué)院，江西上饒334000；2.南昌師范?？茖W(xué)校，江西南昌330000）

溫室氣體的排放已成為生態(tài)惡化的首要原因。農(nóng)業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是溫室氣體的第二大重要來源[1]，同時又受到氣候變化的嚴(yán)重影響。鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)（簡稱鄱區(qū)）是我國著名的魚米之鄉(xiāng)和重要的商品糧油基地，農(nóng)業(yè)是該區(qū)的重要產(chǎn)業(yè)。發(fā)展“生態(tài)高值農(nóng)業(yè)”，必須實(shí)現(xiàn)由目前高碳經(jīng)濟(jì)向生態(tài)經(jīng)濟(jì)的根本轉(zhuǎn)變，低碳農(nóng)業(yè)是過渡。如何減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量并探尋減排方法，是鄱區(qū)建設(shè)的具體行動和必經(jīng)之路。

1 鄱區(qū)自然及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況

鄱區(qū)地處江西中北部，位于東經(jīng)114°29′～117°42′，北緯 26°29′～30°06′。該區(qū)地貌類型復(fù)雜多樣，西部是流水侵蝕中/低山、紅色崗地、丘陵盆地、第四紀(jì)冰川遺跡，中部以鄱陽湖湖積沖積平原為主，東部以高丘、低丘、中低山、信江及其支流發(fā)育的一和二級階梯為主。區(qū)內(nèi)土壤以紅壤為主，水稻土則為最主要的農(nóng)業(yè)土壤，在該區(qū)分布廣泛；耕地中水田占70%、旱地占30%，水田主要分布于鄱陽湖周邊圩區(qū)和5河尾閭平原區(qū)，旱地分布于崗丘地區(qū)。區(qū)內(nèi)植被類型齊全，包括常綠闊葉林、針葉林、竹林、針闊混交林、常綠和落葉闊葉混交林、落葉闊葉林、山地夏綠矮林、山地丘陵草灌、沙地植物、草甸、水生植物、沼澤。鄱區(qū)屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，降水季節(jié)分配不均，易澇易旱，春、夏、秋、冬平均氣溫分別為 16～17，28，19，5～7 ℃，該區(qū)西部、中部、東部多年平均降水量分別為1 434～1 744，1 341～1 861，1 633～1 861mm。

鄱區(qū)包括南昌、景德鎮(zhèn)、鷹潭3市以及九江、新余、撫州、宜春、上饒、吉安市的部分縣（市、區(qū)）共38個縣（市、區(qū)）和鄱陽湖全部湖體在內(nèi)，國土面積為5.12萬km2，占江西省國土面積的30%；耕地961 037 hm2，占江西省耕地的45.2%；人口占江西省總?cè)丝诘?0%；經(jīng)濟(jì)總量占江西全省的60%。鄱區(qū)是優(yōu)質(zhì)糧食（2007年糧食播種面積和糧食總產(chǎn)量分別占江西省總量的57.3%和51.3%）、淡水養(yǎng)殖（2007年水產(chǎn)品養(yǎng)殖面積及總產(chǎn)量分別占江西省的57.4%和60.3%）、棉花種植（2007年種植面積和皮棉產(chǎn)量分別占全省總量的83.4%和89.9%）、油菜種植（2007年種植面積和總產(chǎn)分別占全省的56.7%和54.9%）、畜禽養(yǎng)殖（2007年生豬出欄和肉類總產(chǎn)分別占全省的37.7%和36.2%）、有機(jī)茶生產(chǎn)、無公害蔬菜生產(chǎn)基地。

2 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體的影響因素

在人類活動所排放的溫室氣體中，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)排放的占 1/15～1/5，主要有 CO2，CH4，N2O和NOx等[2]。通過了解農(nóng)田土壤溫室氣體影響因素，可為溫室氣體減排措施的制定提供理論依據(jù)。

大量研究證明，生物因素（土壤主要溫室氣體的產(chǎn)生無不與土壤微生物、作物根系、土壤動物和各種真菌的數(shù)量及活性有關(guān)，即與生物因素密切相關(guān)）、土壤質(zhì)地（其直接影響土壤通透性和水分含量，進(jìn)而影響土壤硝化作用、反硝化作用、有機(jī)質(zhì)氧化分解和還原過程的相對強(qiáng)弱及溫室氣體的產(chǎn)生及其在土壤中的擴(kuò)散[3]）、土壤溫度（溫室氣體排放通量與土壤溫度之間存在一定程度的正相關(guān)）、土壤結(jié)構(gòu)（土壤團(tuán)聚體損失與土壤有機(jī)碳存在動力學(xué)關(guān)系[4]）、土壤濕度（CH4氧化和N2O排放與土壤水分含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)性[5]）、土壤pH（一定的酸化累積可促進(jìn)CO2排放，且CH4和N2O的排放基本上隨酸化累積程度的加深而增加）、土壤有機(jī)質(zhì)（土壤有機(jī)碳含量決定微生物碳庫的大小，從而影響CO2，CH4排放的總量）、農(nóng)作措施（耕作方式、灌溉方式、施肥方式、農(nóng)作物品種、畜禽養(yǎng)殖技術(shù)、病蟲害防治技術(shù)、農(nóng)業(yè)廢棄物的處理和利用）是影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放的主要因素。

3 鄱區(qū)低碳農(nóng)業(yè)實(shí)施路徑

低碳農(nóng)業(yè)是指在生產(chǎn)、經(jīng)營中排放最少的溫室氣體，同時獲得整個社會最大效益的產(chǎn)業(yè)。它具有低能耗、低污染、低排放、節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)種、高產(chǎn)、高效、安全等特點(diǎn)。農(nóng)業(yè)低碳通過固碳（培肥土壤和作物增產(chǎn)）與減排實(shí)現(xiàn)。根據(jù)溫室氣體影響因素，鄱區(qū)地形、氣候、植被、土壤、農(nóng)業(yè)發(fā)展情況和資源環(huán)境及目標(biāo)市場與系統(tǒng)內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)相互作用的關(guān)系尋找鄱區(qū)低碳農(nóng)業(yè)實(shí)施路徑。

3.1 保護(hù)性耕作

過度耕作使土壤中的碳素釋放，是農(nóng)業(yè)排放碳的主要途徑[6]。壟作免耕、覆蓋免耕等保護(hù)性耕作可以減少地表徑流量、土壤侵蝕和土壤水分蒸發(fā)，提高土壤水分的有效性，抑制雜草，更能減少溫室氣體的排放。免耕可以減少農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用，減少化石燃料的燃燒和CO2的排放。許多研究表明，免耕可增加土壤團(tuán)聚體數(shù)量，保存土壤中的碳含量，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[7]。Tracy等認(rèn)為，由于有機(jī)質(zhì)對土壤N，P，K的吸附作用，免耕會提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，自然有機(jī)質(zhì)吸附的N，P，K也會隨著增加，提高土壤肥力，同時隨著土壤肥力的增加，耕作中化肥的使用也相應(yīng)減少，也就減少了N2O的排放[8-10]。夏季鄱區(qū)是我國四大火爐之一，盛夏覆蓋免耕可降低地溫，減少溫室氣體排放，鄱區(qū)應(yīng)大力推廣免耕稻草覆蓋種植甘薯、油菜、棉花、無公害蔬菜。此外，鄱區(qū)保護(hù)性耕作還應(yīng)大力發(fā)展間作、混作、套作、復(fù)種、輪作多熟種植技術(shù)。作物輪作可以改善土壤理化和生物學(xué)性狀，消除土壤有毒、有害物質(zhì)，減少作物病蟲草害，對實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和提高農(nóng)田經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用（如鄱區(qū)水稻與棉花輪作取得了較好效果）。此外，間混套作比一般的單作具有更高的資源利用率、生產(chǎn)力和抗逆力。當(dāng)前，適宜在鄱區(qū)推廣的農(nóng)作物間混套作模式有早稻+晚稻/紫云英、玉米+大豆、花生+玉米、棉花+蔬菜、紫云英×油菜×肥田蘿卜、油菜/棉花等等。

3.2 灌溉節(jié)水技術(shù)的運(yùn)用

灌溉節(jié)水技術(shù)的運(yùn)用可提高灌溉效率，影響作物生長機(jī)理、田間灌溉微環(huán)境。有研究認(rèn)為，滴灌能很好地保持土壤疏松狀態(tài)，土壤孔隙度高，通氣性能好，厭氧環(huán)境被破壞，厭氧細(xì)菌繁殖受抑制，因此甲烷排放減少且不破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，滴灌土層中的土壤含水量、土壤中有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀的含量、作物產(chǎn)量均較高；噴灌可節(jié)約灌溉水25%以上，減少硝態(tài)氮對地下水的潛在污染，能夠促進(jìn)種子的出苗及植物生長[11]。大量研究還表明，保水材料通過自身的吸水、供水可增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低土壤容重，增加孔隙度，抑制蒸發(fā)以達(dá)到保水效果，減少降雨對土壤的侵蝕[12]。鄱區(qū)7月中旬后進(jìn)入伏旱，天氣炎熱干旱、降水量小、蒸發(fā)量大，而作物生長旺盛、需水量大，灌溉用水十分緊缺。因此，滴灌、噴灌技術(shù)和保水材料的運(yùn)用是該區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

3.3 發(fā)展環(huán)境友好型施肥體系

合理的養(yǎng)分投入不僅是提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)的重要措施，也是影響土壤生產(chǎn)力提高與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要因素。無機(jī)肥和有機(jī)肥都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可或缺的資源。但過量使用有機(jī)肥會促進(jìn)土壤中CO2和CH4的排放，有機(jī)肥和畜禽糞肥的堆放場地產(chǎn)生大量氨氣，且有機(jī)物的焚燒可直接向大氣排放大量的CO2，CH4及固體微粒，使城鄉(xiāng)空氣受到嚴(yán)重污染。過量施用氮肥會呈現(xiàn)出碳成本高于碳收益的形勢[13]，即生產(chǎn)化學(xué)氮肥所消耗的化石燃料造成的碳排放、氮肥的揮發(fā)及使用氮肥導(dǎo)致的N2O排放增加所造成的溫室效應(yīng)足以完全抵消施用氮肥的土壤固碳潛力。向艷文等[14]認(rèn)為，化肥和有機(jī)肥（稻草）長期配合施用能顯著提高大團(tuán)聚體內(nèi)有機(jī)碳、氮的含量和儲量，是改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提升紅壤水稻土肥力的有效措施。紅壤水稻土是鄱區(qū)主要的土壤，具有酸、貧、黏等特點(diǎn)。鄱區(qū)有機(jī)碳密度低，尤其九江地區(qū)有機(jī)碳密度只有3.330 kg/m2[15]，是江西省有機(jī)碳密度最低區(qū)。因此，通過測土配方，根據(jù)鄱區(qū)土壤及作物需求，堅(jiān)持有機(jī)-無機(jī)肥配施，不但能提高鄱區(qū)土壤松結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)含量，培肥土壤，更能提高土壤固碳量和生產(chǎn)力、減少溫室氣體的排放。

3.4 建立健康養(yǎng)殖區(qū)

鄱區(qū)為保護(hù)性單元類型，具有調(diào)蓄洪水、調(diào)節(jié)氣候、凈化水體、保護(hù)生物多樣性等生態(tài)功能，有各種野生鳥類310多種，越冬的候鳥多達(dá)80萬～100萬只，種類有148種。區(qū)內(nèi)有世界最大的越冬白鶴群，集聚最多時總數(shù)可達(dá)2 958只，占世界白鶴總數(shù)的95%[16]；有魚類136種。鄱陽湖是過水性湖，枯水期有大面積的湖灘草洲露出湖面，湖洲草地面積為12萬hm2，理論載畜量為奶牛15萬頭，肉牛23萬頭[17]。以保護(hù)鄱陽湖一湖清水為前提，統(tǒng)籌考慮畜牧養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益，依靠鄱區(qū)的資源、區(qū)位和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，根據(jù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，發(fā)展畜牧、漁業(yè)健康養(yǎng)殖區(qū)（所謂健康養(yǎng)殖，就是在養(yǎng)殖環(huán)境自凈能力限度內(nèi)，養(yǎng)殖產(chǎn)生的污染對其他生物和養(yǎng)殖生物自身的健康不產(chǎn)生危害狀態(tài)下的養(yǎng)殖方式），進(jìn)行草地資源生態(tài)監(jiān)測，嚴(yán)格控制養(yǎng)殖數(shù)量和規(guī)模（實(shí)際飼養(yǎng)奶牛12萬頭、肉牛20萬頭左右）?？子袢A等[18]研究認(rèn)為，合理放牧有助于土壤碳的積累，可減少碳釋放；過度放牧不僅使草地植物固定碳素的能力降低，大大減少草地植被對土壤碳庫的碳輸入，而且會促進(jìn)土壤的呼吸作用，加速碳素從土壤向大氣中的釋放。此外，吳英豪等[16]認(rèn)為，過度放牧?xí)绊懓Q棲息。10月至第2年3月枯水時期，洲灘顯露，湖泊釋放CO2，通過建立畜牧、漁業(yè)健康養(yǎng)殖區(qū)有助于防風(fēng)固沙，凈化水體，保護(hù)氣候和生物多樣性。

3.5 生物固碳/氮

鄱區(qū)崗地、丘陵、山地分布廣泛，海拔高度為500～1 200m，土地類型為宜園土壤資源和宜林土壤資源類，具有保持水土、調(diào)節(jié)氣候、提供經(jīng)濟(jì)植物、儲存碳氮功能。王華等[19]研究表明，次生常綠闊葉林碳、氮儲存功能最強(qiáng)，杉闊混交林比同林齡的杉木純林碳、氮儲存功能強(qiáng)。根據(jù)該區(qū)地形、土壤等特點(diǎn)，圍繞江西省森林覆蓋率達(dá)到63%的目標(biāo)，充分發(fā)揮次生常綠闊葉林和杉闊混交林的最佳生態(tài)效應(yīng)，大力種植香樟樹、杉木、花卉、中藥材、柑橘、茶葉、茶油、豆科作物，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益的最大化。

3.6 運(yùn)用新型農(nóng)業(yè)技術(shù)

3.6.1 病蟲害防治技術(shù) 實(shí)施農(nóng)作物病蟲害的綜合防治措施。應(yīng)充分發(fā)揮自然因素的控害作用，全面普及生物防治和物理防治病蟲害技術(shù)，積極推廣農(nóng)藥增效劑和農(nóng)藥替代品，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)的研究，以恢復(fù)和保持農(nóng)田生態(tài)平衡，達(dá)到控害、保產(chǎn)、保益、保環(huán)境、保安全、增效益的目的。

3.6.2 新型農(nóng)作物育種技術(shù) 如培育抗高溫、耐干旱、抗病蟲害的高產(chǎn)品種，開發(fā)培育氮素高效利用的水稻品種，可減少N2O排放對環(huán)境的破壞，有助于全球溫室氣體排放的控制。

3.6.3 畜禽清潔養(yǎng)殖技術(shù) 畜禽養(yǎng)殖不僅會排放大量廢水，而且還是導(dǎo)致全球變暖的6種溫室氣體中CO2，N2O和CH4的主要來源。根據(jù)國家的政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，畜禽養(yǎng)殖業(yè)通過改變養(yǎng)殖方式，由傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式向清潔養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《畜禽養(yǎng)殖場污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。鄱區(qū)是重要的畜禽養(yǎng)殖基地，每年要產(chǎn)生大量的畜禽糞便，由于糞污處理率低，造成的環(huán)境污染狀況嚴(yán)重。針對規(guī)?；B(yǎng)殖場開展清潔發(fā)展機(jī)制（Clean DevelopmentMichanism，CDM），即對于規(guī)模養(yǎng)殖場，利用沼氣工程處理糞污，并利用產(chǎn)生的沼氣發(fā)電來替代養(yǎng)殖場從電網(wǎng)購電，這樣既能減少現(xiàn)有的糞便管理方式造成的CH4排放和對周邊環(huán)境的污染，又能充分利用可再生能源，減少以化石燃料為主的電網(wǎng)電量使用造成的溫室氣體排放。

3.7 農(nóng)業(yè)廢棄物的處理和利用

農(nóng)業(yè)廢棄物主要包括作物秸稈和畜禽糞便。首先，將作物秸稈和畜禽糞便進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，用于生活燃料和發(fā)電，沼渣可作為有機(jī)肥在農(nóng)田中施用，實(shí)現(xiàn)秸稈還田。其次，作物秸稈綜合利用[20-21]，如秸稈飼用、秸稈發(fā)電、秸稈碳化等是繼秸稈還田處理后，適合鄱區(qū)特點(diǎn)的高效資源化利用方式。目前，鄱區(qū)沼氣利用模式為：糧（飼）-豬（牛）-沼-稻（果、棉、茶、油、菜）。

鄱區(qū)低碳農(nóng)業(yè)的全面實(shí)施還需創(chuàng)建技術(shù)創(chuàng)新公共平臺，進(jìn)一步完善產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制，培養(yǎng)消費(fèi)者的生態(tài)消費(fèi)意識，提高消費(fèi)者的生態(tài)購買能力，形成低碳生活方式，創(chuàng)新體制機(jī)制，發(fā)展碳融資，構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，即形成農(nóng)戶、農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)、消費(fèi)者、農(nóng)資部門、農(nóng)業(yè)流通組織、農(nóng)技研發(fā)推廣部門以及政府一條龍鏈?zhǔn)桨l(fā)展的低碳模式。

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