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摘 要： 摘要：氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響巨大，同時農(nóng)業(yè)對氣候的影響也不容忽視。 從生態(tài)環(huán)境保護和大氣污染防治角度，介紹幾種利于生態(tài)環(huán)境改善的農(nóng)業(yè)技術模式農(nóng)業(yè)微生態(tài)技術、農(nóng)林廢棄物高效利用技術、化肥減控技術、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理技術、植物型自然生物固碳技術等。 關鍵詞：農(nóng)業(yè);
摘要：氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響巨大，同時農(nóng)業(yè)對氣候的影響也不容忽視。 從生態(tài)環(huán)境保護和大氣污染防治角度，介紹幾種利于生態(tài)環(huán)境改善的農(nóng)業(yè)技術模式———農(nóng)業(yè)微生態(tài)技術、農(nóng)林廢棄物高效利用技術、化肥減控技術、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理技術、植物型自然生物固碳技術等。
關鍵詞：農(nóng)業(yè);氣候;生態(tài)保護;溫室氣體;減排;技術模式;微生態(tài)
氣候變化給人類帶來各種各樣的氣候災害，且所帶來的經(jīng)濟損失也是驚人的。各種氣候災害是人類的大敵，尤其對農(nóng)業(yè)而言，其對氣候變化反映最為敏感，抵御能力最為脆弱，影響也更為巨大。同時，農(nóng)業(yè)對氣候的影響也不容忽視。
1 農(nóng)業(yè)溫室氣體排放對氣候的影響
氣候變暖主要是由于人為溫室氣體(GHG)排放增加所致，農(nóng)業(yè)領域是一個重要的 GHG 排放源。 全球農(nóng)業(yè)領域 GHG 排放約占總人為排放的 30%，我國農(nóng)業(yè)領域的排放比重約占 20%， 主要氣體有 CO， CH4，N2O 和 NO 等。 IPCC 指出，農(nóng)業(yè)溫室氣體排放主要來源包括反芻動物消化、動物糞便處理產(chǎn)生的 CH4 和 N2O 排放、水稻厭氧條件下的 CH4 排放、農(nóng)田過量使用氮肥產(chǎn)生的 N2O 排放、 農(nóng)田耕作產(chǎn)生的 CO2 排放等。而在農(nóng)業(yè)源中，畜禽養(yǎng)殖業(yè) COD 和氨氮排放量分別為 1 268.26 萬 t 和 71.73 萬 t，占農(nóng)業(yè)源 COD 和氨氮排放量的 95.8%和 78.1%，大量畜禽廢棄物給養(yǎng)殖場周邊環(huán)境帶來諸如大氣、水、土壤等環(huán)境污染問題。 畜牧業(yè)是我國農(nóng)業(yè)領域最大的 CH4 排放源，是農(nóng)業(yè)溫室氣體和面源污染的排放大戶。
2 農(nóng)業(yè)溫室氣體減排途徑
2.1 充分利用微生態(tài)技術，減少動物腸道 CH4 排放
反芻動物排放的 CH4 是通過腸道發(fā)酵過程產(chǎn)生的，反芻動物瘤胃內(nèi)的產(chǎn)甲烷菌通過微生物作用合成甲烷，但甲烷并不能被動物機體利用，只能通過噯氣排出體外。 通過研發(fā)推廣微生態(tài)產(chǎn)品及其技術，可以減少反芻動物 CH4 排放。 微生態(tài)技術具有以下功能：一是提高動物單產(chǎn)水平，通過減少并調(diào)控畜禽養(yǎng)殖數(shù)量來提高養(yǎng)殖效益，從而減少 CH4 的排放總量。 二是通過調(diào)配畜禽日糧結構，借助有益微生物菌群，改善和分解低品質(zhì)飼料纖維素等多糖分子，提高畜禽對飼料的消化率， 減少瘤胃 CH4 生成量和糞便中有機物的殘留，減少單位飼料消耗的 CH4 產(chǎn)量。 三是通過微生態(tài)工藝使常規(guī)飼料生物顆粒化，縮短飼料在瘤胃內(nèi)的停留時間，減少營養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃內(nèi)發(fā)酵造成的能量損失。 四是通過微生態(tài)菌群抑制產(chǎn)甲烷菌活性，從而調(diào)控瘤胃內(nèi) CH4 的大量生成。
2.2 高效利用畜禽糞尿， 減少畜禽廢棄物溫室氣體排放量
我國年畜禽糞便資源總量約為 8.5 億 t， 相當于 78.4 Mt 標煤。 提高畜禽廢棄物綜合利用率，使其變廢為寶，可有效減少溫室氣體的減排量。 利用厭氧發(fā)酵原理開發(fā)畜禽廢棄物發(fā)酵菌劑，可將污物處理為生活用沼氣和生物有機肥，其中，沼氣可直接用作燃料以有效利用 CH4。 同時，利用畜禽廢棄物發(fā)酵菌劑還可替代傳統(tǒng)糞便清理方式，有效減少 CH4 排放。 一頭豬年產(chǎn)糞尿量達 2.1 t，若采用水沖式清糞，其污水排放量將增加 4 倍以上;而采用干清糞節(jié)水工藝，實行糞污干濕分離、雨水和污水分流，并將畜禽廢棄物發(fā)酵菌劑處理， 可將畜禽廢棄物溫室氣體排放量降到最低。試驗表明，與水沖清糞相比，經(jīng)發(fā)酵菌劑處理后的畜禽廢棄物 CH4 排放量減少 55%以上。
2.3 推廣發(fā)酵床等健康養(yǎng)殖技術， 實現(xiàn)畜禽污染物 “零排放”
畜禽養(yǎng)殖對大氣污染主要來自畜禽糞便產(chǎn)生的臭氣，尤其是規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖密度高、清糞不及時、消毒不力等因素加劇了舍內(nèi)空氣環(huán)境的惡化，需要利用生物除臭技術進行處理。微生物制劑能夠減少氣載病原菌數(shù)量，增加氣載有益菌數(shù)量，降低畜禽疾病感染率，抑制病原菌生長，同時還能降低禽舍內(nèi)溫室氣體 CH4，N2O，NH3 和 H2S 等釋放量，對畜舍內(nèi)有害氣體具有凈化作用。 試驗表明， 可使 NH3 降解率達 74.3%， H2S 降解率達 81.6%，并可大幅降低養(yǎng)殖場畜舍內(nèi)的有害臭味。 同時，利用微生物作為物質(zhì)能量循環(huán)和轉(zhuǎn)換“中樞”，推廣發(fā)酵床式養(yǎng)殖方式。 這種模式?jīng)]有任何廢棄物、排泄物排出養(yǎng)殖場，大大減輕養(yǎng)殖業(yè)對周邊環(huán)境的氣液污染，是節(jié)約能源、減少疾病和用藥、清除糞臭、實現(xiàn)零排放的環(huán)保生態(tài)型健康養(yǎng)殖方式。
2.4 開發(fā)應用生物有機肥， 降低農(nóng)業(yè)面源污染和 GHG 排放
我國農(nóng)田碳吸收匯約為 0.20 億～0.67 億 t C，農(nóng)田 N2O 排放量中有 57.8%來自化學氮肥施用，22.9%來自糞肥施用。 施用有機肥可有效增加土壤碳儲量。我國畜禽糞便年產(chǎn)量達 17.3 億 t， 是工業(yè)廢棄物的 2.7 倍，其氮、磷、鉀總貯量為 0.633 億 t，相當于 0.493 億 t 尿素、1.194 億 t 過磷酸鈣和 0.338 億 t 氯化鉀。充分利用規(guī)模化畜禽場排泄物生產(chǎn)肥效顯著、環(huán)境友好型生物有機肥料，可直接或間接提供植物所需養(yǎng)分并改善土壤性能，大大提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，實現(xiàn)農(nóng)牧結合，推動循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展。同時，有助于調(diào)節(jié)土壤系統(tǒng)有益微生物的活性，提高氮肥利用率，促進農(nóng)田固碳減排，降低農(nóng)田 N2O 排放 14%～30%。
2.5 高效利用農(nóng)林廢棄物， 減少 CO2，CH4 和 N2O 排放
動物糞便等廢棄物的厭氧儲存及處理、作物秸稈焚燒均產(chǎn)生 CO2，CH4 和 N2O。 通常秸稈焚燒、糞便處理方式、 氣候條件等決定著溫室氣體排放量的大小。減少秸稈、 糞便等農(nóng)林廢棄物 CO2，CH4，N2O 排放量的主要措施是針對排放潛力大的廢棄物焚燒及露天存放過程，通過生物炭技術固碳和厭氧發(fā)酵回收甲烷氣體，可減少溫室氣體排放。另外，在畜禽飼料中使用微生態(tài)添加劑可抑制 CO2，CH4，N2O 等溫室氣體的產(chǎn)生。 其中，沼氣技術就是通過畜禽糞便和污水厭氧硝化而產(chǎn)生的。 沼氣可作為燃料替代化石能源，也可用作發(fā)電和動力燃料。 據(jù)推算，一個 8 m3 的戶用沼氣池平均年產(chǎn)沼氣 385 m3 ，相當于替代 605 kg 標準煤。 目前，農(nóng)村沼氣項目已被廣泛開發(fā)為 CDM 項目或自愿碳減排項目。
2.6 控制并減少化肥使用量，減少 N2O 排放
土壤中氮的主要來源是施用化肥、廄肥及農(nóng)作物殘留物。過量施用氮肥會導致肥料無法被農(nóng)作物利用和被微生物吸收，這些過量的氮素一部分通過土壤的硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)?N2O 并釋放到大氣中， 另一部分滲透到地下水中污染水資源。 伴隨著我國農(nóng)業(yè)的“十二連增”，農(nóng)業(yè)化肥投入量在逐年增加，我國農(nóng)業(yè)增產(chǎn)對化肥的依賴度越來越高， 這不僅導致土壤的過度利用，而且使 N2O 排放量呈上升趨勢。 因此，提高氮肥利用率是減少農(nóng)業(yè) N2O 排放的關鍵措施。
本文來源于：《農(nóng)業(yè)科技與裝備》刊由遼寧省農(nóng)業(yè)機械化研究所主辦，遼寧省農(nóng)機學會、遼寧省農(nóng)學會、遼寧省農(nóng)業(yè)工程學會協(xié)辦重點刊登農(nóng)學、植保、園藝、土壤與環(huán)境、農(nóng)業(yè)工程以及農(nóng)產(chǎn)品加工等領域研發(fā)成果，宣傳推廣農(nóng)業(yè)新品種、新產(chǎn)品、新技術、新工藝;堅持高起點和高質(zhì)量，擇優(yōu)登載對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有指導價值并能反映農(nóng)業(yè)科技與裝備前沿成果的文章，
目前，我國農(nóng)業(yè)氮肥利用率為 20%～40%，如果長期采用微生態(tài)、測土配方施肥等農(nóng)業(yè)先進技術，可將農(nóng)業(yè)氮肥利用率提高到 30%以上，N2O 排放量相應降低 15%以上，大幅減少作物需氮量，調(diào)節(jié)和解決作物需肥與土壤供肥之間的矛盾， 達到減少化肥用量、提高肥料利用率、實現(xiàn)作物增產(chǎn)的目的。試驗證明，利用微生態(tài)技術可使肥料利用率提高 10%～20%， 每年節(jié)約氮肥 1 000 萬 t，相應減少 CO2，CH4，N2O 等溫室氣體排放 12 000 萬 t。
2.7 加強稻田綜合管理，減少稻田 CH4 的排放
在厭氧環(huán)境下，稻田甲烷排放是由產(chǎn)甲烷菌利用田間植株根際有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化 CH4 形成的， 是除去水稻根際 CH4 氧化菌對 CH4 氧化后的剩余量。 稻田甲烷排放主要受土壤性質(zhì)及其根際菌群狀況、灌溉及水分狀況、施肥種類及方式、水稻生長及氣候等多因素影響。 水分是影響稻田 CH4 排放的決定性因子，通過改變稻田的水分管理和微生物菌群可改變產(chǎn)甲烷菌生存的厭氧環(huán)境，從而控制甲烷的產(chǎn)生和排放。 研究表明，節(jié)水灌溉、間歇式灌溉及微生態(tài)控制根系菌群能夠減少稻田甲烷的排放。 減少稻田 CH4 排放的主要管理措施除水分管理外，還包括品種選擇、施肥種類、施肥量等，應采取適當?shù)墓芾泶胧┻M行稻田耕作。
2.8 改進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施， 增加土壤系統(tǒng)的碳匯總量
農(nóng)業(yè)固碳主要依賴土壤系統(tǒng)。 通過改變栽培、耕作、施肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，可以增加土壤系統(tǒng)的碳匯總量。 一是大力推廣保護性耕作等減少機械進地次數(shù)、提高農(nóng)機作業(yè)效率的農(nóng)田生產(chǎn)措施，減少人類對土壤結構及功能的破壞。二是推行秸稈還田和增施有機肥，增加土壤植物殘體和有機質(zhì)含量，進而增加土壤碳的固定和投入。 農(nóng)村生物質(zhì)能源有很大發(fā)展?jié)摿Γ?jīng)合理開發(fā)利用，可以有效替代化石能源消耗，緩解能源危機，減少 GHG 排放，保護生態(tài)環(huán)境。 三是通過微生物技術改善土壤結構與功能，提高土壤固碳水平，減少過量使用化學氮肥造成的氮沉降。
2.9 通過植樹造林和還林還草， 實現(xiàn)植物型自然生物固碳
植物型生物固碳主要通過增加綠色植物生物產(chǎn)量方式來實現(xiàn)溫室氣體的減排，如植樹造林。 樹木生長需要吸收并固定 CO2，并將其轉(zhuǎn)換為生物量，從而形成森林的固碳效果。低產(chǎn)農(nóng)田退耕還林還草可使大氣碳較多地存留于土壤或較長時間儲存于植被中，人工林每生長 1 m3 的木材， 可吸收 CO2 約 1.83 t。 草地年固碳潛力為 23.9 Mt，占全球固碳能力的 29.0%。 可見，植物型生物固碳是非常有效的生物固碳方式。——論文作者：井 輝
參考文獻
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