黑龍江省村域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡及低碳農業(yè)對策研究.pdf

1、目前世界各國日益關注以變暖為主要特征的氣候變化,由于人類的活動、工業(yè)的排放和化石燃料的使用,導致了二氧化碳的排放日益增加,加劇了全球的溫室效應。農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)中占有重要地位,農業(yè)既是碳匯也是碳源,一方面,農業(yè)生產中農作物可以固碳,另一方面農業(yè)生產中土壤呼吸、化肥的施用、畜禽養(yǎng)殖、農業(yè)廢棄物的處理等環(huán)節(jié)又會產生碳的排放。由于碳排放導致的溫室效應而引起的氣候變化又嚴重影響到農業(yè)生產,農業(yè)也是最易遭受氣候變化影響的產業(yè)。面對氣候變化

2、的嚴峻挑戰(zhàn),我國政府已經做出到2020年國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40％～45％的承諾。聯(lián)合國糧農組織提出,低碳農業(yè)既能遏制氣候變化又能增加發(fā)展中國家的糧食產量,保持農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展并發(fā)揮農業(yè)的固碳能力,對于我國的糧食安全與緩解氣候變化趨勢具有雙重的積極意義。黑龍江省是糧食種植大省和畜牧業(yè)大省,在全國農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中碳的固定和排放中占有相當?shù)谋壤?。目前黑龍江省大部分農村采用常規(guī)農業(yè)的發(fā)展模式,從土地中收獲的生物量大,但返還土

3、壤的生物量少,同時畜牧業(yè)生產和居民生活用能碳排放量大,農業(yè)廢棄物未得到有效地循環(huán)利用,形成“高投入、高消耗、高排放、低效率”的粗放型農業(yè)發(fā)展模式。同時,黑龍江省在探索生態(tài)農業(yè)、循環(huán)農業(yè)、有機農業(yè)的發(fā)展之路,形成不同地區(qū)的不同發(fā)展模式,這些模式將推動黑龍江省循環(huán)農業(yè)和低碳農業(yè)的發(fā)展。
　　 本文以村域為邊界,以年為單位,運用調研、試驗分析和模型計算結合的方法,對黑龍江省不同農業(yè)發(fā)展模式的四個典型村域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳的吸收、固定、排放

4、和轉移以及村域農業(yè)系統(tǒng)中碳源/匯進行了估算分析;基于村域模式對黑龍江省農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡進行估算和基于統(tǒng)計分析方法對黑龍江省農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡進行估算,在分析研究黑龍江省低碳農業(yè)發(fā)展?jié)摿A上,提出了黑龍江省發(fā)展低碳農業(yè)的對策,最后提出了黑龍江省農業(yè)提高碳固定,減少碳排放和發(fā)展低碳農業(yè)的戰(zhàn)略對策。以下是本文的基本結論:
　　 1.本論文選取四個典型村作為研究對象,分別為以沼氣利用為基礎發(fā)展有機農業(yè)的新莊村,以發(fā)展種子專業(yè)生產的“

5、公司+基地+農戶”的訂單模式的興勝村,以發(fā)展循環(huán)農業(yè)和農村城鎮(zhèn)化的循環(huán)農業(yè)模式的豐林村和以發(fā)展傳統(tǒng)農業(yè)模式的同樂村。
　　 2.新莊村、興勝村、同樂村和豐林村農作物碳吸收總量分別為8414t,5699t,9138t,7301t,農作物生育期碳吸收量的多少主要與村域農作物產量成正相關。農作物碳吸收強度分別7.2t/hm2、4.2t/hm2、6.8t/hm2、9.1t/hm2,碳吸收強度主要與農作物的單位面積產量有關,單位面積內農作

6、物的產量越高,農作物生育期內碳的吸收量就越多。四個村域農作物平均碳吸收強度為6.8t/hm2。從農田生態(tài)系統(tǒng)碳吸收能力上看,各作物生態(tài)系統(tǒng)碳吸收強度依次為馬鈴薯＞甜菜＞玉米＞葵花＞大豆＞蕓豆。
　　 3.新莊村、興勝村、同樂村和豐林村農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳吸收總量分別為11323t,13725t,16762t,14156t;碳吸收強度分別為9.1thm2、8.5thm2、10.6thm2、14.1thm2。四個村域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在碳吸收上

7、存在較大的差異,主要與村域土地類型、土地面積以及農作物的產量和種植類型有關。從碳吸收能力上看,林地的碳吸收強度遠遠大于農田的碳吸收強度。
　　 4.新莊村、興勝村、同樂村、豐林村農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳排放量分別為28808t、30414t、36532t、18541t。四個村域碳排放量表現(xiàn)出明顯差異。
　　 (1)新莊村、興勝村、同樂村和豐林村農作物種植統(tǒng)碳排放量分別為1243t、578t、522t、335t,新莊村水稻面積種植較

8、多,農作物種植產生碳排放量遠遠高于其他三個村域。在農作物種植過程中,農業(yè)用電、農田灌溉、化肥施用和農機使用四個產生碳排放的途徑中,因化肥的施用而產生的碳排放量最多,新莊村、興勝村、豐林村和同樂村因化肥施用而產生的碳排放占種植生產中產生的碳排放總量之比分別是35％、91％、85％、87％。
　　 (2)新莊村、興勝村、同樂村和豐林村畜禽養(yǎng)殖產生的碳排放量分別為41t、64t、12t、39t,畜禽養(yǎng)殖產生的碳排放量多少主要與畜禽養(yǎng)殖

9、數(shù)量和類型有關。
　　 (3)新莊村、興勝村、同樂村和豐林村土壤呼吸產生的碳排放量分別為19465t、24240t、24034t、14782t,土壤呼吸產生的碳排放量主要與村域土地面積和土地類型有關。村域土地以農田為主,因此農田土壤呼吸釋放的碳量最多,新莊村、興勝村、豐林村和同樂村農田土壤產生的碳排放量占土壤呼吸產生的碳排放總量之比分別為96％、91％、90％、87％。
　　 (4)新莊村、興勝村、同樂村和豐林村人口產生

10、的碳排放量分別為1007t、611t、1245t、438t。四個村域人口產生的碳排放量的明顯差異主要與村域人口數(shù)量有關。
　　 (5)新莊村、興勝村、同樂村和豐林村生活用能產生的碳排量分別為7052t、4921t、10630t、2927t;人均每年生活用能碳排放強度分別為2.3t、2.6t、2.8t、2.2t,主要與農民生活能源消費結構有關。同樂村、興勝村生活用能以秸稈為主,能源利用效率很低,生活用能產生碳排放量高,新莊村以沼氣

11、和秸稈為生活用能,豐林村的生活用能以秸稈固化燃料作為取暖用能,以沼氣作為炊事用能,具有明顯的節(jié)能減排效果。
　　 5.2010年新莊村、興勝村、同樂村、豐林村農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)固定的碳量分別為669t、532t、302t、800t,發(fā)展有機農業(yè)的新莊村和發(fā)展循環(huán)農業(yè)的豐林村農田土壤固碳量相對較高。
　　 6.2010年新莊村、興勝村、同樂村、豐林村四個村域轉移出農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)以外的碳量分別為3897t、2746t、5212t、5

12、192t,轉移出村域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳量依次為同樂村＞豐林村＞新莊村＞興勝村。農作物產品轉移碳量占轉移出村域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳量的百分比分別為98％、92％、99％、77％。四個村域轉移出農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)外的碳量以農產品為主,畜禽產品所占比重相對較少。
　　 7.通過對四個典型村農田生態(tài)系統(tǒng)碳吸收量和碳排放量的估算分析,碳的排放量遠遠小于碳吸收量,四個村域農田生態(tài)系統(tǒng)碳吸收總量約為碳排放量的11倍,說明黑龍江省村域農田生態(tài)系統(tǒng)具有較強的碳匯

13、能力。新莊村、興勝村、同樂村、豐林村農田生態(tài)系統(tǒng)碳匯量分別為7171t、5121c、8527t、6946t;碳匯強度分別為6.17t/hm2、3.74t/hm2、6.3t/hm2、8.7t/hm2,平均碳匯強度6.2t/hm2。
　　 8.通過對四個典型村域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳吸收、碳排放、碳固定和碳轉移的估算分析,四個村域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)由于碳排放遠遠大于碳吸收,碳排放總量約為碳吸收總量的2倍,可以看出黑龍江省村域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為明顯

14、的碳排放源。新莊村、興勝村、同樂村、豐林村的碳源量分別為17485、16690t、19970t、4385t,碳源強度分別為14t/hm2、10.4t/hm2、12.6t/hm2、4.4t/hm2,四個村域的平均碳源強度為10.4t/hm2。
　　 9.由物流分室模型穩(wěn)定性分析可知,有機農業(yè)模式的新莊村、循環(huán)農業(yè)模式的豐林村和高效專業(yè)農業(yè)模式的興勝村的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng),依據農業(yè)生產格局的碳輸入輸出現(xiàn)有平衡狀況,其農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)趨向于漸近

15、穩(wěn)定。傳統(tǒng)農業(yè)生產模式的同樂村農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)趨向于不穩(wěn)定。
　　 10.從不同組合農業(yè)發(fā)展方案農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡估算結果可知,黑龍江省農業(yè)按照“10％傳統(tǒng)農業(yè)+50％循環(huán)農業(yè)+40％高效農業(yè)”的發(fā)展方案,農田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放量最低,碳吸收量和碳匯量最高,能夠實現(xiàn)由目前的高能耗、高物耗、高排放和高污染的高碳農業(yè)向低能耗、低物耗、低排放和低污染的低碳農業(yè)的轉型。
　　 11.黑龍江省農作物碳吸收總量呈明顯增加的趨勢,碳吸收總量

16、從2000年的2124萬t上升到2009年的4685萬t,漲幅為121％。農田生態(tài)系統(tǒng)碳排放基本上呈逐漸增加的趨勢,碳排放總量從2000年的301萬t增長到2009年的532.6萬t,農田生態(tài)系統(tǒng)碳匯呈明顯增加趨勢,碳匯量與碳吸收量的年際變化趨勢相似。
　　 12.2000-2009年黑龍江省畜禽碳排放總量上升從2000年的39.71萬t上漲到2009年的60.88萬t,漲幅為56％。2009年黑龍江省畜禽養(yǎng)殖產生的碳排放,反芻

17、動物碳排放量約占畜禽養(yǎng)殖碳排放總量的70％。
　　 13.黑龍江省農村人口碳排放呈逐漸下降的趨勢,碳排放總量從2000年的601萬t下降到2009年的559萬t,降幅幅為6.9％。
　　 14.2009年黑龍江省農村生活用能碳排放量為5797t。
　　 15.黑龍江省耕地土壤呼吸釋放的碳量呈明顯增加的趨勢碳吸收總量從2000年15387萬t上升到2009年的20797萬t,漲幅為34％。
　　 16.通過

18、對黑龍江省農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的估算,2009年黑龍江省農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳吸收量為4685萬t,碳排放量為28089萬t,碳源量為23404萬t。
　　 17.在分析黑龍江省村域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡現(xiàn)狀、低碳農業(yè)發(fā)展?jié)摿A上,提出了黑龍江省發(fā)展低碳農業(yè)的對策,主要包括:建立發(fā)展低碳農業(yè)的地方法規(guī)政策體系、建立黑龍江省發(fā)展低碳農業(yè)的技術保障體系、采用低碳施肥技術、低碳種植技術、低碳畜禽養(yǎng)殖技術、加大農村可再生能源的開發(fā)與利用、建設低碳村