第三章 固碳减排技术与模式 摘 要 农业农村领域减排固碳是我国碳达峰碳中和的重要组成部分， 也是实 现低碳绿色发展的必然需求， 面对保障粮食安全和农产品有效供给等挑战， 需要以更加有力的举措来推进农业农村绿色低碳转型。 科技创新是推进农 业农村减排固碳的重要驱动力， 要大力推进农业农村固碳减排技术与模式 的研发与推广应用， 着力破解农业绿色低碳关键技术， 开展联合攻关和协 同创新， 加快先进适用减污降碳技术研发和推广应用， 支撑我国农业农村 低碳发展水平的提升。 农业发展的首要任务是保障国家粮食安全和重要农产品供给， 需要准确 把握降碳和保供的关系， 在牢牢守住保障国家粮食安全底线的前提下， 充分 挖掘减排增汇潜力， 推进农业农村减污降碳协同增效。 为此， 本章聚焦种植 业、 养殖业、 土壤固碳、 可再生能源、 农机渔机和气候韧性六大领域， 梳理 总结国内外技术现状， 提炼主要做法和成效， 针对存在的问题和挑战提出意 见建议， 明确下一步低碳农业科技创新重点发展方向， 为推动农业农村减排 固碳科技水平提升， 助力实现国家 “双碳” 战略目标做出积极贡献。 第一， 农业生产减排增产难兼顾， 低碳发展与提质增效难协调， 农业 农村固碳减排综合模式单一， 综合模式较少且缺乏区域针对性推广。 我国 种植业和养殖业温室气体排放基数大， 面临增产减排降污协同关键技术缺 乏等问题， 因此需着力发掘农业减碳增效关键技术， 探索减污降碳协同路 径和丰产减排协同生产模式。 目前， 我国种植业减排技术的成本收益综合 72 第三章 固碳减排技术与模式 评估研究相对滞后， 要真正做到提质增效、 成本较低的经济实用减排技术 研发还面临很大挑战。 第二， 农用地固碳能力不强， 农田碳汇技术相对落后， 技术创新和前 沿性不足。 国家重点研发项目和专业研究机构投入力度不够， 成熟高效的 农田碳汇技术和产品缺乏； 国家对绿色金融政策支持不够， 农业固碳减排 市场交易项目基本空白， 社会资本参与程度相对较低。 第三， 可再生能源减排降碳支撑政策体系不完善， 产业化发展瓶颈有待 突破。 生物质能利用技术水平有待提高； 新技术和新材料应用成本高， 降低 绿色溢价推广应用挑战大； 基础研究薄弱， 协同创新不足， 提升农机减排固 碳技术任务艰巨； 渔船渔机节能减排技术研发与应用尚待进一步加强。 一 种植业 （ 一） 国内外研究进展 1. 美国和加拿大 美国和加拿大作为世界主要农业生产国， 历来重视农业耕作制度的创 新、 保护性耕作的实践、 精准农业和测土配方施肥等技术的研发和推广， 在种植业减排技术方面做出了表率。 （1） 保护性耕作减排技术 美国通过不断改良作物品种和改进农艺措施， 在增加作物产量的同时 持续提升农作物的土壤固碳能力， 如种植能固定更多碳量的多年生作物品 种， 执行适合的作物轮作制度及保护性耕作等。 所谓保护性耕作是独立于 传统农田翻耕技术的一种全新技术模式， 通过将大量作物秸秆、 残茬覆盖 于土壤表面而使耕作减少到仅能够确保种子发芽的程度， 同时采用农药抑 制杂草生长及病虫害侵染， 在作物缺乏营养时适度施肥， 促进土壤固碳能 力的提升。 加拿大利用豆科作物降低对氮肥投入物的依赖， 尝试实行主要 农作物与豆科作物适度轮作。 在连片种植的农作物或两排林木、 蔓生作物 间搭建临时性的植被覆盖物， 在提高土壤碳汇能力的同时充分利用前作植 株上未使用的速效氮， 减少 N 2 O 的排放。 （2） 精准农业和测土配方施肥技术 美国是最早从事精准农业的国家， 1993 年美国选择明尼苏达州的农场 73 中国农业农村低碳发展报告 （ 2023 ） 进行精准农业技术试验， 1998 年调查显示 77%的用户采用了精准农业技术。 提高氮肥利用率是此技术的应用之一， 即在精确估计作物化肥需求量的基 础上调整氮肥施用比例， 利用不同控释或缓释肥料形态或硝化抑制剂， 在 作物吸收前且氮肥流失量最小时对作物施肥； 并精确定位施肥， 使之处于 最容易被作物根部吸收的位置， 使氮肥利用率达到较高水平。 美国成立专门机构评估不同农作物对肥料的不同需求， 将化肥精确地 施于农作物的固定部位， 通过提高农作物对化肥的吸收率来减少化肥的流 失， 从而提高效益。 根据大量试验结果， 计算土壤中肥料的用量、 比例， 界定使用上限， 综合考量农民生产中的需求， 进而对肥料进行专项生产储 备。 基于精准测算的肥料生产、 供应体系大大提升了氮肥施用和利用效率， 能够及时根据作物自身需要调整肥料使用率， 并根据精准定位施肥找出各 类植被最易吸收肥料的部位进行施肥， 以减少肥料流失或避免施肥过量， 从而实现农业温室气体的减排管理。 2. 欧盟 20 世纪 90 年代前， 欧洲共同体对农业环境政策的忽视导致土壤有机质 下降、 畜牧粪污随意丢弃现象严重， 农业温室气体排放量在 1990 年达到 914193. 79Gg。 为此， 欧盟在 《 联合国气候变化框架公约》 约束下开始农业 环境治理， 进一步提出低碳农业政策， 并于 1992 年首次在 《 欧盟共同农业 政策》 （ CAP） 中提出了低碳农业的相关环境保护策略。 英国、 法国、 德国 等欧洲国家都在积极践行欧盟的相关政策措施， 推动低碳农业发展。 经历 了不断摸索， 欧洲国家在低碳农业发展领域取得了较高成就， 尤其是在低 碳农业政策制定层面积累了丰富的实践经验， 这对于中国低碳农业发展具 有极大的借鉴价值。 除 CAP 外， 欧盟环境委员会联合农业和农村发展总司根据具体减碳目 标相继制定了一系列针对农业减排的规则及法令， 比如为减少氮肥排放而 颁布的 《 欧盟氮指令》 （ 1991 年） ； 为减少化肥排放而颁布的 《 硝酸盐指 令》 （1991 年） ， 对占据欧盟土地 37%的硝酸盐脆弱区进行实时监测， 确定 硝酸盐来源 （ 农田氮肥、 动物粪便等） 归属地， 给予适当监督管理； 《 欧洲 有机法案》 （1991 年） 只允许收录在 《 欧洲有机法案》 附件中的特定农用 物资 （ 农药、 肥料、 土壤改良剂及其复配产品） 在规定的范围内使用； 《 土 壤战略》 （2006 年） 要求对欧洲土壤进行生态化管理， 对于农用耕地实行保 74 第三章 固碳减排技术与模式 护性耕作制度； 2009 年为减少温室气体颁布了 《 能源气候变化一揽子法 案》 ， 要求开发新能源， 建立碳排放交易体系， 并将农业碳排放交易正式列 入体系。 此外， 欧盟制定了良好农业操作规范 （ GAP ） ， 以减少和规范化肥使 用， 减少农业碳排放， 保证农产品生产过程和产后环境安全， 获得安全健 康的农产品。 例如， 德国在部分地区执行了严格的欧盟标准， 规定一些企 业不能在土地上使用化肥、 化学农药和除草剂。 2007 ～ 2013 年的 “ 乡村发 展计划” 利用现代农业计划及农业环境计划， 通过发展有机农场、 多元化 作物轮作等技术减少农业碳排放。 德国还特别注意监测外部物质对农田的 污染， 以减少外部物质对农田内外群落造成的不良后果， 保护天然生物品 种， 特别是有生态价值的品种， 同时加强对自然景观的保护。 3. 日本 日本秉承可持续发展理念， 2005 年日本农林水产省制定了 《 环境调 和型农业生产活动规范》 ， 将环境影响因素纳入农业生产规范， 从农作物 生产和家畜饲养两个方面规范生产技术规程， 使农业生产造成的环境影响 降到最低。 同时推广水田旱地轮作、 耕畜协同、 高收益园艺、 食品评价与 分析技术、 病虫害防治技术、 资源循环开发等技术提高农业生产效率， 降 低农业污染。 日本在低碳农业方面主要做法有以下三种。 （1） 大力推广有机农业和绿色农业 在有机农业方面， 日本主要以减少农药、 化肥、 生长调节剂、 饲料添加 剂等的使用来保护土壤； 在绿色农业方面， 日本研究应用了一系列先进的农 业技术， 如充分利用农业废弃物减轻环境负荷的循环农业技术 （ 粪便发酵作 为肥料）、 “稻作、 畜产、 水产” 三位一体复合种养技术及 “ 畜禽、 稻作、 沼 气” 种养结合技术等， 降低农业生产对土壤的损坏， 实现农业可持续发展。 （2） 建立低碳农业先进区， 推广成熟的农业科技创新体系 日本主要通过在发达地区推行建立绿色农业先进区的政策和手段发展低 碳农业， 并在实施中对其进行完善和修改。 这一方法有助于实现资源的循环 利用， 促进农业可持续发展。 日本逐渐形成了由中央领导的自上而下的低碳 农业技术创新体系。 这一科研体系集合了社会各方面人才， 全面有效地对低 碳农业技术进行研究。 另外， 日本还营造了全民注重发展低碳农业的氛围， 为国家培养相关方面的专业技术人才奠定了基础。 75 中国农业农村低碳发展报告 （ 2023 ） （3） 集约化稻田水分管控减排技术 日本是世界主要水稻生产国， 引领了国际水稻减排技术的创新研发和 推广。 作为全球农业温室气体研究联盟水稻工作组的主席国， 日本在东南 亚和南美主要水稻生产国主推交替灌溉稻田甲烷减排技术 （ AWD） 。 AWD 属于间歇灌溉方法， 相比传统间歇灌溉， 水分管理更加明确和精细化， 在 排水深度和时长方面进行了强化， 因此减排节水增产效果要强于普通间歇 灌溉。 AWD 技术田间操作一般为： 移栽后约 2 ～ 3 周， 田间落干至地下水位 达到土壤表面以下约 10 ～ 15cm 的水平； 一旦达到阈值， 立即灌溉至田间水 位达地表以上 3 ～ 5cm。 操作时可通过穿孔塑料管检查地下水位， 以便在正 确的时间进行灌溉。 “ - 15cm” 被认为是安全的条件， 在此情况下水稻不会 面临干旱胁迫， 产量不会降低。 通过日本农业水产省多国联合项目资助， AWD 技术已经在东南亚等水稻主产区推广， 该技术结合氮肥减量等措施在 东南亚水稻主产国， 如菲律宾、 越南和泰国等地实施， 获得了良好的增产 减排效果。 3. 中国 我国种植业碳排放主要包括稻田甲烷排放和农用地氧化亚氮排放。 原 农业部于 2015 年发布 “ 一控两减三基本” 政策措施， 其中， “ 一控” 是指 控制农 业 用 水 总 量 和 农 业 水 环 境 污 染， 确 保 农 业 灌 溉 用 水 总 量 保 持 在 3720 亿立方米， 农田灌溉用水水质达标； “ 两减” 是指化肥、 农药减量使 用； “ 三基本” 是指畜禽粪污、 农膜、 农作物秸秆基本得到资源化、 综合循 环利用和无害化处理。 该措施的出台， 尤其是化肥减量和农作物秸秆资源 化循环利用， 对于农用地氧化亚氮减排产生了极大的促进效应。 （ 二） 主要做法和成效 1. 稻田甲烷减