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

1、目前世界各國日益關(guān)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(dǎo)致了二氧化碳的排放日益增加,加劇了全球的溫室效應(yīng)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)中占有重要地位,農(nóng)業(yè)既是碳匯也是碳源,一方面,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)作物可以固碳,另一方面農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤呼吸、化肥的施用、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)廢棄物的處理等環(huán)節(jié)又會產(chǎn)生碳的排放。由于碳排放導(dǎo)致的溫室效應(yīng)而引起的氣候變化又嚴重影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn),農(nóng)業(yè)也是最易遭受氣候變化影響的產(chǎn)業(yè)。面對氣候變化

2、的嚴峻挑戰(zhàn),我國政府已經(jīng)做出到2020年國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40％～45％的承諾。聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出,低碳農(nóng)業(yè)既能遏制氣候變化又能增加發(fā)展中國家的糧食產(chǎn)量,保持農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展并發(fā)揮農(nóng)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(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中碳的固定和排放中占有相當(dāng)?shù)谋壤?。目前黑龍江省大部分農(nóng)村采用常規(guī)農(nóng)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(chǎn)和居民生活用能碳排放量大,農(nóng)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(nóng)業(yè)發(fā)展模式。同時,黑龍江省在探索生態(tài)農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)、有機農(nóng)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(nóng)業(yè)和低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
　　 本文以村域為邊界,以年為單位,運用調(diào)研、試驗分析和模型計算結(jié)合的方法,對黑龍江省不同農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的四個典型村域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳的吸收、固定、排放

4、和轉(zhuǎn)移以及村域農(nóng)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(nóng)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(nóng)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(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿A(chǔ)上,提出了黑龍江省發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的對策,最后提出了黑龍江省農(nóng)業(yè)提高碳固定,減少碳排放和發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略對策。以下是本文的基本結(jié)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(chǔ)發(fā)展有機農(nóng)業(yè)的新莊村,以發(fā)展種子專業(yè)生產(chǎn)的“

5、公司+基地+農(nóng)戶”的訂單模式的興勝村,以發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村城鎮(zhèn)化的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的豐林村和以發(fā)展傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式的同樂村。
　　 2.新莊村、興勝村、同樂村和豐林村農(nóng)作物碳吸收總量分別為8414t,5699t,9138t,7301t,農(nóng)作物生育期碳吸收量的多少主要與村域農(nóng)作物產(chǎn)量成正相關(guān)。農(nóng)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(nóng)作物的單位面積產(chǎn)量有關(guān),單位面積內(nèi)農(nóng)作

6、物的產(chǎn)量越高,農(nóng)作物生育期內(nèi)碳的吸收量就越多。四個村域農(nóng)作物平均碳吸收強度為6.8t/hm2。從農(nóng)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(nóng)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(nóng)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(nóng)作物的產(chǎn)量和種植類型有關(guān)。從碳吸收能力上看,林地的碳吸收強度遠遠大于農(nóng)田的碳吸收強度。
　　 4.新莊村、興勝村、同樂村、豐林村農(nóng)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(nóng)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(nóng)作物種植產(chǎn)生碳排放量遠遠高于其他三個村域。在農(nóng)作物種植過程中,農(nóng)業(yè)用電、農(nóng)田灌溉、化肥施用和農(nóng)機使用四個產(chǎn)生碳排放的途徑中,因化肥的施用而產(chǎn)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(chǎn)生的碳排放占種植生產(chǎn)中產(chǎn)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(chǎn)生的碳排放量分別為41t、64t、12t、39t,畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)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(guān)。
　　 (3)新莊村、興勝村、同樂村和豐林村土壤呼吸產(chǎn)生的碳排放量分別為19465t、24240t、24034t、14782t,土壤呼吸產(chǎn)生的碳排放量主要與村域土地面積和土地類型有關(guān)。村域土地以農(nóng)田為主,因此農(nóng)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(nóng)田土壤產(chǎn)生的碳排放量占土壤呼吸產(chǎn)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(chǎn)生

10、的碳排放量分別為1007t、611t、1245t、438t。四個村域人口產(chǎn)生的碳排放量的明顯差異主要與村域人口數(shù)量有關(guān)。
　　 (5)新莊村、興勝村、同樂村和豐林村生活用能產(chǎn)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(nóng)民生活能源消費結(jié)構(gòu)有關(guān)。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(chǎn)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(nóng)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(nóng)業(yè)的新莊村和發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)的豐林村農(nóng)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(zhuǎn)移出農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)以外的碳量分別為3897t、2746t、5212t、5

12、192t,轉(zhuǎn)移出村域農(nóng)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(nóng)作物產(chǎn)品轉(zhuǎn)移碳量占轉(zhuǎn)移出村域農(nóng)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(zhuǎn)移出農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)外的碳量以農(nóng)產(chǎn)品為主,畜禽產(chǎn)品所占比重相對較少。
　　 7.通過對四個典型村農(nóng)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(nóng)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(nóng)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(nóng)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(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳吸收、碳排放、碳固定和碳轉(zhuǎn)移的估算分析,四個村域農(nóng)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(nóng)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(nóng)業(yè)模式的新莊村、循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的豐林村和高效專業(yè)農(nóng)業(yè)模式的興勝村的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),依據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局的碳輸入輸出現(xiàn)有平衡狀況,其農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)趨向于漸近

15、穩(wěn)定。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的同樂村農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)趨向于不穩(wěn)定。
　　 10.從不同組合農(nóng)業(yè)發(fā)展方案農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡估算結(jié)果可知,黑龍江省農(nóng)業(yè)按照“10％傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)+50％循環(huán)農(nóng)業(yè)+40％高效農(nóng)業(yè)”的發(fā)展方案,農(nóng)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?qū)崿F(xiàn)由目前的高能耗、高物耗、高排放和高污染的高碳農(nóng)業(yè)向低能耗、低物耗、低排放和低污染的低碳農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型。
　　 11.黑龍江省農(nóng)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(nóng)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(nóng)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(chǎn)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(nóng)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(nóng)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(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的估算,2009年黑龍江省農(nóng)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(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡現(xiàn)狀、低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿A(chǔ)上,提出了黑龍江省發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的對策,主要包括:建立發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的地方法規(guī)政策體系、建立黑龍江省發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的技術(shù)保障體系、采用低碳施肥技術(shù)、低碳種植技術(shù)、低碳畜禽養(yǎng)殖技術(shù)、加大農(nóng)村可再生能源的開發(fā)與利用、建設(shè)低碳村