科创中国

近年来，我国高度重视碳排放问题。2020年中央经济工作会议把做好碳达峰、碳中和工作作为2021年的重点任务之一，提出我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和，并要求抓紧制定2030年前碳排放达峰行动方案。今年两会，碳达峰、碳中和首次被写入政府工作报告，引起了专家学者们的热议。碳达峰、碳中和的核心，是推动发展方式向全面绿色低碳转型，而农业拥有绿色生态的鲜明底色，在实现碳达峰、碳中和的征程中，起到的作用举足轻重。推进农业农村领域碳达峰碳中和，是加快农业生态文明建设的重要内容，是落实乡村振兴战略的重要举措，是全面应对气候变化的重要途径。

碳达峰，某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值然后经历平台期进入持续下降的过程，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点。

碳中和，也称为净零二氧化碳排放，是指在特定时期内全球人为二氧化碳排放量与二氧化碳消除量相等（如自然碳汇、碳捕获与封存、地球工程等）。

01减少农业碳排放是全球面临的最大挑战

根据PBL挪威环评机构的数据，2018年全温室气体排放量约为556亿吨二氧化碳当量，增速为2%，碳排放量前五的国家排放了全体62%的温室气体，依次为中国（26%）、美国（13%）、欧盟27国家（8%）、印度（7%）和俄罗斯（5%）。 

能源活动是全球温室气体的主要排放源，根据世界资源研究所（WRI）数据，2017年能源活动排放量占全球温室气体总排放量的73%，农业活动排放占 11.8%，土地利用变化和林业排放占6.4%，工业生产过程排放占比为5.7%，废弃物处理排放占3.2%。

因此，要实现碳中和，能源活动领域的零碳燃料替代是核心内容，同时要加快交通运输、制造业和建筑业的脱碳过程。

农业等部门温室气体排放虽然目前占比较小，但减排路径面临更加复杂的挑战：一方面，农业是最易遭受气候变化影响的产业；另一方面，农业是温室气体排放的重要来源。

 根据FAO的保守估计，到2050年全球人口将达到90亿以上，因此粮食产量至少需要增加70%才能养活全部人口。可以预见，减少农业部门的碳排放将是未来几十年全球面临的最大挑战之一。寻找可行的农业脱碳技术方案是首要解决任务。

02与碳排放密切相关的农业领域

农业生产占用了全球50%以上的可利用土地，消耗了超过地球70%的淡水，78%水体富营养化也归因于此，并且极大地影响了全球的生物多样性。自20世纪90年代以来，全球的农业碳排放增加了14%（美国国家环境保护局，2020）。

 从生命周期的角度来看，农业部门产生的碳排放贯穿于从种养业生产、到能源和投入品使用、以及废弃物处理全过程中，具体可分为四个部分（括号中数字为该环节在农业温室气体排放中的占比） 

1、畜牧业和渔业（31%） 

牲畜，特别是反刍动物（如牛），会在正常消化过程中（称为“肠发酵”）产生甲烷，此类排放占农业部门温室气体排放量的四分之一以上。畜禽粪便处理过程产生的甲烷和一氧化二氮也是另一个重要部分。此外，牧场和渔船燃料消耗所导致的排放等也归类于畜牧业和渔业排放。 

2、粮食生产（27％） 

21％的排放来自与农作物生产，6％来自动物饲料的生产，主要归因于化学肥料（如尿素）、有机肥料和农药的生产和施用过程中释放的一氧化二氮等温室气体。对于水稻等一类采用浸水种植的作物，在灌溉模式下，土壤中残存的腐烂植物分解也会产生大量甲烷。另外，农业生产过程中会对使用氮肥对土壤进行管理，在增加氮的利用率的同时也释放了一氧化二氮。 

3、土地利用（24%） 

农业生产扩张使得牲畜土地使用量、消费类作物占地量增加。这里的“土地利用”包含土地用途变化、草原燃烧和土壤翻耕等人类活动的总和，尤其是农业扩张导致森林、草原和其他碳“汇”转变为农田或牧场，再加上每年的收割活动，变相增加了二氧化碳的排放。 

4、食品供应链（18%） 

食品加工、运输、包装和零售都需要消耗能源和资源，从而导致碳排放。不过，运输排放仅占农业排放的很小一部分（6%），更主要的问题是食物浪费：据联合国粮食及农业组织估计，全球有三分之一的粮食会在供应过程中被浪费掉，这些粮食不能被人类利用从而浪费掉此前的碳排放。

03实现农业减排的技术探索

农业的全面脱碳需要更加深刻的调整和变革，需要一系列、全方位而非单一、片面的解决方案。这些方案需要包括改变饮食习惯、减少食物浪费、创新农业生产技术与方式、寻找低碳食品等。同时还要改善农业投资生态，吸引资本及优秀人才，提高农业生产效率。以下简要讨论农业减排的若干具体方式：

1、植物蛋白

 植物蛋白替代肉类和奶制品是有效降低畜牧业碳排放的举措之一。例如，平均每生产100g蛋白质，牛肉将带来近50kg温室气体排放，而豌豆仅产生0.4kg温室气体。从需求的角度看，消费者的偏好也在逐步变化。比如，近年来世界素食者的数量大大增加，美国素食者的数量已从2014年的400万增加到2018年的约2000万，增长了600％。

2、精准农业 

指在农业生产中采用一些高技术含量的工艺和技术，在提高单产的同时减少肥料和农药的使用。这些技术包括无人机、传感器、卫星数据、自动化、机器人和AI技术等。这些技术的有效使用可以提高资源利用率和有效性，让农业实现“环境影响可测、生产过程可控、产品质量可溯”的目标。 

3、 基因编辑 

在过去的30年中，种子的创新为提高单产做出了积极的贡献。预计基因编辑技术的进步将以比转基因生物技术更有力地影响未来的粮食供应。它能够提高氮肥利用效率，有效减少农作物损失，还在节省土地和水等资源方面具有巨大潜力。 

4、垂直农业

 垂直农业，也称为植物工厂，是指在高度受控的环境中以高空间密度生产蔬菜、药用植物和水果。与传统的田间耕作相比，其生产过程不使用农药，用水量可减少90％，并可节省多达95％以上的土地。

但是，由于高昂的生产成本，其商业应用目前仅限于高价值农作物，例如绿叶蔬菜和草药等。展望未来，LED和设备的成本有望继续降低，使得垂直农业的生产成本也相应下降。此外，消费者对无公害食品和本地生产的低碳足迹食品的偏爱可能会继续支持垂直农业的快速增长。 

5、水产养殖 

鱼提供了健康的低脂蛋白质来源，其生产过程的碳密集度大大低于牛肉。

但是，全球海洋渔业已经过度捕捞，人工水产养殖对于满足全球对鱼类不断增长的需求可能至关重要。多项水产养殖的研发和新项目正在进行中，这些项目一般会聚焦限制抗生素的使用、增加可持续饲料的使用、以及鱼粉和池塘沉积物的回收等。

绿色优质的好产品、天人共美的好生态，包含着人们对美好生活的向往，是农业最独特的价值所在。推动农业高质量发展，促进农业绿色转型，我们要坚定不移沿着这条道路走下去，让绿色成为农业最靓的底色。

04农业农村实现碳达峰、碳中和面临困难

我国人口基数大，随着生活水平提升，肉蛋奶和生产生活用能需求将持续增长，在保障粮食安全及社会经济持续发展前提下，实现农业农村碳达峰碳中和压力较大。

1、农业农村碳达峰碳中和行动落实难度大。

虽然我国在农业农村减排固碳领域开展了多年研究，对农业温室气体排放和减排固碳技术进行了部分试验，研发和筛选了减排固碳技术，但减排效果、成本、对农业生产的作用还有待于示范验证；部分技术操作繁琐，使劳动力投入或生产成本均有所增加，需要依赖国家财政补贴，限制了其应用推广。

在种植业方面，以小农户种植为主，减排固碳的规模效应难以显现，缺乏减排固碳技术标准和规程；在养殖业方面，饲料饲草质量差，单位畜产品温室气体排放量高，短期内提高饲料质量难度大；在废弃物循环利用方面，成本效益低，需要国家补贴，亟需进行技术创新，研发颠覆性技术，探索区域化的整体解决方案。

2、缺少专门政策和系列化标准。

尽管相关部门出台了以农业绿色发展为导向的一系列政策措施，对协同减排固碳也有一定的作用，但由于没有颁布专门的气候变化法律法规，针对农业农村的碳达峰碳中和政策尚属空白，也未制订相应的技术标准，导致减排固碳关键技术措施的推广及有效实施面临较大障碍。

3、缺乏专业研究平台。

由于过去对农业农村减排固碳没有明确要求和约束性指标，造成农业农村领域不仅没有清晰的碳达峰、碳中和路线图，也没有专门从事农业农村应对气候变化的专门机构。相关研究分散在不同的单位，无法整合各方力量，开展系统的碳达峰碳中和理论、方法、技术和政策研究需求，迫切需要建立农业碳达峰碳中和专业研究平台。

05农业农村实现碳达峰、碳中和的途径

主要包括降低强度、提高固碳、可再生能源抵扣三个方面。

1、提高生产效率，降低单位产量或产品的排放强度。

如采用水稻间歇灌溉控制甲烷、提高肥效降低N2O排放，以及改善动物健康和饲料消化率控制肠道CH4，提高畜禽废弃物利用率和效率减少甲烷和氧化亚氮排放等措施，降低农业温室气体排放强度。

2、改善土壤质量，提高农田和草地固碳增汇能力。

包括保护性耕作、秸秆还田、有机肥施用、人工种草和草畜平衡等，通过提升农田草地有机质可增加温室气体吸收和固定二氧化碳能力，转农田从碳源到碳汇。据专家估算，按照目前国际计量要求，不包括植物吸收二氧化碳的情况下，我国农田和草地土壤固碳量分别为1.2和0.49亿吨二氧化碳。

3、推进可再生能源替代，抵扣生产生活能源碳排放。

秸秆、畜禽粪便等生物质可生产生物天然气、生物液体燃料、燃烧发电等可再生能源，可以抵扣生产生活使用的化石能源的排放，助力碳达峰、碳中和。