摘要：气候变化对农业的影响巨大，同时农业对气候的影响也不容忽视。 从生态环境保护和大气污染防治角度，介绍几种利于生态环境改善的农业技术模式———农业微生态技术、农林废弃物高效利用技术、化肥减控技术、农业生产管理技术、植物型自然生物固碳技术等。
关键词：农业;气候;生态保护;温室气体;减排;技术模式;微生态
气候变化给人类带来各种各样的气候灾害，且所带来的经济损失也是惊人的。各种气候灾害是人类的大敌，尤其对农业而言，其对气候变化反映最为敏感，抵御能力最为脆弱，影响也更为巨大。同时，农业对气候的影响也不容忽视。
1 农业温室气体排放对气候的影响
气候变暖主要是由于人为温室气体(GHG)排放增加所致，农业领域是一个重要的 GHG 排放源。 全球农业领域 GHG 排放约占总人为排放的 30%，我国农业领域的排放比重约占 20%， 主要气体有 CO， CH4，N2O 和 NO 等。 IPCC 指出，农业温室气体排放主要来源包括反刍动物消化、动物粪便处理产生的 CH4 和 N2O 排放、水稻厌氧条件下的 CH4 排放、农田过量使用氮肥产生的 N2O 排放、 农田耕作产生的 CO2 排放等。而在农业源中，畜禽养殖业 COD 和氨氮排放量分别为 1 268.26 万 t 和 71.73 万 t，占农业源 COD 和氨氮排放量的 95.8%和 78.1%，大量畜禽废弃物给养殖场周边环境带来诸如大气、水、土壤等环境污染问题。 畜牧业是我国农业领域最大的 CH4 排放源，是农业温室气体和面源污染的排放大户。
2 农业温室气体减排途径
2.1 充分利用微生态技术，减少动物肠道 CH4 排放
反刍动物排放的 CH4 是通过肠道发酵过程产生的，反刍动物瘤胃内的产甲烷菌通过微生物作用合成甲烷，但甲烷并不能被动物机体利用，只能通过嗳气排出体外。 通过研发推广微生态产品及其技术，可以减少反刍动物 CH4 排放。 微生态技术具有以下功能：一是提高动物单产水平，通过减少并调控畜禽养殖数量来提高养殖效益，从而减少 CH4 的排放总量。 二是通过调配畜禽日粮结构，借助有益微生物菌群，改善和分解低品质饲料纤维素等多糖分子，提高畜禽对饲料的消化率， 减少瘤胃 CH4 生成量和粪便中有机物的残留，减少单位饲料消耗的 CH4 产量。 三是通过微生态工艺使常规饲料生物颗粒化，缩短饲料在瘤胃内的停留时间，减少营养物质在瘤胃内发酵造成的能量损失。 四是通过微生态菌群抑制产甲烷菌活性，从而调控瘤胃内 CH4 的大量生成。
2.2 高效利用畜禽粪尿， 减少畜禽废弃物温室气体排放量
我国年畜禽粪便资源总量约为 8.5 亿 t， 相当于 78.4 Mt 标煤。 提高畜禽废弃物综合利用率，使其变废为宝，可有效减少温室气体的减排量。 利用厌氧发酵原理开发畜禽废弃物发酵菌剂，可将污物处理为生活用沼气和生物有机肥，其中，沼气可直接用作燃料以有效利用 CH4。 同时，利用畜禽废弃物发酵菌剂还可替代传统粪便清理方式，有效减少 CH4 排放。 一头猪年产粪尿量达 2.1 t，若采用水冲式清粪，其污水排放量将增加 4 倍以上;而采用干清粪节水工艺，实行粪污干湿分离、雨水和污水分流，并将畜禽废弃物发酵菌剂处理， 可将畜禽废弃物温室气体排放量降到最低。试验表明，与水冲清粪相比，经发酵菌剂处理后的畜禽废弃物 CH4 排放量减少 55%以上。
2.3 推广发酵床等健康养殖技术， 实现畜禽污染物 “零排放”
畜禽养殖对大气污染主要来自畜禽粪便产生的臭气，尤其是规模化畜禽养殖密度高、清粪不及时、消毒不力等因素加剧了舍内空气环境的恶化，需要利用生物除臭技术进行处理。微生物制剂能够减少气载病原菌数量，增加气载有益菌数量，降低畜禽疾病感染率，抑制病原菌生长，同时还能降低禽舍内温室气体 CH4，N2O，NH3 和 H2S 等释放量，对畜舍内有害气体具有净化作用。 试验表明， 可使 NH3 降解率达 74.3%， H2S 降解率达 81.6%，并可大幅降低养殖场畜舍内的有害臭味。 同时，利用微生物作为物质能量循环和转换“中枢”，推广发酵床式养殖方式。 这种模式没有任何废弃物、排泄物排出养殖场，大大减轻养殖业对周边环境的气液污染，是节约能源、减少疾病和用药、清除粪臭、实现零排放的环保生态型健康养殖方式。
2.4 开发应用生物有机肥， 降低农业面源污染和 GHG 排放
我国农田碳吸收汇约为 0.20 亿～0.67 亿 t C，农田 N2O 排放量中有 57.8%来自化学氮肥施用，22.9%来自粪肥施用。 施用有机肥可有效增加土壤碳储量。我国畜禽粪便年产量达 17.3 亿 t， 是工业废弃物的 2.7 倍，其氮、磷、钾总贮量为 0.633 亿 t，相当于 0.493 亿 t 尿素、1.194 亿 t 过磷酸钙和 0.338 亿 t 氯化钾。充分利用规模化畜禽场排泄物生产肥效显著、环境友好型生物有机肥料，可直接或间接提供植物所需养分并改善土壤性能，大大提高作物产量和品质，实现农牧结合，推动循环农业发展。同时，有助于调节土壤系统有益微生物的活性，提高氮肥利用率，促进农田固碳减排，降低农田 N2O 排放 14%～30%。
2.5 高效利用农林废弃物， 减少 CO2，CH4 和 N2O 排放
动物粪便等废弃物的厌氧储存及处理、作物秸秆焚烧均产生 CO2，CH4 和 N2O。 通常秸秆焚烧、粪便处理方式、 气候条件等决定着温室气体排放量的大小。减少秸秆、 粪便等农林废弃物 CO2，CH4，N2O 排放量的主要措施是针对排放潜力大的废弃物焚烧及露天存放过程，通过生物炭技术固碳和厌氧发酵回收甲烷气体，可减少温室气体排放。另外，在畜禽饲料中使用微生态添加剂可抑制 CO2，CH4，N2O 等温室气体的产生。 其中，沼气技术就是通过畜禽粪便和污水厌氧硝化而产生的。 沼气可作为燃料替代化石能源，也可用作发电和动力燃料。 据推算，一个 8 m3 的户用沼气池平均年产沼气 385 m3 ，相当于替代 605 kg 标准煤。 目前，农村沼气项目已被广泛开发为 CDM 项目或自愿碳减排项目。
2.6 控制并减少化肥使用量，减少 N2O 排放
土壤中氮的主要来源是施用化肥、厩肥及农作物残留物。过量施用氮肥会导致肥料无法被农作物利用和被微生物吸收，这些过量的氮素一部分通过土壤的硝化作用转变为 N2O 并释放到大气中， 另一部分渗透到地下水中污染水资源。 伴随着我国农业的“十二连增”，农业化肥投入量在逐年增加，我国农业增产对化肥的依赖度越来越高， 这不仅导致土壤的过度利用，而且使 N2O 排放量呈上升趋势。 因此，提高氮肥利用率是减少农业 N2O 排放的关键措施。
本文来源于：《农业科技与装备》刊由辽宁省农业机械化研究所主办，辽宁省农机学会、辽宁省农学会、辽宁省农业工程学会协办重点刊登农学、植保、园艺、土壤与环境、农业工程以及农产品加工等领域研发成果，宣传推广农业新品种、新产品、新技术、新工艺;坚持高起点和高质量，择优登载对农业生产具有指导价值并能反映农业科技与装备前沿成果的文章，
目前，我国农业氮肥利用率为 20%～40%，如果长期采用微生态、测土配方施肥等农业先进技术，可将农业氮肥利用率提高到 30%以上，N2O 排放量相应降低 15%以上，大幅减少作物需氮量，调节和解决作物需肥与土壤供肥之间的矛盾， 达到减少化肥用量、提高肥料利用率、实现作物增产的目的。试验证明，利用微生态技术可使肥料利用率提高 10%～20%， 每年节约氮肥 1 000 万 t，相应减少 CO2，CH4，N2O 等温室气体排放 12 000 万 t。
2.7 加强稻田综合管理，减少稻田 CH4 的排放
在厌氧环境下，稻田甲烷排放是由产甲烷菌利用田间植株根际有机物质转化 CH4 形成的， 是除去水稻根际 CH4 氧化菌对 CH4 氧化后的剩余量。 稻田甲烷排放主要受土壤性质及其根际菌群状况、灌溉及水分状况、施肥种类及方式、水稻生长及气候等多因素影响。 水分是影响稻田 CH4 排放的决定性因子，通过改变稻田的水分管理和微生物菌群可改变产甲烷菌生存的厌氧环境，从而控制甲烷的产生和排放。 研究表明，节水灌溉、间歇式灌溉及微生态控制根系菌群能够减少稻田甲烷的排放。 减少稻田 CH4 排放的主要管理措施除水分管理外，还包括品种选择、施肥种类、施肥量等，应采取适当的管理措施进行稻田耕作。
2.8 改进农业生产管理措施， 增加土壤系统的碳汇总量
农业固碳主要依赖土壤系统。 通过改变栽培、耕作、施肥等农业生产方式，可以增加土壤系统的碳汇总量。 一是大力推广保护性耕作等减少机械进地次数、提高农机作业效率的农田生产措施，减少人类对土壤结构及功能的破坏。二是推行秸秆还田和增施有机肥，增加土壤植物残体和有机质含量，进而增加土壤碳的固定和投入。 农村生物质能源有很大发展潜力，经合理开发利用，可以有效替代化石能源消耗，缓解能源危机，减少 GHG 排放，保护生态环境。 三是通过微生物技术改善土壤结构与功能，提高土壤固碳水平，减少过量使用化学氮肥造成的氮沉降。
2.9 通过植树造林和还林还草， 实现植物型自然生物固碳
植物型生物固碳主要通过增加绿色植物生物产量方式来实现温室气体的减排，如植树造林。 树木生长需要吸收并固定 CO2，并将其转换为生物量，从而形成森林的固碳效果。低产农田退耕还林还草可使大气碳较多地存留于土壤或较长时间储存于植被中，人工林每生长 1 m3 的木材， 可吸收 CO2 约 1.83 t。 草地年固碳潜力为 23.9 Mt，占全球固碳能力的 29.0%。 可见，植物型生物固碳是非常有效的生物固碳方式。——论文作者：井 辉
参考文献
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[2] 刘允芬.农业生态系统碳循环研究[J].自然资源学报，1995，10(1)：1-8.
[3] 邹晓霞，李玉娥，高清竹，等.中国农业领域温室气体主要减排措施研究分析[J].生态环境学报，2011，20(Z2)：1 348-1 358.
