■本報記者 沈湫莎
二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和，是中國向世界作出的莊嚴承諾。為實現這一“雙碳”目標，各行各業正在掀起一場“綠色革命”。
與工業、能源、交通等領域的“單向減排”相比，農業因其自身既是碳源(排放甲烷等溫室氣體)又是碳匯(農作物吸收二氧化碳)，低碳發展之路也更為多樣。在業內專家看來，在科技的支撐下，農業不僅能做到減碳，還能實現“零碳”甚至“負碳”。
要厘清這本復雜的“碳賬本”，不妨從作為長三角地區最重要糧食生產體系的稻田生態系統中的“一粒米”說起。
種田是一場產量與排放的博弈
說到農業減排，很多人都會心生疑問：和許多植物一樣，農作物也能通過光合作用吸收利用二氧化碳，排放從何而來？
根據我國最新向聯合國提交的溫室氣體排放清單數據，農業生產過程向大氣排放的溫室氣體為8.3億噸二氧化碳當量，約占我國總排放量的6.7%。其中，種植業源溫室氣體排放主要來自水稻種植與農田施肥等農業行為造成的甲烷和氧化亞氮排放。以20年尺度計算，甲烷的溫室效應是二氧化碳的84倍，氧化亞氮則為二氧化碳的264倍。近年來，為應對全球氣候變化，各國紛紛加強了對甲烷等強效溫室氣體的監測與控制。去年，聯合國格拉斯哥氣候大會發布的“全球甲烷承諾”提出，2030年使甲烷排放較2020年減少30%。
與看不見的溫室氣體相比，農業的面源污染更為人們所熟知。由于過量施肥，氮、磷等物質不能被農作物完全吸收，于是隨著農田排水流向江河湖海，或滲透到土壤之中。
調查顯示，我國水稻種植產生的溫室氣體排放約占全國農業排放量的23%。上海市農科院氣候變化與綠色生產研究室主任周勝解釋說：“這是由于稻田生態系統是我國最主要的糧食生產體系之一，水稻田在淹水的厭氧環境下會產生大量甲烷?！?/p>
在保障糧食安全和重要農產品有效供給的前提下，農業減排是一篇從種子、育苗、生長管理到收獲等各階段都能做出成果的大文章。而且與只能“減量”的工業碳排放不同，通過合理的減排與固碳措施，減少生產過程中的碳排放，提升農田土壤碳匯潛力，農業不僅能做到減碳，甚至還能實現“零碳”和“負碳(固碳)”。因此，優化農業“碳賬本”潛力巨大。
用50年監測碳排放與土壤碳匯
農業的復雜性在于，同樣的種子，在不同的氣候、土壤、水、肥等條件下，產量與碳排放的差別可能會很大。為了獲得精準的數據，首先要求用于實驗的農田初始條件盡可能相近，其次則需要研究的時間足夠長。2012年，市農科院莊行試驗站辟出100多畝土地，建起了上海低碳農業工程技術研究中心基地，長期實驗基地里的牌子上明確寫著“研究期限50年”。
據介紹，全球約有300個連續觀測不少于20年的農業野外長期實驗基地，其中觀測已超過100年的有25個，主要集中在發達國家，許多經典農業數據由此而來。周勝告訴記者，他和團隊想通過長期跟蹤研究不同管理條件下稻田生態系統的物質循環和能量轉換，為研發溫室氣體減排、面源污染控制、土壤地力提升及碳匯技術提供關鍵參數。
目前，農業領域許多碳排放數據都是通過較為粗放的排放因子計算出來的，缺乏精細化的評估，需要進一步完善。在上海低碳農業研究中心，科研人員更像是一位精明的管家——通過對施肥水平、肥料種類、輪作制度、灌溉水量等種植參數的排列組合，尋求水稻在產量和碳排放之間的“最優解”。
每個采集日的上午9點，科研人員會用透明采集箱罩住水稻，灌水密封，自動采集器的四個氣袋每隔6分鐘自動采集一次氣體樣品。水稻生長期內每周采集1-2次，長期實驗地共有36個小區，每個小區每次4個樣品，采集一次共144個樣品，用于分析計算不同管理措施下的溫室氣體排放通量。同時，團隊每年還要根據種植和收獲季節，采集不同條件下的農田土壤進行分析。如此“枯燥”的工作，周勝團隊連續做了10年，終于拿出了一份令人信服的詳實數據。
“尤其想要了解土壤中碳含量的變化，必須堅持5年以上的長期觀測才能得到較準確的數值?！敝軇僬f，這是因為土壤中的碳含量一般只占1%-2%，土壤的非均一性及采集上的任何偏差都可能造成數據波動，只有長期觀測，才能消除數據的不確定性。
他們發現，過量施用氮肥不僅增產效果有限，而且增加了氧化亞氮和面源污染物排放，因此，合理的施肥量對于減少環境污染非常必要。又比如，在保證稻米產量穩定的前提下，通過節水灌溉可降低稻田甲烷的排放；通過離田處理秸稈的方式，更可大幅減少稻田甲烷排放；如果進一步將離田秸稈加工成有機肥或生物炭還田，不僅可減少稻田碳排放，還能提升土壤碳匯速度。同樣的，冬季種植紫云英等綠肥植物也有利于土壤增碳提質。通過這些稻田減排與固碳技術的組合，最終可形成一套低碳、零碳、甚至負碳的稻田生產技術。
從自愿減排到碳資產
一開始投身低碳農業研究時，許多人并不理解周勝的選擇。十幾年前，低碳農業還是張“冷板凳”。這兩年，“冷板凳”逐漸熱了起來。最明顯的變化是，來農科院找低碳農業研究中心合作的人和機構越來越多。低碳農業作為農業高質量發展的內在驅動力，“錢景”也更加明朗。
2019-2020年，周勝團隊與上海市農業生物基因中心羅利軍團隊合作，針對安徽省推廣的120萬畝節水抗旱稻進行了碳減排效果評估。根據現場實測及專業模型評估，旱管種植節水抗旱稻模式比傳統淹水稻田的甲烷排放量減少90%以上，碳減排總量51.6萬噸二氧化碳當量。以當前一噸二氧化碳約合40元的碳交易價格計算，當年的碳減排價值就高達2000多萬元。
焚燒秸稈不僅排放溫室氣體，而且污染空氣，但秸稈如果直接還田，方法不當的話，有可能大幅增加稻田甲烷排放。周勝團隊經過反復研究比較發現，比較好的做法是為離田秸稈建立炭化中心，即將秸稈制成黑乎乎的生物炭(或炭基有機肥)后再還田利用，這樣不僅可以減少因秸稈直接還田造成的大量甲烷排放，還可提升土壤地力，增加土壤中的碳含量，達到增碳提質的作用。目前，他們正計劃與企業合作建立一個區域型的農作物秸稈炭化中心，為農作物秸稈炭化還田提供服務，并評估區域內的碳循環與減排固碳效果。
按照國際上的碳交易價格，農業領域自愿減排的二氧化碳交易價格是其它領域的2-3倍，低碳農業的經濟效益不容小覷。周勝說，想要農民或地方政府有更強的減排動力，首先是要建立農業碳減排方法學與評價標準體系，讓他們會做；其次是重啟自愿減排碳交易市場，讓減排下來的碳能夠在碳交易市場上流通，獲得經濟收益。目前，位于北京的全國自愿減排碳交易中心正在緊鑼密鼓地建設中。
最近，低碳農業研究中心根據多年的研究成果，形成了關于稻田溫室氣體減排和農田土壤碳匯方面的方法學草案。一旦該方法學通過認證，意味著上海乃至全國的農戶，可以根據該方法學調節自己的種植方式，達到減排固碳的目的。