將人類活動特別是工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化碳捕集后，以高于大氣中二氧化碳含量幾倍的濃度，釋放在密閉的人造氣候小區(qū)域中，利用相關(guān)科學(xué)技術(shù)，創(chuàng)造一個高效率的光合作用環(huán)境，從而極大提高農(nóng)林作物的產(chǎn)量。這是一種將多余的二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳水化合物并以糧食或其他干物質(zhì)的形式儲存在地球表面的一種碳儲存方法。
這符合自然界中碳循環(huán)原理。將使用化石能源所產(chǎn)生的碳排放通過植物轉(zhuǎn)化為有用的食品和用品，是緩解工業(yè)化引起的生態(tài)失衡問題的重要思路和有效舉措，對于保護和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境具有積極意義。
我國是農(nóng)業(yè)大國，用占世界7%的土地，養(yǎng)活了22%的人口。我國生產(chǎn)的糧食、棉花、油菜籽、煙葉、肉類、蛋類、水產(chǎn)品、疏菜、水果等九類農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量均居世界第一;谷物產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的1/4，肉類占1/3……但發(fā)展到今天，我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展卻面臨著巨大問題。
日前，農(nóng)業(yè)部部署，將在全國范圍內(nèi)啟動實施化肥、農(nóng)藥使用量零增長行動，力爭到2020年，化肥利用率和主要農(nóng)作物農(nóng)藥利用率均達到40%以上，分別比2013年提高7個百分點和5個百分點，實現(xiàn)農(nóng)作物化肥、農(nóng)藥使用量零增長。
“我們已站在生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色發(fā)展的十字路口，我們不得不反思我們的過去，也不得不思考我們的未來。”中國三農(nóng)生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長冉超說。
為形成最大合力來創(chuàng)新我國生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)，推進生態(tài)農(nóng)業(yè)在國內(nèi)快速鋪開，在中國高科技產(chǎn)業(yè)促進會等指導(dǎo)下，中國三農(nóng)生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟2010年正式成立。聯(lián)盟有中國農(nóng)業(yè)大學(xué)規(guī)劃設(shè)計院、三農(nóng)生態(tài)產(chǎn)業(yè)集團、上海大宗農(nóng)產(chǎn)品交易所、河南畜牧規(guī)劃設(shè)計研究院、河南省肉牛工程技術(shù)研究中心等科研、種植和養(yǎng)殖會員單位600多家。
誰是農(nóng)藥化肥殘留的受害者
據(jù)全國土壤污染普查發(fā)現(xiàn)，我國土壤污染總超標(biāo)率為16.1%，其中耕地點位超標(biāo)率19.4%，土壤鎘超標(biāo)率7%，重污染企業(yè)及周邊土壤超標(biāo)點位36.3%……地球上所有污染物中90%的最終“受體”都是土壤。無論是大氣中的污染物沉降，污水灌溉和下滲，固體廢棄物填埋，“受害者”都是土壤。
為提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，人類發(fā)明了化肥;為消滅害蟲，農(nóng)藥出現(xiàn)了。據(jù)計算，每投資一元錢的化肥和農(nóng)藥，即可獲得8—16元的回報�？梢哉f，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得高產(chǎn)的過程中，化肥和化學(xué)農(nóng)藥成了當(dāng)之無愧的“功臣”。但隨著廣泛、超量使用化肥和化學(xué)農(nóng)藥，所產(chǎn)生的負面影響也越來越被人們所認(rèn)識。
我國化肥、農(nóng)藥生產(chǎn)和使用量均為世界第一。農(nóng)業(yè)部副部長張?zhí)伊衷硎荆覈r(nóng)業(yè)目前的化肥、農(nóng)藥使用量總體較高，特別是果樹和蔬菜，施肥量已超出安全水平。
過量使用化肥、化學(xué)農(nóng)藥，雖然省工省力見效快，但致使大量植物殘體、動物糞便遭遺棄，大多堆放在地頭、路溝、河邊等，經(jīng)日曬、降雨分解，最終隨雨水流入坑、溝、河、湖、海，造成水體富氮富磷。一旦氣溫升高，藍藻就會大面積暴發(fā)，水體中的魚類、浮游生物以及貝類等都會消失，生態(tài)平衡被打破，形成生態(tài)災(zāi)難，也成了污染治理“老大難”問題。
公開的資料顯示，化學(xué)農(nóng)藥在殺滅有害生物的同時，也殺滅了有益生物，如蛙類、鳥類等昆蟲天敵;蜜蜂的大幅減少，植物授粉出現(xiàn)問題;各種病、蟲、草害抗藥性提高上百倍，其中蚜蟲的抗藥性居然高達1600倍，陷入了施藥量越來越大，病蟲害越來越嚴(yán)重的“怪圈”。
“人是生態(tài)的一部分，對環(huán)境和生態(tài)的危害，人是無法逃離的。”冉超說，由于化肥和化學(xué)農(nóng)藥長期、大量使用，致使亞硝酸鹽以及有害金屬鉛、砷、鉻、汞、鎘殘留在土壤中，并隨之進入農(nóng)產(chǎn)品。據(jù)研究資料顯示，癌癥患者中，有80%是長期食用含超標(biāo)亞硝酸鹽、鉛、砷、鎘、汞等有害殘留的食品。
冉超強調(diào)，我國雖然是農(nóng)業(yè)大國，但不是農(nóng)業(yè)強國，更不是農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易大國。我國農(nóng)產(chǎn)品中化肥、化學(xué)農(nóng)藥的高殘留影響了我國在國際市場上的地位，也制約了農(nóng)產(chǎn)品的出口，嚴(yán)重阻礙了農(nóng)民收入水平的提高。“只有生態(tài)農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展，才是國家昌盛、農(nóng)民增收、人民健康的根本保障。”
碳能源，不施化肥也能高產(chǎn)
發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)因尊重太陽能為能源的生物鏈規(guī)律、持續(xù)發(fā)展的規(guī)律。冉超認(rèn)為，“一切生命都要依靠以綠色植物為主的‘自養(yǎng)’生物，他們利用太陽能合成的生命物質(zhì)，取得生命可使用的資源。農(nóng)業(yè)是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，它不只是為人類提供必需的生存、生活發(fā)展資料，而且提供生態(tài)環(huán)境。它也要遵循人與自然和諧相處、并可持續(xù)的發(fā)展規(guī)律。”
根據(jù)植物生長規(guī)律，植物生長的“三要素”為陽光、空氣和水;植物生長需要的三大元素是碳、氫、氧。也就是說，“碳元素是植物的糧食，碳是構(gòu)成植物細胞的骨架”，碳元素的多少，才是決定植物高產(chǎn)的關(guān)鍵性因素。
如何利用空氣中的二氧化碳這個“能源寶庫”，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，早已成為科技界專家研究的重點。為此，中國三農(nóng)生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)明并在全國示范性使用了“二氧化碳捕獲富集(碳能源)技術(shù)”。
二氧化碳捕獲富集(碳能源)技術(shù)，遵循“以太陽能為能源的生物鏈規(guī)律”，確立“植物吸收空氣中的二氧化碳，在陽光的照射下制造碳水化合物供植物生長積累，是生物孕育、生長、成熟的一個不可逾越的基本規(guī)律”。冉超解釋說，利用空氣中的碳、氫、氧三種植物生長所需的元素，捕獲空氣中已有的350-400PPM二氧化碳，富集到作物上達到550PPM以上，提高光合作用速率，以此達到不施化肥也能高產(chǎn)的目的。
冉超說，二氧化碳捕獲富集(碳能源)技術(shù)的應(yīng)用，不但能保障國家糧食產(chǎn)量的安全，而且能保障食品安全，解決農(nóng)產(chǎn)品中亞硝酸鹽、鉛、砷、鎘、汞、鉻等有害重金屬高殘留問題，讓國民吃出健康來。
富碳除氮給農(nóng)業(yè)排放減負
冉超認(rèn)為，生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，與當(dāng)前公眾非常關(guān)注的環(huán)境污染以及治理息息相關(guān)。冉超給記者描繪了農(nóng)業(yè)上廣泛使用的氮素化肥的生產(chǎn)工藝。即首先要通過能源消費，燒煤或燒油來“造氣”，實際上就是制造氣狀的碳元素，再把氨元素導(dǎo)進碳元素內(nèi)，最后的結(jié)晶成為“碳酸氫氨”化肥。然后在農(nóng)業(yè)的實際生產(chǎn)中，農(nóng)民把化肥撒入農(nóng)田，由于氨元素是活潑元素，很快就揮發(fā)到空氣中，剩下來撒到田地里的白色小顆粒，大部分是碳顆粒。
“這也驗證了‘植物高產(chǎn)靠的是碳元素，而不是氮元素’的道理。”冉超說。根據(jù)該原理，二氧化碳捕獲富集(碳能源)技術(shù)也成為治理土壤污染的有效方法。即捕集空氣中二氧化碳，富集在植物葉莖上，替代化學(xué)肥料實現(xiàn)高產(chǎn);采用生態(tài)模式進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，利用“以草復(fù)草不長草”原理，不使用化學(xué)除草劑照樣能不長草，或者利用生物多樣性來以蟲除草、以蟲治蟲等。
據(jù)介紹，聯(lián)盟中利用生態(tài)農(nóng)業(yè)來治理水體污染的方法還包括，把作物秸桿、植物殘體、動物糞便等廢棄物，經(jīng)處理后施入農(nóng)田，續(xù)接自然生物鏈，以此達到生態(tài)平衡;運用二氧化碳捕集(碳能源)技術(shù)，捕集空氣中的碳元素，并結(jié)合捕集劑中的碳元素，組成活性碳，利用活性碳殺滅水體水華中的微囊藻等，以此達到水體中氫氧元素的平衡。
空氣中二氧化碳濃度的升高會造成全球氣候變暖，氨元素作為化肥中的一個重要元素，一在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用，就會迅速進入大氣，并與大氣中的二氧化碳結(jié)合，形成重要的大氣污染物——氮氧化物。所以農(nóng)業(yè)對大氣污染的“貢獻”也不容忽視。中國科學(xué)院大氣物理所研究員王躍思說，空氣中約70%的氨來自于農(nóng)業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)。據(jù)初步估算，包括秸稈焚燒、化肥過量使用等在內(nèi)，來自農(nóng)業(yè)的大氣污染物約占排放總量的10%—20%。
“人們常說的是Pm2.5、Pm10，指的都是大氣中顆粒物的直徑，氮氧化物是霧霾、Pm2.5、Pm10的重要組成部分。”冉超說，如果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量減少使用化肥，利用二氧化碳作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“碳能源”，將會大幅減少空氣中氨等污染物。
冉超認(rèn)為，經(jīng)各示范區(qū)實踐，二氧化碳捕集富集(碳能源)技術(shù)在治理土壤污染、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的增產(chǎn)結(jié)果是令人鼓舞的。但與化學(xué)農(nóng)業(yè)理論相比，在理論方面尚有不完善的地方，特別是植物生長必須的碳、氫、氧三大元素?zé)o法計量，成為一直困擾生態(tài)農(nóng)業(yè)的理論之處。
“理論數(shù)據(jù)的欠缺，加上是新技術(shù)，以前沒有可以借鑒等因素的制約，生態(tài)農(nóng)業(yè)還沒有像化學(xué)農(nóng)業(yè)那樣精確到斤兩等數(shù)據(jù)。”他表示，熱切希望聯(lián)盟成員、學(xué)者等進一步研究和實踐，完善生態(tài)農(nóng)業(yè)的理論，推動其科技的創(chuàng)新和進步。
