党的十八大以来,国家高度重视生态文明建设,把生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,农业绿色发展是其中的重要组成部分。受气候、能源、环境问题约束,全球经济社会发展面临持续挑战,世界各国广泛关注绿色低碳可持续发展方向;同时,以绿色经济、低碳技术为代表的新一轮产业和科技革命加速兴起,正在重塑农业产业发展模式。2022年,农业农村部、国家发展改革委联合印发《农业农村减排固碳实施方案》,强调以农业农村绿色低碳发展为关键,加快形成节约资源和保护环境的农业农村产业结构、生产方式、生活方式、空间格局。
20世纪90年代,国际上开始关注农业污染源排放与生态保护的问题,我国也出现了对农业循环模式的探索。从农业产业链的角度,以低碳生态理念为基础,以科学技术为支撑,通过产业结构调整、组织经营模式优化、生产生活方式转变、政策制度保障,在种、养、加、产、供、销、商、贸等产业化链条上的各个环节,实现高效率、低能耗、低排放、低污染、高效益的绿色发展方式。随着经济和技术发展,各地不断发展立体农业、生态农业、循环农业、低碳农业等多种模式。
农业产业链低碳循环模式
1 生态农业种养循环模式
生态农业种养循环模式,是在相邻的空间范围内,就地、就近通过农业生态系统内部物质和能量的循环利用,实现高产、高效、节能、环保的种养结合的模式。简单地说,就是在良好的生态条件下所从事的“三高农业(高产量、高质量、高效益)”。在微观层面,促进物质和能量在系统内进行循环利用,最大限度减少能源、肥料、饲料等投入;同时,在单位面积土地上充分利用光、热、水、气等资源,提高产出效益。
北方“四位一体”(沼气池—畜禽养殖—厕所—日光温室)庭院农业模式,是把日光温室、畜禽舍、沼气池、厕所有机地组合在一起的种养循环模式。以太阳能为动力,以沼气为纽带,将畜禽粪便等有机废弃物投入沼气池提供发酵原料,产生的沼气作为能源为日光温室供热,沼液、沼渣作为有机肥改良土壤,形成种植与养殖的良性循环。
南方的“猪—沼—果”生态农业模式,是以农户为生产单元,利用山地、大田、庭院,建设畜禽舍、果园、沼气池,同样以沼气为中心,用于解决农村生活用能,果园套种饲料作物,用于畜禽养殖饲料需求。
林粮、林禽复合生态模式,是利用时空上的互补性形成2个以上产业的复合生产模式。在果园、林下种植饲料作物、食用菌、中草药,养殖畜禽等,种植业为养殖提供饲料,养殖业为种植提供有机肥。
池塘鱼—菜共生模式,是把水产养殖与水耕栽培结合起来形成循环的生态系统,鱼类饵料、排泄物在养殖水体中作为水生蔬菜的营养来源,经过植物吸收的水体得到净化后又用于水产养殖,实现水的循环利用。
2 农业废弃物利用循环模式
农业废弃物利用循环模式,是通过技术加工,将农业被丢掉的另一半“捡回”并变废为宝,充分利用资源创造新的宝贵财富。据统计,我国每年生产农作物秸秆10亿t左右、林业剩余物0.8亿t、畜禽养殖粪便30亿t、生活有机垃圾1.5亿t、农产品加工废水废渣10亿t。农业废弃物循环化利用的用途包括获取能量、生产饲料、制作肥料、制作工业及医药原料等。目前,主要的循环利用模式为2种:一种是对农作物秸秆进行转化利用,一种是对畜禽粪便进行转化利用。
现阶段农作物秸秆综合利用的主要方式包括肥料化、饲料化、燃料化、基料化和原料化。肥料化利用,主要是通过秸秆还田、生产生物有机肥料,作为培肥地力的重要来源。饲料化利用,主要是通过秸秆膨化、青贮、氨化、酶制剂、微生物处理等技术,转化为畜禽饲料。燃料化利用,是通过沼气、生物质发电等方式,使之成为乡村清洁能源的补充。基料化利用,是以秸秆中含有的纤维素和木质素等有机物为原料,作为食用菌菌棒基质。原料化利用,是经过压块、定型、加工等,作为造纸、环保建筑材料等原料。不断开发多种用途,促进高值化利用产业发展。
随着规模化养殖的发展和环保要求的管控,畜禽粪污资源化利用加快发展,利用方式包括肥料化、能源化、基质化、垫料化、饲料化等,通过粪污发酵还田、好氧/厌氧堆肥、沼气生产、牛床垫料、动物蛋白饲料应用等方式进行合理利用。从中观角度,在县域或区域范围内,形成了粮草兼顾、舍饲圈养、农牧结合、种养平衡等循环发展模式。
3 农业产业链延伸低碳循环模式
农业产业链延伸低碳循环模式,是通过种植业、养殖业向农产品加工、农产品贸易、农业服务业等产业延伸,建立低碳循环的生态系统。
在产业链中,种植业投入种子、肥料、劳动力等,养殖业投入种畜禽、饲料、劳动力等,生产出农产品;农产品进入加工环节,企业投入生产技术、机械设备、水电、劳动力等,一部分生产出食品,另一部分进入农副产品加工产业链,进行再次加工,生产出其他食品或工业原料;食品和副产品经过运输、销售等环节进入消费市场;农业生产中产生的秸秆、蔬果残叶残枝、畜禽粪便等废弃物进入农业废弃物产业链,生产肥料、饲料、燃料等可利用产品,在所经历生产、加工、流通、消费等多个环节中,进行全程系统化管理,节约利用资源、减损减排,形成低碳循环的增值模式。
4 拓展农业多种功能低碳循环模式
拓展农业多功能低碳循环模式,是通过发展休闲农业和乡村旅游等形式,挖掘乡村的生活、生态功能,将农业农村的生态价值转换为经济价值。
根据各地区气候条件、地理环境、种质资源等不同,宜农则农、宜林则林、宜牧则牧、宜渔则渔,最大限度地将农业生物资源与土地资源结合,构建结构合理的农业生态系统,运用生态农业技术进行生产,开发具有本地特色的绿色农、林、牧、渔产品。依托稻田、花海、果园、茶园、山川、丘陵、池塘、湖泊、草场、村落等生态要素,开展观光采摘、农事体验、餐饮娱乐、研学教育、康体养生等休闲旅游业态,将环境保护与治理和经济发展结合,让优美的生态环境成为生产力,系统推进降碳、减污、扩绿、增长的多重目标。
农业产业链低碳循环模式构建
1 生产环节
农业生产环节的二氧化碳排放和能源消耗主要包括:农作物秸秆的焚烧,畜禽的呼吸作用,畜禽肠道的发酵排气,粪污处理过程,农业机械设备用能,种植、养殖生产设施耗能,化肥、农药、饲料、兽药、塑料薄膜等农业投入品的生产、运输、使用以及农耕过程中土壤有机碳的遗失等。
生产环节的低碳循环模式可以从以下3个方面构建。一是种植、养殖品种选择,加强新的高产量、低排放、节水抗旱、短食物链品种选育。二是加强种植、养殖过程标准化管理,采用绿色生产方式,改善种植、养殖管理技术和工艺,提高种植、养殖效率。三是生产投入品的循环化利用。选择可持续、可再生资源的肥料、饲料原料,采用有机肥、绿肥替代化肥,开发利用新型节能降排肥料和农药,采用生物技术防治病虫害,减少农药使用,合理调配动物饲料结构配比,增加肥料、农药、饲料利用率,推广秸秆综合利用和粪污资源化利用。
2 加工环节
农产品加工环节的二氧化碳排放和能源消耗主要是加工过程中水、电、热能的消耗。构建低碳循环模式,关键是节约循环利用各类资源,构建“资源—加工—产品—资源”的循环链条,支持农产品加工业与休闲、旅游、文化、教育、科普、养生养老等产业深度融合。
一是加强农产品产地初加工。在农产品产地建设烘干、储藏等设施,延长供应时间,在田间地头开展商品化处理,减少产后损失。二是改进农产品精深加工。推进适度加工,合理确定加工精度,减少过度加工造成的资源浪费。利用生物技术开发健康产品,减少营养损失。对农业加工园区进行循环化改造,应用高效节能环保技术和机械设备,推进清洁生产和节能减排。三是发展加工副产物综合利用。把农产品加工副产物“吃干榨净”,对碎米、稻壳、麦麸、饼粕等粮油类副产物,果皮果渣、菜叶等果蔬副产物,动物皮毛、骨血、内脏等副产物进行梯次加工和高值利用,高效利用资源,实现减损增效。
3 流通消费环节
农产品流通消费环节的二氧化碳排放和能源消耗包括运输过程中燃料的消耗,消费市场产品损耗和因供需变化产生的残余损失,消费者消费理念导致的浪费等。
构建低碳循环模式,包括物流作业管理的绿色化和消费端的绿色化。一是合理布局,注重对不同产品保质时间与运输距离的合理规划,在产地与销地之间配置高效的物流运输体系,提高农产品流通速度,减少运输损耗。二是应用低碳环保技术,增加新能源车辆运输,应用信息化管理技术计算碳足迹,在运输过程中应用低碳的农产品保鲜技术,采用绿色环保包装。三是倡导低碳消费理念,在产品包装和营销上向消费者传导生产过程中的绿色理念,加强对健康食品的认知。通过大数据精确预测市场消费规律,通过订单生产、农超对接等组织模式以销定产,减少供应过剩损失。提倡节约食物的消费观念,减少不必要的浪费。
农业产业链低碳循环模式成功案例
1 生态农场
2022年2月,农业农村部办公厅印发的《推进生态农场建设的指导意见》提出,到2025年,在全国建设一千家国家级生态农场,带动各省建设一万家地方生态农场,探索产地绿色、产品优质、产出高效的生态农场模式。目前,已有2批431家获批国家级生态农场。
龙泽宇农有机农业(北京)有限公司位于北京市怀柔区,占地面积17.4h㎡,运营近10年。发展有机生态型农场,一是构建生态多样性,农场约一半的土地用于粮食和蔬菜种植,另一半进行养殖,农场中有杂粮区、蔬菜区、畜牧区、鱼塘区、林地、草坪,平均每公顷土地养1头牛、4头猪、20多只鸡鸭,还利用水塘养鱼。二是环境保护,农场的土壤、水、空气,经过检测达到国家有机农业标准。三是生态技术应用,在杂粮种植中应用免耕播种技术,收获后作为绿肥循环利用,按照不同作物需求应用不同的灌溉方式。四是废弃物综合利用,秸秆等粉碎还田,作为动物饲料,无法循环利用的棚膜、农药化肥包装等,由政府统一回收。五是做好过程管理,农场用的肥料、农药,农事管理过程,销售等每年都有详细记录,投入品的来源、用量、使用方式、种植技术等都有据可循,所有蔬菜产品均获得欧盟等有机蔬菜认证。
句容市天王镇戴庄有机农业专业合作社位于江苏省句容市戴庄村,成立已有17年,全村耕地面积487.5h㎡,70%是丘陵岗坡。自2001年开始探索走绿色发展之路,发展立体种养生态循环模式,一是构建农业生态系统,山顶育林、山腰栽果、山脚种粮,集水稻、菜、草、畜于一体。二是绿肥替代化肥,在稻田里种植具有共生固氮能力的紫云英作为绿肥,每亩减少氮肥施用量20%~40%,与鸭稻共作,生产绿色高产有机稻。三是专家服务,科技支撑,原江苏丘陵地区镇江农业科学研究所的农技专家退休后到戴庄做帮扶志愿者,通过亲自示范带领农民应用生态循环新技术,实现增产增效。戴庄村的年化肥施用量从每亩平均80kg降为零,粮食亩产增加近1倍,每亩平均收益约6000元,增长近4倍,人均纯收入超过3.75万元。
2 现代农业产业园
2017年起,农业农村部、财政部联合启动建设国家现代农业产业园,目前已批准创建250个、认定150个国家现代农业产业园,带动各地建设7000多个省市县产业园,初步形成以园区引领农业现代化的新格局。
北京市平谷区获批国家现代农业(畜禽种业)产业园,占地面积超4.07万h㎡,基本建成以蛋鸡、奶牛、北京油鸡、生猪种业为特色的产业体系,发展种养生态循环模式。一是实施“生态桥”治理工程,园区利用畜禽产业和桃产业规模化发展基础,将畜禽粪污与2.53万h㎡果蔬种植产生的废弃物相结合,采用“畜禽粪便+园林固态废物+复合微生物菌剂”工艺,有效提高土壤质量,改良大桃等果蔬产品品质;采用绿色饲料,无抗养殖,提升畜禽产品质量。二是技术创新,通过引进桃新品种选择优良性状,筛选高效降解木质纤维素的菌株,并复合配制高效降解复合菌剂,提高桃枝废弃物堆肥肥效。研发桃树枝杈木屑的食用菌基质利用技术,用桃枝屑制作菌棒。以“微生物+三级氧化塘”技术对畜禽养殖废弃物进行无害化处理和资源化利用。三是科研团队支撑,由北京农学院等科研院所组建跨学科社会服务团队,建立技术应用示范基地10个,集成优化农林废弃物减量化、无害化、资源化利用关键技术。四是注重生物安全防控体系建设,为保障畜禽养殖区域的防控安全,建立“街乡吹哨”协同机制,在养殖、运输、屠宰、市场、餐饮等产业链全环节中,实现“哨响即到”,构建系统化、规范化、全纬度的防控体系。
四川省蒲江县现代农业产业园,总占地面积316.28k㎡,以柑橘、猕猴桃等特色水果为主导产业。园区以“种养平衡,绿色发展”为理念,创新源头减量综合治理模式。一是实施耕地质量提升PPP服务模式,统筹推进养土肥田、生物防控、有机循环利用等“5+1”综合服务体系,持续改良土壤。二是推行种养平衡措施,采取干湿分离、雨污分流、高峰分离3种处理方式,综合治理农业面源污染。三是推进畜禽粪污综合利用,实施粪污转运利用购买服务,公开遴选转运合作社26家,通过养殖户、种植户支付与政府补贴1:3:3的均衡投入方式,实现畜禽粪污还田。四是构建多主体参与长效机制。引进企业,实施枝条木炭制作、果袋回收利用等,年处理废弃枝条、果袋20万t。建立废弃物资源利用服务联盟,年畜禽粪污干物质回收加工有机肥超过4万t。
3 优势特色产业集群
2022年,国家启动优势特色产业集群建设,着力培育结构合理、链条完整、聚集度高、竞争力强的产业集群。寿光蔬菜产业集群起源于20世纪80年代,目前共有日光温室14.7万个、拱棚2.7万个,蔬菜播种面积4万h㎡,年产量450万t,蔬菜总产值约110亿元,年交易蔬菜约900万t。40多年来不断探索,历经4个阶段,由增产导向向提质导向转变,逐渐实现优势特色产业的低碳循环绿色转型发展。
生产源头绿色化。开展耕地质量提升工程,推广微生物肥料、秸秆还田、绿色防控等土壤改良模式,测土配方施肥14.3万h㎡,推广有机肥1.9万h㎡,水肥一体化推广面积达6667h㎡。实施蔬菜秸秆肥料化利用工程,城乡一体化收运废弃蔬菜、秸秆,推广生物反应堆、有机肥、快速腐熟等技术,年处理秸秆达80多万t。实施农药残留治理工程,推广静电喷雾装置,每年推广根结线虫防控技术1000h㎡,推广生物有机肥使用面积3333h㎡以上。开展地膜污染防治工程,推广生物双降解地膜,地膜回收利用率提高到73%以上。开展畜禽粪污无害化处理工程,建设沼气无害化处理粪污示范工程,建设大型畜禽粪便集中处理中心。
生产过程标准化。2018年,部省共建的全国蔬菜质量标准中心落户寿光。目前,已建设蔬菜质量标准数据库,成立国家蔬菜质量标准化创新联盟,启动112项国家标准、行业标准和地方标准研制工作,发布地方标准6项,编制37种蔬菜的54项生产技术规范和操作规程,通过对外输出的技术人员将绿色生产技术、生产标准推向全国蔬菜基地。
经营管理组织化。培育新型农业经营主体开展适度规模经营。推行村“两委”领办合作社,创办合作社联合社,实行生产标准、技术服务、生资供应、产品销售、质量检测“五统一”管理。由市级以上农业产业化龙头企业153家,带动农户探索高端直供、订单生产、专柜直销等销售模式,统一生产管理,种植健康菜、绿色菜。开展30万农民科技大轮训工程,实施“十百千万”蔬菜标准化培训工程,培养有绿色生产理念、会绿色生产技术的新型“绿领”农民。
质量监管体系化。建立市、镇、村三级检测体系、三级农产品质量安全监管体系、三级协作执法体系。搭建农产品智慧监管公共服务平台,实行全域蔬菜质量安全网格化管理,对全市1241家田头村边的蔬菜交易市场实行蔬菜安全快速检测全覆盖。每年抽检蔬菜样品5万个以上,抽检合格率达99%以上,有效保障了蔬菜质量安全。
4 生态产品价值实现
2021年,国家出台《关于建立健全生态产品价值实现机制的意见》,提出以体制机制改革创新为核心,推进生态产业化和产业生态化,推动发展具有中国特色的生态文明建设新模式。浙江安吉是“绿水青山就是金山银山”理念的发源地和率先实践地,立足特色产业和自然资源禀赋,走出了生态环境保护与区域经济社会发展相互促进的绿色发展道路。
建立立体生态循环产业体系。根据“七山二水一分田”的地理特征、自然资源和农业基础,因地制宜布局山区特色农业产业,重点发展安吉白茶、笋竹产业、特色蚕桑、生态畜禽、特种水产、优质大米、山地蔬菜、干鲜果品等优势产业。打造“东—茶、西—竹、北—桑、南—休闲农业”4个生态循环农业示范区,实施“沃土、沼气”等6大生态循环农业重点工程,建设果桑循环等示范点,构建点、链、面结合的生态循环农业体系。
推广低碳循环技术。以园区、家庭农场等为载体,运用“畜禽—沼—茶”“鱼、桑、鸡”“桑—茶—鸡”等模式,以企业、合作社为带动,促进生态循环农业产业化。推广使用畜禽排泄物还田、有机肥加工、沼气工程等无害化处理技术,秸秆综合利用技术,太阳能、沼气等清洁能源技术,实施农药、化肥减量工程。利用区块链技术,整合用工管理、投入品追溯、农产品追溯等平台,对全产业链进行智慧化监管,实现绿色产品品质管控。
产业融合发展。以主导产业安吉白茶产业为例,在一产方面,构建数字化管理体系,对全县1.37万h㎡茶园开展数字测绘,完成茶农确权登记,设立茶园数字身份证,实现“一园一证”总量控制管理。在二产方面,开发茶饮料、茶食品、茶保健品、茶日化用品等精深加工,2022年,安吉白茶产量2100t,产值32亿元,带动农民人均增收8800元以上。在三产方面,引进浙江省农业科学院、浙江省林业科学研究院、中华全国供销总社杭州茶叶研究院等科研机构,拓展科技研发、检测检验、创新创业功能。以茶促旅,利用茶乡、竹海等生态资源,发展乡村旅游和休闲农业,建设安吉白茶文化特色小镇,鲁家村、刘家塘村等美丽乡村和田园综合体,培育精品乡村度假社区,依托农业基础和生态资源不断拓展休闲、文化体验、度假、体育等新业态,打造休闲农旅目的地。2021年共接待游客2671万人次,旅游总收入365.7万元。
生态资源价值转化。建立生态保护补偿机制,针对产业特色拓展茶山茶园生态修复补偿、饮用水源地经济林林权流转补偿、以竹代塑新材料采购补助等,针对流域综合治理、水污染防治、水土流失治理等实现跨省、县、乡镇合作。以“两山银行”为平台,探索生态指标与产权交易。2021年上线“两山”竹林碳汇收储交易中心,实现碳汇可度量、可抵押、可交易、可变现,全县5.8万h㎡毛竹林预计每年可新增碳汇34万t左右。
促进农业产业链低碳循环的措施建议
1 完善法律与标准体系
发达国家对农业绿色发展高度重视,通过法律手段规范低碳循环理念的执行。如美国制定的《有机食品生产法》《2002年农村安全及农村投资法》,德国施行的《肥料使用法》《自然资源保护法》《水资源保护法》,日本出台的《可持续农业法》《食物废弃物循环法》《堆肥平直管理法》等,借鉴国外经验,在农业产业低碳循环发展方面,可制定适合我国国情的法律法规,确保扶持政策和保障体系的落实。农业产业链包括生产、加工、流通、消费等多个环节,应制定目标统一的细分环节低碳标准,从种源、环境条件、肥料、农药、饲料、兽药使用,到耕种管收、饲喂等生产管理,再到加工、贮藏、运输、销售等过程,然后到农产品质量检测,分类建立完善的标准体系,最终实现农产品从田间到餐桌全过程安全质量有据可依。
2 构建低碳循环组织体系
鼓励龙头企业和合作社等新型经营主体探索低碳循环经营模式,带动小、散农户扩大绿色农产品生产规模,统一管理,提高农产品质量。发展社会化服务体系,通过专业化服务主体集中采购生产资料、进行绿色防控作业,运输农产品和废弃物回收等,降低农户生产成本,提高农业生产效率,提升农产品质量效益。构建区域联动和组织联盟,如产区和销区产供销对接联盟,平原片区、河湖流域上下游污染防控与生态治理联盟,政府、媒体、消费者等生态环境和农产品质量安全监督联盟等,完善联动机制和生态补偿制度,多主体参与协作,促进产业链衔接,实现责任共担、利益共享。
3 加强科技研发与推广
全产业链低碳循环模式的构建,需要大量先进技术支撑,如在生产环节,包括优良品种选育技术、绿色防控技术、土壤改良技术、节水灌溉技术、秸秆高值利用技术、粪污处理技术等,生物农药、可降解农膜、无抗兽药的研制,多功能、低碳农机具应用等;在加工环节,包括农产品精深加工技术、农副产物利用技术、节能环保机械设备等;在流通环节,包括冷藏保鲜技术、绿色包装、节能运输设备等。支持以减排固碳效益提升为目标,加大科研投入和重点关键技术攻关,创新科研创新与推广机制,研发低污染、低能耗、再利用的产品、技术、设备,打通科研院所到田间地头的科技成果转化渠道,加强低碳循环农业科技人才和服务队伍培养,支撑低碳循环模式可持续发展。
4 推动数字化精准管理
全产业链低碳循环模式需要对各环节的物质和能量流动进行精准管理,新一代物联网、区块链、大数据、云计算等技术的应用将极大提高精准度和反馈速度,有助于量化减排固碳指标,优化绿色生产方式。搭建农业产业链云平台,收集水土资源、产地环境、生产管理、农业灾害预警、生产环境检测、质量安全监管、交易流通、市场消费、生产经营主体等各方面数据,对数据进行精准分析,为生产和经营提供决策支持,提高消费者对产品质量的信任度。利用人工智能等手段将生产经验数字化,驱动智能机器设备自动化管理,减少人为因素对绿色生产的影响,提高效率和产品质量。