【视频+全文】降低碳排放的可持续农业 | 韩农@TEDxShenzhen

浏览: 发表时间:2020-04-01 00:00:00


我们都知道以二氧化碳为主的温室气体排放对全球气候和生态环境产生了负面影响(气候变暖和雾霾等)。当我们在关注工业的碳排放时往往会忽略农业中的碳排放,但是你知道吗,一亩地农田秸秆的碳排放量相当于一辆轿车一年的碳排放量。那么我们是否可以改进我们的农业技术,在保障农业产量的前提下减少碳排放呢?


答案是肯定的。特石模式创新的土壤改良技术能够把传统秸秆还田70%的碳排放降低到50%,于此同时改良土壤提升土壤有机质。


下面是我司董事长韩总在2019TED深圳年度大会的演讲视频:降低碳排放的“偏方” | 韩农@TEDxShenzhen



附:全文

01  “烧秸秆”是引发雾霾元凶之一


2013年,一场突如其来的雾霾遮天蔽日地笼罩了首都北京。从那时起 我们每个人都知道了PM2.5。


我们从报道上得知,除了工业和汽车排放以外,烧秸秆也是罪魁祸首。


只要种粮食就会有秸杆。当你收了粮食留在地里的秸秆,作物的茎秆就是这个。


在中国古代传统农耕的作业当中,每年都要烧秸秆,烧了上千年,我们也没听说引发雾霾什么的呀?怎么把这个锅就甩给了烧秸秆呢?


一时间网络上议论纷纷,其中呢,也不乏各种调侃。


那么烧秸秆引发雾霾,到底是甩锅还是真相呢?


我们先来看一下身边最常见的二氧化碳排放源——小汽车。


这是一辆普通的小汽车,百公里油耗7升,大约每年跑8000公里,它一年的二氧化碳排放是多少呢?

1.04吨。


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我们都很关注这些身边看得见的二氧化碳排放。但是有多少人知道,农业生产也会产生大量的碳排放呢?在座的各位有谁知道农作物的废弃物秸秆会产生多少碳排放?


从1979年到2018年,我们国家的粮食总产量从3.3亿吨增长到了6.6亿吨,与此同时秸秆的数量也从4亿吨增长到了9亿吨。


那么这些秸秆都去哪里了呢?一部分被当作牛羊的饲料;另一部分,打碎就地还田了;还有一部分,堆肥制作有机肥再还田了。这样看起来处理得都很好,没毛病。


问题来了,秸秆是一种碳水化合物,其中含有40%的碳。在全球的生物碳循环体系当中,这些秸秆中的碳并没有像我们表面上看到的那样都回到了土壤当中。真实的情况是,只有30%的碳固定在了土壤中,其余的70%都被分解成二氧化碳,散发到大气中。不管是秸秆直接还田,还是堆肥作有机肥再还田结果都一样。


我们来看一下一亩地的秸秆会产生多少二氧化碳排放吧!


这里我们做一个简单的计算。一亩地的秸秆,总量大约是一吨,40%的含碳400公斤,70%的排放只是280公斤,换算成二氧化碳,乘系数3.67结果是多少呢?1.03吨!


结论就是,一亩地秸秆二氧化碳的排放量,就等于一辆小汽车一年的排放量!


我们国家每年有9亿吨的秸秆,去掉一亿吨做牛羊的饲料,剩下的8亿吨按照现在的处理方式,会产生多少碳排放呢?


8.22亿吨,这相当于我们全国所有汽车一年二氧化碳排放总量的2.8倍。


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如果是烧秸秆呢?


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那更可怕!那就不是70%的排放了,而是100%。因为秸秆在燃烧的过程当中,除了二氧化碳还有一氧化碳氮氧化物、硫化物、焦油、颗粒污染物等等。


现在我们知道了“烧秸秆”的确是引发雾霾元凶之一。看来国家禁止烧秸秆的政策是非常正确的。


但是按照现在的处理方式,即使是不烧秸秆,把它还田或者堆制积有机肥再还田,仍然有70%的二氧化碳排放。



02 从土壤微生物中找到技术突破点


那么我们能不能找到一个新的技术或者方法,把秸秆当中的碳更多的固定在土壤中,而不是让它挥发到大气中呢?


理想很丰满,现实很骨感。


全世界的科学家和实践者做了几十年的努力试图把秸秆中的碳更多的固定在土壤当中。遗憾的是,到今天为止,大田应用的结果仍然是30%。


那么为什么过去这么多年的研究和实验不能更高的地提高这个固碳比例呢?


在土壤固碳的传统理论和主流观点中认为,秸秆当中一种难分解的物质叫做“木质素”,它们腐殖化转换为有机质是固碳的主要途径。而微生物在固碳过程当中的贡献不超过5%。


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一个偶然的发现让我对这个主流观点和传统理论产生了疑问。


在我们的生产试验基地里,工人们把一堆未经过处理的带有大量虫卵的鹅粪和秸秆随手丢到了一块地上,并且把它们旋耕了,准备进行种植生产了。


过了没多久,大约两个月左右的时间。有一天,我偶然到这个地里翻土,我发现这些带进去的虫卵并没有孵化出来,而是被分解成了一堆残片。那些秸秆呢?也不见了踪影。整个的土壤呈现出褐色松软的结构。随后取土壤进行化验之后发现,这块地里土壤的有机碳比其他地块要增加了很多。


真相其实往往就隐藏在最基本的原理当中。


原来秸秆进入到土壤当中会有两个不同方向,但同时发生的反应。一个叫做“矿化反应”,除了秸秆当中比较难分解的物质以外,其余的都被分解成二氧化碳、水和无机盐,这样会造成比较多的碳排。


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另一个方向则是,土壤微生物会利用秸秆的养分繁殖壮大自身,形成个体微小,但是数量巨大的微生物细胞群体。这个方向形成的细胞群体再加上在秸秆分解过程当中,还会把一些中间产物再重新聚合成不容易分解的大分子物质。这样会固定更多的碳。


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众里寻他千百度,暮然回首,那人却在灯火阑珊处。


这一下我们就找到了突破点——土壤微生物。



03 十年磨一剑——固碳比例提升20%


这张图呢是我们绘制的秸秆中的碳固定在土壤中的假想路线图。


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我们的观点是,在固碳的过程当中微生物的贡献不是传统理论的5%,而是可能超过50%。


这个观点的依据是,一方面,我们可以控制秸秆进入土壤中的反应方向,让秸秆更多地偏向于微生物繁殖和聚合中间产物的方向,而不是矿化反应。


沿着这样一个思路,我们一做就是10年。


这10年的经历的艰难困苦、经验教训在这里就不必多说了,这10年对于我和我的团队来说仿佛就是一瞬间。


功夫不负有心人,结果很幸运,我们在中国北中南不同地区、不同土壤环境条件下进行的实验结果都很好。


秸秆中的碳在土壤中固定的比例从30%提高到了50%。


具体来说,相比较秸秆还田和堆制有机肥再还田,一亩地二氧化碳的排放量从1.03吨下降到了734公斤。这是一个革命性的进步啊!这个进步意味着,秸秆当中有更多的碳被固定在了土壤当中。


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按照行业的惯例,土壤中的碳通常用土壤有机质来表达。土壤有机质含量越高,就意味着土壤当中的固定的碳越多。


我们中国18亿亩耕地当中仅有27.3%的土壤属于高等级土壤,所谓高等级土壤就是土壤有机质含量超过2%的。对于中国土壤来说,提高土壤有机质含量具有极其重要的意义。


根据农业农村部的测算,全国耕地土壤每提高一个等级,可以新增粮食生产能力1600亿斤,相当于增产12.8%。



04 改良土壤的过程


我们接下来看一下特殊模式是如何进行改良土壤和增碳的。


第1步,绘制土壤数字地图。


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我们采用世界最先进的无损检测技术对土壤进行一个扫描,绘制出土壤所有矿质元素的一个地图。


第2步,就地取材。


使用本地产生的秸秆、树枝、畜禽粪便,根据土壤数字地图,我们准备一些废弃的矿质原料,比如说炉渣、炉灰粉、煤灰、石灰等等。


第3步,预处理。


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在这些秸秆和树枝进入土壤之前,鉴于我们选育的特殊微生物,对他们进行一个预处理。


为什么要预处理呢?前面我已经讲过它的基本原理了。在这个过程当中,我们既要破坏秸秆和树枝的纤维组织结构,又不要让他们过早的在这个阶段就进行矿化反应,那样会造成碳的损失。


第4步,制作土质的优势微生物。


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我们知道在好的土壤当中,每一克土壤的微生物总量可以达到数10亿个。而在贫瘠的、或者常年使用了化肥农药的土壤当中,每一克土壤的微生物总量仅有数千万个。


还记得我们前面刚刚提到的秸秆直接还田固碳效果不好的原因吗?就是因为忽略了土壤微生物这个重要的环节。


那么土壤改良的过程,就是把土壤当中坏的微生物丢掉,把好的微生物用特定的技术定向地附集起来,我们称之为土著的土壤优势微生物。


把土著的优势微生物菌制作成种子液,和那些经过预处理的有机物料以及矿质原料混合起来撒到土壤的表面,然后旋耕和土壤混合,等待这些微生物的种子利用秸秆当中的养分繁殖、壮大、转化。等多久呢?15天,改良就完成了,可以进行后续的种植生产。



05 改良结果——土壤固碳能力提高了4倍


改良的效果怎么样呢?在改良之前土壤的有机质是0.9%,其中含碳104.4公斤,采用特殊模式的技术改良三年之后土壤有机质提高到了4%,其中含碳464公斤。三年提高了4倍。


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我们从黄土高原的碱性土壤到长江流域的冲积土壤,再到广东的酸性红壤,从几亩地的试验到几百上千亩地的应用。无一例外,我们都实现了低成本快速提高土壤有机质的目标。


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它背后的意义就是秸秆中的碳被更多地固定在了土壤当中,大幅度的减少了碳排放。



06 携手探索环保碳排的无限未来


碳排放导致了温室效应,而温室效应又造成了全球气候变暖。


全球气候变暖,又使得土壤碳库当中原来被固定的碳又加速地溢出,如此一来又加剧了温室效应。这是一个非常危险的恶性循环。


但是我们仍然乐观,因为全世界都在努力减少阻止碳排放引起的温室效应。


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中国政府向全世界承诺,2020年我国能源排放和耕地二氧化碳排放达峰不再增加,并且采取了多项措施予以落实。


法国农业部在联合国气候框架公约21届大会上提出“4‰全球增碳计划”,就是说全球的土壤固碳每年增加4‰。目前已经有几十个国家在响应。


力量有限,梦想无限!


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我们的愿景就是把中国18亿亩耕地当中的8亿亩低质量田改造成有机质超过3%的耕地。这样我们每年可以减少2.35亿吨的二氧化碳排放。同时我们得到8亿亩优质的健康的有机农田。这就是我们的梦想。


10年过去了,我们朝这个梦想走出了一小步。与此同时,还有许许多多像我们一样的科学家、企业家、环保组织、农民朋友都在努力的探索实践,改变目前对生态环境有威胁的化学农业生产方式。未来我们期待越来越多力量加入到这个改变当中!


谢谢你们。


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