气候挑战下的新农业:农户的低碳适应性行为 | 科技导报

科技   科技   2024-11-04 18:10   北京  

农业既是温室气体排放源之一,也是最易遭受气候变化影响的产业。提高农户适应气候变化的能力,最大程度减轻气候变化对农业生产的不利影响,以促进低碳农业发展和保证粮食安全十分必要。本文基于农业气候资源变化现状,从改进施肥方式、精准施肥、多元替代等化肥减量技术和引导农户改变种植熟制,调整作物布局、品种布局的种植技术两个方面分析了农户可采取碳减排的适应性行为。建议积极引导农户采纳化肥减量技术、鼓励农户调整农业种植结构、强化农业基础设施建设等方面,协同推进降碳、减污、扩绿、增长。

目前,全球正经历以变暖为主要特征的气候变化。农业是国民经济的基础,也是最易受自然气候影响的产业。气候变化与农业生产关系的研究一直是学术界热点议题。一方面,气温、降水等气候要素的波动直接导致农业生产不确定性增加,影响粮食产量。另一方面,气候变化还会对化肥等生产要素的效果和投入量产生影响。因此,气温升高和降水增加都会造成化肥挥发或溶解,不仅显著降低化肥的利用效率,也不利于农作物有效生长。

农户应对气候变化的适应性行为是其在气候变化实际或潜在影响下做出的趋利避害的调整。随着社会的进步和人们生活水平的提高,既要完成保障好粮食安全的底线,更要回答好助力减排固碳的时代课题。

1 农业气候资源变化



农业气候资源是指能为农业生产提供物质和能量的气候资源,主要包括光、热、水资源等。中国农业气候资源类型多样,在数量、质量及组合特征上有很大的地域差异,在时间上又有明显的年际变化。

中国正面临高温等极端天气气候事件增多、增强的趋势。1961—2007年全国平均气温倾向率为0.28℃/10a,全国农业热量资源水平提高明显,空间上表现为“东南高,向西、向北递减”

中国降水资源分布变化显著,西北中西部和华南地区降水呈增多趋势,而东北、华北、西南以及西北东部降水明显减少。中国农业气候资源变化具有明显的区域差异,华南、西北地区“升温降水多”,东北、长江中下游、西南和黄淮海地区则“升温降水少”。

2 气候变化适应性行为



碳减排是一种既典型又特殊的公共物品供给,农户碳减排行为具有很强的外部性,需要政策激励。本文从两个方面总结农户碳减排的适应性行为,在调整农业生产要素投入比例或组合方面,政府可以积极推广改进施肥、精准施肥等适应性化肥减量技术;在采取适应气候变化的新技术或管理方式方面,政府可以通过引导农户调整农业种植结构,以提高农户在“双碳”目标约束下应对气候变化的适应能力。

2.1 化肥减量技术


2.1.1 改进施肥方式
改进施肥方式是指采用现代化的农业技术,如引进高效施肥机械,采取水肥一体化等方法,以改进传统的撒施、表施和大水冲施等施肥方式。机械化深施肥能够使肥料与根系更好地接触,避免养分被水分冲刷或气候因素引起的挥发和流失,提高养分吸收效率,增加粮食作物产量。水肥一体化是一项新型农业技术,紧密结合了灌溉和施肥过程,通过将可溶性肥料或其他营养物质溶入灌溉水中,借助自然高差和压力系统完成浇水施肥。水肥一体化技术能够实现水肥的高效利用和精准管理,具有显著的节水、节肥等特点。
2.1.2 精准施肥技术
精准施肥是指基于作物需肥规律和土壤养分状况,制定精确的肥料配方信息,增加专用肥和配方肥的使用,达到提高化肥利用效率的目的。随着信息技术的不断进步,以及计算机在农业领域的广泛应用,为精准施肥提供了坚实的技术基础。通过遵循养分专家系统的建议施肥,不仅可以降低化肥施用量,同时也能提升水稻养分吸收量和产量。科学施用测土配方肥能够优化肥料的养分配比,提高肥料利用率,减少农业面源污染。
2.1.3 多元替代技术

多元替代是指通过合理利用有机养分资源,推进增施有机肥等方法,减少化肥依赖。一是农牧废弃物有机肥替代化肥,即利用秸秆、畜禽粪便等有机物料,经过堆积、发酵形成有机化合物肥料。二是绿肥替代化肥。种植绿肥不仅能有效解决农田养分流失问题,还有助于改善土壤理化性质,提高土壤有机质含量。三是生物肥料替代化肥。其功能主要表现在改善土壤微生物环境、增加土壤肥力等方面。

2.2 农业种植结构


2.2.1 种植熟制调整

在复种指数方面,物候变化明显,复种指数不断提高,降低土壤氮磷流失量。与此同时,“趋粮化”也越来越明显,与经济作物相比,粮食作物对化肥投入需求较低。在种植模式方面,气候变化导致不同系统内作物的种植模式发生改变。在农牧交错带以及黄土高原等干旱缺水地区,为有效节约水资源并更好地适应干旱缺水状况,通常采取耗水作物与抗旱作物的轮作模式,该模式有利于水肥一体化的实施,同时提高了水和化肥利用效率。

2.2.2 作物布局调整
作物布局的调整主要涉及两个方面,即作物种植界限和区域内部作物种植比例。在作物种植界限方面,随着气候变暖,平均气温和积温呈上升趋势。相应地,作物种植界限也呈现向高海拔和高纬度地区移动的趋势。在作物种植比例方面,其变化与作物空间布局密切相关。气温上升和降水模式改变可能影响作物的生长适宜性,部分作物可能因气温升高,导致其种植比例增加,而其他作物可能因降水减少,导致种植比例减少。
2.2.3 品种布局调整

培育作物高产品种能够提高养分利用效率,降低化肥土壤残留,为肥料减量使用提供重要保障。水稻是种植业第一大碳排放源,由于水田产生了大量甲烷。然而,不同水稻品种的化肥利用存在显著差异,籼稻亩均化肥施用量高于粳稻,杂交水稻亩均化肥施用量也高于常规稻。南方稻作区的湖北、安徽、江西等地区积极推行水稻“籼改粳”工程安徽、浙江等地区积极推广“节水抗旱稻”。在北方旱作区,主要推广抗旱节水高产粮食品种

3 建议



在“双碳”目标下,为提高农户应对气候变化适应性能力,政府通过积极推广改进施肥、精准施肥、多元替代等适应性技术,引导农户改变种植熟制、调整作物布局和品种布局的低肥耗种植技术,持续拓宽减碳空间,实现降碳、减污、扩绿、增长。基于上述已有研究,本文提出以下建议。

第一,积极引导农户采纳化肥减量技术。一是改进施肥方式,大力推广包括机械化施肥、水肥一体化在内的现代化施肥技术。二是精准施肥技术,在农村地区建立精准施肥示范基地。三是多元替代技术,探索建立种养结合机制,推动畜禽粪肥就地就近还田利用,推广紫云英等绿肥种植技术,并加大生物肥料的研发力度。

第二,鼓励农户积极调整农业种植结构。一是完善气象预警体系,通过多方渠道提供及时、准确的气象信息;二是推广适应性农作物,引导农户选择能够适应气候变化的农作物品种;三是支持农业科技创新,相关农业科研部门应着力推动新技术、新品种的研发和应用;四是鼓励农户采用多样化农业种植结构,减少对单一农作物的依赖,提高农户对气候变化的抵抗能力,降低风险。

第三,强化农业基础设施建设。在南方地区,气候湿润且降水充沛,重点应放在排水系统的建设上,通过建立高效的排水系统;与此相反,在北方地区,气候较为干旱且降水较少,应更加注重灌溉系统的建设。

作者简介:陈苏,江西财经大学经济学院,副教授,研究方向为农业经济理论与政策。

论文全文发表于《科技导报》2024年第16期,原标题为《“双碳”目标约束下应对气候变化的农户适应性行为》,本文有删减,欢迎订阅查看。

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