当今，整个人类生存、发展面临气候、土地、能源、粮食的全球挑战，海啸、暴雪、暴雨、飓风、水灾等极端气候威胁着人类的生存与安全，恍惚回到了远古人类宇宙洪荒时期一样,全球处于一片焦灼与苦苦的探索之中。中国空气、土地、水资源污染形势日趋严峻，成为了制约国民经济的发展和社会安定的重要因素，人们认为过量的二氧化碳是造成这些灾难的原因，从而提出低碳和节能减排是解决这个世界性难题的主要对策。国际上，发展中国家与发达国家为减排技术、资金在国际大会上碰撞、博弈，唇枪舌剑，争论不休，或偏激地指责我国是造成全球环境破坏的罪魁祸首；国内，人们面对雾霾天气深感恐惧与忧郁，不少人对我国重发展、轻环境保护的国民经济高速发展速度提出了质疑，少数外国人逃离中国引起的不安也与日俱增。全国每年因生态破坏而造成的经济损失高达亿人民币；环境污染造成的损失高达亿人民币。已经成为党中央、国务院的急需和必须解决的头等大事。

　　“富碳农业”是在全国、乃至全球近些年来一片低碳经济的呼声中提出来的解决全球生态治理和经济发展之间矛盾关系的创新方法，是全新哲学理念,用以解决气候变化、能源危机、粮食短缺、困难立地四大难题。

　　从狭义理解，富碳农业指将人类活动特别是工业生产中产生的CO2捕集后，以高于大气中CO2含量几倍的浓度，释放在密闭的人造气候小区域中，利用相关科学技术，创造一个高效率的光合作用环境，从而极大提高农林作物的产量。

　　从广义理解，富碳农业是基于农业的碳汇功能，指通过各种农业措施高效固定人类活动特别是工业生产中产生的CO2，从而达到减排目的。因此，富碳农业体现在固碳、减排、节能三个方面，在目前工业领域大规模捕集和封存CO2技术成熟、利用途径有限的情况下，利用绿色植物光合作用是目前最经济有效的减碳途径。

　　富碳农业呈献的不仅是农业发展的创新的思想，更是一种全新的经济社会平衡发展观；是一种经过人类几十年践行并得到了验证的，可以极大改变生产力和方向的宏观思维和治国思想；既是全球重要的哲学和应用科学思想财富，更是打开我国改革开放局面和经济全面发展的一把金钥匙。它不仅破解了当前我国经济体制改革进入深水区和攻坚区、以及国民经济全面发展的瓶颈，更为政治体制改革的全面推进奠定了坚实的经济基础。

　　“农业富碳化”的发展道路，开启了我国大气治理和现代化农业的新纪元，也是全人类以后要走和必走的发展之路。

　　“富碳农业”，简言之是一种积极的、将二氧化碳有机地使用、储存在地球表面的方式；将人类活动中，特别是工业生产中所产生的二氧化碳捕集后，以高于大气中二氧化碳含量几倍的浓度，作为气肥释放在相对密闭的人造气候的小区域中，培养种植各类作物，辅以其它科学技术手段，创造一个高效率的光合作用环境，生产出超过我国现有农作物单位产量五倍以上的产品供给人民生活。秸秆及其它干物质可以作为建材、化工、燃料等工业的原料，进而形成一个巨大的新兴产业，创造极大的经济效益和社会效益。这种密封式的富碳小区域可以使用目前大量存在的废矿井、岩洞、废煤层、盐碱地、沙漠地、荒漠地等进行改造，更能有效利用占我国万平方公里国土总面积四分之一的困难立地，在治理困难立地的过程中，所需要的能源应以太阳能、风能为主的再生能源就地消化使用。

　　大规模地推广“富碳农业”可以起到一石四鸟的作用：从根本上解决气候变化（温室效应）；能源危机；粮食危机；困难立地。这又应验了那句俗话：在这个星球上，没有无用的废物，只有未被利用的资源。面对气候变化、能源危机及粮食匮乏等病症，我们需要通过大面积的富碳农业工厂，消化掉过量的二氧化碳并用于调解气候，滋养农业，使整个生态系统进行调整和休养生息，在生存发展的同时，修复地球。

　　当前，中国富碳农业产业发展现状存在五大独特作用。其一，应对气候变化。绿色植物在光合作用过程中，可以主动大量吸收利用并固定CO2形成碳水化合物，不需要付出额外的成本，就可降低大气中CO2的浓度，是目前最经济有效的减碳途径。一亩森林，每天可吸收COkg，l-年中国造林活动累计净吸收约30亿吨的CO2。因此，发展富碳农业可以有效控制CO2在大气中的排放，从而有效地缓解气候变化。

　　二，解决能源危机。富碳农业使二氧化碳变废为宝，成为新的能源和资源，如将二氧化碳转化为干冰，并由国家集中统一使用，在北方七省缺雨地区进行人工降雨，每年降雨-mm，五年内便可彻底地对该地区进行生态修复和地下水的有效补充。如以秦岭附近的陕西省为例，连续五年进行-mm的人工降雨，不仅能重现当年历史上的大唐盛世，而且能从根本上治理黄河因生态问题造成的缺水危机。其带来的有形和无形效益已无法用经济学数字进行评估。富碳农业工厂可以利用太阳能、风能等再生能源，以分布式电站的形式就地生产、就地使用。富碳农业工厂可以使用地热和太阳能光热相结合的方法进行控温，使用太阳能直接光照、人造光源和太阳光导相结合的方法提供植物生长所需要的光能。此外，还可以利用能源微藻高效转化CO2生产清洁燃油，从而有效缓解能源危机。

　　三，解决粮食短缺。农业富碳化颠覆了全球现有农业种植偏种子改良、变异、农药、化肥等研究方向,遵照自然法则，通过光合作用，真正解决农产品的数量和质量，达到全世界科学家公认的通过光合作用使干物质达到11%目标，仅此一项，我们将在五年内提高粮食产量三至五倍，并真正解决我国粮食战略安全问题，并填补了新农村城镇化内涵。当温室大棚内CO2的浓度大于大气中的2～3倍时，大部分蔬菜产量可以提高1倍。CO2浓度充足可使蔬菜提早上市，减少农药用量，改善作物品质。按照IPCC对全球的减排目标，中国如果承担3.6亿吨CO2的年减排量，通过富碳农业工厂转换为农林产品，则可增产7.2。亿吨农林干物质，其中2.5亿吨可以作为食物，是年全国粮食总产量的43%。这对于有效保障粮食安全意义重大。

　　四，利用困难立地。富碳农业工厂可以使占我国国土万平方公里四分之一面积的盐碱地、沙荒地，以及目前大量存在的沟、坡、坎、塘、废矿井、土窑洞及采石、采矿、采砂、取土和砖瓦窑采区等困难立地等进行建设，从而促进农业产业结构调整，扩大种植面积，有效缓解耕地面积的不足。困难立地富碳农业模式以提高困难立地设施农业固碳能力为切入点，推进困难立地设施富碳农业产业整体经济效益提升为核心，围绕构建不同困难立地农业设施建造与环境控制工程、困难立地设施生产工程和生产配套工程等四大产业链，配置创新链，在困难立地梯田温室、窑洞式温室、非稳态地温室、高相变性温室墙体建筑材料、困难立地太阳光能等自然资源高效利用、困难立地设施蔬菜生产、生产经营模式与管理体系、不同困难立地生态环境模式与变化机理研究等方面开展协同攻关，开发困难立地富碳农业高效优化模式。

　　五，实现循环发展。发展富碳农业可以消耗，缓和工业碳排放压力，减轻大气污染和水资源短缺等资源环境压力。我国北方碳排放的大省在“以煤为基，多元发展”的大背景下，大力发展富碳农业，不仅可以使工业废气变为农业的宝贵资源，实现CO2在工业和农林草业之间循环利用，而且可以减少温室气体排放，实现低碳工业与富碳农业的互补发展。资源化富碳技术以工业源废弃CO2气体为中心，转变为适合大农业使用的高效CO2产品，加大植物生产空间中CO2浓度，在光合作用下植物叶绿素吸收CO2产生植物淀粉，实现CO2的高效循环利用。解决CO2提纯、储运、调控释放等商品化技术；解决CO2物化产品高容量吸附剂选择与循环再生利用；解决富碳条件下CO2时空分布、与水、肥、光热等光合作用环境耦合高效转化利用关键技术问题。CO2资源化富碳技术研究及开发利用，在富碳农业产业创新链中处于最优先地位。如通过二氧化碳捕集，建设工业级干冰生产项目，生产出的干冰为粮仓提供全封闭冷库保鲜储存，年度可节省粮仓人工及运营成本超千亿元，并为农副产品提供保鲜存储以便反季节销售，提升农副产品附加值。二氧化碳的系列商品化。捕获提纯产生液体二氧化的单位成本已可低至-元/吨，自此，二氧化碳正式从工业废气变成了价值不菲的商品，翻开了生态保护和经济可持续发展的全新篇章。

　　目前，我国富碳农业发展现状，可总结为如下几个方面。一，在设施农业利用CO2方面，在中国，中国农科院从上世纪七十年代便开始了“植物工厂”的相关研究和实践，论证通过计算机对作物生育过程中的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境要素进行自动控制，实现不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。在“富碳农业”的理论指导下，“植物工厂”模式的推广和普及已在国外和国内全面展开。

　　二，在日本，大阪燃气公司、农业及食品产业技术综合研究机构花卉研究所等单位联合进行的实验结果证实，如果将二氧化碳浓度提高到～PPM左右（大气中的二氧化碳浓度通常为PPM），叶菜收获量会增加25～30％，水果会增加20％左右，花卉会增加40％左右；

　　三，荷兰温室补充CO2大幅提高单产，是我国产量的8～10倍；在荷兰当地燃气公司与建筑公司合资成立的OCAP公司从壳牌石油购买二氧化碳，通过管线供应并销售给农户，使得农户温室内的二氧化碳平均浓度为通常的2倍左右（PPM），在二氧化碳较多的环境下，蔬菜生长可加快25％左右。而且，富碳农业生产出的粮食、蔬菜、水果只利用人工光源和营养液水进行栽培，完全不用土壤甚至基质，可以有效抑制害虫和病原微生物的侵入，在不使用农药的前提下实现无污染生产，是完全无污染的健康农产品。

　　四，在光伏食用菌方面，湖北辽宁山东启动了光伏食用菌示范工程和食用菌大棚20兆瓦光伏发电示范项目；在微藻固定CO2方面，全球基于微藻燃油的生物能源公司约80多家，处于中试阶段；在国内，中科院和中石油已开展研发；山西农业大学也启动中试，以期建立具有市场竞争力的微藻燃油产业。

　　五，在农业碳汇方面，澳大利亚研究了农业生物碳生产应对气候变化的问题；美国研究了玉米种植带的碳减排能力和土地固碳潜力；台湾提出农业土壤碳汇和森林碳汇是未来节能减排的重点方向，包括在农业和森林中增加CO2，提高产量和种植量；中科院已启动碳汇工程研究.

　　六，在二氧化碳捕集方面。国内作为国内率先践行“富碳农业”理论的国有大型企业，中电投集团已经在重庆合川双槐电厂正式投运国内第一个万吨级燃煤电厂二氧化碳捕集装置。来自电厂石灰石湿法脱硫系统（FGD）脱硫处理后的烟气进行再脱硫处理，通过有机胺吸收溶剂溶液与烟气中的二氧化碳反应，最终得到纯度达99.5%的液体二氧化碳产品，并可随时转化成固体、气体等其他产品形态，满足社会经济发展的不同需求。该技术碳捕集率大于90%，可适用于含硫量小于mg/Nm3的烟气，对烟气的适应范围广，捕获每吨CO2的溶剂耗量不超过0.9kg。该系统达到了工业级的应用标准，捕获提纯产生液体二氧化碳的单位成本已可低至-元/吨，而且，由于二氧化碳捕集装置直接安装在工厂内部，二氧化碳完全在排放前进行了消化，直接避免了对大气的污染。工业碳捕集系统的成功实施，不但验证了“富碳农业”中碳捕集环节的有效性和低成本，更完成了“富碳农业”产业链中最重要的环节——二氧化碳的系列商品化。自此，二氧化碳正式从工业废气变成了价值不菲的商品，翻开了生态保护和经济可持续发展的全新篇章。

　　从效益分析角度，富碳农业效益可观。首先，减排效果。以碳排放的大省——山西为例，山西万亩温室大棚，按照目前世界上比较先进的温室施COkg/m2计，1年就可固定CO亿公斤，这个数据相当于山西全省的碳减排任务，如果全省的设施蔬菜在目前基础上增施CO22—3倍，可吸收CO2—1万吨；另外，全省年产秸秆多万吨，利用露天焚烧的万吨秸秆用于食用菌生产，可减排CO0万吨﹔光伏食用菌大棚1万亩每年发电可达3亿度，节约标煤万吨,折合减排CO2万吨，效益约2亿元；增施CO2后，设施蔬菜产量可以大幅度增产，仅此一项全省可以增产增收上千亿元。

　　其次，经济效益。在“富碳农业”促进可再生能源的利用上,山西开展利用能源微藻转化CO2生产清洁燃油，开展工厂化微藻养殖、高效吸收CO2和生产清洁燃油的关键技术工艺和配套装备研发，年产万吨微藻燃油及副产品，年产值达亿，形成具有市场竞争力的新型微藻燃油产品和产业。以设施蔬菜平均产量增加kg计算，万亩设施蔬菜可增产20亿kg，以每公斤4元计算，可增加经济效益72亿元；光伏食用菌大棚每1万亩年发电3亿度，节煤万吨，种植效益约2亿元；以露天焚烧的万吨秸秆用于食用菌生产，生产万吨食用菌，如果以20%用于初级加工、10%用于精深加工，产业总产值就可达亿元；

　　中共中央年“一号文件”《关于加大改革创新力度加快农业现代化建设的若干意见》强调，中国要强，农业必须强。中国要富，农民必须富。中国要美，农村必须美。

　　“农业富碳化”不但可以从根本上解决气候治理和经济发展之间的矛盾，翻开中国乃至世界生态经济发展的全新篇章，更可以从根本上解决我国农业农村工作要全面贯彻落实党的十八大和十八届三中、四中全会精神，以邓小平理论、“三个代表”重要思想、科学发展观为指导，深入贯彻习近平总书记系列重要讲话精神，主动适应经济发展新常态，按照稳粮增收、提质增效、创新驱动的总要求，继续全面深化农村改革，全面推进农村法治建设，推动新型工业化、信息化、城镇化和农业现代化同步发展，努力在提高粮食生产能力上挖掘新潜力，在优化农业结构上开辟新途径，在转变农业发展方式上寻求新突破，在促进农民增收上获得新成效，在建设新农村上迈出新步伐，为经济社会持续健康发展提供有力支撑，是应对经济、生态与社会综合危机的利器，更是践行中央一号文件的得力保障。

　　农业富碳化为中国经济发展提出全新四化——“生态建设产业化，产业发展生态化，工业经济低碳化和农业经济富碳化”。作为新形势下的四个现代化，才是真正解决全球经济发展的必由之路，四者的平衡可以实现全球大规模范围内碳元素的良性循环，实现真正的循环经济，解决全球大气雾霾的困境，是我国工农业一体化、生态农业、现代农业的出路，提出了全球治理的宏伟的经济蓝图。

　　农业富碳化“利在当代，功在千秋”，将成为现代经济发展史上全新的里程碑。可以说，“农业富碳化”将是我国国民经济发展新的拉动极。

作者：袁东来北京林业大学、北京交通大学教授、富碳农业研究中心常务副主任；

张秋生北京交通大学经济管理学院院长、富碳农业研究中心主任。

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