石元春院士：農(nóng)林碳中和工程乃國之重器，應(yīng)作為重大專項列入國家長期計劃

作為第一產(chǎn)業(yè)的農(nóng)林業(yè)是唯一的碳匯產(chǎn)業(yè)，具有碳減排與碳吸存雙重功能，在實現(xiàn)國家碳中和目標(biāo)中處于重要位置。

農(nóng)林碳中和工程是指在農(nóng)田、森林和不宜農(nóng)林但能生長抗逆性強(qiáng)的能源灌草的待開發(fā)邊際性土地等3片土地上，通過科學(xué)的管理與經(jīng)營，以大幅度增加碳減排與碳吸存力度的綜合性工程。面積分別是1.35億hm2、1.86億hm2和1.44億hm2的3片農(nóng)林碳中和場具有年增匯37.4億t二氧化碳，年增12.1億t標(biāo)煤生物質(zhì)能的潛力。

農(nóng)林碳中和工程是集保護(hù)環(huán)境、能源換代、做強(qiáng)農(nóng)業(yè)-鄉(xiāng)村振興-惠及農(nóng)民于一役的國家工程，乃國之重器。2020年9月，習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會上提出，中國“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”，這是時代強(qiáng)音、偉大承諾和艱巨的國家使命。

“碳中和”是通過全方位的碳減排與碳吸存，達(dá)到碳零增長的終極目標(biāo)；是政府主導(dǎo)、企事業(yè)單位和全民參與的偉大動員。

作為第一產(chǎn)業(yè)的農(nóng)業(yè)（含林、牧、漁業(yè)）在實現(xiàn)國家碳中和目標(biāo)中處于重要位置。

碳交換的前世今生

地球大氣圈的組成主要是氮和氧，二氧化碳很少。

4億年前，地球陸地出現(xiàn)生物，特別是出現(xiàn)光合力強(qiáng)的高等植物，利用太陽輻射能，吸收大氣二氧化碳與土壤中的水分，合成碳水化合物，構(gòu)成生物體，使碳和化學(xué)態(tài)能量得以保存和積累。

生命與生物質(zhì)的出現(xiàn)，是地球發(fā)展史上的一座偉大里程碑。

導(dǎo)致地球上碳與化學(xué)態(tài)能量不斷加積的載體是生物質(zhì)，在長期地質(zhì)過程和地質(zhì)作用下，生物質(zhì)體的碳水化合物持續(xù)脫氧，轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔?，始有今日之煤炭、石油與天然氣，故稱之“化石能源”。

生物體將地球大氣圈的二氧化碳吸收富集并轉(zhuǎn)移封存到了巖石圈。

18世紀(jì)工業(yè)革命至今的200多年里，人類打開了“潘多拉魔盒”，將深埋地下的煤炭、石油和天然氣大量開采使用，將億萬年前封存地下的碳又放回到大氣中，其溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球氣候變暖和人類生存環(huán)境惡化。

這些溫室氣體的80%來自于化石能源。

20世紀(jì)后半葉，人類社會開始覺醒，提出“可持續(xù)發(fā)展”的概念，于1992年簽署《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，并于2015年通過《巴黎協(xié)定》，急切要求替代化石能源，減少二氧化碳排放，放慢全球變暖步伐。

中國正在大規(guī)模進(jìn)行工業(yè)化建設(shè)，能源消費劇增，2018年二氧化碳排放量約為100.2億t，要在2060年實現(xiàn)碳中和，目標(biāo)非常艱巨。

中國的第二、三產(chǎn)業(yè)是化石能源的主要消費者，主要碳排放者，是碳源；唯有從事生物性生產(chǎn)的第一產(chǎn)業(yè)是吸多排少的碳匯，是為二、三產(chǎn)業(yè)持續(xù)提供替代能源的重要基地。

地質(zhì)時期的生物質(zhì)吸碳聚能，當(dāng)代的生物質(zhì)不僅能吸碳聚能，還可通過現(xiàn)代技術(shù)轉(zhuǎn)化為可再生清潔能源，替代化石能源以減排二氧化碳。

生物質(zhì)還可以實現(xiàn)負(fù)碳排放，防治大氣污染與農(nóng)業(yè)面源污染，生產(chǎn)綠色材料與有機(jī)化工產(chǎn)品，做強(qiáng)農(nóng)業(yè)與振興鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)等。

農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)像個萬花筒與百寶箱，需要人們?nèi)チ私?、探尋和開啟它豐富的碳中和潛能。

解鈴尚須系鈴人，且觀今日之生物質(zhì)將何為！

據(jù)國際政府間氣候變化專門委員會（ipcc）第五次評估報告（2013）披露，“生物質(zhì)能和碳捕獲/封存（beccs）是極少有的，能將近幾百年來被大氣吸收積存的二氧化碳吸出與移走的技術(shù)”。

綠色供暖與發(fā)電

煤碳是第一大碳源，替煤的擔(dān)子最重。替煤者多，然效果大相徑庭。

2013年霧霾大爆發(fā)，國務(wù)院緊急發(fā)布的《大氣污染防治行動計劃》提出的重要舉措是“煤改氣”。

本已“氣荒”多時的國內(nèi)天然氣驟然吃緊，四方告急。

氣不夠，“煤改電”行不行？不行，太貴，且多來自于煤。風(fēng)能太陽能行不行？不行！杯水車薪，遠(yuǎn)水不解近渴。

此時，原料充足、制作簡便、靈活機(jī)動、改燒容易，且熱值接近于煤卻比煤干凈，排放標(biāo)準(zhǔn)接近天然氣卻價格便宜一半的生物質(zhì)顆粒燃料脫穎而出，臨危受命。

當(dāng)時每年有上億噸秸稈被露地焚燒，污染大氣，肆意排碳，如以秸稈制成成型燃料替煤，豈非一舉兩得，雙重環(huán)保？

克霾減排，用煤大戶可以清潔燃燒，然而年耗煤約5億t，高度分散的60多萬個中小燃煤鍋爐是最大難題。生物質(zhì)成型燃料無疑是最佳選項。

《大氣污染防治行動計劃》發(fā)布后的一年多時間里，國務(wù)院與國家能源局連發(fā)8次“緊急通知”，要求以成型燃料供熱緩解“煤改氣”。

2015—2019年的4年間，生物質(zhì)成型燃料年生產(chǎn)能力由900萬t增長到1500萬t，已發(fā)展成為一個覆蓋酒店、學(xué)校、醫(yī)院、居民小區(qū)、商業(yè)辦公區(qū)、工業(yè)園區(qū)，涉及食品、醫(yī)藥、機(jī)械、化工等眾多領(lǐng)域的綠色供熱產(chǎn)業(yè)。

同此，生物質(zhì)發(fā)電也是替煤減排的簡便有效辦法，特別是對遍布中小城市的中小火電廠。

到2020年底，生物質(zhì)發(fā)電累計投產(chǎn)項目1353個，裝機(jī)容量2952萬kw，年發(fā)電量1326億kw·h，可比肩于一座三峽電站。

生物質(zhì)發(fā)電的年均小時數(shù)在7000 h以上，而風(fēng)電僅2000多h，光伏發(fā)電1600多h；據(jù)測算，每投資1億元人民幣，可生物質(zhì)發(fā)電7.49億kw·h，風(fēng)電僅2.48億kw·h，光伏發(fā)電1.68億kw·h。

且生物質(zhì)發(fā)電穩(wěn)定，原料貼近消費市場，不需遠(yuǎn)程傳輸，又有利于振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，優(yōu)勢突出，何樂不為。

然而，“十三五”期間政府大量投資風(fēng)電與光伏發(fā)電，裝機(jī)容量分別是生物質(zhì)發(fā)電的8.86倍和8.65倍，且“十四五”仍然如此，建議在實現(xiàn)碳中和目標(biāo)中，將“綠色供熱發(fā)電”作為重點之一。

就全球而言，商業(yè)生物質(zhì)能源中的“綠色供熱發(fā)電”占到七成，以歐洲最發(fā)達(dá)。

石油替代與減排

石油，碳中和中的另一重要碳源和替代減排重點。液體燃料是運輸工具的主要動力，現(xiàn)代社會的“血液”。

然而，石油基液體燃料不僅排放二氧化碳和一氧化碳，還有碳?xì)浠衔?、氮氧化合物等有害物質(zhì)，汽車尾氣與輪船劣質(zhì)柴油嚴(yán)重污染大氣與水體。

20世紀(jì)70年代的世界石油危機(jī)，催生了生物乙醇等生物基燃料對石油的替代。

美國自2005年頒布新能源法到2015年的10年間，玉米乙醇減排二氧化碳5.9億t和減少石油進(jìn)口19億桶。2018年以38%的玉米總產(chǎn)生產(chǎn)了4830萬t玉米乙醇，占全國石油消費量的10.3%，減少石油消費5.4億桶。

2018年歐盟的可再生運輸中90%是生物燃料。在巴西，甘蔗乙醇已成為國家支柱性產(chǎn)業(yè)，是全國汽油消費量的1.5倍。

但是，以糧食為原料生產(chǎn)燃料，詬病不斷。

于是人們將目光從生物質(zhì)組分中的淀粉移向了占組分2/3的纖維素、半纖維素與木質(zhì)素，并稱之二代生物基原料。

美國還提出溫室氣體排放比化石燃料低50%以上者方為“先進(jìn)生物燃料”，于是，纖維素乙醇成為各國研發(fā)熱點，只可惜久攻而不克。

微生物法生產(chǎn)第二代生物燃料受阻，熱化學(xué)法興起，即通過中溫或高溫將生物質(zhì)氣化，再合成精煉為系列高品位生物燃油。

2013年美國kior公司以黃松枝條為原料，年產(chǎn)生物燃油3.6萬t，溫室氣體排放比化石燃料減少60%。同年，美國ineos bio公司基于熱化學(xué)先氣化秸稈，再合成乙醇。

2015年，芬蘭gfn公司以林業(yè)剩余物與作物秸稈為原料生產(chǎn)了生物燃油。加拿大enerkem公司將垃圾氣化合成乙醇后再轉(zhuǎn)化為航空煤油，已在英航使用。德國科林公司、瑞典chemrec公司等亦多有建樹。

2015年聯(lián)合國巴黎氣候峰會后，大多數(shù)簽約國在上報的承諾計劃書中，都把開發(fā)生物燃料作為減排溫室氣體的重要手段，特別是基于熱化學(xué)法生產(chǎn)車用液體燃料，以及生物天然氣成為新寵。

在這場全球性的，以二代技術(shù)開發(fā)二代原料的競技場上，出現(xiàn)了一支中國奇兵。

武漢陽光凱迪集團(tuán)對生物質(zhì)氣化-費托合成燃油技術(shù)攻關(guān)8年，一座1萬t級生產(chǎn)線于2013年1月正式投產(chǎn)，進(jìn)入同類技術(shù)的國際領(lǐng)先行列。

2015年8月，中國科學(xué)院向中央呈文稱，“我國有望破解當(dāng)前生物質(zhì)能發(fā)展困局”，建議國家“加強(qiáng)對生物質(zhì)合成燃油產(chǎn)業(yè)的政策支持”。

遺憾的是，2018年，凱迪集團(tuán)內(nèi)部發(fā)生問題退市，這個即將大放異彩的國際領(lǐng)先項目不幸擱淺。

此外，內(nèi)蒙古俏東方集團(tuán)自行開發(fā)的“碳酸二烷酯型生物柴油”，品質(zhì)與環(huán)保性能顯著優(yōu)于常規(guī)柴油；中國科學(xué)院廣州能源研究所研發(fā)的秸稈制生物航空煤油，清華大學(xué)的甜高粱稈乙醇重整制氫等在技術(shù)上都處在國際前列，都有沖鋒陷陣的潛質(zhì)。

生物乙醇在中國出現(xiàn)最早，卻20年乏善可陳，但不等于液體燃料替代不重要。恰恰相反，中國石油的對外依存度接近70%。

為了國家能源安全與保護(hù)環(huán)境，為了實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，石油替代減排十分重要，大有可為，大有作為。

負(fù)碳排放，潛力巨大

生物體吸碳排碳，理論上是零碳排放，怎么會有“負(fù)碳排放”？

畜禽糞便在自然條件下發(fā)酵釋放出的甲烷，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的25倍，如以其生產(chǎn)沼氣與生物天然氣去替代化石能源，即是“以污治污”，再加上飼料生長期間的吸碳，其全生命周期為負(fù)碳排放。

據(jù)瑞典lund大學(xué)研究，按每獲得1 kw·h 做功，煤、天然氣、風(fēng)能、沼氣與生物天然氣的二氧化碳排放量分別是508~897 g、398 g、61 g、-414 g。即沼氣的碳減排能力是風(fēng)能和太陽能的4.6~18倍。

又據(jù)德國能源署資料，每行駛公里排放的二氧化碳當(dāng)量，汽柴油、天然氣、生物天然氣分別為156-164 g、124 g、5 g。即生物天然氣的碳排放只是化石天然氣的1/25。

在歐洲，重型柴油車改用生物天然氣后，微粒物（pm）和nox排放量分別減少了97%和86%。

國際能源組織（iea）報告稱，以生物天然氣替代常規(guī)天然氣是最有希望的減排技術(shù)。

德國有沼氣-天然氣生產(chǎn)廠1萬余家，全國生物發(fā)電產(chǎn)能的68%（7.1 gw）來自沼氣-生物天然氣。

生物天然氣還有一個可貴稟賦，即物質(zhì)循環(huán)優(yōu)質(zhì)。

生物質(zhì)在高溫燃燒條件下，植物營養(yǎng)元素?fù)]發(fā)固結(jié)殆盡，不能繼續(xù)參與物質(zhì)循環(huán)。而常溫條件下的厭氧發(fā)酵，生物質(zhì)的植物營養(yǎng)元素全部保留于沼渣沼液和以優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥回歸土壤。

負(fù)碳排放的微生物沼氣發(fā)酵與提純?yōu)樯锾烊粴饧婢呷ノ邸p排、保土、增收的效果，一石四鳥。

“十二五”期間，中國農(nóng)業(yè)面源污染上升為第一污染源，主要是養(yǎng)殖場每年產(chǎn)生的大量畜禽糞便不經(jīng)處理排向水體以及上億噸秸稈的露地焚燒。

如果以畜禽糞便與作物秸稈為原料生產(chǎn)沼氣和生物天然氣，全國有機(jī)物污染的化學(xué)需氧量（cod）總排放量則可減少一半。

2016年12月，習(xí)近平總書記在中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會議上指出：“加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理和資源化，關(guān)系6億多農(nóng)村居民生產(chǎn)生活環(huán)境，關(guān)系農(nóng)村能源革命，關(guān)系能不能不斷改善土壤地力。治理好農(nóng)業(yè)面源污染，是一件利國利民利長遠(yuǎn)的大好事，要堅持政府支持、企業(yè)主體、市場化運作的方針，以沼氣和生物天然氣為主要處理方向，以就地就近用于農(nóng)村能源和農(nóng)用有機(jī)肥為主要使用方向?！?/p>

習(xí)近平總書記將沼氣-生物天然氣與農(nóng)業(yè)廢棄物處理和資源化、防治農(nóng)業(yè)面源污染、能源革命、改善農(nóng)民生產(chǎn)生活環(huán)境、提高土壤肥力聯(lián)成了一體。

中國有241個畜牧大縣，有年800億m3生物天然氣的產(chǎn)量。中國是農(nóng)業(yè)大國，生物天然氣的資源非常豐富，具有年生產(chǎn)生物天然氣2000億m3和減排4.2億t二氧化碳的潛力。

負(fù)碳排放，潛力巨大，是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的強(qiáng)大武器。

防治白色污染，兩全其美

石油基塑料的大分子與復(fù)雜結(jié)構(gòu)使它在自然條件下幾百年也不能降解，塑料垃圾導(dǎo)致的“白色污染”已嚴(yán)重威脅人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

中國是年消費過億噸的世界最大塑料消費國，更令人擔(dān)憂的是，也是農(nóng)用地膜使用量最大的國家。

覆膜的增產(chǎn)效果明顯，然殘存在土壤的塑料碎片越積越多，影響作物根系發(fā)展和吸收水分養(yǎng)分，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)惡化和肥力下降，中國農(nóng)田每6畝就有1畝覆膜。

世界上越來越多的國家發(fā)布了“限塑令”和“禁塑令”。

2019年9月，習(xí)近平總書記在中央深化改革委員會第十次會議上強(qiáng)調(diào)：“應(yīng)積極應(yīng)對塑料污染，牢固樹立新發(fā)展理念，有序禁止、限制部分塑料制品的生產(chǎn)、銷售和使用，積極推廣可循環(huán)易回收可降解替代產(chǎn)品，增加綠色產(chǎn)品供給?！?/p>

尋求對石油基塑料的替代，已有半個世紀(jì)。

一種是與10%左右的淀粉或碳酸鈣共混并加入光熱催化劑，可以讓廢棄塑料破碎成微粒，但90%的石油基成分仍不能降解。這肯定不是解決問題的辦法，但卻流行于市。

另一種是生物基的聚乳酸pla生產(chǎn)的全生物降解塑料，可以在自然條件下全部降解，且生產(chǎn)過程的二氧化碳排放量只相當(dāng)于石油基塑料的20%，這才是真正解決問題的辦法。目前世界上只有美國與荷蘭兩國可以規(guī)?；a(chǎn)，因價格高而市場有限。

2018年全球生產(chǎn)塑料近3.6億t，而生物基塑料占比不到1%?？梢妼θ锝到馑芰闲枨笾迸c市場潛力之大。

《科學(xué)美國人》與世界經(jīng)濟(jì)論壇聯(lián)合發(fā)布的2019年全球十大新興技術(shù)中，全生物降解塑料排位第一。

令人高興的是，中國安徽豐原集團(tuán)攻關(guān)20年，自主研發(fā)的年產(chǎn)10萬t聚乳酸項目首期工程于2020年8月成功投產(chǎn)，包括塑料與化纖產(chǎn)品。由于采用了非淀粉的甜高粱桿和纖維素原料，成本比用玉米生產(chǎn)聚乳酸低20%，技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量與成本都在世界前列。

中國有望在“白色污染”防治上，像“高鐵”一樣為世界做出貢獻(xiàn)。

1998年美國國家科學(xué)院給總統(tǒng)的咨詢報告中說：“生物基產(chǎn)品行業(yè)最終可以滿足美國90%以上的有機(jī)化學(xué)產(chǎn)品和50%液體燃料的需求?！?999年克林頓發(fā)布的“開發(fā)和推進(jìn)生物基產(chǎn)品和生物能源”總統(tǒng)令也是將生物基產(chǎn)品居前。

以全生物降解塑料為突破口，可開啟中國石油基產(chǎn)品向生物基綠色低碳產(chǎn)品升級之門。

“全生物降解塑料”，又一治污與替代減排雙馨的，農(nóng)林碳中和工程中的得力戰(zhàn)將。

碳吸存中的“三擦邊球”

農(nóng)業(yè)稻麥棉，林業(yè)喬木樹，五千年如是。

這里提的思路是，在既不能種莊稼又不能長喬木的邊際性土地上種植抗逆性強(qiáng)，生命力旺盛的能源灌草，此一板打出了3個擦邊球。

一民營企業(yè)在河北康?？h沙地上種植了約5萬hm2灌木檸條，既防風(fēng)固沙，又用每3~4年平茬下來的枝條發(fā)電。

該電廠替代了10萬t標(biāo)煤，輸出了2.5億kw·h綠色電力，年減排二氧化碳17萬t，還為千余農(nóng)民就業(yè)，千余農(nóng)戶脫貧作了貢獻(xiàn)。

又一民營企業(yè)在內(nèi)蒙古毛烏素沙地種植約4萬hm2灌木沙柳，防風(fēng)固沙與平茬枝條發(fā)電并舉，年發(fā)電2.1億kw·h，還將電廠排放的二氧化碳收集起來養(yǎng)殖螺旋藻，叫“三碳經(jīng)濟(jì)”。

經(jīng)聯(lián)合國認(rèn)證，該項目每年減排碳25.6萬t，移存二氧化碳15萬t，加上沙柳地下部的固碳量，每年可實現(xiàn)50~60萬t二氧化碳的吸存與減排，并為社會提供8000多個就業(yè)崗位，人均收入1.2萬元。該項目獲聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會2012年度頒發(fā)的“20年防沙治沙特別貢獻(xiàn)獎”。

有資料稱，新疆克拉瑪依地區(qū)的灌木紫穗槐和檸條的年公頃生物量產(chǎn)出分別為16.162 t和10.541 t；年固碳量分別為7.866 t和5.185 t。

另有一種能在黃土高原和東北地區(qū)能安全越冬的芒草，年公頃生物量產(chǎn)出30 t，此二地有約1億公頃邊際性土地可種此芒草，其生物量產(chǎn)出與固碳量之大可想而知。

中國有多少不能種農(nóng)作物和樹木，但可種能源灌草的邊際性土地？

根據(jù)國土資源部2015年更新的資料，基于全國1 km柵格25個地類的土地利用數(shù)據(jù)，綜合考慮了人口、交通和生態(tài)保護(hù)等因素，選出了灌木林、疏林地、低覆蓋度草地、沙地、鹽堿地等11類，面積1.44億hm2，比現(xiàn)有耕地面積還大。每年可生產(chǎn)生物質(zhì)14.4億t，能源潛力為7.2億t標(biāo)煤。

據(jù)此繪制了自然條件下全國可能源用邊際性土地的能源潛力分布圖。

綠地、生物量產(chǎn)出，以及8.2 t標(biāo)煤的綠色替代能源全部都是新增。

邊際性土地實現(xiàn)能源灌草種植后，祖國大地將出現(xiàn)一道新的風(fēng)景線，億萬公頃荒地禿嶺將被灌林草叢所染，生態(tài)環(huán)境改觀，綠色油田片片，美麗的座座“金山銀山”。

三片農(nóng)林碳中和場

中國有3片農(nóng)林碳中和場，農(nóng)田、能源灌草與喬木林，它們的面積分別為1.35億、1.44億、1.86億hm2，合計4.65億hm2。

3個碳中和場的碳狀況的主要計算參數(shù)是：1 t生物質(zhì)年吸存0.5 t二氧化碳和產(chǎn)能0.5 t標(biāo)煤；1 t標(biāo)煤排放2.6 t二氧化碳；1 t生物質(zhì)能的排放量是煤碳排放量的40%。

農(nóng)田碳中和場的碳交換最頻繁。據(jù)2015年資料，中國農(nóng)田生物量產(chǎn)出15億t，可吸存二氧化碳7.5億t；另可供能源用農(nóng)林有機(jī)廢棄物產(chǎn)出量折標(biāo)煤4.92億t，轉(zhuǎn)化替代能源可減排二氧化碳9.3億t（含負(fù)碳減排）；農(nóng)林牧漁共消費化石能源8232萬t標(biāo)煤，排放二氧化碳2億t（均僅為全國總量的2%）。農(nóng)田碳中和場匯多源少，合計年增匯潛力為14.8億t二氧化碳。

能源灌草碳中和場，建成后按年公頃地上及地下部生物量產(chǎn)出10 t計，年生物量產(chǎn)出14.4億t，吸存二氧化碳7.2億t，轉(zhuǎn)化為替代能源折標(biāo)煤7.2億t，減排二氧化碳4.4億t，合計年增匯潛力11.6億t二氧化碳。

喬木林碳中和場是長時段碳吸存，現(xiàn)總生物量155億t和年吸存二氧化碳11億t（《中國森林資源報告2019》），林業(yè)三剩物的替代減排已計算在農(nóng)田碳中和場。

以上3片農(nóng)林碳中和場的二氧化碳年增匯量合計37.4億t。這是現(xiàn)量，如果考慮到2060年的40年間的增量，農(nóng)林碳中和工程的貢獻(xiàn)將在年增匯50億t二氧化碳以上，約當(dāng)于現(xiàn)年排放量的一半。

同時具有生產(chǎn)12.1億t標(biāo)煤生物質(zhì)能源的潛力，相當(dāng)于全國現(xiàn)年能源消費總量的30%。

與“第二農(nóng)業(yè)”共進(jìn)同輝

從事生物質(zhì)生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)，五千年來只認(rèn)淀粉性籽實和二性產(chǎn)品肉蛋奶，而生物量產(chǎn)出的另一半——纖維素與木質(zhì)素，被視為廢棄物。

隨著科技進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)不僅淀粉，纖維素、半纖維素與木質(zhì)素也可生產(chǎn)出綠色能源、材料與有機(jī)化工產(chǎn)品。

21世紀(jì)初，世界對生物質(zhì)能與生物基產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)入高潮，生物乙醇也成為中國“十五”計劃的10項重點建設(shè)工程之一。

2016年，筆者提出了“第二農(nóng)業(yè)”概念，即對非糧農(nóng)林生物質(zhì)及有機(jī)廢棄物的資源化利用，生產(chǎn)能源、材料和有機(jī)化工等綠色產(chǎn)品。

“第二農(nóng)業(yè)”根本性地改變了五千年的農(nóng)業(yè)觀與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，根本性地改變了工農(nóng)與城鄉(xiāng)關(guān)系，是鄉(xiāng)村振興與農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的得力抓手與引擎。

正如諾貝爾獎得主舒爾茨所言，“改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵是要引進(jìn)新的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素”?！暗诙r(nóng)業(yè)”，正是引進(jìn)的一個全新和極強(qiáng)力的“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素”。

引進(jìn)“第二農(nóng)業(yè)”要素也遇到一個實質(zhì)性難題。即與石化原料相比，生物質(zhì)組分中的非能源性氧含量接近一半，所以現(xiàn)有技術(shù)與產(chǎn)品，在質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性上均不具競爭力。

因此在戰(zhàn)略設(shè)計上應(yīng)將生物基的目標(biāo)產(chǎn)品定位在高含氧生物材料及高含氫生物能源上。

如現(xiàn)代生物肥料、生物飼料、生物農(nóng)藥以及生物可降解地膜等農(nóng)用生產(chǎn)資料；又如生物天然氣、生物氫燃料、生物氨燃料、生物碳電池燃料等綠色能源；又如高含氧量可降解塑料與工程塑料、生物基超微粉膜材/建材等生物基產(chǎn)品。

這種全新理念與戰(zhàn)略將構(gòu)建強(qiáng)大的第二農(nóng)業(yè)綠色產(chǎn)業(yè)體系。

新木集團(tuán)攻關(guān)15年，在現(xiàn)代生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系上邁出了可喜一步，技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量與成本多處于國際領(lǐng)先水平，可做借鑒。

以后的中國田園，不只是“鵝湖山下稻粱肥，豚柵雞塒半掩扉”，還有綠色能源、材料與有機(jī)化工工廠星羅棋布。

農(nóng)民或在農(nóng)田，或在車間；或在山莊，或在市鎮(zhèn)，過著現(xiàn)代桃花源式生活。

全生物質(zhì)生產(chǎn)才是完整的農(nóng)業(yè)，缺失“第二農(nóng)業(yè)”不是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。實現(xiàn)國家碳中和目標(biāo)與發(fā)展“第二農(nóng)業(yè)”相輔相成，共進(jìn)同輝。

農(nóng)林碳中和工程，國之重器

農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)和3片碳中和場具有碳吸存與替代減排雙重功能，是實現(xiàn)國家碳中和目標(biāo)的主要陣地，又是生物質(zhì)資源庫與生物質(zhì)能田。

農(nóng)林碳中和工程由2個部分組成，第一部分是改善3片碳中和場的農(nóng)作物、能源灌草及喬木林的群體結(jié)構(gòu)與管理，增加碳吸存與生物量產(chǎn)出；第二部分是非糧農(nóng)林生物質(zhì)與有機(jī)廢棄物的資源化利用，發(fā)展生物質(zhì)能、材料和化工產(chǎn)品等綠色產(chǎn)業(yè)，增加替代減排力度。

農(nóng)林碳中和工程具有年增匯37.4億t二氧化碳和年增12.1億t標(biāo)煤生物質(zhì)能的潛力。

農(nóng)林碳中和工程的核心與重點是在3個碳中和場加強(qiáng)植物體培育和生物量產(chǎn)出基礎(chǔ)上，全面、科學(xué)部署綠色供熱與發(fā)電、液體生物燃料、沼氣-生物天然氣和全生物降解塑料4大支柱產(chǎn)業(yè)體系，以實現(xiàn)國家碳中和目標(biāo)，改善全國能源消費結(jié)構(gòu)，推進(jìn)“第二農(nóng)業(yè)”發(fā)展。

4大支柱產(chǎn)業(yè)的一代技術(shù)與商業(yè)化在中國已經(jīng)成熟，熱化學(xué)合成生物燃油與全生物降解塑料的二代技術(shù)已處世界前列，正蓄勢待發(fā)，報效國家。

實施農(nóng)林碳中和工程的建議是：作為重大專項列為國家長期計劃；成立有相關(guān)業(yè)務(wù)部門參加的“農(nóng)林碳中和工程”辦公室，建議辦公室設(shè)在農(nóng)業(yè)與農(nóng)村工作部；成立基于5g的“農(nóng)林碳中和工程”研究設(shè)計院，為工程實施提供技術(shù)支撐與指導(dǎo)；設(shè)置“第二農(nóng)業(yè)”學(xué)科、專業(yè)與學(xué)院，培養(yǎng)人才；選擇300~600個縣（市）進(jìn)行不同類型農(nóng)林碳中和工程項目先行示范，爭取在2030年碳排放達(dá)峰前為中國乃至世界找到碳中和綠色方案。

農(nóng)林碳中和工程是集保護(hù)環(huán)境、能源換代、做強(qiáng)農(nóng)業(yè)-鄉(xiāng)村振興-惠及農(nóng)民于一役的國家工程，乃國之重器。

致謝：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授程序為本文提供了建議、資料與幫助。

作者簡介：石元春，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、生物質(zhì)工程中心，教授，中國科學(xué)院院士，中國工程院院士，研究方向為土壤地理和鹽漬土發(fā)生與改良，農(nóng)林生物質(zhì)工程戰(zhàn)略等。

論文發(fā)表于《科技導(dǎo)報》2022年第7期，原標(biāo)題為《農(nóng)林碳中和工程》，歡迎訂閱查看。

責(zé)任編輯： 劉錚

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