秸秆上做文章，找到农业减碳新路(2)
秸秆管理是土壤固碳的关键。“要释放稻田土壤的碳汇潜力，需要加大有机物料的投入，例如秸秆还田，但秸秆还田会导致甲烷排放增加。如果以二氧化碳当量计，我国目前稻田秸秆直接还田导致的甲烷增排量远大于其变为土壤有机碳的固碳量。”颜晓元说。
在此次研究中，科研团队在收集整理国内外众多文献的基础上，进行大数据分析，发现采用传统的固碳减排措施，比如增加秸秆还田比例，同时优化氮肥优化管理并采用稻田间歇灌溉，仅能将总碳排放从6.7亿吨降低至5.6亿吨。
“主要原因在于稻田秸秆还田对甲烷排放的促进效应远大于固碳效应。”夏龙龙解释。
秸秆高效利用或成减碳新路径
如何找到一种既能固碳，又能减少碳排放的方法为粮食作物生产的碳中和提供一条技术路径？团队将研究聚焦到秸秆碳化为生物炭后还田。
“目前三大主粮作物每年产生6.24亿吨秸秆。如果把秸秆做成生物炭还田，可以改良土壤，使土壤蓬松，增加对土壤养分和水分的保持能力，让土壤中的碳长期留存在土壤里，降低碳分解的速度，增加土壤碳量。”夏龙龙介绍，将秸秆制成生物炭的过程中，秸秆会被热解，生成惰性碳。同时，生物炭可以促进稻田中甲烷的氧化，从而减少甲烷的排放，并促进氧化亚氮转化为氮气。
但将秸秆加工为生物炭并不能让粮食生产的碳减排一蹴而就。团队经过测算发现，如果将秸秆碳化为生物炭还田，同时配以氮肥优化管理和稻田间歇灌溉，能将总碳排放从5.6亿吨降低至2.3亿吨，减排幅度高达66%，但仍然无法实现碳中和。
“从固碳的角度，现在需要开发效率更高的方法。”颜晓元指出关键所在。秸秆加工为生物炭的过程，还有额外馈赠，那便是生物气、生物油等副产物。“目前已经有项目将生物气、生物油添加到其他物质中，进行纯化发电。”夏龙龙介绍，团队经过测算发现，每年将三大作物产生的72%的秸秆制成生物炭，再收集其间产生的生物气和生物油进行能源替代，仅后者就可以减少3.3亿吨的二氧化碳排放。
在此基础上，再加上生物炭还田的固碳效果，三大主粮作物生产中，碳排放量可以从2.3亿吨减少到-0.4亿吨，实现从碳源到碳汇的转变，从而实现碳中和，同时能够提高作物产量，降低活性氮和大气污染物排放。
“这项研究最大的价值，是为农业碳中和的实现提供了一条可能的途径和借鉴模式。”夏龙龙说。
不积跬步无以至千里。未来，我国的农业碳中和还需破解哪些难题，如何挖掘农业碳中和潜力？
颜晓元认为，目前生物炭的生产成本还比较高，而且秸秆回收有季节性，要调动企业积极性，平衡经济收益与生产成本；同时要开发轻便化的生物炭加工装备，使生产出的炭能迅速还田，生产过程产生的能源，能够被合理利用。
颜晓元建议，未来，还可以尝试评估碳足迹，推进节能降耗和使用清洁能源，实现全产业链的碳减排；同时，优化和集成已有农业减排固碳技术措施并形成区域示范，加强技术创新和研发，建立农业低碳补偿机制，推动将农业生产活动纳入碳减排与碳交易框架体系。
(责编：王震、陈键)
