看点｜富碳农业： 二氧化碳掀起的“绿色革命”

富碳农业的内涵和意义

富碳农业是指将人类活动特别是工业生产中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，释放在密闭的人造气候小区域中，利用相关科技创造一个高效的光合作用环境，从而极大提高农作物产量。富碳农业符合自然界中碳循环原理，将使用化石能源所产生的碳排放通过植物转化为有用的食品和其他用品，是缓解工业化引起的生态失衡问题的重要思路和有效举措，对系统解决我国经济、社会与环境发展面临的若干综合性问题具有重要意义。

首先，保护生态。富碳农业是在保护自然生态环境条件下，根据植物生长规律，并遵循自然科学、生态环境学等基本原理，运用系统工程和现代科技成果，将工业生产活动产生的二氧化碳收集后，用于农业生产。其次，促进农业增产增效。高纯度的碳加入植物光合作用的循环之中，转化为碳水化合物，促进农业单产提高，同时富碳农业生产出的农产品利用人工光源和营养液进行栽培，不用化肥和农药即可有效抑制害虫和病原微生物侵入，实现无污染生产。最后，有效保护土壤。富碳农业不施化肥，可以有效缓解土壤过度使用、土壤板结、化肥农药残留等问题，恢复土壤微生物群的良性循环。

富碳农业的应用实践

在果蔬种植中，病虫害一直是让种植户烦心的一件事。病虫害可使果蔬减产甚至绝收，农药防治又担心有农药超标。而使用二氧化碳气体施肥技术，可以减少50%～60%农药使用量，有效解决了病虫害问题。

郭建强是内蒙古包头市东河区沙尔沁镇菜农，种了20多年的蔬菜，是温室蔬菜的种植能手。以前运用各种化肥农药，蔬菜增产也就10%左右，但农药残留问题一直没有得到很好解决。今年年初，他从包头市农科院得知了富碳农业，抱着试试看的态度购置了1套二氧化碳气体施肥设备，从3月起在黄瓜棚试用，效果不错，使用1周后，黄瓜颜色变深、变绿，长势喜人，最后提前1周进入采摘期，增产50%以上，1个棚增收3000元。而且使用二氧化碳气体施肥技术后，黄瓜很少有病虫害，农药使用量大大减少。分析原因，郭建强认为黄瓜吸收二氧化碳肥，营养足了，抗病能力自然增强。

和郭建强一样，崔胜军也是内蒙古巴彦淖尔市磴口县郊区的蔬菜种植大户，现任当地一家农业合作社的董事长。他所在的农业合作社共有温室大棚26座，占地60亩，而自己有温室大棚9座，主要种植华莱士瓜，此外还有占地120亩的鱼塘，占地10亩的猪场，占地100亩的果树、苗木基地。2013年，在全区扶贫工作培训班上，崔胜军听到时任自治区扶贫办副主任赵永华对于二氧化碳气体施肥技术的讲解，并对这一技术深信不疑，当场与厂家订购7台二氧化碳发生器，同时他也成为巴彦淖尔市二氧化碳气肥使用第一人。

2013 年刚引进此技术时，崔胜军首先在长相不好、颜色发黄的油菜上做试验：使用二氧化碳气肥前3天无明显变化，第4天开始，黄叶变浅绿色了，又经过4天全部变绿了，而且又长出新叶，也没发生病害，后来全部达到上市标准。从这次试验看，二氧化碳气肥可以有效防治病虫害。后来崔胜军又在小菠菜上用了二氧化碳气肥，通过半个多月的使用，这些小菠菜在春节前全部长大上市，而且价格很好。经过4年的使用，崔胜军对二氧化碳改变果蔬品质、增产、抗病功能有了全面了解，并以此增产增收。

富碳农业产业化应用形式

1.温室大棚。温室，又称暖房，能透光、保温（或加温），是植物栽培的设施之一。温室依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类。当前，温室大棚在我国已具有相当规模，其特点是成本比较低，保温性能一般。

2.植物工厂。植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段，是一种高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工程技术和系统管理于一体，使农业生产从自然生态束缚中脱离出来。植物工厂外部框架多有钢架和玻璃构成，以节能植物生长灯和LED 为人工光源，采用制冷-加热双向调温控湿、光照-二氧化碳耦联光合与气肥调控、营养液在线检测与控制等相互关联的控制子系统。植物工厂建设和使用成本较高，需要有较大的资金支持。

3.半埋式地下农业工厂。半埋式地下农业工厂设想是由中国科学院教授陈应天首先提出来的，工厂车间使用地热和太阳能光热相结合的方法进行控温；使用太阳直接光照、人造光源和太阳能光导相结合的方法提供植物生长所需的光能；在全密封的环境下使用热解的碳酸氢铵所产生的高浓度二氧化碳提供植物生长的原料。半埋式地下农业工厂可以利用密闭的废井、废矿、废地层、废地道等进行就地改造。工厂车间是宽6米、长120米、深8米的长条深沟，车间顶部覆盖高强度的钢化玻璃，车间四壁为钢筋水泥的覆被层，地面为硬化层。为了优化自然光照的吸收，长条车间方位最好沿着东西方向建造，在车间的北面墙壁或南面墙壁装置有一定角度的太阳光反射镜，以引入自然光照。

作物如何补充二氧化碳

作物生长离不开光合作用，而富碳环境是提高光合作用效率的重要生态条件。在农业生产过程中，人工补充二氧化碳的方法很多，如在棚内温度较高时，可以用开窗通风的办法，使棚内外空气对流，自然补充二氧化碳；温度较低、大棚不宜开窗的情况下，可以用物理、化学等方法施用二氧化碳；可以发酵处理作物秸秆，既产生热量又排出二氧化碳；也可以通过增施有机肥，经土壤微生物作用后产生二氧化碳。具体方法介绍如下。

1.施有机肥。当前，补充二氧化碳比较现实的方法是在土壤中增施有机肥和有益微生物肥，1吨有机物最终能释放出1.5吨二氧化碳。试验证明，在温室中施入大量有机物肥料，在密闭条件下二氧化碳浓度往往较高，当发热达到最高值时，空间中二氧化碳浓度为大气的100倍以上。

2.大棚内外设置反应堆。大棚外设置反应堆提供二氧化碳的方法：秋季在棚外堆积有机肥，并用塑料薄膜覆盖，再用塑料管与温室相通，将有机质腐烂分解产生的二氧化碳输送至大棚。大棚内设置反应堆提供二氧化碳，一般是11 月在树行下，从树干两边分别起土至树冠外缘下方，靠近树干起土，深10 厘米，越往外越深，到树冠外缘下方深度为20厘米。将所起土分放在四周，形成埂畦式造型。然后在畦内铺放秸秆，厚30～40 厘米，秸秆在畦四周应露出10 厘米的茬头，填完秸秆后，再将处理好的菌种按每棵用量均匀撒在秸秆上面。撒完菌种用锨拍振一遍，进行回填覆土，厚8～10厘米。待大棚盖膜提温前10天左右，浇1次大水湿透秸秆，晾晒3天后，盖地膜，打孔，在膜上用12号钢筋按行距40厘米、孔距20厘米打孔，孔深以穿透秸秆为准。大棚果树内置反应堆每667 平方米（1 亩）需秸秆3000～5000千克，菌种8～10千克。肥料、反应堆在发酵过程中会产生甲烷、氨、硫化氢等有毒气体，应注意通风排出。

另一种方法是在植株间挖深30 厘米、宽30～40厘米、长100厘米左右的沟，沟底及四周铺设薄膜，将人粪尿、干鲜杂草、树叶、畜禽粪便等填入，加水使其自然腐烂，可产生较多二氧化碳，持续发生15～20天。

3.施用固体二氧化碳。一是施用固态二氧化碳。气态的二氧化碳在－85℃低温下变为固态，称为干冰，呈粉末状。在常温常压下干冰可变为二氧化碳气体，1 千克干冰可以生成0.5 立方米二氧化碳。使用干冰，操作方便，用量易控，效果快而好，但成本高，需冷冻设备，贮运不方便，对人体也易产生低温危害。二是施用二氧化碳颗粒肥料。

二氧化碳颗粒肥，物理性能良好，化学性质和施入土壤后稳定，在各因素综合作用下，可连续产生气体，一次使用可连续40 天以上不断释放二氧化碳气体，而且释放气体的浓度随光照、温度强弱自动调节。

4.施用液态二氧化碳。液态二氧化碳是用酒厂的副产品二氧化碳加压灌入钢瓶而制成，市售一般每瓶净重35千克，667平方米土地可使用25天左右。使用时，把钢瓶放在温室内，在减压阀口上安装直径1厘米的塑料管，管上每隔1～3米用细铁丝烙成1个直径2毫米的放气孔，近钢瓶处孔小些、稀些，远处密些、大些。把塑料管固定在离棚顶30 厘米的高度，用气时打开阀门。钢瓶出口压力保持在98～118千帕，每天放气6～12分钟。此法操作简便，浓度易控制，二氧化碳扩散均匀，经济实用，但必须做好二氧化碳的储备工作。