以煤炭業(yè)為主的山西省是全國碳排放量最高的省份，如何在降低碳量的同時合理利用這些工業(yè)廢氣成了山西科研人員思考的問題。如今，山西省實施“富碳農(nóng)業(yè)”，采用溫度、氣體傳感器等設(shè)備搭建的日光溫室將“固碳”變成氣肥，實現(xiàn)了黑色資源綠色發(fā)展。
9月2日，是山西省煤基重點科技攻關(guān)項目投標(biāo)受理第2天，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院教授常明昌，與他的團(tuán)隊選擇的“標(biāo)段”是“設(shè)施食用菌高效碳循環(huán)研究與示范”。
這是本次重大招標(biāo)項目中的七個大項之一富碳農(nóng)業(yè)的一個分項目，另外兩個分項目是設(shè)施蔬菜高效固碳和微藻燃油關(guān)鍵技術(shù)研究示范。山西把發(fā)展富碳農(nóng)業(yè)列為創(chuàng)新驅(qū)動、低碳發(fā)展的一個新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，將從投入上、科研上以及產(chǎn)業(yè)化等各個環(huán)節(jié)加大力度。
讓工業(yè)廢氣變?yōu)檗r(nóng)業(yè)的資源
山西是高碳能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，也是全國碳排放最高的省份。節(jié)能并降低碳排放、固碳并轉(zhuǎn)化利用是山西實現(xiàn)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的重要措施。富碳農(nóng)業(yè)可以將工業(yè)上過剩的二氧化碳用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。開展富碳技術(shù)研究、建立富碳農(nóng)業(yè)技術(shù)基地、進(jìn)行富碳農(nóng)業(yè)技術(shù)集成示范，最終實現(xiàn)廣泛推廣應(yīng)用，對于山西實現(xiàn)高碳資源低碳發(fā)展，黑色資源綠色發(fā)展，促進(jìn)富碳農(nóng)業(yè)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大。
發(fā)展富碳農(nóng)業(yè)可以消耗CO2，緩和工業(yè)碳排放壓力，減輕大氣污染和水資源短缺等資源環(huán)境壓力。山西在“以煤為基，多元發(fā)展”的大背景下，大力發(fā)展富碳農(nóng)業(yè)，不僅可以使工業(yè)廢氣變?yōu)檗r(nóng)業(yè)的寶貴資源，實現(xiàn)CO2在工業(yè)和農(nóng)林草業(yè)之間循環(huán)利用，而且可以減少溫室氣體排放，實現(xiàn)低碳工業(yè)與富碳農(nóng)業(yè)的互補發(fā)展。
富碳農(nóng)業(yè)工廠可以使山西450萬畝鹽堿地、沙荒地以及目前大量存在的溝、坡、坎、塘、廢礦井、土窯洞及采石、采礦、采砂、取土和磚瓦窯采區(qū)等困難立地等進(jìn)行建設(shè)，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，擴大種植面積，有效緩解耕地面積的不足。
設(shè)施農(nóng)業(yè)是在封閉或半封閉狀態(tài)中進(jìn)行，多數(shù)時間處于缺乏CO2的狀態(tài)，嚴(yán)重影響單產(chǎn)水平的提高，將工業(yè)產(chǎn)生的CO2施用到設(shè)施中，能夠高效利用，數(shù)倍提高蔬菜產(chǎn)量。我國菜農(nóng)也意識到補充CO2大幅提高單產(chǎn)的效果，采用各種方法施用CO2，取得良好效果。
山西農(nóng)大園藝學(xué)院教授溫祥珍說，實施富碳農(nóng)業(yè)的效果是非常顯著的。據(jù)初步估算，僅富碳設(shè)施農(nóng)業(yè)一項，CO2減排量就十分可觀：山西180萬畝溫室大棚，按照目前世界上比較先進(jìn)的溫室施CO235kg/m2計，1年就可固定CO2420億公斤，這個數(shù)據(jù)相當(dāng)于山西全省的碳減排任務(wù)。如果全省的設(shè)施蔬菜在目前基礎(chǔ)上增施CO22—3倍，可吸收CO21000—1500萬噸;另外，全省年產(chǎn)秸稈1900多萬噸，利用露天焚燒的400萬噸秸稈用于食用菌生產(chǎn)，可減排CO2670萬噸;光伏食用菌大棚1萬畝每年發(fā)電可達(dá)3億度，節(jié)約標(biāo)煤120萬噸,折合減排CO2300萬噸，效益約2億元。增施CO2后，設(shè)施蔬菜產(chǎn)量可以大幅度增產(chǎn)，僅此一項全省可以增產(chǎn)增收上千億元。一減一增之間都是低碳發(fā)展的大軌跡。
常明昌說，山西食用菌年人均5.5公斤，遠(yuǎn)低于全國年人均20.6公斤。如果僅把每年露天焚燒的約400萬噸秸稈用于食用菌基質(zhì)，可生產(chǎn)200萬噸食用菌;其中20%用于精深加工，總產(chǎn)值就可達(dá)300億元。山西現(xiàn)代農(nóng)業(yè)就有望形成“植物—動物—菌物”三足鼎立的“三維農(nóng)業(yè)”格局。
“6+1”架構(gòu)突破技術(shù)瓶頸
山西發(fā)展富碳農(nóng)業(yè)面臨的技術(shù)難題是：固碳、節(jié)能和減排三個方面的各項技術(shù)都有待突破，特別是CO2高效“氣體肥料”開發(fā)、富碳條件下設(shè)施生產(chǎn)消減CO2技術(shù)、光伏食用菌生產(chǎn)技術(shù)、富碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施與環(huán)境調(diào)控裝備以及能源微藻高效轉(zhuǎn)化CO2生產(chǎn)清潔燃油的關(guān)鍵技術(shù)等方面急需突破。
針對發(fā)展富碳農(nóng)業(yè)的技術(shù)瓶頸，山西制訂的富碳農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈部署設(shè)計了“6+1”的架構(gòu)，“6”是指食用菌、設(shè)施蔬菜富碳、微藻燃油高效固碳、土壤高效固碳、困難立地設(shè)施富碳和林果草高效固碳和6個產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈;“1”是指一個監(jiān)測評估服務(wù)系統(tǒng)。
山西省發(fā)展富碳農(nóng)業(yè)的措施是，要形成“一院二工廠N基地”：即建立山西省富碳農(nóng)業(yè)研究院;建設(shè)一座現(xiàn)代化的富碳農(nóng)業(yè)實驗示范工廠，建立一座“能源微藻轉(zhuǎn)化煤基燃?xì)釩O2生產(chǎn)清潔燃油示范工廠”;在全省不同生態(tài)區(qū)建立N個富碳農(nóng)業(yè)試驗示范基地。
研究院將重點圍繞節(jié)能、減排、固碳三個方面，研發(fā)一批關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品，孵化、培育一批科技型龍頭企業(yè)。富碳農(nóng)業(yè)工廠將運用太陽能、風(fēng)能、氣肥、溫控、新種子、無菌車間等技術(shù)條件，建設(shè)高效農(nóng)業(yè)工廠，構(gòu)建完整的富碳農(nóng)業(yè)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈?？梢钥吹礁惶嫁r(nóng)業(yè)新技術(shù)、新材料的應(yīng)用成果，可以看到色彩斑斕、品種多樣的富碳農(nóng)業(yè)果實、花卉和種子等。在全省不同生態(tài)區(qū)建立N個富碳農(nóng)業(yè)示范基地。進(jìn)行不同類型富碳農(nóng)業(yè)試驗示范，包括工礦廢棄地、鹽堿沙荒地、溝坡坎地等困難立地及農(nóng)林草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。
60多個“后備”項目形成攻堅梯隊
除了本次招標(biāo)的3個項目，山西已經(jīng)優(yōu)選出60多個富碳農(nóng)業(yè)“后備”項目。這些項目將在今后分批次給予立項支持。
富碳農(nóng)業(yè)設(shè)施和環(huán)境控制。開展不同立地環(huán)境日光節(jié)能溫室建造結(jié)構(gòu)、材料、工藝、栽培設(shè)備、環(huán)境控制等關(guān)鍵工程技術(shù)研究，實現(xiàn)溫室建造結(jié)構(gòu)動態(tài)宜地、取材就地節(jié)能、工藝優(yōu)化簡潔、栽培設(shè)備高效、環(huán)境智能控制等的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。最優(yōu)先研發(fā)日光溫室富碳化工程技術(shù)研究與示范，優(yōu)先研發(fā)不同困難立地農(nóng)業(yè)設(shè)施建造與環(huán)境控制研究與示范。
設(shè)施園藝作物高效固碳生產(chǎn)。重點研究適合山西不同設(shè)施中施用CO2的方式方法;不同蔬菜、花卉、果樹上施用濃度、措施、使用效果;施用CO2后對資源的利用效率，確立富碳生產(chǎn)的環(huán)境條件等，并將研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)中進(jìn)行示范推廣。示范面積初步達(dá)到20萬畝，輻射面積80萬畝。
二氧化碳高效綜合利用。開展高效二氧化碳固態(tài)氣肥研制與開發(fā)、高效二氧化碳液態(tài)氣肥研制與開發(fā)、高效二氧化碳?xì)夥示忈屨{(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究、二氧化碳對畜產(chǎn)品保鮮技術(shù)研究，實現(xiàn)二氧化碳的循環(huán)利用，提供適合溫室大棚使用的高效二氧化碳?xì)夥十a(chǎn)品。
食用菌集約化高效生產(chǎn)與精深加工。開展深加工研究，扶持工廠化生產(chǎn)，帶動秸稈基質(zhì)化利用。
能源微藻轉(zhuǎn)化CO2生產(chǎn)清潔燃油。開展工廠化微藻養(yǎng)殖、高效吸收CO2和生產(chǎn)清潔燃油的關(guān)鍵技術(shù)工藝和配套裝備研發(fā)，年產(chǎn)170萬噸微藻燃油及副產(chǎn)品，年產(chǎn)值達(dá)180億，形成具有市場競爭力的新型微藻燃油產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)
