9月2日,是山西省煤基重點科技攻關項目投標受理第2天,山西農業大學生命科學與工程學院教授常明昌,與他的團隊選擇的“標段”是“設施食用菌高效碳循環研究與示范”。
這是本次重大招標項目中的七個大項之一富碳農業的一個分項目,另外兩個分項目是設施蔬菜高效固碳和微藻燃油關鍵技術研究示范。山西把發展富碳農業列為創新驅動、低碳發展的一個新興產業領域,將從投入上、科研上以及產業化等各個環節加大力度。
山西是高碳能源產業結構,也是全國碳排放最高的省份。節能并降低碳排放、固碳并轉化利用是山西實現經濟轉型的重要措施。富碳農業可以將工業上過剩的二氧化碳用于農業生產。開展富碳技術研究、建立富碳農業技術基地、進行富碳農業技術集成示范,最終實現廣泛推廣應用,對于山西實現高碳資源低碳發展,黑色資源綠色發展,促進富碳農業新興產業發展意義重大。
發展富碳農業可以消耗CO2,緩和工業碳排放壓力,減輕大氣污染和水資源短缺等資源環境壓力。山西在“以煤為基,多元發展”的大背景下,大力發展富碳農業,不僅可以使工業廢氣變為農業的寶貴資源,實現CO2在工業和農林草業之間循環利用,而且可以減少溫室氣體排放,實現低碳工業與富碳農業的互補發展。
富碳農業工廠可以使山西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、取土和磚瓦窯采區等困難立地等進行建設,從而促進農業產業結構調整,擴大種植面積,有效緩解耕地面積的不足。
設施農業是在封閉或半封閉狀態中進行,多數時間處于缺乏CO2的狀態,嚴重影響單產水平的提高,將工業產生的CO2施用到設施中,能夠高效利用,數倍提高蔬菜產量。我國菜農也意識到補充CO2大幅提高單產的效果,采用各種方法施用CO2,取得良好效果。
山西農大園藝學院教授溫祥珍說,實施富碳農業的效果是非常顯著的。據初步估算,僅富碳設施農業一項,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的溫室施CO2 35kg/m2計,1年就可固定CO2420億公斤,這個數據相當于山西全省的碳減排任務。如果全省的設施蔬菜在目前基礎上增施CO22—3倍,可吸收CO21000—1500萬噸;另外,全省年產秸稈1900多萬噸,利用露天焚燒的400萬噸秸稈用于食用菌生產,可減排CO2 670萬噸;光伏食用菌大棚1萬畝每年發電可達3億度,節約標煤120萬噸,折合減排CO2 300萬噸,效益約2億元。增施CO2后,設施蔬菜產量可以大幅度增產,僅此一項全省可以增產增收上千億元。一減一增之間都是低碳發展的大軌跡。
常明昌說,山西食用菌年人均5.5公斤,遠低于全國年人均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,可生產200萬噸食用菌;其中20%用于精深加工,總產值就可達300億元。山西現代農業就有望形成“植物—動物—菌物”三足鼎立的“三維農業”格局。
山西發展富碳農業面臨的技術難題是:固碳、節能和減排三個方面的各項技術都有待突破,特別是CO2高效“氣體肥料”開發、富碳條件下設施生產消減CO2技術、光伏食用菌生產技術、富碳農業生產設施與環境調控裝備以及能源微藻高效轉化CO2生產清潔燃油的關鍵技術等方面急需突破。
針對發展富碳農業的技術瓶頸,山西制訂的富碳農業產業創新鏈部署設計了“6+1”的架構,“6”是指食用菌、設施蔬菜富碳、微藻燃油高效固碳、土壤高效固碳、困難立地設施富碳和林果草高效固碳和6個產業創新鏈;“1”是指一個監測評估服務系統。
山西省發展富碳農業的措施是,要形成“一院二工廠N基地”:即建立山西省富碳農業研究院;建設一座現代化的富碳農業實驗示范工廠,建立一座“能源微藻轉化煤基燃氣CO2生產清潔燃油示范工廠”;在全省不同生態區建立N個富碳農業試驗示范基地。
研究院將重點圍繞節能、減排、固碳三個方面,研發一批關鍵技術和產品,孵化、培育一批科技型龍頭企業。富碳農業工廠將運用太陽能、風能、氣肥、溫控、新種子、無菌車間等技術條件,建設高效農業工廠,構建完整的富碳農業循環產業鏈。可以看到富碳農業新技術、新材料的應用成果,可以看到色彩斑斕、品種多樣的富碳農業果實、花卉和種子等。在全省不同生態區建立N個富碳農業示范基地。進行不同類型富碳農業試驗示范,包括工礦廢棄地、鹽堿沙荒地、溝坡坎地等困難立地及農林草復合生態系統。
除了本次招標的3個項目,山西已經優選出60多個富碳農業“后備”項目。這些項目將在今后分批次給予立項支持。
富碳農業設施和環境控制。開展不同立地環境日光節能溫室建造結構、材料、工藝、栽培設備、環境控制等關鍵工程技術研究,實現溫室建造結構動態宜地、取材就地節能、工藝優化簡潔、栽培設備高效、環境智能控制等的系列化、標準化。最優先研發日光溫室富碳化工程技術研究與示范,優先研發不同困難立地農業設施建造與環境控制研究與示范。
設施園藝作物高效固碳生產。重點研究適合山西不同設施中施用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,確立富碳生產的環境條件等,并將研究成果應用于生產中進行示范推廣。示范面積初步達到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氣肥研制與開發、高效二氧化碳液態氣肥研制與開發、高效二氧化碳氣肥緩釋調控關鍵技術研究、二氧化碳對畜產品保鮮技術研究,實現二氧化碳的循環利用,提供適合溫室大棚使用的高效二氧化碳氣肥產品。
食用菌集約化高效生產與精深加工。開展深加工研究,扶持工廠化生產,帶動秸稈基質化利用。
能源微藻轉化CO2生產清潔燃油。開展工廠化微藻養殖、高效吸收CO2和生產清潔燃油的關鍵技術工藝和配套裝備研發,年產170萬噸微藻燃油及副產品,年產值達180億,形成具有市場競爭力的新型微藻燃油產品和產業。
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