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碳索第5期 | 碳中和与农业的精细化管理

来自话题:#碳索时代
2021-12-17
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编者按:世界农化网『碳索』系列文章,对“双碳”背景下跟可持续发展相关的政策法规,产业环境,企业先进实践等话题开展专题讨论,以期从全球视野带来更广泛的观察和思考,助力中国农业健康持续发展。本期内容小编主要介绍了农业的精细化管理模式,精细农业是如何实现节能减排的?同时对精细农业与碳中和之间的关系做一些解读与介绍。


农业既是全球重要的温室气体排放源,又是一个巨大的碳汇系统。据联合国粮食与农业组织(FAO)统计,农业用地释放出的温室气体超过全球人为温室气体排放总量的 30%,相当于每年产生 150 亿吨的二氧化碳;农业生态系统可以抵消掉 80%的因农业导致的全球温室气体排放量。有关学者研究指出,目前中国按农作物面积计算,年净吸收二氧化碳约能达到22.8 亿吨。因此为了实现碳达峰,农业的减排与固碳是必不可少的手段。考虑到农业的减排与固碳,农业绿色生产已然同时与自然环境保护、整体经济转型、劳动力素质提升、科技进步以及精细化管理等诸多环节密不可分。


那么究竟什么是农业生产的精细化管理?它与碳中和之间又有什么关系?


精细化管理原本是企业管理中的一种理念,本质的意义在于企业内部成本的优化与外部效率的提高,其在农业生产过程中的应用即是精细农业模式。精细农业的概念是在这样的背景中提出来的:实际操作的差别与种植空间的异质性会使得传统的统一田间作业存在一些弊端。第一,造成资源的浪费,种植过程中如果为了使贫瘠的土地也能获得高收成,就把施肥量设定得比较高的话,那么本来就比较肥沃的土地上的肥料就浪费了;第二,这些过量施用的农药、肥料会流入地表水和地下水,引起环境污染。在这种背景下提出精细农业,根据田间所展现的不同情况来确立最优的种植决策,以求在降低能耗与保护环境的前提下,使得生产力也达到最佳的状态,改善生产效率。精细农业本身是一种可持续发展理念,一种助力于碳中和实现的农业管理方式。


精细农业的基本思路是,根据土壤肥力和作物生长状况的空间差异,调节对不同作物的投入,在对耕地和作物长势进行定量的实时诊断,并充分了解土地生产力的空间差异的基础上,以平衡土壤肥力、提高生产效率、节能减排为目标,实施定位、定量的精准田间管理,实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标。在普通耕作模式的基础上,开发与应用机械化、智能化、精准化施肥施药技术,强化大数据技术、人工智能技术在农业面源污染治理中的应用,将农业化学品的环境影响降至最低。


农业的精细化管理运作在欧美国家与以色列等地区运用较为成熟,各方企业与研究机构也对农业的精细化管理作出了一定的探索。


拜耳公司已计划实现可持续发展目标:于2030年实现自营业务的碳中和。拜耳公司将与种植者合作,除了通过帮助种植者采用更可持续的方式,如减少耕作以帮助土壤固碳,更计划依托于通过产品创新和数字化工具确保更精准地使用作物保护产品和肥料。确保在公司运营场所减少农业带来的碳足迹。


EarthOptics公司通过机器学习技术,帮助农民通过准确绘制土壤碳分布和指导耕作等农业实践来达到优化土壤固碳的目标。EarthOptics公司已完成其 A 轮投资,由拜耳领投。EarthOptics的技术实践是通过公司的 GroundOwl 传感器套件进行土壤采样。该工具可以安装在农用车上并部署探地雷达和电磁感应传感器,其间没有土壤接触或速度限制。然后,在应用程序 TillMapper 和 C-Mapper 中通过机器学习完成土地碳信息的采集与绘制,EarthOptics 将收集到的数据转换为一系列地图,以期为农民实现更准确、更高效的种植决策。TillMapper程序的土壤压实三维视图可帮助农民决定是否、何时、何地以及多深地进行耕作。耕作方式选择可以输出为可变深度耕作或正常耕作/免耕。只在需要的地方耕作,农民可以节省燃料、设备和劳动力的成本,并通过不同的耕作方式限制从土壤中释放的碳量。


自 2018 年以来,广东极飞科技与英国哈珀亚当斯大学在精细农业研究领域也保持着长期的战略合作。通过为农村地区开发和推广农业无人机、机器人和人工智能技术,致力于将可持续的数字农业解决方案引入全球农田,在提高农业生产效率的同时,降低农业生产带来的二氧化碳排放。


在小编看来,农业碳中和思路的提出,是农业生产方式转型的一大节点。根据 FAO 的保守估计,到2050 年全球人口将达到 90 亿以上,严峻的人口与粮食安全问题将会使得减少农业部门的碳排放成为未来几十年全球面临的最大挑战之一。农业的精细化管理作为农业生产转型的一种手段,在农业生产效率与节能减排方面的优势不言而喻,但它的缺点也在于精细化管理是始终与农业的规模化和机械化挂钩的,其对技术的高要求以及前期的高投入也许会使许多人望而却步。当然,农业的精细化管理与节能减排并不仅仅是新模式,更是一种探索我国农业如何实现农业产业链升级的新思维。



上一期:碳索第4期 | 转基因作物、草甘膦使用和碳固存增加的关系调查

下一期:碳索第6期 | 碳中和大讨论——再生农业


如果您对双碳的实践探索感兴趣,欢迎添加小编微信进一步交流。

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