节水灌溉后的减排

□ 刘长春 冯建维

2009年底在丹麦首都哥本哈根召开的世界气候大会上，与会各方在出于各自利益考量的争吵、指责博弈中，签定了一份令人非常失望的不具法律约束力的《哥本哈根协议》。中国虽是发展中国家，但因环境污染比欧美发达国家严重很多，而且经济总量大带来的碳排放量大，和吨钢耗电、耗煤等指标名列世界前茅而倍受压力。事实上，包括中国在内的亚洲吃大米国家所受到的另一压力是稻田排放温室气体，仅此一项就占了全球总排放量的百分之十几。为了展示中国作为负责任大国的形象，黑龙江省水利人正在推广控制灌溉技术，努力减少稻田温室气体的排放量。

通常谈到温室气体，人们首先想到的是二氧化碳，用煤炭的火电站和烧油的汽车，这些排放二氧化碳的化石类燃料使用者倍受指责。当然，也包括对毁林、毁湿和毁草的谴责，因为植被可以吸收二氧化碳，却很少有人会联想到水稻田。

据国际水稻研究所生物研究员赖纳·瓦斯曼介绍：如果你在稻田中穿行，你可以发现水稻田的水里一直冒着大量的泡泡，它们中大多数是甲烷。赖纳·瓦斯曼强调，没有任何其他作物释放这样多的温室气体，释放甲烷是水稻生产特有的。

甲烷，俗称沼气，与二氧化碳同属温室气体。在大气层中，甲烷所产生的温室效应是二氧化碳的20倍以上。国际水稻研究所总部位于菲律宾吕宋岛洛斯巴尼奥斯，当地稻田成片，是东南亚主要稻米产区之一。

那么，水稻田在全球变暖的过程中又扮演什么角色呢？据瓦斯曼统计，全球温室气体排放量中，甲烷至少占20%，而甲烷排放中，有一半来自稻米种植，另一半来自垃圾分解以及反刍类动物的肠胃涨气，例如牛打嗝。

因此，全球温室气体排放量中，稻米种植至少占10%以上，这就是中国在哥本哈根世界气候大会上所受到的压力之一。虽然亚洲吃大米国家的政府及媒体纷纷指责有关“亚洲应该少种、不种水稻，来减排温室气体”的论断，但中国作为一个负责任大国，不应该对这些指责情绪化的“针锋相对”以至有意激化矛盾，而应该在不影响近三分之二国人的基本主食是大米的前提下，尽量减少水稻种植中的甲烷排放。虽然美国总统奥巴马在会上公开要求中国承诺的碳减排必须接受国际监督后，温家宝总理虽然愤而退场，但中国政府仍旧在会前会后全力推动低碳经济，这反映了中国政府的气度和责任感。具体到黑龙江省，就是水利人正在用控制灌溉技术，来努力减少稻田温室气体的排放量。

据黑龙江省水利科学研究院农田水利研究所所长、研究员司振江介绍：赖纳·瓦斯曼研究员所说的水稻田里大量涌出的甲烷，农民一般称之为沼气或沤气，它产生的机理是在水稻田被水覆盖时，即在隔绝空气的情况下，由植物残体分解而成。具体地讲，就是水稻田里存在着甲烷氧化菌，它通过在无氧环境中分解粪肥和其他有机物质时大量繁殖，繁殖过程中产生的甲烷气体，通过作物或者直接排放到大气中。

既然水稻田在无氧环境下才产生甲烷气体，所以黑龙江省水利科学研究院正在研究从减少水稻田被水覆盖的时间入手，来尽量减少水稻田产生甲烷气体。在这方面，设在庆安县的黑龙江水稻灌溉试验中心引进开发的多项节水灌溉技术中的控制灌溉技术，恰好生逢其时。

控制灌溉技术能在庆安县产生、发展并最终建立黑龙江水稻灌溉试验中心进行专门研究，既事出偶然也蕴含着必然。1978年，庆安县九胜乡九旺村稻农王守学，因自家机电井故障没能及时灌田，本以为肯定减产，但到秋收时发现反而增产，这使稻农们开始质疑“水稻水稻必须用水泡”的传统理念。加之耐寒水稻品种培育成功和多项适合北方水稻种植技术的问世，和受水稻单位效益是旱田2-3倍的利益驱动，庆安县近几十年的水稻种植面积倍增，但缺水的矛盾也如影随形地制约着庆安县的水稻种植。

关于缺水，黑龙江水稻灌溉试验中心站站长郭彦文说，20年前，流过庆安县的呼兰河春季水深达2米以上，那时庆安县仅有水田50万亩，如今庆安县的水田已发展到120万亩，呼兰河则每到春季就断流，人都可以走到对岸。郭彦文感慨到：再过10年，黑龙江省想不搞控制灌溉都不行，因为渠道衬砌这些工程性节水到位后，只能从农艺技术入手搞田间节水，而目前田间节水最好的技术就是控制灌溉了。

据黑龙江省水利厅科技外事处处长顾立明介绍：控制灌溉技术也可称为精准灌溉技术，它是精准农业的一部分，其原理是根据水稻生理生态需水的特点，对水稻生长发育进行动态研究后，确定的灌溉新模式。控制灌溉的精髓，是在水稻稳产增产的同时，提高了水肥的有效利用率，增加了田间的积温，有利于水稻的优质高产，具有优质、高产，节水、高效、抗倒伏、抗病虫害的特点。其本质就是用控制灌溉的方式，把有利于水稻生长的各个过程发挥到目前已知的最佳状态。

事实上，上述特点仅是单纯就水稻这种农作物而言的，它的社会效益还有很多。控制灌溉技术在国外叫“调亏灌溉”，因为这项技术不仅对水田的作用巨大，该技术对旱田灌溉的作用也十分明显。该技术的另一意想不到的作用是保护水质。因为在无水或少水状态下，化肥和农药随水的排、渗量大大减少。化肥和农药的利用率可提高20%～30%，也就是在节省了四分之一的化肥、农药的成本之后，还避免了这些未被农作物吸收的化肥、农药随水排、渗后去污染水体，尤其是污染地下水。这些是黑龙江省水利厅多年来极力推动控制灌溉技术的生态原因。但受制于多种原因，全省目前采用控制灌溉技术的面积才120万亩，这对全省3900万亩水田而言，太微不足道了。而从国内的研究、推广动态看，近年来将控制灌溉技术等同于节能减排的相关研究也已开始。

据黑龙江省水利科学研究院与黑龙江水稻灌溉试验中心站的共同观测结果：由于采用控制灌溉技术后的水稻田经常处于湿润甚至干裂状态，造成了土壤的氧化还原电位升高，通透性增加。此时，水稻田不再产生甲烷。经实地观测：与传统灌溉相比，其被水覆盖时间要减少60%以上，这也就意味着水稻田的无氧环境减少了60%以上，因而可以定性的说：水稻田的甲烷排放量相应减少了60%以上，这就使控制灌溉技术收到了一举多得的巨大经济和社会效益。

黑龙江省水利科学研究院院长、研究员曲祥民表示，该院在2010年将购置检测水稻田排放甲烷的仪器，其目标不仅是定量检测出与传统灌溉相比，采用控制灌溉后具体的甲烷排放值，以尽力推广控制灌溉来减排，还将在此基础上，根据水稻各个生长期排放甲烷的规律，进行收集水稻田排放甲烷的技术研究，探求水稻田甲烷回收利用的途径，最终目标是变水稻田排放温室气体之“害”，为可作燃料之“利”，使中国的节能减排发生革命性飞跃。

根据世界银行的报告，目前世界年人均碳排放量为4.3吨，按照世界总人口66亿计算，全球每年碳排放量为283.8亿吨。另据赖纳·瓦斯曼研究员的统计，水稻田排放的温室气体至少占全球总排放量的10%，那么全球水稻田排放的温室气体量应为28.38亿吨。按采用控制灌溉技术后可减排60%计算，如果全球1.55亿公顷水稻田全部采用控制灌溉技术后，可减排17亿吨以上。中国有水稻田约0.29亿公顷，占世界总水稻田面积的近20%，如果全中国的水稻田全部采用控制灌溉技术后，可减排3亿吨以上。按中国13亿人口年人均碳排放量4.3吨计算，中国每年排放56亿吨二氧化碳，3亿吨除以56亿吨后，得到全中国水稻田全部采用控制灌溉技术后可减排5%以上。

温家宝在哥本哈根世界气候大会上的演讲中指出，中国到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%。在如此长时间内这样大规模降低二氧化碳排放，需要付出艰苦卓绝的努力。因此，中国切不可以忽视水稻田采用控制灌溉技术后的减排。

当中国生产着全球三分之一的水稻，黑龙江省生产着全国最多的商品水稻，黑龙江省的水稻种植面积，已从1980年的424万亩，到2009年已增加到3900多万亩，增长了9倍多时，黑龙江省进一步为国家增产粮食的目标却面临着干旱缺水、尤其是工程性缺水的困扰。为此，黑龙江省准备一方面要多建水利工程以保证灌溉并努力节水，更有责任采用新技术去努力发展低碳经济。既然控制灌溉技术不仅节水，还能减排温室气体和保护环境，未来大规模推广控制灌溉技术将是必然的选择。预计在全省3900万亩水田全部实行控制灌溉技术后，每年可减少碳排放4800万吨，占全省人均碳排放总量的30%。可见，在项目、资金安排上全力支持、推广控制灌溉技术，鼓励更多的地方应用低碳生产方式，实现节能减排，这将是各级政府面临的必然选择。