“双碳”目标下农业资源利用方向专业学位硕士课程体系优化与建设

2023-08-27贾汉忠刘富豪田霄鸿祝可成

高教学刊 2023年24期

贾汉忠，刘富豪，田霄鸿，祝可成

（西北农林科技大学，陕西杨凌 712100）

气候变化是威胁人类生存与发展的重大环境问题，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告指出，全球气候异常已经引起了极端高温、暴雨和干旱等灾难的频繁发生，人类必须在未来几十年内大幅减少CO2和其他温室气体的排放，否则本世纪将超过气候不可逆转的临界点-1.5 ℃和2 ℃。为了共同应对气候变化挑战，减缓全球变暖趋势，世界各国共同签署气候变化协定《巴黎协定》，为2020 年后全球应对气候变化行动作出安排，减排温室气体，我国是首批签署的缔约方之一。在此基础上，2020 年9 月，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。2021 年3 月，习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议特别强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头，如期实现2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和的目标[1]。为深入贯彻落实“双碳”战略，2021年7 月，教育部印发了《高等学校碳中和科技创新行动计划》，指出高等院校应肩负起培养碳中和人才及碳中和科技创新的重要使命，明确培养具有低碳意识和全面掌握气候变化理论以及与碳中和知识结构相关的专业技术人才。2021 年9 月，《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中提出，开展耕地质量提升行动，提升生态农业碳汇，并把绿色低碳发展纳入国民教育体系，建设碳达峰碳中和人才培养体系。

农业领域是受全球气候变化影响最直接的领域，同时也是温室气体的重要排放源，联合国粮食及农业组织的统计数据显示，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20%～30%，相当于每年产生150 亿t 的CO2。农业还是潜在的温室气体吸收汇，特别是在土壤固碳方面具有较大的潜力，是实现“双碳”目标的重要领域之一。因此，农业生产过程的高效减排和农业资源的合理利用是实现碳中和的关键环节和重要举措，探索农业生产过程中减排增汇的有效途径和方法可为实现国家“双碳”目标作出积极贡献。

“双碳”目标的实现迫切需要将新兴农业现代化技术、减排固碳方案、废弃物综合利用、碳监测与碳评估、碳核算与碳政策等理念及技术与方法进行良好的结合，凝练出“双碳”目标下相关专业人才的培养方案及对其素质与能力的全新要求，探索“双碳”战略的实施与传统农业资源利用领域专业的融合机制和路径，对农业资源利用类人才培养模式进行深入改革，为国家和社会培养具有低碳意识、掌握碳中和知识、适应国家“双碳”目标需求的专业型高端人才，为我国实现“双碳”目标贡献力量[2]。

一 “双碳”目标下资源利用类专硕开展相关教育的现状

由于人类对气候变化的认知与重视度滞后于其他环境问题，如水污染、大气污染、固体废弃物与土壤污染等，全球气候变化和促进“双碳”战略实施至今尚未形成独立的学科方向和系统的教学课程体系。特别是在农业资源利用领域研究生的培养环节中，还未有系统的模式进行“双碳”背景相关的专业内容教育，更是缺乏成熟的“双碳”相关课程，因此，在该方向的培养过程中提升学生的碳中和相关知识与能力迫在眉睫。

资源利用与植物保护农业专业学位硕士是与土壤肥料、植物保护、农业生态环境治理等领域相关联的专业学位。该学位培养包括两大方向，分别是资源利用和植物保护。其中，资源利用方向主要关注于土壤、水分、养分、气候、生物和农业废弃物等农业资源的优化配置和持续安全利用，聚焦于农业资源高效利用、养分资源管理与施肥技术、农业环境污染与修复、农业废弃物资源综合利用及农业资源信息系统等方面的知识和技能[3]。早在2002 年党的十六大报告中就明确提出，发展“优质、高产、高效、生态、安全”的现代农业是构建我国可持续农业与农业安全的战略决策需要。而农业环境污染控制、资源合理利用、绿色植物保护成为实现这一目标的重要举措，也是在农业生产实践中密不可分的重要环节，同时这些内容均或多或少与“双碳”目标的实现相关联。然而，在当前的研究生培养体系中，课程体系建设过程中对气候变化问题的重视与融入度远滞后于减肥减药等传统农业资源利用措施及其他环境保护问题。因此，在新的全球社会经济发展形势下，要以“双碳”目标为契机，立足新发展阶段，贯彻新发展理念，对现有培养模式和课程体系进行优化，将绿色低碳理念融入到资源利用方向人才培养过程中。

二 “双碳”理论内涵在农业资源利用类课程体系中的融入与建设

尽管“双碳”目标与资源利用有着密切的关系，但在目前的教学体系中有关气候变化和碳中和理论与技术并未作为系统的知识去讲授，也缺乏完整的教学体系，这便造成了“双碳”相关课程知识在该方向教育的缺位现状。在国家实现“双碳”目标的需求下，系统建设与发展农业碳中和相关课程体系并将其纳入到现有的教学质量标准中是亟待解决的问题[4]。就农业资源利用类专业硕士学位研究生的课程体系而言，需要以碳中和为主要课程建设理念，并涉及农业“双碳”课程建设、“碳减排”教学实践案例和平台挖掘等层面，构建出农业资源利用类教学课程体系（图1）。

图1 农业碳中和知识体系的构建思路

（一）传统专业课程生态文明建设要素融入

在资源利用方向专业学位硕士培养过程中，有关全球气候变化与碳中和的内容缺乏系统的教育体系，甚至尚未形成一门完整的课程；但碳中和背景与现有的专业课程有着紧密的关联性，特别是农业生态学、土壤退化与修复、农化产品高效利用与管理、农业面源污染与生态治理和土地资源利用保护与恢复等课程涉及农业温室效应、碳足迹、碳氮循环机制和土壤固碳原理等全球气候变化和碳减排的相关内容。这使得将气候变化理念与低碳技术有机融合在农业资源利用类专业课程体系中具有较大的可实施性。基于此，首先需要明确与碳中和背景体系相关联的专业课程，进一步确定碳中和知识体系中的原理、技术、评估方法，以及管理政策分别应融合到哪门专业课程中，增加的具体内容是什么，与原来的课程内容如何衔接等问题，以此构建全面的碳中和融入元素和内容。在此基础上，进行课程体系的设计与优化，具体可体现如下层面的内容。

1）筛选和编辑与全球气候变化、碳减排相关的科普纪录片和影视片，从知识背景、视觉、思辩的多维角度提高学生的绿色低碳和可持续发展意识。结合习近平生态文明思想、“绿水青山就是金山银山”理念、山水林田湖草沙冰综合治理等内容，引导学生认识全球气候变化和我国“双碳”目标的相互关系，使学生意识到“双碳”目标是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局做出的重大战略决策。

2）通过研读国内外相关文献与书籍，了解国内外有关碳达峰、碳中和相关协议、政策和法律，获取气候变化、温室气体减排等环境科普知识，将绿色低碳发展理念和方法融入到课堂教学体系中，以此为基础，提升学生对“双碳”背景的认识，拓宽可持续发展思维，提升学生开展绿色低碳工作的能力。使学生意识到“双碳”目标是着力解决资源环境约束突出问题、实现中华民族永续发展的必然选择。

3）围绕“双碳”目标与国际形势设计课堂讨论和辩论，重点认识“双碳”目标对我国乃至全球经济、社会、地缘政治发展的影响，以及我们应对的策略。并结合“双碳”目标提出的战略背景和意义，使学生意识到在人类历史发展过程中自身所肩负的使命与责任，以及我国所需要彰显的大国责任与担当，明确“双碳”目标的实现是推动构建人类命运共同体的庄严承诺。

（二）“双碳”目标下课程体系的构建

“碳中和”概念虽然简单易懂，但与碳中和相关的理论、技术与政策却比较庞杂，想要清晰认识与农业资源利用相关的“双碳”目标体系，需要全面系统地构建农业碳中和相关前沿进展类课程及教学内容。然而，农业资源利用类专业如若把所有碳中和相关技术都囊括进来并不现实，那么农业资源利用类专业应该包括碳中和技术中的哪些内容？有效地解决这些问题，需要明确碳中和知识体系的内涵与外延，科学地界定农业碳中和知识的结构与内在逻辑关系，从而明确农业碳中和的核心内容。

1 知识体系的内涵与外延

想要认识农业碳中和的内涵和外延，首先需梳理在农业生产过程中的碳足迹，这涉及到农业碳排放、农业碳汇过程、农业废弃物的处置等层面问题[5]。

首先，我们需要认识农业生产过程中温室气体的排放源及相应的减排技术。从20 世纪80 年代发现稻田CH4排放开始，逐渐认识到农业生产过程中N2O 的排放和反刍动物CH4排放，到20 世纪90 年代，越来越多的科研工作关注于畜禽排泄物贮存和处理过程温室气体排放。随后，开始探讨秸秆还田、有机肥替代化肥、减少化肥施用量和添加生物炭等方式对碳排放的影响[6]。当前的研究热点是农田生态系统对大气CO2浓度升高的响应。

其次，土壤有机碳在全球碳平衡中扮演重要角色，其根本来源是植物光合作用固定的大气CO2，提高土壤有机碳含量也就意味着固定的大气中增加的CO2。由此，土壤碳封存是恢复土壤健康的关键战略，也在减缓气候变化方面发挥着重要作用。农田土壤固碳是《京都议定书》认可的固碳减排途径之一，被认为拥有巨大的固碳潜力[7]。土壤固碳过程与土壤的形成有着密切的关系，土壤有机碳是一个“输入—分解”的动态过程，土壤碳的储存能力在一定程度上是固定的，主要受自然和人为两方面的驱动。由此看来，有关农业固碳的内容主要涉及土壤有机碳含量的提升过程及其影响因素。

此外，中国政府提交的《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》明确提出：推进农业低碳发展还需推动秸秆综合利用、农林废弃物资源化利用和畜禽粪便的综合利用[8]。基于以上分析不难看出，农业碳中和的核心内容为农业碳减排和碳汇的有机结合（图2）。以便构建出农业碳中和的完整知识体系。

图2 农业碳中和知识结构及逻辑关系

2 农业碳中和涉及的核心内容

基于农业碳中和的知识体系及其逻辑关系，结合资源利用方向专业学位硕士的培养目标，形成从种植业养殖业减排、土壤固碳理论与技术、农业废弃物资源化技术、农业碳中和潜力与途径及农业固碳减排综合效益的碳中和等核心内容。构建专题课程体系，在内容上突出科学性、先进性、前沿性和实用性，反映该学科的最新成果、发展动态和社会需求。具体的内容和知识点包括以下几方面。

1）农田固碳理论与技术。本专题方向涉及的主要内容包括农田土壤有机和无机碳库时空变化及碳汇功能；农田土壤有机碳与外源有机碳转化、扩容增汇机制与途径，以及固碳潜力综合评价；农田土壤有机和无机碳库对土地利用方式及管理措施的响应；农田土壤立体化综合固碳管理方法与技术。

2）农业减排理论与技术。主要包括种养殖业、种养殖业碳排放及减排技术；耕作和管理方法对农田温室气体排放的影响和机制；低碳种养殖模式的优化及其固碳减排潜力；农业生物质资源循环高效利用与固碳减排；养殖业物能流动和碳足迹综合评价。

3）农业碳中和监测体系与评估。主要包括“双碳”大背景下农业生态系统监测网络和监测体系构建；农业农村碳排放管理部门、生产主体、碳交易主体的核算方法体系与监督技术规范制定；碳排放第三方监测监督、计算、核证和评估；碳排放、碳足迹、碳交易和碳吸收等智能监测指挥平台建设；绿色低碳循环发展模式与低碳技术评估体系发展。

4）农业碳中和政策。本专题的内容主要包括碳达峰碳中和政策体系、行动方案和路径规划；农业碳排放权交易市场制度、交易体系、监管体系、标准体系和科技创新服务平台建设；农业碳配额分配机制与碳考核制度制定；低碳产品认证、碳中和模式认证方法内容。

（三）农业领域“双碳”战略实践措施与平台挖掘

案例教学是增强专业学位研究生实践能力的重要途径[9]。基于农业碳中和相关教学内容和知识点，结合教学团队小组成员科研方向和课题，挖掘和整理基于秸秆还田、施加有机肥、添加生物炭等提升土壤质量的科研内容挖掘“土壤固碳原理与方法”案例；基于种植业和养殖业生产过程中碳氮循环过程的研究内容挖掘“种植业养殖业减排”案例；基于秸秆还田和畜禽粪便好氧堆肥技术的研发挖掘“农业废弃物资源化技术”案例；基于退耕还林过程中碳循环演变过程研究挖掘“生态恢复碳循环”案例；基于农业生产过程全生命周期分析法的研究实例挖掘“农业固碳减排综合效益”案例。形成同时保证案例内容的新颖性、科研项目的引领性与研究方向的相关性。

农业生产基地和企业既是碳排放主体，又是实现碳中和愿景、发展碳中和技术的主体，是助力我国低碳转型的中坚力量。以培养掌握碳中和能力与技术的高端实用人才为目标，通过挖掘“双碳”目标下产学研用创新教学实践资源与平台，培养学生在企业和科研机构进行的社会实践、生产研发、科学研究等能力，不断丰富产学研合作中的企业生产、学生学习、教师实践及科研创新等合作和创新项目，为学生打通学研用通道及其实现路径。