人與自然是生命共同體，建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計。黨的十九大報告指出：「我們要建設的現代化是人與自然和諧共生的現代化，既要創造更多物質財富和精神財富以滿足人民日益增長的美好生活需要，也要提供更多優質生態產品以滿足人民日益增長的優美生態環境需要。」黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央回應人民群眾對美好生活的嚮往與期待，堅定不移地推進生態文明建設，取得重大成效。十九大報告提出了加快生態文明體制改革、建設美麗中國新的目標、任務、舉措，進一步昭示了我們黨加強生態文明建設的意志和決心。我們要認真學習、堅決貫徹，用紮實的基礎研究和有效的技術手段加強環境治理，建設美麗中國，並為建設美麗世界貢獻中國方案。
一、尊重自然，正確認識二氧化碳的作用
生態文明建設的本質要求是在經濟社會發展中尊重自然、順應自然、保護自然。馬克思主義認為，人與自然關係的異化是生態環境惡化的根本原因。黨的十九大報告指出，人類只有遵循自然規律才能有效防止在開放利用自然上走彎路，人類對大自然的傷害最終會傷及人類自身，這是無法抗拒的規律。
地球的碳資源十分豐富，分別儲藏在巖石圈（約2.5×1016噸）、水圈（約1.8×1014噸）、生物圈（約2.3×1012噸）和大氣圈（約3.74×1012噸）中。由於碳的存在和碳在各圈層間的循環衍變，催生了地球生命，碳循環不斷地改變著環境、氣候、生態、資源、經濟與政治。
在地球碳資源中，二氧化碳是極其重要的一種。二氧化碳俗稱碳酸氣，是由一個碳原子和兩個氧原子通過共價鍵結合而成的化合物。大氣中最早的二氧化碳來源於火山噴發、巖石風化、微生物的代謝分解和植物、動物的呼吸作用，是形成適合生命活動的溫室效應的主要溫室氣體。
二氧化碳對人類生存和發展具有重大作用。自然界的一切物體都以電磁波的形式向周圍輻射能量，通常高溫物體向外發射短波輻射，低溫物體則發射長波輻射，地球表面的大氣層中含有二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室氣體，允許太陽短波輻射通過，卻阻擋地面長波輻射，地球表面的大氣層和下墊面組成的這一系統就像一個巨大的「玻璃溫室」。我們將大氣對地面的這種保護作用稱為大氣溫室效應。溫室效應的存在維持了地表的熱量，使溫度適宜人類生存。如果沒有大氣層，長波輻射毫無保留地射向太空，地球表面的平均溫度將在-22～26℃之間，而不是現在的15℃左右。人們通常把正常情況下的溫室效應稱為自然產生的溫室效應。
但是工業化以來，人類應用化石燃料和土地利用的變化，向大氣中排放了大量的溫室氣體。2015年3月，大氣中二氧化碳濃度已達400.83ppm，是60萬年以來的最高峰值，導致嚴重的溫室效應和全球氣候變暖，出現極端氣候。大氣碳驅動冰的消融，打破了地球上水—氣—冰共存的氣候平衡狀態，乃至改變地球大尺度的冷暖循環；造成大氣、水體、土壤等生態環境的極大破壞和物種多樣性的喪失；引起海平面上升，海洋風暴增多；土地乾旱，農作物減產；沙漠化面積迅速擴大；灰霾肆虐；病蟲害、熱射病與傳染性疾病頻發等一系列嚴重的自然災害。
《京都議定書》中規定了6種溫室氣體：二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、全氟化碳、氫氟碳化物、六氟化硫。二氧化碳作為主要的溫室氣體，對全球氣候變暖的增溫效應達60%左右。
二、落實減排承諾，對自然界的碳循環進行技術控制
黨的十九大向世界勝利宣告，中國特色社會主義進入了新時代，這是中國發展新的歷史方位。在這個新時代，中國日益走近世界舞臺的中央，不斷為人類作出更大貢獻。中國積極參與全球環境治理，堅持共同但有區別的責任原則、公平原則、各自能力原則，積極參與氣候變化國際合作，落實減排承諾，為全球環境治理作出貢獻。
在全球環境治理中，對自然界的碳循環進行技術控制是關鍵環節。自然界的碳循環是指碳在巖石圈、水圈、生物圈和大氣圈之間，以二氧化碳、一氧化碳、甲烷、碳酸根離子、碳酸氫根離子、有機碳等形式相互轉換和運移，大致可分為碳的地球生物化學循環和碳的地球化學循環兩種基本過程，形成了千姿百態的由生產者、消費者和分解者組成的生物鏈。使地球風生水起，熱鬧非凡，鬱鬱蔥蔥。
1.碳的地球生物化學循環過程
碳的地球生物化學循環包括光合作用和呼吸作用兩個基本過程。
一是光合作用。大氣中的二氧化碳進入陸地和水體生態系統，綠色植物（包括低等藻類）運用光合色素吸收和傳輸太陽能（E），並通過光化學反應裂解水，在放出氧氣的同時，產生氫離子，將二氧化碳還原成簡單的糖類，用於體內的一系列生物合成與代謝。
二是呼吸作用。光合作用所產生的一部分有機化合物在植物體內或通過異養微生物、牧食/腐食食物鏈在動物體內被分解，產生二氧化碳、水和生物能量（E）。
碳在環境（空氣和水）與生物體之間往復循環，被植物和藻類捕獲，流向牧食者、肉食者和分解者。在這些生物體內，有機物被分解，產生二氧化碳並釋放出能量，推動碳的持續循環。
2.碳的地球化學循環過程
由地球內熱驅動的構造過程，不斷地將海洋的沉積層衝入地幔中，其後又作為火成巖被火山過程流回。在這個過程中，二氧化碳被釋放到大氣中，再被風化作用所消耗。二氧化碳從火山口中逃逸到海洋和大氣中，與土壤和巖石中的矽酸鹽進行交換，置換出鈣和鎂離子，而鈣和鎂則通過河流進入海洋以碳酸鹽的形式沉澱，沉降到板塊邊界的上層地幔中。俯衝帶的二氧化碳在高溫高壓條件下被釋放，聚集在巖漿室中，這就是碳的地球化學循環過程。
3.碳的技術控制循環過程
作者從刈割韭菜得到啟示，發現並界定了一類生長發育迅速、可反覆萌發和刈割、捕碳效率高的速生草本植物，將其命名為「速生碳匯草」，目前，共選育了79個陸生和水生品種，適應種植的範圍廣。實驗證明，在相同緯度條件下，選育的「速生碳匯草」葉片總面積、葉綠體總數量50年累積值分別是同等面積喬木的260～370倍、250～350倍。
「速生碳匯草」及植物碳產品經南方林業生態應用技術國家工程實驗室和湖南農業大學教育部重點實驗室檢測，平均碳含量為49.2%；經中南大學能源環境檢測與評估中心檢測，每公斤熱值為3000～4500大卡；經湖南工業大學檢測證明，經過紫外光加速老化實驗，儲藏50年無明顯變化；經中國質量認證中心核算，每畝年淨碳匯量為14噸，是同等面積森林「碳匯量」的14倍；是一類快速捕碳固碳，調節大氣溫室效應的先鋒植物。
作者通過研究「速生碳匯草」捕碳固碳技術，提出了種植速生草本植物，將大氣圈中氣態的二氧化碳轉入生物圈中形成固態的有機碳化合物，將碳的形態由「動碳」轉化為「靜碳」，實施「大氣分碳」，創建人工碳庫，獲得大氣碳資源，實現大氣二氧化碳負增長，降低二氧化碳的濃度，調節溫室效應，實現了「碳的技術控制循環過程」。
三、建設美麗中國，推進碳資源全面循環利用
推進綠色發展，這是建設美麗中國的重要基礎。要加快建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系，源頭上推動經濟實現綠色轉型，減少資源消耗，減少生態破壞。要構建市場導向的綠色技術創新體系，在創新驅動發展中，面向市場需求促進綠色技術的研發、轉化、推廣，用綠色技術改造形成綠色經濟。
大氣碳資源的捕集方法不同，獲得的產物也不同。採用物理、化學捕集方法可獲得高純度的氣態、液態、固態（乾冰）的二氧化碳，用生物捕集方法可獲得生物質固態有機碳化合物。
1.理化方法捕集二氧化碳的應用
根據二氧化碳的物理、化學性質，捕集方法可分為：物理吸附法、化學吸收法、物理化學吸收法、膜分離法、變壓吸附法及低溫分離法等。通過物理、化學方法捕集分離的二氧化碳可用於蔬菜、瓜果、鮮花的保鮮儲藏；二氧化碳是光合作用的必需原料，可做氣肥；可用於製備碳酸飲料；醫療行業的呼吸刺激劑；人工降雨；保護電弧焊；在化學合成中與環氧化合物等反應可轉化為環狀碳酸酯等。
（1）乾冰的應用
乾冰是二氧化碳最為廣泛的應用之一，升溫時直接升華，不產生液體，可應用於工業模具、石油化工機械、印刷工業、汽車工業、電子工業、航空航天工業、船舶業各種儀器設備的清洗，是極好的除垢劑；也可以應用於醫療衛生行業的低溫保藏、運輸等方面；在食品行業可作食物冷藏保鮮材料；用於滅火器、菸草業的菸絲膨化；舞臺、劇場、影視等表演中經常用作煙霧效果；還可用於人工降雨。乾冰產品市場需求量呈逐年上升趨勢，巨大的潛在市場為我國乾冰產品行業發展提供了良好的條件。
（2）石油開採
液態二氧化碳具有良好的驅油效果，可用作驅油劑。二氧化碳在地層內溶於水後，可使水的黏度增加20～30%，運移性能提高2～3倍；溶於原油可使其體積膨脹，黏度降低1.5～2.5倍，提升採油速度，能增加10～15%的原油採收率。目前，中原油田、吉林油田和遼河油田均使用二氧化碳驅油技術，取得了明顯成效。
（3）溶劑、萃取劑
液態二氧化碳已成為高效無汙染的萃取劑，稱為超臨界萃取，操作條件溫和易控制，可保持產品的生物活性，多用於食品、生物製藥等行業。提取茶葉中的茶多酚、銀杏中的黃酮和內酯以及桂花精油、米糖油等都用到了二氧化碳超臨界萃取技術。
（4）工業原料
在化學工業上，二氧化碳是一種重要的原料，大量用於生產純鹼、小蘇打、尿素、碳酸氫銨、顏料鉛白等；在輕工業上，生產碳酸飲料、啤酒、汽水等；在食品工業中，被用作發泡劑。
（5）食品保鮮劑
用二氧化碳貯藏的食品由於缺氧和二氧化碳本身的抑制作用，可有效防止食品中細菌、黴菌、害蟲的生長，避免變質和有損健康的過氧化物產生，並能保鮮和維持食品原有的風味和營養成分；二氧化碳不會造成穀物中藥物殘留和大氣汙染；用二氧化碳通入大米倉庫24小時，能使99%的害蟲死亡。
（6）植物氣肥
對植物而言，二氧化碳是重要的生產原料，是其賴以生存的必須碳源。在蔬菜大棚中，由於空間相對封閉，棚內植物栽植密度較大，往往導致二氧化碳濃度低於外界。補充大棚中的二氧化碳濃度，能促進植物的光合作用，增強作物抗病能力，促進早熟，提高產量。目前二氧化碳施用技術在歐洲、北美、日本都得到了大規模推廣應用，在美國有50～70%的溫室作物、荷蘭80%以上的溫室作物採用了二氧化碳增施設備。美國科學家在新澤西州的一家農場裡，利用二氧化碳對不同作物在不同生長期進行了大量的研究，發現在農作物生長旺盛期和成熟期增施二氧化碳，效果最顯著。在這兩個時期，每周噴射兩次二氧化碳，噴4～5次後，蔬菜可增產90%，水稻增產70%，大豆增產60%，高粱甚至可以增產200%。
2.生物方法捕集二氧化碳的應用
植物通過光合作用吸收二氧化碳，合成固態有機碳化合物，可製成不同用途的植物碳產品，如建築材料、家具、農具、用具、工業品及食品、香料、香精、飼料、肥料、紙製品、生物質能源、化工原料等，還可深度開發出多種精細化學品。目前已初步形成「速生碳匯草」綜合開發利用的產業化路徑。
四、發展綠色經濟，建設人與自然和諧共生的現代化
習近平總書記深刻指出，保護生態環境就是保護生產力，改善環境就是發展生產力。黨的十九大報告深入闡述了發展經濟與保護環境的關係。滿足人們日益增長的優美生態環境需要，提供更多優質生態產品，需要大力發展生態經濟、綠色經濟，使我們實現的現代化成為與生態文明相統一的現代化，使我們的文明成為人與自然和諧共生的新的文明。
碳是組成有機體的重要元素，生命是碳循環創造的產物。在生物的器官、組織、細胞和有機物分子中，碳元素約佔生物體乾重的49%，從生命的開始到終結，二氧化碳全程陪伴著我們，她是人類最忠實的朋友和寶貴的資源財富。利用二氧化碳載體通過光合作用獲得物質與能量，是順應自然規律的生態文明之道，是人與自然和諧共存的不二選擇。碳循環才有生命，碳循環就是財富，碳循環才可持續。只有順應自然才能生存與可持續發展，這是人類應當具備的智慧。
1.提供更多優質生態產品
綜合開發利用大氣碳資源，製造碳產品，形成碳產業，創造碳經濟；科學地統籌「山、水、湖、草、林、田、城」系統工程治理，協調發展「草、林、牧、副、漁業」，形成大自然、大生態、大碳匯的一體農業格局，不斷地增加地球生物質總量和生物的種群數量，獲得優質的生態產品。
2.應對全球氣候變化策略
應對全球氣候變化不能使用唯心的、主觀的、孤立的、片面的、靜止的、被動的、消極的態度與方法，不可盲目遵從和照搬西方國家提倡的「低碳經濟發展模式」，要用唯物的、辯證的、系統的、全面的、發展的、主動的、積極的態度與方法，勇敢創新。採取多途徑、多手段集成的符合我國國情的方法對待全球氣候變化問題，以發展新氣候經濟為主導，以植物碳封存為手段，以創建「零碳」區域發展模式為方向，以實現全球零碳排放為目標，是解決全球氣候變化問題的正確道路。
3.區域「零碳」與新氣候經濟
區域「零碳」是一種技術、一種模式、一種目標、一種境界、一種責任、一種擔當。 「零碳」是運用《零碳規劃》和統籌方案，對區域內的二氧化碳進行普查，採用節能減排、綠色能源替代、碳產品封存、生態碳匯補償及實體碳、熱、氧量交易等方法，使一個行政區劃（或一個單位）邊界範圍內的總減碳量與總排碳量處於動態平衡（即光合作用吸收的二氧化碳總量減去生物氧化排放的二氧化碳總量等於零）。長沙縣、婁底市、桃源縣以「速生碳匯草捕碳固碳技術」和「實現『零碳』區域發展模式的方法」為支撐，編制《零碳發展規劃》，創建全國首個「零碳縣」、「零碳市」和「負碳縣」，其範圍之廣，人口之眾，排碳之多，要素複雜，難度之大，是人類歷史上徵服自然，克服溫室效應，控制全球氣候變暖的大膽創新實踐。
大氣碳資源及二氧化碳當量物質的綜合開發利用，為人類創造了豐富的資源與財富，植物封存既是能源儲藏，又是「碳黃金」儲備，可轉化為巨大的社會經濟效益。
研究掌握碳循環規律，對碳釋放、碳轉化、碳傳遞、碳封存、碳應用等碳循環過程實施技術控制、統籌和頂層設計，使人類能充分合理地利用沒有國界、沒有紛爭的大氣碳資源，獲得可持續發展的大量物質財富，解決生態、環境、資源、經濟與氣候變化問題。
（作者：中南林業科技大學碳循環研究中心主任、湖南省精細化工研究所所長）