滨海滩涂垦区主要大田作物生产碳足迹研究*——以江苏省盐城市为例

[目的]由于自然要素组合的特殊性,与传统内陆农区相比,滩涂围垦区农业生产特点鲜明。摸清该区大田作物碳足迹,可减少区域碳排放,提升农业生产效率,优化区域资源配置。[方法]采用生命周期评价理论结合IPCC田间温室气体计算方法,建立大田作物碳足迹评估模型,估算滨海滩涂垦区大田作物温室气体排量。[结果](1)滨海滩涂地区大田作物的碳足迹(以CO_2当量)总体在0.63～0.769kg/kg范围内,不同作物的碳足迹由大到小依次为:玉米0.769±0.224kg/kg、水稻0.739±0.241kg/kg、小麦0.636±0.183kg/kg和大麦0.630±0.184kg/kg;(2)氮肥生产和施用环节对该区碳足迹贡献度最大,贡献率分别为26.46%～37.12%和29.06%～51.94%。该地碳足迹数值和结构上呈显著地域化特点,与中国其他地区相比,氮肥施用贡献度大,水田灌溉贡献度大。[结论]降低该地区碳足迹,重点关注施氮和水稻灌溉工程两个方面。采用降低施氮量、提高氮肥利用率、发展节水农业与生态农业等措施,可达到降低碳足迹的目的。     

中国农作物碳足迹核算研究概述

[目的]碳足迹核算是对农业温室气体排放的定量评价,开展农作物碳足迹核算理论研究能够为低碳农业建设提供技术支撑。[方法]文章在对我国农资投入变化情况进行简要分析的基础上,从碳足迹概念,碳足迹核算的数据来源、方法,我国农作物碳足迹核算涉及的对象、系统边界以及构成、时空分布特征等方面,系统总结了当前农作物碳足迹核算的研究进展。[结果](1)目前我国已开展碳足迹核算的农作物主要有水稻、玉米、小麦、大豆、油菜、脐橙、苹果、油菜和烟叶等,研究过程中活动水平数据、温室气体排放参数来源和核算包含过程的不尽相同,核算过程有仅针对研究对象生产环节的,也有包含上游环节和生产环节的,部分研究还包括产品加工、运输分销、消费和废弃环节,因此核算结果差异较大。(2)研究表明,肥料尤其是氮肥的施用和灌溉耗电是小麦和玉米生产温室气体排放的主要来源,稻田CH₄排放是水稻最主要的排放源,肥料施用和施肥后田间N₂O排放是棉花、花生、大豆、油菜和水果等的温室气体排放的主要来源。(3)同时,受农资投入、耕作方式和技术手段等影响,农作物的碳足迹是不断变化的。[结论]农作物碳足迹核算研究需...     

青海省旅游业碳足迹与碳承载力的动态研究

以碳足迹理论为基础,对青海省旅游业2010—2019年的碳足迹和碳承载力进行科学计量和动态比较。结果表明:①青海旅游碳足迹与碳承载力均有提升,碳承载力始终高于碳足迹;旅游人均碳足迹增加,2015年后相对稳定至103 kg/人左右;②青海旅游人均碳承载力由稳定波动转变为持续下落,旅游人均净碳足迹逐年上升至-172.1 kg/人。因此,旅游业对青海省以草地资源为典型代表的生态系统具有一定的消极影响,但同时也为生态保护提供了可能的资金保证。青海省应提高旅游业的碳排放效率,将粗放式的旅游开发转向精细化运营,深入发展生态旅游。     

河北省农业现代化与城镇化协调发展实证分析

[目的]研究河北省的农业现代化与城镇化的协调发展,以期实现其城乡要素平等交换、城乡一体化、经济持续健康稳定绿色可持续发展。[方法]采用变异系数赋权法,选取适用于河北省的农业现代化与城镇化的评价体系,测算各地级市农业现代化与城镇化发展水平,构建耦合度与协调发展度模型,划分二者间耦合协调发展阶段类型。[结果]石家庄与唐山农业现代化与城镇化发展居于首位,保定、邯郸次之,承德与衡水较低;农业现代化与城镇化整体处于中等级拮抗耦合,耦合高值区集中在以廊坊为核心的河北中部、以邯郸为核心的河北南端、以秦皇岛为核心的河北西端;仅石家庄与唐山的农业现代化与城镇化处于勉强协调,其余均为失调。[结论]河北省呈现城镇化发展滞后于农业现代化的局面,未来河北省应继续加快建设产城融合、城乡一体、城乡同步的城镇格局,以农业现代化优势发展补齐城镇化发展短板,构建二者相互协调、相互引导、相互促进的新格局与新模式,实现规范化、实体化、规模化发展。     

农业碳足迹研究——以浙江省为例

本文运用2008年《中国能源统计年鉴》、《浙江省投入产出表》统计数据和IPCC相关实验数据,采用分层投入产出—生命周期评价法,构建五个层级对农业系统碳足迹进行量化,深度分析农业碳排放的数量和结构特征。研究表明:(1)按照国际惯例IPCC核算的农业碳排放只占总碳足迹的43.55%,隐含在农用能源和农业工业投入品生产过程中的碳排放被忽视或被低估,这将严重影响农业系统减排和低碳农业发展战略的制定;(2)从农业碳足迹结构来看,农业种植、养殖活动本身排放的温室气体所占比重不大;农用能源直接和间接碳排放、工业投入品全生命周期碳排放、农业废弃物最终处置是农业源温室气体最重要的三大类来源;其中以化肥(氮肥)生产、运输、施用过程中引致的碳排放在整个农业系统碳排放中所占比重最大;(3)农业技术和管理措施具有积极的减排增汇效应。     

农田生态系统碳足迹法:误区、改进与应用——兼析中国集约农作碳效率(续)

近10多年来,国内外农田生态系统碳足迹研究蓬勃开展并取得了某些成果。同时也存在着问题与误区,主要是碳流路径的短路和指标逻辑起点不一,导致研究结果的失真与扭曲。该文论述了全环式与半环式碳流路径的利弊,提出了改进3原则,对当前世界流行的5种指标体系进行比较、综合、筛选、补充与改进,初步形成了适合中国实际情况的包括碳流路径、指标体系及相应参数的碳足迹方法论,并通过1950年以来的全国性农田系统碳流分析和现代高效农田的案例加以验证和剖析,与当前流行的一些主流观点相悖,运用改进的碳足迹法进行的案例研究发现:(1)与多年生林木相似,农田上连年种植的一年生作物同样具有净固碳作用;(2)1952~2012年期间,随着农业集约化程度的不断提高,全国农田生态系统碳效率仍保持在正平衡状态;(3)尽管农田化合物大量投入,但在农田生态系统内增加的固碳量仍超过耗碳量,化学合成物在农田生态系统的合理应用也有减少温室气体的可能性。     

近24年三峡水库库尾重庆市江津区耕地利用碳汇及碳足迹变化

目的 碳排放增长引发的全球气候变暖等问题日益受到社会各界的关注,耕地作为碳源和碳汇双重作用载体,剖析其碳排放演进特征显得极为重要。方法 文章基于1997—2020年重庆市江津区耕地利用变更数据和农业数据等,对农作物生育过程中碳吸收及生产过程中的碳排放做了分类测算。结果 （1）江津区耕地利用碳排放、碳吸收、碳汇均成增长趋势,与1997年相比,碳排放增加了3.46万t,涨幅高达86.86%,碳排放强度涨幅为91.18%,主要碳源是农业化肥施用和农膜使用;（2）碳吸收增加了50.30万t,涨幅为27.31%,碳吸收强度涨幅为30.78%,蔬菜、水稻和其他粮食作物的碳吸收贡献比最大;由于碳吸收远大于碳排放,碳汇值均为正值,与1997年相比涨幅为26%,碳汇强度涨幅为29.50%;碳足迹与单位面积碳足迹比1997年相比均为增加态势,碳足迹增加0.11万hm²,涨幅为42.31%,单位面积碳足迹增加了0.011hm²/hm²,涨幅为45.45%,但24年间净碳足迹值均为负值。结论 近24年间重庆市江津区耕地利用处于碳生态盈余状况。     

近20年海南岛热带农田生态系统碳足迹时空格局演变

目的 厘清农田生态系统碳动态及其影响因素,为海南发展热带特色高效农业,推进国家生态文明试验区建设提供理论依据和数据支撑。方法 文章基于1999—2018年海南岛县域尺度的农田生产投入及作物产量等数据,构建农田生态系统碳足迹模型,利用ArcGIS 10.4、SPSS 21.0等平台,探讨海南岛农田生态系统碳足迹时空变化及其影响因素。结果 研究期间海南岛农田生态系统碳排放总量呈波动增长,年均增幅1.15%,其中,土壤呼吸占碳排放量比例最高,为52.52%;碳吸收总量呈现先上升后下降的趋势,拐点发生在2013年,作物结构调整是碳吸收总量下降主要原因;海南岛农田生态系统碳足迹总量呈波动增长趋势,年均增长率为2.94%,2016年农田系统碳平衡由生态盈余转为生态赤字。从空间上看,碳排放、碳吸收和碳足迹总量都呈四周沿海地区高,中部内陆地区低的分布格局;但单位面积碳足迹呈现东南高,西北低的空间分布规律。结论 研究期间海南岛各县市的农田系统碳足迹呈持续增长趋势,农田生态系统碳汇功能持续减弱,并在2016年由碳汇转变为碳源,调整优化农业产业结构和加强田间管理是增加农田生态系统碳汇功能的主要措施。     

基于碳足迹的黑龙江垦区农业生态系统碳源/汇时空变化

目的 文章研究从时间和空间两方面分析垦区主要粮食作物、经济作物和蔬菜瓜果类作物的碳源/汇变化特征,明确影响碳足迹的主要因素,旨在为促进垦区农田生态系统固碳减排、发展低碳农业和保障农业可持续发展提供科学依据。方法 基于1992—2019年黑龙江垦区农作物播种面积、产量和农业投入等数据,利用农田生态系统碳足迹模型,分析黑龙江垦区农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹时空变化特征。结果 （1）1992—2019年黑龙江垦区农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹均表现为增加趋势,但碳吸收量明显高于碳排放量,两者比例为22.8∶1,且碳足迹占同时期种作物播种面积的比例较低（在4.0%~5.0%）,垦区农田生态系统碳汇功能较强。（2）农田灌溉和氮肥施用是碳排放的主要贡献因子,占比分别为38.0%和34.4%。黑龙江垦区农田生态系统单位面积碳排放量在145.2~401.9 kg/hm²,高于全省但低于全国平均水平。水稻、玉米、豆类、小麦四大类作物贡献了垦区94.9%的碳吸收量。（3）在空间上,黑龙江垦区农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹均主要分布于黑龙江省东部和东北部的宝泉岭分局、红兴隆分局、建三江分局和牡丹江分局。结论 黑龙江垦区农田生态系统处于较高的碳生态盈余状态,具有较好的生态屏障作用,对于促进区域低碳农业发展具有现实意义。     

土地利用结构、经济发展与土地碳排放影响效应研究——以乌鲁木齐市为例

[目的]在测算乌鲁木齐市土地利用碳排放的基础上,分析其土地利用结构、经济发展与土地碳排放间的关联效应,为乌鲁木齐市低碳土地利用提供参考。[方法]改进型灰色关联度模型、环境EKC模型。[结果](1)土地利用净碳排放总量递增趋势,净碳放量的持续上升显著地受建设用地碳排放增长的影响;(2)不同地类结构变化对土地利用碳排放影响效应呈现不同特点,建设用地对碳排放影响效应呈下降趋势,而耕地则在上升;(3)经济发展促进了碳排放增长,但在2014~2015年之间达到拐点,验证了环境库兹涅兹曲线的存在。[结论](1)推动增汇减排工作,抑制农用地转用,增加陆地生态碳吸收量;(2)发展低碳经济,提高能源利用效率和改善能源利用结构,降低建设用地碳排放;(3)深入推行"多规合一",提高土地利用宏观调控效率和低碳生态城市建设。     

山西省农业温室气体排放探析

[目的]关注农业温室气体的排放,有利于农业生态文明建设。[方法]文章以山西省农业作为研究对象,运用实地调研和文献查阅法对山西省农业现状进行了分析、并运用农业系统的碳排放估算方法对2006—2015年的农业投入要素和畜禽养殖数量产生的碳排放进行了测算。[结果](1)山西省农业碳排放量呈现先上升后趋于稳定的状态,近年来农业碳排放总量维持在220万t左右,农业投入要素产生的碳排放比重从高到低依次为化肥、农膜、柴油、农药、灌溉和翻耕;(2)种植业碳排放最高的运城市约为36.359万t,排放最低的阳泉市为2.782万t,运城市是阳泉市的13倍;(3)畜禽养殖数量决定畜禽碳排放量的数值, 2015年山西省养殖业CH_4排放量最大的是晋中市,排放量达到4 260.56t,养殖业CH_4排放量最小的是阳泉市,排放量为387.51t,晋中市的排放量是阳泉市的11倍;(4)受自然资源、农业政策和当地经济发展状况的影响,山西省各地市的碳排放分布不均匀。[结论]建议农户采用低碳农业生产方式;政府鼓励适当的农业规模化生产、鼓励低碳生产技术的研发和使用,兼顾经济、生态和社会三方效益,合理发展低碳农业。     

中国纸产品贸易的碳减排效应研究

以2012年中国纸产品进出口贸易的数据分离两种效应,运用材积源生物量方程与净初级生产力(NPP)法核算造纸原料贸易的碳减排效应,运用IPCC清单指南法核算纸及纸制品贸易的碳排放效应。研究结果表明:中国纸产品贸易的鲜明特点导致其对国内碳排放具有双重效应,一方面造纸原料的大量进口使中国减少对国内林木的砍伐,具有碳减排效应;另一方面纸及纸制品的净出口又增加了国内的碳排放,具有碳排放效应。中国造纸原料贸易的碳减排效应明显,达1 902.11万t,相当于总蓄积量为1.805 709亿m3林木的年均固碳量;而纸和纸制品贸易的碳排放效应并不显著,只有51.36万t;但总体而言,中国纸产品贸易具有显著的碳减排效应。     

基于投入视角的河南省农业碳排放时空演化特征与影响因素分解

[目的]对河南省农业碳排放进行测算,并分析其时空演化特征与影响因素,可为实现低碳农业发展提供依据。[方法]基于农业生产中翻耕、灌溉、化肥、农药、农膜和农用柴油等6个方面碳源,采用碳转化系数法、标准差、变异系数与探索性空间分析方法 (ESDA)对河南省1993~2015年的农业碳排放及其时空演变进行了分析。运用LMDI模型对河南省农业碳排放影响因素进行分解。[结果]河南省农业碳排放量和排放强度总体上均呈上升趋势,年均增速分别为4.32%和3.72%。河南省农业碳排放量空间分布呈较为明显的集聚特征,主要年份高碳排放区集中于豫东南地区;碳排放强度多为Ⅱ级和Ⅲ级水平,空间分布更为均衡。23年来,河南省各地农业碳排放量和排放强度的相对差异与绝对差异整体上均呈扩大趋势,农业碳排放量的集聚趋势更为明显,高碳排放区域有向豫东南和豫北地区进一步集聚的趋势,农业碳排放强度趋向于均衡化发展。生产效率、劳动力和结构因素对碳排放有抑制作用,而农业经济发展因素对碳排放具有促进作用。[结论]未来河南省还须进一步采取措施,有效实现农业碳减排。     

三峡库区（湖北段）农业碳排放特征、驱动因素与趋势预测

目的 探讨三峡库区（湖北段）农业碳排放可为其制定低碳农业发展措施，农业碳减排提供理论依据。方法 文章基于2000—2019年三峡库区（湖北段）种植业和畜牧业的8类碳源数据，采用碳排放因子估算法对三峡库区（湖北段）农业碳排放总量进行估算，并根据STIRPAT模型及LMDI模型进行趋势分析与驱动因素分解，运用情景分析法对2020—2030年碳排放进行预测。结果 （1）化肥是三峡库区（湖北段）农业碳排放的第一大碳源，占总量的29.05%，其后依次是畜禽肠道发酵、畜禽粪便管理。（2）2000—2019年农业碳排放总量整体呈先上升后下降的趋势，其中在2014年达峰，总量为171.67万t，且当年的畜牧业排放量总体高于种植业。而农业碳排放强度整体却呈下降趋势，由5.37 t/万元下降至0.87 t/万元。（3）农业生产效率、农业生产结构及人口规模对农业碳排放具有抑制作用，经济发展水平则促进作用显著。（4）强化低碳模式下，2020—2030年预测得知农业碳排放强度将呈持续下降趋势，农业碳排放总量趋于降低，表明库区农业可实现绿色低碳和高质量发展。结论 虽然三峡库区（湖北段）农业碳减排仍存在压力，但农业碳排放量的负增长和碳排放强度的持续下降会促进碳达峰，服务碳中和，以实现“双碳”目标。     

基于县域尺度的湖南省农业碳排放时空特征分析

目的 全球各行业碳排放中,农业碳排放占比很大,对全球气候和生态环境的负面影响不可忽视,研究农业碳排放对实现农业节能减排有重要意义。方法 文章通过分析从农地利用过程碳排放、水稻种植过程甲烷排放、农地氧化亚氮排放和禽畜养殖过程碳排放四个方面碳源构建了农业碳排放测算清单,采用碳转化系数法测算出湖南省农业碳排放总量,并分析了2007—2017年湖南省农业碳排放的时空特征。结果 2007—2017年湖南省农业碳排放整体呈先上升后下降趋势,碳排放强度呈下降趋势,74.59%的县域单元的农业碳排放总量为负增长,94.26%的县域单元碳排放强度呈下降态势。湖南省各县（市、区）农业碳排放在空间布局上存在显著同质性,11年各县（市、区）空间均质性呈增强之势,空间异质性呈减弱之势。结论 对湖南省县域尺度农业碳排放不同维度时序特征的分析,有利于依此总结湖南省碳排放变化规律,预测未来农业碳排放走向,对县域农业碳排放空间布局研究有助于各地因地制宜,推行有差别的农业碳减排举措。     

The carbon footprints of food crop production

The agriculture sector contributes significantly to global carbon emissions from diverse sources such as product and machinery manufacture, transport of materials and direct and indirect soil greenhouse gas emissions. In this article, we use farm survey data from the east of Scotland combined with published estimates of emissions for individual farm operations to quantify the relative contribution of a range of farming operations and determine the carbon footprint of different crops (e.g. legumes, winter and spring cereals, oilseed rape, potato) and farming practices (conventional, integrated and organic). Over all crops and farm types, 75% of the total emissions result from nitrogen fertilizer use (both organic and inorganic)—from production, application, and direct nitrous oxide emissions from the soil resulting from application. Once nitrogen is accounted for, there are no major differences between organic, integrated or conventional farming practices. These data highlight opportunities for carbon mitigation and will be of value for inclusion in full life cycle analyses of arable production systems and in calculations of greenhouse gas balance associated with land-use change.