华北平原冬小麦-夏玉米种植模式碳足迹探究

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1、华北平原冬小麦■夏玉米种植模式碳足迹探摘要农业碳足迹理论可以系统评价农业生产过程中人为因素引起的碳排放，是构建低碳农业的理论基础，对实现低碳农业具有重要的指导意义。为探明农业生产中的碳足迹，本文基于河北吴桥县农户生产调查数据，利用农业碳足迹理论及研究方法，评价了华北平原冬小麦■夏玉米两熟种植模式的碳足迹。结果表明：冬小麦■夏玉米种植模式碳足迹的大小为1737.37±337.02kgCe/hm2•a，生产1kg粮食的碳成本是0・12±0・03kgCe,其中冬小麦的碳足迹是1101.3l±251.91kgCe/hm2•a，小麦的碳成本是0.16±0.04kgCe/k

2、g,夏玉米的碳足迹是636.06±163.90kgCe/hm2•a,玉米的碳成本是0.08±0.02kgCe/kgo冬小麦■夏玉米种植模式碳足迹的组成中，化肥占总量的61.76%,电能占25.03%,柴油占7.44%,种子占4.75%,农药占1.02%o同时，发现N肥的施用量和电能消耗量均与碳足迹有正相关性，种植规模与碳成本有负相关性。因此，构建节肥、节水及规模化的低碳种植模式是实现华北平原农业节能减排的重要途径。关键词小麦■玉米两熟制；碳足迹；碳成本；低碳农业中图分类号S34文献标识码A文章编号1002-2104（2011）09-0093-06doi:10.3969/j.

3、issn.1002-2104.2011.09.016碳足迹是指人类在生产和消费过程中的碳排放总量，是一种测量人类碳排放对全球温室效应影响的新方法[仁3]□目前，能源和城市建设等领域中的碳足迹得到高度关注[4-7],农业碳足迹能够系统地评价耕作、施肥和收获等农业生产活动过程中，由人为因素引起直接和间接的碳排放总量，定量测算农业生产活动对温室效应的影响[8-9]o目前，农业碳足迹的研究尚处于起步阶段，主要研究集中在区域农

4、=

5、业碳足迹、作物碳足迹和粮食碳足迹（碳成本bNelson等测算了美国农业的碳足迹「0],Dubey和Lal研究了美国俄亥俄州和印度旁遮普邦的农业碳足迹，并对两地农业生产

6、的可持续性进行了评价[“];国外多位学者分别对冬油菜、春燕麦和冬小麦等多种农作物从播种到收获整个田间生长期的碳足迹进行了研究[10,12-14]□国内农业碳足迹仅有少量报道，梁龙等评估了生产1t小麦■玉米的碳成本[15],本实验室前人计算了冬小麦-夏玉米种植模式（以下简称为“麦玉模式”）农资部分的碳足迹[16・仃]□国内外学者从不同角度对农业碳足迹进行了研究，但研究结果存在很大差异。本研究基于实地调研的农户生产数据，利用农业碳足迹理论，并综合投入-产出法和生命周期法，对华北平原麦玉两熟模式的碳足迹进行研究，以期获得农业生产的碳排放清单，为农业节能减排提供有效的指导。1研究方法本研究以华

7、北平原典型的冬小麦-夏玉米两熟制种植区域-河北吴桥县为例，利用农业碳足迹理论及研究方法，参考前人相关研究的碳排放参数，分析华北平原主体种植模式-麦玉两熟模式的碳足迹。1.1农业碳足迹的涵义碳足迹理论源于生态足迹，农业碳足迹主要是在West和Lal等人对农田生态系统碳循环研究的成果上形成的[&18-20]o农业碳足迹可以系统定量地计算农业生产活动过程中，由人为因素引起的各种直接和间接的碳排放总量及各个生产环节上排放的分量。农业碳足迹可以有效地评价农业生产活动对温室效应的影响，是指导农业节能减排的理论基础。农业碳足迹包括直接碳足迹和间接碳足迹：直接碳足迹是指在使用农业机械进行耕地、播种和收

8、获等农业生产的过程中，柴油消耗直接在农田上的碳排放，同时也包括由于施用化肥而导致土壤增加的直接碳排放量；农业间接碳足迹是指在生产运输化肥、农药和种子等农业生产资料过程中，在农业上游部门的碳排放，其中也包括灌溉消耗的电能产生的碳排放。1.2碳足迹计算方法麦玉模式碳足迹的边界为从玉米秸秆还田开始到收获玉米离开农田结束，时间为1年，冬小麦碳足迹边界是从玉米秸秆还田开始到小麦收获结束，夏玉米碳足迹的边界是从玉米播种开始到玉米收获结束。农业碳足迹的测算内容为1.2中的直接碳足迹和间接碳足迹，计算公式如下：Cf=Xni=1Cfi=£ni=1（mp）iCf为农业碳足迹，n表示农业生产过程消耗了n种能

9、源（柴油和电能等）或农业生产资料（化肥、农药和种子等）,Cfi表示第i种能源或农资的碳足迹，m为消耗第i种能源或农资的量，0为第i种能源或农资的碳排放参数，碳足迹的单位是kgCe/hm2•a。粮食碳足迹也称为粮食碳成本，麦玉模式粮食碳成本是

10、=

11、麦玉模式碳足迹与粮食单产的比值，小麦和玉米的碳成本分别是冬小麦和夏玉米碳足迹与各自单产的比值，碳成本单位是kgCe/kgo种植规模、化肥用量、灌溉用电量、农机投入消耗的柴油量、播种量和农药用