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陇东黄土高原主要粮食作物和饲草生产碳足迹思考——以庆阳市华池县为例

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  • 日期:2022-06-03
  • 来源:上海论文网

农学论文哪里有?本研究基于问卷调查数据,采用生命周期评价法真实合理地量化了研究区农户种植小麦、马铃薯、饲用玉米和饲用高粱的生产碳足迹。研究结果丰富了黄土高原地区碳足迹研究的实践应用实例,对于其他地区生产种植的碳足迹核算与分析评价也具有一定的借鉴意义。


第一章  绪论


1.3  国内外研究进展

1.3.1  碳足迹定义及核算方法

1.3.1.1  碳足迹定义

碳足迹起源于 Wackernagel 和 Rees(1996) 出的“生态足迹”,能够以具体数值的形式衡量碳排放量。根据众多学者的研究,碳足迹被定义为:一个产品的供应链或生命周期内直接和间接产生的二氧化碳和其它温室气体的排放总量(Wiedmann and Minx, 2007; Baldo et al., 2009; Hertwich and Peters, 2009)。关于其定义细节,国内外研究者还存在一定的争议,主要集中在:(1)是否按具有增温潜势为标准,把 CH4,N2O 等气体纳入碳足迹核算气体范围内(Strutt et al., 2008);(2)某产品的碳足迹核算边界是否应该包括为生产该产品而在上游产业时所引起的间接排放温室气体;(3)是否应该考虑时间对增温潜势的影响,计量单位选择碳的排放量还是二氧化碳当量(CO2-eq)。但在全球气候变化背景下,仍然有越来越多的研究者开始着手采用碳足迹这一领域内较新的研究方法,来开展低碳减排方面热门话题的研究(耿涌等,2010)。越来越多的学者认为碳足迹作为一个影响评价指标,能够完整详细地评价环境变化(Fang et al., 2014)。基于碳足迹研究,可以更优地实现对低碳农业的度量(方恺,2015)。

1.3.1.2  碳足迹核算方法

当前,碳足迹核算主要有三种方法,发展进程如图 1-1。第一种是生命周期评价法。该方法是一种“自下而上”的分析方法,其概念与定义最早由国际环境毒理学与化学学会(SETAC) 出,能够详细全面核算从原料开采起,经历一系列生产使用,到最终被消耗或废弃的整个生命周期过程,从“摇篮”贯穿到“坟墓”的温室气体排放。第二种方法是投入产出分析法。与生命周期评价法分析路径相反,投入产出分析法开展碳足迹核算的路径是“自上而下”。该方法由 Walter(1973)等研究者从经济学研究引进至环境领域研究,更适合运用于核算经济系统各部门、区域等的碳足迹(张琦峰等,2018)。


第三章  不同粮食作物和饲草生产碳足迹


3.1  农户基本情况

3.1.1  农户基本特征

在调查的 197 户农户中,男性劳动力占比为 87.31%,基本体现了在农村地区,农业生产以男性为主导的社会现状。从年龄结构看,受访农户的平均年龄为52.16 岁,最年轻的为 20 岁,最年长的为 71 岁。由表 3-1 可知,51-60 岁分布人数较多,有 98 人,占比为 49.75%;其次是 41-50 岁分布 43 人,占比 21.83%;60 岁以上分布 29 人,占比达 14.72%;31-40 岁有 21 人,占比为 10.65%,而 30岁以下仅有 6 人,占 3.05%。由此可见,随机抽取调查的农户年龄结构偏向中老年。这也符合我国大部分农村地区缺乏青壮年劳动力,农村人口老龄化的特征。 

本研究中粮食作物具体指在研究区有悠久种植传统的小麦和马铃薯,饲草指近些年因当地政府推广而广泛种植的饲用玉米和饲用高粱。从表 3-4 可以看出,在调查的 197 户农户中,种植饲用玉米的农户占总调查农户的比例最高,达到98.98%。可见在研究区,饲用玉米种植最为普遍。传统粮食作物小麦种植比例最低,仅有 56 户农户种植,占总调查户的 28.43%。从每户平均种植面积来看,饲用玉米每户平均种植面积最大,为 10.76 亩;马铃薯每户平均种植面积最小,为0.85 亩。此外,可以发现饲用玉米和饲用高粱两种饲草的每户种植面积较粮食作物大。单户饲用玉米种植面积最高可达 67 亩,饲用高粱种植面积最高达 50 亩。综上可发现,在研究区调查农户层面,饲用玉米和饲用高粱两种饲草种植规模大于小麦和马铃薯两种粮食作物种植规模。


第四章  不同投入对生产碳足迹的影响


4.1  不同投入对生产碳足迹的贡献

对不同生产投入在碳足迹中的贡献进行分析,如图 4-1 所示,不同投入对各生产碳足迹的贡献率有明显区别。在小麦生产种植中,贡献率前三的是氮肥(64.20%)、燃油(18.20%)和种子(9.75%)投入,贡献率合计为 92.15%;马铃薯生产种植中,贡献率前三的是氮肥(55.05%)、种子(12.66%)和燃油(16.79%)投入,贡献率合计为 84.50%;在饲用玉米生产种植中,贡献率前三的是农膜(43.57%)、氮肥(42.71%)和燃油(7.79%)投入,贡献率合计为 94.07%;饲用高粱生产种植中,贡献率前三的也是氮肥(60.86%)、燃油(19.93%)和种子(11.82%),总贡献率达 94.90%。

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氮肥和磷肥两种化肥引起的碳排放是各作物生产种植碳排放的重要组成部分。总化肥投入对各作物种植生产碳足迹贡献率分别为:占小麦的 70.96%,占马铃薯的 64.08%,占饲用玉米的 45.13%,占饲用高粱的 66.79%。其中,氮肥投入所占的比例皆比磷肥所占的比例大,氮肥投入对碳排放的贡献具体为:在小麦生产种植中占 64.20%,在马铃薯生产种植中占 55.05%,在饲用玉米生产种植中占 42.71%,在饲用高粱生产种植中占 60.86%。单氮肥引起的碳排放量就在小麦、马铃薯和饲用高粱生产的总碳排放量中占一半以上。


4.2  氮肥投入对生产碳足迹的影响

根据不同投入对温室气体排放的贡献率结果分析可知,氮肥投入对碳排放的贡献较高,施氮量与各粮食作物和饲草生产碳足迹存在一定的相关性。根据表4-1,施氮量与小麦、马铃薯和饲用玉米生产单位面积碳足迹的相关系数都大于0.80,因此都存在高度正相关(p<0.01)。其中,施氮量与饲用高粱生产单位面积碳足迹的相关性系数最大,为 0.98。可见施氮量与饲用高粱种植过程中温室气体排放的关系强度最大。

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第五章  结论与建议


5.1  结论

为探究陇东黄土高原地区产业扶贫后种植业生产的碳足迹,为农业绿色低碳化发展 供参考,本研究基于庆阳市华池县五蛟镇 197 户农户的问卷调查数据,运用生命周期法对小麦、马铃薯两种粮食作物和饲用玉米、饲用高粱两种饲草生产种植所有投入环节的碳排放进行量化分析,核算农户种植不同粮食作物和饲草的碳足迹,探究种植投入过程所引起的环境影响,得出结论如下:

(1)不同粮食作物和饲草生产的碳足迹按单位面积碳足迹排序,由大到小依次为:饲用玉米、马铃薯、小麦、饲用高粱;按单位产量碳足迹排序,由大到小依次为:小麦、饲用玉米、马铃薯、饲用高粱。综上,饲用玉米因农膜和氮肥投入较大,有最高的单位面积碳足迹,为 4816.34 kg CO2-eq/hm2;小麦因产量较低,有最高的单位产量碳足迹,为 1.03 kg CO2-eq/kg;饲用高粱则因无需覆膜而在单位面积和单位产量上都具有最低的碳足迹,分别为 1888.00 kg CO2-eq/hm2和 0.22 kg CO2-eq/kg,拥有最优的生态效益。

(2)粮食作物和饲草生产过程中,施氮和燃油是碳排放量的主要来源。施氮、燃油和种植规模分别与碳排放量呈显著正相关。在现有生产力投入水平下,施氮量对饲草生产碳足迹增加程度大于粮食作物。每增施一公斤氮对饲用玉米引起的碳足迹增加量最高,为 8.92 kg CO2-eq/hm2。机耕环节碳排放量占小麦和饲用高粱燃油投入碳足迹比都为最高,分别为 68.83%和 59.40%。在大种植规模下,饲用玉米和饲用高粱比小麦都表现出低于小种植规模的碳排放量。大种植规模(8.65 亩以上)的饲用高粱生产种植具有较优的生态效益,碳足迹为 1764.68  kg CO2-eq/hm2和 0.21 kg CO2-eq/kg。

参考文献(略)

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