低碳农业与农作物碳足迹核算研究述评张丹.pdfVIP

Resources Science 第38卷第7期 2016年7月 2016，38（7）：1395-1405 Vol.38，No.7 July，2016 引用格式：张丹，张卫峰. 低碳农业与农作物碳足迹核算研究述评[J]. 资源科学，2016 ，38（7）：1395-1405. [Zhang D ，Zhang W F. Low carbon agriculture and a review of calculation methods for crop production carbon footprint accounting[J]. Resources Science ， 2016 ，38（7）：1395-1405]. DOI：10.18402/resci.2016.07.19 低碳农业与农作物碳足迹核算研究述评 张 丹，张卫峰 （中国农业大学资源与环境学院，北京100193） 摘 要：持续提高农业产量、提高土壤生产力、降低环境污染的低碳农业是21世纪发展的主旋律，碳足迹评价 方法是支撑低碳农业技术转型、碳交易、碳标签等管理措施的基础。本研究收集了水稻、小麦、玉米3种作物的22 个研究结果，发现碳足迹仍有很大的不确定性，目前国内外尚没有建立统一的碳足迹核算方法体系，导致同一作物 碳足迹相差达十几倍，例如水稻碳足迹从1895kgce/hm2（ce：COequal，即二氧化碳等当量），到11811kgce/hm，而小2 2 麦和玉米的净排放却出现相反的两个结果，即固碳（净碳排放为负值）和排放（净碳排放为正值）。分析表明，主要 问题在于模型边界、温室气体种类、数据获取途径、量化单位等方面不一致，因此需要重构作物生产碳足迹研究方 法。本文提出了用生命周期方法量化农作物生产碳足迹的理论模型，提出以农业投入品上游排放、农田生产排放、 以及土壤固碳为边界的生命循环为边界，量化全生命链条中的CO - 2、CH、NO等直接排放因子以及NH和NO 等间4 2 3 3 接排放因子，通过大样本数据建立关键排放因子的量化模型，实现区域性碳足迹的定量化分析。 关键词：低碳农业；三大主要粮食作物；可持续发展；碳足迹；生命周期评价法 DOI：10.18402/resci.2016.07.19 1 低碳农业发展 引发全球性生态环境危机。为此2013年联合国环 绿色革命将农业提升到了新的阶段，然而依靠 境署和联合国可持续发展行动出台2020年增效 高投入的集约化生产却带来了新的问题，过去50年 20%的“2020计划”和2030年增效30%的“3030计 [10] 世界灌溉面积增加了近1倍，化肥总投入增长了近 划” 。 4倍[1]，随着现代农业的发展，农机、农药、农膜等投 随着“生态农业”、“循环农业”、“有机农业”、 入也迅速增加，根据中国的国家统计数据显示，近 “可持续农业”等理念的发展，国际学界提出进一步 20年来，中国农膜用量增加了271.1%、农药用量增 协调农业生产和环境可持续、强调高产出、低环境 加了136.2%、柴油用量增加了124.6%，这些投入消 危害和农业生态系统自我完善的新农业模式。美 耗了大量的化石能源。全世界农业化石能源消耗 国科学院院士Maston在20世纪90年代提出的“生 增加引发的大规模碳排放，成为引起全球环境问题 态集约化农业”（Ecologicalintensification）是典型代 的关键因子。预计到2050年，全球人口将增长