為探究農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中不同子系統(tǒng)碳排放時空變化，明確農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與各級子系統(tǒng)對環(huán)境碳排放的貢獻度以及關鍵排放源，本研究以浙江省衢州市農(nóng)業(yè)綜合系統(tǒng)為對象，分析 2004-2021 年 6 個縣市 4 個子系統(tǒng)(作物、養(yǎng)殖、初級食品生產(chǎn)和土壤子系統(tǒng))的碳排放與碳固存時空變化規(guī)律，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫并開發(fā)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳管理模型。結(jié)果表明：各縣市碳排放總體呈 “增 - 減 - 增 - 減” 趨勢，2013 年衢州市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳達峰，2021 年總碳排放 353.8 萬 t，較 2013 年減排 185.7 萬 t;作物子系統(tǒng)和初級食品生產(chǎn)子系統(tǒng)平均碳排放占比最高，分別為 88.4% 和 10.7%;空間上衢江區(qū)、江山市、龍游縣(高貢獻區(qū))碳排放貢獻度高于柯城區(qū)、常山縣、開化縣(低貢獻區(qū))。“十二五” 中期后，作物和初級食品生產(chǎn)子系統(tǒng)碳排放按高、低貢獻區(qū)逐漸收斂，養(yǎng)殖子系統(tǒng)整體收斂。目前衢州市已基本實現(xiàn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳達峰，但作物子系統(tǒng)碳排放強度仍較高，土壤子系統(tǒng)固碳潛力未充分發(fā)揮。建議重點考慮發(fā)揮土壤碳匯潛力及加強子系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度。

　　關鍵詞：農(nóng)業(yè)系統(tǒng);生命周期;農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳核算;碳固定;碳排放時空變化

　　1 材料與方法

　　1.1 研究區(qū)域概況

　　衢州市位于浙江省西部，轄 6 個縣市，2021 年平均氣溫 19.3℃，年降水 1881.0 mm，耕地面積 105012.0 hm²，以水田為主，江山市、衢江區(qū)和龍游縣占全市耕地面積 66.9%，是浙江省重要商品糧和畜禽食品生產(chǎn)基地。

　　1.2 系統(tǒng)邊界及核算模型

　　1.2.1 碳排放核算體系邊界

　　核算體系邊界從 “源頭” 到 “墳墓”，涵蓋作物、養(yǎng)殖、初級食品生產(chǎn)和土壤 4 個子系統(tǒng)。土壤系統(tǒng)視為碳匯，僅考慮秸稈和有機肥以 CO?形式固定的碳量，納入?yún)^(qū)域尺度內(nèi)初級食品生產(chǎn)子系統(tǒng)被動產(chǎn)生的碳排放壓力。

　　1.2.2 碳核算模型

　　構(gòu)建農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳管理模型，核算 CH?、N?O、CO?(非生物源)排放，參數(shù)來源于國內(nèi)外文獻，具體核算方法如下：

　　作物系統(tǒng)碳排放：???

　　其中，?為投入品上游生產(chǎn)運輸碳排放量，?為氮肥和有機肥施用引起的 N?O 排放，?為稻田甲烷排放。

　　養(yǎng)殖系統(tǒng)碳排放：????

　　其中，?為養(yǎng)殖過程 CH?排放，?和?分別為直接和間接 N?O 排放，(C_{ ext {Machinery

　　初級食品生產(chǎn)系統(tǒng)碳排放：CEFood?=CDirect?=∑i=1n?IFood?×EFFood, direct?

　　其中，CDirect?為食品直接碳排放量，IFood?為不同食品產(chǎn)量，EFFood, direct?為綜合碳折算系數(shù)。

　　土壤系統(tǒng)碳固定：SOCSR?=(IStraw?×100029.025?+272.33+IManu,C?×SFManu?)×1244?

　　其中，SOCSR?為作物生產(chǎn)系統(tǒng)碳固定量，IStraw?為秸稈還田量，IManu,C?為有機肥含碳量，SFManu?為有機肥碳固定比例。

　　農(nóng)業(yè)系統(tǒng)總碳排放：CETotal?=CECrop?+CEAnimal?+CEFood?−SOCSR?1.3 數(shù)據(jù)來源

　　數(shù)據(jù)來自 2005-2022 年《衢州統(tǒng)計年鑒》，包括作物系統(tǒng)的播種面積、化肥施用量等，養(yǎng)殖系統(tǒng)的畜禽出欄量和存欄量，初級食品生產(chǎn)系統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量等。作物系統(tǒng)、養(yǎng)殖系統(tǒng)和初級食品生產(chǎn)系統(tǒng)的碳排放系數(shù)來源于文獻 [21-28]。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 作物系統(tǒng)碳排放時空變化

　　2004-2021 年衢州市作物系統(tǒng)碳排放總量呈先升后降趨勢，2011 年達峰值 555.0 萬 t，2021 年為 353.8 萬 t，較 2004 年減少 26.6%，單位面積碳排放強度年均遞減 1.4%。空間上，2004 年江山市碳排放最高(120.3 萬 t)，柯城區(qū)最低，2021 年各縣市碳排放均顯著下降，氮肥生產(chǎn)運輸和種植過程中 N?O、CH?排放減少是主因。

　　2.2 養(yǎng)殖12系統(tǒng)碳排放時空變化

　　養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模呈波動上升趨勢，以家禽和豬為主(占比 87.7% 和 11.8%)。碳排放總量 2012 年達峰值 51.0 萬 t，CH?是主要來源(占 58.3%)，其中腸道發(fā)酵和糞便清理分別占 CH?排放的 47.7% 和 47.4%。2013 年后各養(yǎng)殖類型碳排放達峰后持續(xù)降低，豬養(yǎng)殖碳排放從 43.4 萬 t 降至 8.3 萬 t，家禽養(yǎng)殖碳排放略有上升。

　　2.3 初級34食品生產(chǎn)系統(tǒng)碳排放

　　植物性食品產(chǎn)量(144.8-198.9 萬 t)顯著高于動物源食品(19.3-32.9 萬 t)，糧食類占比從 2004 年的 51.3% 降至 2021 年的 31.1%，蔬菜類從 44.7% 升至 62.1%。動物源食品中豬肉仍占主導(2021 年占 44.4%)。2004-2021 年植物性食品碳排放以 1.5% 速度遞減，動物源食品以 0.8% 速度遞增，2021 年動物源食品碳排放達 25.5 萬 t。

　　2.4 農(nóng)業(yè)5系統(tǒng)碳排放量與總碳排放時空分布

　　農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放總體呈 “增 - 減 - 增 - 減” 趨勢，2013 年達峰后波動下降，2021 年總碳排放 353.8 萬 t，較 2013 年減排 185.7 萬 t。作物子系統(tǒng)占比 88.4%，初級食品生產(chǎn)子系統(tǒng)占 10.7%，養(yǎng)殖子系統(tǒng)占 6.7%，土壤系統(tǒng)固碳減少 5.7% 碳排放。空間上，衢江區(qū)、江山市、龍游縣(高貢獻區(qū))碳排放貢獻度高于柯城區(qū)、常山縣、開化縣(低貢獻區(qū))，“十二五” 中期后各子系統(tǒng)碳排放逐漸收斂。

　　3 討論 673.1 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放驅(qū)動因素

　　作物系統(tǒng)碳排放下降主要因三大糧食作物種植面積減少和氮肥使用效率提升;養(yǎng)殖系統(tǒng)中 “南豬北養(yǎng)” 政策推動養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)調(diào)整，家禽替代部分生豬養(yǎng)殖，降低碳排放。但土壤系統(tǒng)固碳潛力僅部分發(fā)揮，秸稈和畜禽糞便還田固碳量年均 29.6 萬 t，遠低于理論潛力11-148。

　　3.2 政策8與農(nóng)業(yè)碳排放關系

　　2013 年后衢州市政府培育家庭農(nóng)場、調(diào)整養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)(如豬棚改建菌棚)等政策促進碳排放下降，但政策與碳減排的量化關聯(lián)仍需驗證。未來需通過技術創(chuàng)新、減排標準體系和監(jiān)管機制，提升子系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度，如推廣秸稈還田和有機肥替代，增強土壤碳匯。

　　4 結(jié)論 9102004-2021 年衢州市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放先升后降，2013 年達峰，作物子系統(tǒng)是主要排放源(88.4%)，養(yǎng)殖系統(tǒng)占比最小(6.7%)，土壤固碳減少 5.7% 碳排放。

　　作物系統(tǒng) 2011 年達峰(555.0 萬 t)，養(yǎng)殖系統(tǒng) 2012 年達峰(51.0 萬 t)，初級食品生產(chǎn)系統(tǒng)中動物源食品碳排放呈遞增趨勢。

　　空間上高貢獻區(qū)(衢江、江山、龍游)碳排放高于低貢獻區(qū)，“十二五” 中期后各子系統(tǒng)碳排放逐漸收斂。

　　建議重點提升子系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度，發(fā)揮土壤碳匯潛力，如推廣秸稈還田和有機肥應用，優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)。

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