The present invention provides a method for measuring carbon emission from grain crops. The invention adopts the life cycle assessment method, considering the upstream grain production is put into production, processing products including seeds, fertilizers, pesticides and other causes of carbon emissions and carbon sequestration and intermediate links, namely planting carbon emissions and carbon sequestration include farming, planting, harvesting, and plant protection straw processing, considering the difference between methane emission flux between the various regions of rice types, irrigation, organic fertilizer and other factors caused by the different provinces and the different carbon sequestration factors were established, large sample database of China, only need to select the location, enter the relevant agricultural product inputs, fuel power, power consumption, soil preparation, straw processing, rice irrigation mode can obtain carbon emissions and carbon sequestration, from It makes the measurement of net carbon emissions more convenient and more accurate.
【技术实现步骤摘要】
一种粮食作物生产碳排放量的测量方法
本专利技术涉及农业生产
,尤其涉及一种粮食作物生产碳排放量的测量方法。
技术介绍
碳既是表征农业生产效率(净初级生产力以固定CO2的能力表征),也是土壤肥力(碳是有机质的主要形态)和环境问题(如CO2导致全球增温)的关键指标,因此碳足迹在可持续农业中占有重要地位。随着碳足迹的深入研究,一些发达国家相应推出碳市场机制,如通过碳标签把产品或服务在生产、提供和消耗整个生命周期过程中排放的温室气体排放量(即碳足迹)告知消费者,从而引导消费者采纳低碳消费、指导生产者开展低碳生产。据不完全统计,美国、日本和欧盟等14个国家和地区已推出或即将推出碳标签。随着我国碳排放增加和社会经济转型的需要,碳市场及相应的管理迫切需要启动,但支撑这一管理体系的碳足迹研究尚不足。现代农业属于化石农业,随着肥料、农药等农业投入品的大量投入,农业投入品过量生产和施用在世界各国已成为普遍现象,生产农田上游投入品产生了大量的温室气体。随着机械化和灌溉的发展,化石能源消耗产生的高碳排放已经引起重视,人们对农业的碳排放已经不仅仅关注于氮肥施用产生的土壤氧化亚氮(N2O)排放。随着人们生活水平的提高,秸秆已不再作为生活能源,秸秆焚烧现象日益严重,秸秆焚烧不仅会产生大量的温室气体,而且会造成空气污染、引起雾霾,危害人类健康。近年来我国粮食作物碳足迹研究取得了一些研究结果,但碳足迹核算结果差异大、无法比较,很难为农业生产和碳交易提供参考。张丹和张卫峰汇总以往研究发现,目前国内尚未建立粮食作物碳排放的全生命周期评价(LCA,Lifecycleanalysis)方法。 ...
【技术保护点】
一种粮食作物生产碳排放量的测量方法,包括:a)建立基础数据库,所述基础数据库包括每公顷土地的碳排放量GWP
【技术特征摘要】
1.一种粮食作物生产碳排放量的测量方法,包括:a)建立基础数据库,所述基础数据库包括每公顷土地的碳排放量GWPCO2和每年每公顷土地的碳固定量SOCSR,其中,每生长季每公顷土地的碳排放量GWPCO2包括氮肥投入引起的碳排放系数EFFerN、磷肥投入引起的碳排放系数EFFerP、钾肥投入引起的碳排放系数EFFerK、有机肥投入引起的碳排放系数EFManu、农药投入引起的碳排放系数EFPest、农膜投入引起的碳排放系数EFFilm、柴油投入引起的碳排放系数EFDies、电能投入引起的碳排放系数EFElec、秸秆焚烧引起的碳排放系数EFBurning、氮肥投入引起的每生长季每公顷土地的N2O排放量N2ON、有机肥投入引起的N2O排放系数EFManu-N2O、每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy;每生长季每公顷土地的碳固定量SOCSR包括:氮肥投入引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-FerN、秸秆还田引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-Straw、免耕土地引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-notil;b)获得待测地区的每生长季每公顷土地的氮肥投入量FerN、磷肥投入量FerP、钾肥投入量FerK、有机肥投入量Manu、农药投入量Pest、农膜投入量Film、柴油投入量Dies、电能投入量Elec、秸秆焚烧量Straw,按照公式1、公式2、公式3、公式4和公式5进行计算,获得待测地区的净碳排放量:GWPCO2=CO2input+N2Osoil×298+CH4paddy×25公式1;CO2input=FerN×EFFerN+FerP×EFFerP+FerK×EFFerK+Manu×EFManu+Pest×EFPest+Film×EFFilm+Dies×EFDies+Elec×EFElec+Straw×EFBurning公式2;N2Osoil=N2ON+Manu×EFManu-N2O公式3;SOCSR=(Csoc-FerN+Csoc-straw+Csoc-notil)×44/12公式4;nGWPCO2=GWPCO2-SOCSR公式5;其中,GWPCO2为每生长季每公顷土地的碳排放量,单位为kgCE/ha/生长季;CO2input为投入品每生长季每公顷土地产生的碳排放量,单位为kgCE/ha/生长季;N2Osoil为氮肥和有机肥投入每生长季每公顷土地产生的N2O排放量,单位为kgN/ha/生长季;CH4paddy为每生长季每公顷稻田引起的甲烷排放量,单位为kgCH4/ha/生长季;SOCSR为每生长季每公顷土地的碳固定量,单位为kgCE/ha/生长季;nGWPCO2为净碳排放量,单位为kgCE/ha/生长季。2.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述步骤a)中,氮肥投入引起的碳排放系数EFFerN包括氮肥生产碳排放系数8.21kgCE/kgN和氮肥运输碳排放系数0.1kgCE/kgN;磷肥投入引起的碳排放系数EFFerP包括磷肥生产碳排放系数0.636kgCE/kgP2O5和磷肥运输碳排放系数0.06kgCE/kgP2O5;钾肥投入引起的碳排放系数EFFerK包括钾肥生产碳排放系数0.18kgCE/kgK2O和钾肥运输碳排放系数0.05kgCE/kgK2O;有机肥投入引起的碳排放系数EFManu为0.223kgCE/kg干物质;农药投入引起的碳排放系数EFPest包括除草剂投入引起的碳排放系数10.15kgCE/kg有效成分、杀虫剂投入引起的碳排放系数16.61kg/kg有效成分和杀菌剂投入引起的碳排放系数10.57kgCE/kg有效成分;农膜投入引起的碳排放系数EFFilm为2.5kgCE/kgfilm;柴油投入引起的碳排放系数EFDies为3.75kgCE/kg;电能投入引起的碳排放系数EFElec为1.14kgCE/kWh;秸秆焚烧引起的碳排放系数EFBurning包括水稻焚烧引起的碳排放系数、小麦焚烧引起的碳排放系数和玉米焚烧引起的碳排放系数,其中,水稻焚烧引起的碳排放系数为(791.3±12.5)×10-3kgCE/kg秸秆;小麦焚烧引起的碳排放系数为(1557.9±85.8)×10-3kgCE/kg秸秆;玉米焚烧引起的碳排放系数为(1261.5±59.9)×10-3kgCE/kg秸秆;氮肥投入引起的单位面积N2O排放包括水稻氮肥投入引起的单位面积N2O排放量、小麦氮肥投入引起的单位面积N2O排放量和玉米氮肥投入引起的单位面积N2O排放量;水稻氮肥投入引起的单位面积N2O排放量包括水稻施肥农田的氨挥发量yd1、水稻硝酸盐淋洗量yd2、水稻氨气排放量yd3和水稻氮径流量yd4,小麦氮肥投入引起的单位面积N2O排放量包括小麦施肥农田的氨挥发量ym1、小麦硝酸盐淋洗量ym2和小麦氨气排放量ym3,玉米氮肥投入引起的单位面积N2O排放量包括玉米施肥农田的氨挥发量yy1、玉米硝酸盐淋洗量yy2和玉米氨气排放量yy3;其中,yd1=0.74e0.011xd1;yd2=6.03e0.0048xd2;yd3=2.97+0.16xd3;yd4=8.69e0.0077xd4;ym1=0.54e0.0063xm1;ym2=13.59e0.009xm2;ym3=-4.95+0.17xm3;yy1=1.13e0.0071xy1;yy2=25.31e0.0095xy2;yy3=1.45+0.24xy3;xd1为氮盈余,xd2为氮盈余,xd3为氮肥投入量,xd4为氮盈余,xm1为氮盈余,xm2为氮盈余,xm3为氮肥投入量,xy1为氮盈余,xy2为氮盈余,xy3为氮肥投入量;其中,氮盈余=施氮量-产量水平对应的地上部籽粒吸氮量;yd1、yd2、yd3、yd4、ym1、ym2、ym3、yy1、yy2和yy3的单位为kgN;有机肥投入引起的N2O排放系数EFManu-N2O包括有机肥投入引起的N2O排放系数和有机肥投入引起的NH3排放系数,有机肥投入引起的N2O排放系数为0.62%×有机肥中总氮含量,有机肥投入引起的NH3排放系数为58.55%×有机肥中总氮含量,单位为kgN/ha/生长季;稻田的甲烷排放量CH4paddy为0.5×10-6~35×10-6kgCH4/ha/生长季;氮肥投入引起的单位面积碳固定量Csoc-FerN为:Csoc-FerN=ksoc-FerNFerN+bsoc-FerN;其中,ksoc-FerN选自0.5~1.8,bsoc-FerN选自-270~2;Csoc-FerN的单位为kgCE;秸秆还田引起的单位面积碳固定量Csoc-Straw为:Csoc-Straw=ksoc-StrawXsoc-Straw+bsoc-Straw;其中,Xsoc-Straw为每生长季每公顷土地的秸秆还田量,ksoc-Straw选自15~45,bsoc-Straw选自30~400,Csoc-Straw的单位为kgCE;免耕土地引起的单位面积碳固定量Csoc-notil为150~400kgCE;所述步骤b)还包括获得每生长季每公顷土地的秸秆还田量Xsoc-Straw;氮肥投入量FerN包括氮肥生产投入量FerN1和氮肥运输投入量FerN2;磷肥投入量FerP包括磷肥生产投入量FerP1和磷肥运输投入量FerP2;钾肥投入量FerK包括钾肥生产投入量FerK1和钾肥运输投入量FerK2;农药投入量Pest包括除草剂投入量Pest1、杀虫剂投入量Pest2和杀菌剂投入量Pest3;所述秸秆焚烧量Straw包括小麦焚烧量Strawm、玉米焚烧量Strawy和水稻焚烧量Strawd;公式2为:CO2input=FerN1×8.21+FerN2×0.1+FerP1×0.636+FerP2×0.06+FerK1×0.18+FerK2×0.05+Manu×0.223+Pest1×10.15+Pest2×16.61+Pest3×10.57+Film×2.5+Dies×3.75+Elec×1.14+Strawd×(791.3±12.5)×10-3+Strawm×(1557.9±85.8)×10-3+Strawy×(1261.5±59.9)×10-3;公式3为:N2Osoil=0.74e0.011xd1+0.75%×6.03e0.0048xd2+1%×(2.97+0.16xd3)+0.75%×8.69e0.0077xd4+0.54e0.0063xm1+0.75%×13.59e0.009xm2+1%×(-4.95+0.17xm3)+1.13e0.0071xy1+0.75%×25.31e0.0095xy2+1%×(1.45+0.24xy3)+0.62%×有机肥中总氮含量×Manu+58.55%×有机肥中总氮含量×Manu。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,每生长季每公顷土地的碳固定量SOCSR包括东北地区每生长季每公顷的碳固定量SOCSRE、西北地区每生长季每公顷的碳固定量SOCSRW、北方地区每生长季每公顷的碳固定量SOCSRN和南方地区每生长季每公顷的碳固定量SOCSRS;东北地区每生长季每公顷的碳固定量SOCSRE包括:东北地区氮肥投入引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-FerNE、东北地区秸秆还田引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-StrawE、东北地区免耕土地引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-notilE;其中,Csoc-FerNE=1.7385FerN-104.03;Csoc-StrawE=40.524Xsoc-Straw+340.33;Csoc-notilE=255;西北地区每生长季每公顷的碳固定量SOCSRW包括:西北地区氮肥投入引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-FerNW、西北地区秸秆还田引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-StrawW、西北地区免耕土地引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-notilW;其中,Csoc-FerNW=0.6352FerN-1.0834;Csoc-StrawW=17.116Xsoc-Straw+30.553;Csoc-notilW=390;北部地区每生长季每公顷的碳固定量SOCSRN包括:北部地区氮肥投入引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-FerNN、北部地区秸秆还田引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-StrawN、北部地区免耕土地引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-notilN;其中,Csoc-FerNN=0.5286FerN+1.5973;Csoc-StrawN=40.607Xsoc-Straw+181.9;Csoc-notilN=157;南部地区每生长季每公顷的碳固定量SOCSRS包括:南部地区氮肥投入引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-FerNS、南部地区秸秆还田引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-StrawS、南部地区免耕土地引起的每生长季每公顷土地碳固定量Csoc-notilS;其中,Csoc-FerNS=1.5339FerN-266.7;Csoc-StrawS=40.607Xsoc-Straw+181.9;Csoc-notilS=198;所述东北地区包括黑龙江、吉林和辽宁;所述西北地区包括陕西、甘肃、宁夏、青海和新疆;所述北方地区包括内蒙古、北京、天津、河北、山西、山东和河南;所述南方地区包括西藏、重庆、四川、贵州、云南、江苏、安徽、上海、湖北、浙江、福建、湖南、广东和广西。4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括:黑龙江每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述黑龙江每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉0.5×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉7×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉0.25×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉0.35×10-6kg;吉林每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述吉林每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉0.5×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉7×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉0.25×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉0.35×10-6kg;内蒙古每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述内蒙古每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉0.5×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉7×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉0.25×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉0.35×10-6kg;陕西每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述陕西每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉0.5×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉7×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉0.25×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉0.35×10-6kg;甘肃每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述甘肃每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉0.5×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉7×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉0.25×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉0.35×10-6kg;宁夏每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述宁夏每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉0.5×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉7×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉0.25×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉0.35×10-6kg;青海每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述青海每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉0.5×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉7×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉0.25×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉0.35×10-6kg;新疆每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述新疆每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉0.5×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉7×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉0.25×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉0.35×10-6kg;西藏每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述西藏每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉0.5×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉7×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉0.25×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉0.35×10-6kg;辽宁每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述辽宁每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉(5.5±3.2)×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉16.3×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉2.75×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉7.8×10-6kg;北京每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述北京每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉(5.5±3.2)×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉16.3×10-6kg、一季稻不施用有机肥间歇灌溉2.75×10-6kg或一季稻不施用有机肥长期灌溉7.8×10-6kg;天津每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy,所述天津每生长季每公顷稻田的甲烷排放量CH4paddy包括一季稻施用有机肥间歇灌溉(5.5±3.2)×10-6kg、一季稻施用有机肥长期灌溉16.3×10-6kg、一季...
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