基于生命周期评价的宁夏出口枸杞干果产品碳足迹评价——以宁夏某企业为例

随着气候变化大会《巴黎协议》的签订,"自下而上"应对气候变化成为全球气候治理进程的主要减排机制。本文基于产品碳足迹核算理论,采用生命周期评价方法,以宁夏某企业为案例,研究宁夏出口枸杞干果产品生命周期温室气体排放,评价分析其碳足迹的分布构成,为企业减少出口枸杞产品的温室气体排放提供数据基础和措施建议。研究结果表明:宁夏某企业出口枸杞干果产品碳足迹为2.224 kg CO_2eq/kg,种植使用的化肥、烘干使用的天然气、以及产品运输、加工使用的电力、原料运输以及种植使用的农药分别占总排放的44%、20%、18%、9%、8%、1%,化肥和烘干燃料是控制枸杞产品生命周期温室气体排放的主要对象。     

基于非线性规划的冬小麦生产碳足迹优化研究

农田是重要的温室气体人为排放源,在全球气候变化研究中占有重要的地位.碳足迹是评估农作物生产生命周期温室气体排放的有力工具.因此,本研究以我国典型冬小麦生长区山西省晋中市为例,采用生命周期评价的方法估算该区单位质量小麦生产的碳足迹,并在此基础上用非线性规划的方法对冬小麦生产碳足迹进行优化,旨在寻求小麦增产减排的途径.结果表明,研究区在传统的耕作方式下,生产1 t小麦的碳足迹为1357.28 kg(以CO2当量计),其中,生长阶段的温室气体排放的碳足迹和尿素生产环节所占比例较大.通过优化尿素与有机肥的施用量,可将研究区生产1 t小麦的碳足迹降低到469.99 kg,同时使单位面积产量增加9.13%.本文结果与相关研究差异较大,可能与氮肥施用量及N2O排放系数的取值有关.本研究对于了解冬小麦生产的综合碳排放情况,探索农业增产减排途径等方面具有重要意义.     

秸秆生物炭对河套灌区膜下滴灌玉米农田生态系统碳足迹的影响

为探究生物炭对干旱地区膜下滴灌玉米农田生态系统温室气体排放和碳足迹的影响.设置不同施用量的生物炭处理［0（CK）、15（C15）、30（C30）和45 t ·hm^-2（C45）］,连续2 a监测覆膜滴灌条件下一次性施用秸秆生物炭后玉米农田生态系统土壤温室气体（CO₂、N₂O和CH₄）排放的季节变化及其综合增温潜势,利用生命周期评估法估算农业生产活动引起的碳排放量,并进行碳足迹的分析.施用生物炭当年的作物生长季土壤CO₂累积排放量比CK下降17.6%~24.7%,N₂O累积排放量下降71.1%~110.4%,综合增温潜势降低19.5%~25.9%.生物炭施用后第2 a作物生长季的CO₂累积排放量比CK减少19.2%~40.6%,N₂O累积排放量减少38.7%~46.7%,综合增温潜势减少19.7%~40.5%.连续2 a处理C15和C30均不同程度增加了CH₄累积吸收量,而处理C45显著降低了CH₄累积吸收量.C15和C45分别为生物炭施用当年和翌年单位产量碳足迹最少的处理,其单位产量碳足迹较CK分别降低10.1%和26.2%.土壤温室气体排放量对玉米农田生态系统碳足迹贡献率最大（38.1%~59.2%）,其次为氮肥生产（19.8%~33.4%）,而后为电能生产（6.7%~8.8%）和地膜覆盖（4.4%~7.4%）.生物炭对生态系统碳足迹贡献率为5.7%~13.8%.施用30 t ·hm^-2生物炭对农田生态系统减排固碳增产效果更好.改善生物炭制作工艺及运输途径、提高氮肥利用效率和发展节水节能灌溉技术,是减少旱区农田生态系统碳足迹的重要途径.     

2008~2017年中国地级市化肥施用碳足迹的时空演变格局

本研究收集整理近10年来我国地市年鉴化肥施用数据,基于生命周期分析思想定量研究我国2008~2017年地市尺度的化肥施用碳足迹时空演变特征.结果表明：2008~2017年,我国化肥施用碳足迹以2013年为节点呈现"先增大后减少"的单峰变化,2015年我国氮、磷和钾肥施用总碳足迹负荷为1.97t CO₂eq/hm²,较发达国家平均水平高出50%以上;在化肥生产和施用的全生命周期阶段,生产和运输过程的温室气体排放占比较高（60%以上）;氮肥的施用贡献了约91%的总化肥施用碳足迹;超过3/4的地市化肥施用碳足迹负荷过高,主要位于我国三大粮食主产区（华北平原,东北平原和长江中下游平原）;2013年以后仍有33个地市的化肥施用碳足迹依然保持增长,这些地区主要位于新疆,云南和黑龙江等地.本研究揭示了近10年我国化肥施用碳足迹的变化过程,可为我国绿色农业发展和温室气体相关政策制定提供一定参考依据.     

氮肥管理措施对黑土玉米田温室气体排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了不同氮肥管理措施(农民常规施肥、减氮20%、添加硝化抑制剂、施用控释肥)对黑土玉米田温室气体排放的影响.结果表明:黑土玉米田施肥(基肥和追肥)后1~3d出现N2O排放峰,施肥后16d内N2O排放量占生育期总排放量的28.8%~41.9%.减施氮肥20%显著降低土壤N2O排放,生育期内的N2O累积排放量减少了17.6%~46.1%,综合温室效应降低30.7%~67.8%,温室气体排放强度降低29.1%~67.0%.等氮量投入时,添加吡啶抑制剂土壤N2O排放量、综合温室效应和温室气体排放强度最低.玉米拔节~乳熟期出现了较强的土壤CO2排放,黑土玉米田是大气中CH4的一个较弱的“汇”,施氮和添加硝化抑制剂对黑土玉米田CO2排放和CH4吸收没有显著影响.添加硝化抑制剂和施用控释肥不影响玉米产量.在本试验条件下,减氮20%并添加吡啶抑制剂在保证玉米产量的同时, 减排增收效果优于其他施肥措施,适宜在黑土区玉米种植中推广使用.     

基于混合生命周期评价的不同坝型温室气体排放对比分析

为了研究不同坝型对环境造成的影响,采用混合生命周期评价方法定量分析并比较同规模的重力坝和堆石坝水电枢纽布置在全生命周期内的温室气体排放.研究基于糯扎渡工程实例,生命周期考虑材料设备生产阶段、运输阶段、施工阶段和运行维护阶段.结果表明:重力坝方案和堆石坝方案生命周期温室气体排放量分别为1145.49×104和815.85×104t(以CO2当量计),重力坝比堆石坝多排放40.4%.其中,重力坝在生产、运输和运行阶段的碳足迹比堆石坝大,但堆石坝在施工阶段的碳足迹比重力坝大.运行阶段的温室气体排放量占全生命周期碳足迹的比例最大,其次是材料设备生产阶段、施工阶段和运输阶段.糯扎渡水电工程的碳排放因子明显低于火电碳排放因子,合理开展水电建设,是实现我国"十二五"规划碳减排目标的有效途径.     

基于LCA的北京市公交车节能及温室气体减排潜力分析

新能源公交车是未来城市公交行业节能及温室气体减排的重点发展方向.新能源公交车在行驶阶段具有良好的节能及温室气体减排效果,而汽车制造、能源生产等相关生命周期阶段的能耗及温室气体排放常被忽视,且目前新能源公交车的乘客运载功能相对较弱,可能对节能及温室气体减排的潜力造成较为显著的影响.因此,本文基于北京市公交车的运营特征,采用生命周期评价(LCA)方法,选择客运周转量作为功能单位,核算了天然气公交车、混合动力公交车和纯电动公交车等新能源公交车相对于柴油公交车的节能及温室气体减排效益.结果表明:发展新能源公交车对促进北京市公交行业及城市节能低碳发展具有积极的作用,但相对于基于运营里程的核算结果,本研究新能源公交车节能及温室气体减排潜力均较低,主要原因是新能源公交车的实际载客量相对较低;混合动力公交车和纯电动公交车在空调开启时的节能潜力与温室气体减排潜力均远低于天然气公交车;通过发展情景分析,建议北京市现阶段应优先发展天然气公交车,适当发展纯电动公交车和混合动力公交车,以减少北京市公交车的总体能耗,同时降低温室气体排放强度.     

“双碳”背景下北京市农业温室气体排放评估及“十四五”时期减排潜力预测

为实现"双碳"目标,北京市相关规划对"十四五"时期农业领域温室气体排放控制提出严格要求.通过收集北京市农业活动水平数据,计算和筛选排放因子,评估北京市2020年农业温室气体排放量,分析排放特征;结合北京市自然条件和种养模式,筛选适宜的减排措施,预测"十四五"时期温室气体减排潜力及分布,分析优化措施减排效果,并提出相关政策建议.结果表明,北京市2020年农业温室气体排放总量（以CO₂-eq计,下同）为45.6万t,以动物肠道发酵和动物粪便管理排放为主,贡献率分别为50.7%和26.7%,主要集中在顺义区、密云区、延庆区等畜禽养殖规模较大的郊区;预测"十四五"期间,北京市农业温室气体减排潜力为10.7万t.动物肠道发酵为减排潜力最大的排放源（6.0万t）,其次为动物粪便管理（3.7万t）;CH₄的减排潜力大于N₂ O;减排潜力主要分布在密云区、顺义区、延庆区、房山区和通州区等畜禽养殖规模较大的郊区;调整饲料结构和优化粪便管理方式为效果最明显的减排措施.     

玉米燃料乙醇生命周期碳平衡分析

玉米燃料乙醇作为化石燃料的替代品,其温室气体排放的多少(净碳排放量)是评价其可持续性的一个重要标准.基于生命周期分析原理,建立了玉米燃料乙醇的碳平衡分析方法.以我国夏玉米燃料乙醇的生产为例,计算了玉米燃料乙醇生命周期的净碳排放量并对其影响因素进行了分析.研究表明:与汽油相比,目前我国夏玉米燃料乙醇的生产并不能明显减少温室气体的排放,为此玉米生产过程中氮肥施用和灌溉以及乙醇转化过程的能耗等方面有待于重点改善.     

生命周期评价应用于温室气体排放的研究进展

致使全球气候变暖的温室气体排放问题已经全面引起了人们的广泛关注。生命周期评价作为一种评价环境负荷的评价工具,用于科学定量地估算产品、服务及工艺流程改造等方面的温室气体排放有其独特的优势。文章介绍了估算温室气体排放简化生命周期的技术框架及生命周期评价方法在第一产业(种植业、畜牧业),第二产业(硬纸板加工、橡胶生产、废塑料燃烧的能源再利用)以及第三产业(交通运输、旅游业)的应用情况,并综述了三个产业中的主要系统边界划分原则以及对温室气体排放影响的主要因素;同时,介绍了我国在节能减排方面利用生命周期评价方法的研究与应用实例。     

1999~2011年鄂尔多斯市温室气体足迹动态分析

采用基于IPCC的《省级温室气体编制指南》和国际公认的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》推荐的方法对鄂尔多斯市的温室气体足迹进行了动态分析.结果表明:1999~2011年鄂尔多斯市温室气体排放呈快速上升趋势,12年间温室排放量从518.10′104t上升为11730.10′104t,年均增幅29.69%.增幅最高的部门是能源(年均增幅35.08%)、水泥(21.94%)、农业(5.15%),林业固碳较低(28.84′104t),废弃物碳排放波动变化.从温室气体来源构成看,能源占57.5%~93.7%,水泥占3.35%~7.01%,农业占14.6%~32.6%,林业固碳占0.25%~5.57%,废弃物处理占0.44%~1.00%.可见能源消费的增加是导致鄂尔多斯市温室气体排放增加的主要原因.万元GDP温室气体排放量呈现波动变化;人均、单位面积温室气体排放量和温室气体排放指数增速很快,年均增幅分别达25.60%、30.12%和25.67%.12年间鄂尔多斯市温室气体排放等级持续上升,从较低(Ⅰc)升高到极高等级(Ⅲc),目前距应对气候变暖目标(Ⅰb)已高出了7个亚级.鄂尔多斯市温室气体排放亟待降低.     

Greenhouse gas mitigation with scarce land: The potential contribution of increased nitrogen input

Agricultural lands have been identified to mitigate greenhouse gas (GHG) emissions primarily by production of energy crops and substituting fossil energy resources and through carbon sequestration in soils. Increased fertilizer input resulting in increased yields may reduce the area needed for crop production. The surplus area could be used for energy production without affecting the land use necessary for food and feed production. We built a model to investigate the effect of changing nitrogen (N) fertilizer rates on cropping area required for a given amount of crops. We found that an increase in nitrogen fertilizer supply is only justified if GHG mitigation with additional land is higher than 9–15 t carbon dioxide equivalents per hectare (CO₂-eq._./ha). The mitigation potential of bioenergy production from energy crops is most often not in this range. Hence, from a GHG abatement point of view land should rather be used to produce crops at moderate fertilizer rate than to produce energy crops. This may change if farmers are forced to reduce their N input due to taxes or governmental regulations as it is the case in Denmark. However, with a fertilizer rate 10 % below the economical optimum a reduction of N input is still more effective than the production of bioenergy unless mitigation effect of the bioenergy production exceeds 7 t carbon dioxide (CO₂)-eq._./ha. An intensification of land use in terms of N supply to provide more land for bioenergy production can only in exceptional cases be justified to mitigate GHG emissions with bioenergy under current frame conditions in Germany and Denmark.     

华北平原农田管理措施对冬小麦-夏玉米轮作系统N2O和CH4排放的影响

华北平原是我国重要的粮食生产基地,其农业生产对N_2O和CH_4也具有重要影响.本研究设置包括3类不同农田管理措施的田间试验,即免耕(No-tillage,N)/旋耕(Rotary,T)、秸秆清茬(Cleaning,S0)/还田(Straw,S1)以及不同氮肥水平(常规氮肥(F2),优化氮肥(F1)和空白处理(F0)),分析对产量、N_2O和CH_4排放的影响以及与土壤性状的关系.结果表明,优化氮肥能保持和当地常规氮肥水平相同的粮食产量,同时可以有效降低温室气体CO2-eq(45.4%).秸秆还田可以显著降低N_2O的排放,其中在夏玉米季效果尤为明显.施用氮肥能够抑制土壤对CH_4的吸收.夏玉米季是N_2O排放的主要时期(N_2O累积排放占全年的59%~78%).土壤NO-3含量、WFPS和土壤温度都对N_2O有显著影响.主效应和交互作用分析证明,氮肥水平对两季作物产量、秸秆还田对冬小麦的产量有显著影响;耕作方式与氮肥水平、秸秆还田分别对两季作物产量和CH_4有极显著的交互作用,秸秆处理和氮肥水平对CH_4排放和冬小麦产量有显著的交互作用;三因素的交互作用体现在对冬小麦产量和两季作物的总产量有显著影响.在华北平原当前氮肥水平上降低30%仍能维持和当地常规农业管理措施相同的作物产量,降低N_2O和CH_4排放45%以上,秸秆还田体现出降低N_2O排放以及长期提高土壤有机碳水平的效益.     

亏缺灌溉对冬小麦农田温室气体排放的影响

为研究不同时期亏水量对冬小麦农田土壤温室气体排放的影响,优化灌溉管理措施,试验采用静态箱-气相色谱法对关中平原冬小麦(2016年10月～2017年6月)农田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)排放通量进行了监测研究.试验在冬小麦3个生育期(越冬期、拔节至抽穗期、抽穗至灌浆期)各设置3个灌水水平(充分灌溉,100%;轻度水分亏缺,80%;重度水分亏缺,60%),共6个处理(CK、T1、T2、T3、T4、T5,其中CK处理为充分灌溉处理,其它处理均为不同程度的水分亏缺处理).阐述了3种气体(CO_2、N_2O和CH_4)在全生育期的动态变化特征,并用作物产量、长远增温效应(net GWP_L)和当季增温效应(net GWPS)这3个指标综合评估不同生育期亏水水平对关中平原小麦经济效应和生态效应的影响.结果表明,生育期灌溉后CO_2、N_2O排放通量基本上呈增加趋势,以CK处理最高,而灌溉后土壤CH_4吸收通量迅速减小,高水分处理甚至出现排放特征.与CK处理相比,T1、T2、T3、T4和T5处理下小麦季CO_2排放总量分别显著降低了13. 32%、25. 98%、5. 55%、15. 47%和17. 52%(P 0. 05),N_2O排放总量分别显著降低了12. 20%、18. 00%、5. 63%、11. 54%和13. 53%(P 0. 05),CH_4吸收总量分别显著增加了46. 47%、75. 78%、19. 47%、53. 40%和62. 33%(P 0. 05); T1、T2、T3、T4和T5处理net GWP_L较CK处理分别显著降低了10. 07%、12. 77%、6. 50%、6. 81%和11. 53%(P 0. 05);除T3处理外,其他处理较CK处理net GWPS分别显著降低了13. 21%、37. 65%、24. 60%和19. 86%(P 0. 05); T1、T2、T3、T4和T5处理小麦产量较CK处理分别显著减少了12. 56%、32. 53%、2. 25%、20. 93%和18. 14%(P 0. 05),T3处理较CK处理减产2. 25%,但无显著性差异(P 0. 05).亏缺灌溉显著降低了小麦地温室气体的排放,但会造成不同程度的减产,综合考虑不同生育期亏水水平处理下小麦地的经济效应和生态效应,T3处理更有利于关中平原冬小麦的保产节水减排.     

Water regime-nitrogen fertilizer incorporation interaction: Field study on methane and nitrous oxide emissions from a rice agroecosystem in Harbin, China

Water regime and nitrogen (N) fertilizer are two important factors impacting greenhouse gases (GHG) emission from paddy field, whereas their effects have not been well studied in cold region. In this study, we conducted a two-year field experiment to study the impacts of water regime and N fertilizer on rice yields and GHG emissions in Harbin, China, a cold region located in high latitudes. Our results showed that intermittent irrigation significantly decreased methane (CH₄) emission compared with continuous flooding, however, the decrement was far lower than the global average level. The N₂O emissions were very small when flooded but peaked at the beginning of the disappearance of floodwater. The N fertilizer treatments increased CH₄ emissions at low level (75kgN/ha). But both CH₄ and N₂O emissions were uninfluenced at the levels of 150kgN/ha and 225kgN/ha. Rice yields increased under intermittent irrigation and were highest at the level of 150kgN/ha. From our results, we recommended that the intermittent irrigation and 150kgN/ha as the ideal water regime-nitrogen fertilizer incorporation for this area to achieve low GHG emissions without impacting rice yields.     

生物质炭与有机物料混施对土壤温室气体排放和微生物活性的影响

土壤是温室气体的重要排放源,在土壤中施入生物质炭和有机物料对土壤微生物在土壤碳氮转化和微量气体代谢方面有着重要作用,不过迄今在生物质炭和有机物料混施对土壤温室气体排放和微生物活性的影响方面的研究尚少.本研究采用室内培养试验,利用土壤添加生物质炭和生物质炭与不同有机物料混施,探究生物质炭和有机物料混施对土壤温室气体排放及微生物活性的影响.共设5个处理:新鲜土壤(S)、新鲜土壤+2%生物质炭(SB)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%大豆饼(SBS)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%小麦秸秆(SBW)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%鸡粪(SBC).研究表明:只添加生物质炭对温室气体的排放影响不明显;生物质炭与有机物料混施使土壤的CO2、N2O排放明显增加,而对CH4的排放影响不明显;从温室气体增温潜势(GWP)变化可以看出有机物料施用对温室效应具有明显的增强作用;生物质炭与有机物料混施在一定程度上增加微生物生物量碳和代谢熵(q CO2),各处理的代谢熵是对照处理S的0.18~4.37倍;不同有机物料对FDA水解酶、过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性都表现为激活作用.