J. Clean. Prod丨中国粮食作物碳足迹的时空格局

论文内容

研究背景：

农业在减缓气候变化中起着关键作用。它产生了全球人为非二氧化碳( CO2 )温室气体( GHGs )的56 %。水稻、小麦和玉米作为世界上最重要的主食，在2014年中占世界谷物产量的89 %以上，为人类提供了37 %的蛋白质和42.5 %的热量。中国是世界上人口最多的国家，也是温室气体排放最多的国家。从2004年到2013年，中国人口以6.79亿人/年的速度增长。不断增长的人口需要更多的粮食供应，从而导致温室气体排放的增加。2000到2014年，中国农业温室气体排放量增加了16 %。从1993年到2007年，种植业温室气体排放增加了49 %。水稻、小麦和玉米的温室气体排放强度从1985年到2010年增加了16 %、29 %和37 %。通过减少氮肥的使用和发展大型农场来减少水稻、小麦和玉米的温室气体排放具有很大的潜力。

研究内容：

如图1所示，根据2004~2013年各省PCFs和FCFs的具体数值，计算出各省PCFs和FCFs的均值和标准差。水稻的单位产量的CF和单位面积的CF在三种作物中最高，玉米的最低。

图1: ( a )水稻，( b )小麦和( c )玉米的Pcfs和Fcfs。误差棒表示标准差( S.D. )。蓝色实线代表全国平均的PCFs和FCFs，蓝色虚线代表S.D .

加权平均FCF在不同省份表现出明显的差异性。南方省份的单位面积碳足迹高于北方省份，东部省份的FCF大于西部省份。东南省份中浙江的加权平均FCF最高，西北省份青海的加权平均FCF最低，约为其6倍。

三种粮食作物的空间分布导致不同省份的FCFs组成不同。小麦和玉米是北方省份的主要粮食作物，而水稻是南方省份的主要粮食作物。

图2:不同省份的加权平均单位面积碳足迹

中国在2004~2013年期间从三种作物的生产中排放占2004 - 2012年农业温室气体排放总量的42.00 到49.69 %。占2004~2011年全国温室气体排放量的4.26 到6.28 % 。从2004年到2013年，三种作物排放的温室气体及其总和均呈线性增加。水稻和小麦的单位面积碳足迹以及三种作物的耕地面积均显著增加了。水稻、小麦、玉米及其加权平均值的单位产量碳足迹变化不明显。

图3：( a ) GHG的年际变化；( b )水稻、小麦、玉米的FCF及其加权平均值；( c )水稻、小麦、玉米的PCF及其加权平均值；( d )水稻、小麦和玉米的种植面积；( e ) 2004 - 2013年三种粮食作物的单产。

如图4，化肥生产和农田排放是整个调查期间温室气体排放的主要来源。化肥生产贡献了41.96 到44.39 %的温室气体排放，农田排放占粮食作物温室气体排放的31.82 到36.98 %

图4:不同来源对粮食作物温室气体排放总量的贡献

研究结论：

研究表明，2004 - 2013年中国粮食作物温室气体排放总量增加了1.94 % /年。主要原因是耕地面积和单产的增加。3种作物的加权平均FCF在不同省份表现出较大的空间差异性。多种环境和社会经济条件影响了功能区划的空间分布，且影响程度因省份而异。本研究强调了减少粮食作物碳足迹在减少温室气体排放中的重要性，以及3种粮食作物碳足迹的复杂影响因素。结果表明，温室气体减排策略应根据当地的社会经济和环境状况而有所不同。

期刊信息

期刊：Journal of Cleaner Production

影响因子（2022）：11.1

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转自：“农科学术圈”微信公众号

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