华北平原作物生产碳足迹分析

【目的】分析华北平原作物生产碳足迹的动态、分布以及构成,为发展低碳农业提供理论支撑与科学依据。【方法】基于中国华北平原河北、北京、天津、山东、河南5个代表省(市)的47个市的耕地面积、农作物播种面积、产量、产值及作物生产投入等统计数据,利用农业领域碳足迹理论及生命周期评价法,估算作物生产的单位播种面积碳足迹(CFs)、单位耕地面积碳足迹(CFc)、单位产量碳足迹(CFy)及单位产值碳足迹(CFv)。以2002年为节点,把1993—2012年分为两个时间段,分析作物生产碳足迹的变化趋势以及华北平原47个市的作物生产碳足迹的分布、构成情况。根据1993—2012年不同市的平均单产,取5个单产最高与5个单产最低的市,分析华北平原高产市与低产市的碳足迹、单位面积投入以及作物构成。【结果】华北平原作物CFs、CFc在过去20年里呈增加趋势,CFs平均值从时段Ⅰ的4.08 t CO2eq·hm-2升高到时段Ⅱ的4.72 t CO2eq·hm-2,平均变化率为0.66t CO2eq·hm-2·10a-1;CFc平均值从时段Ⅰ的6.81 t CO2eq·hm-2升高到时段Ⅱ的8.12 t CO2eq·hm-2,平均变化率为1.16t CO2eq·hm-2·10a-1。华北平原作物CFy、CFv在过去20年里呈降低趋势,CFy平均值从时段Ⅰ的0.54 t CO2eq·t-1下降到时段Ⅱ的0.42 t CO2eq·t-1,平均变化率为-0.12 t CO2eq·t-1·10a-1;CFv平均值从时段Ⅰ的3.91 t CO2eq·$10-4下降到时段Ⅱ的2.51 t CO2eq·$10-4,平均变化率为-1.60 t CO2eq·$10-4·10a-1。华北平原不同区域作物生产碳足迹差异较大,沿海地区(唐山、天津、秦皇岛、东营、烟台等)CFs、CFc较大,CFy、CFv较小,河南南部地区(驻马店、信阳、平顶山、洛阳)CFs、CFc较小,CFy、CFv较大。高产市CFs、CFc显著高于低产市,CFy、CFv显著低于低产市(P<0.05);高产市单位面积投入显著高于低产市,且蔬菜种植面积比例高于低产市(P<0.05)。在华北平原作物生产的碳足迹构成中,灌溉用电(30.25%)、氮肥投入(23.07%)以及农田N2O直接排放(19.83%)所占比例较大,其他投入所占比例较小。【结论】在过去20年里,华北平原作物单位播种面积碳足迹、单位耕地面积碳足迹呈增加趋势,而单位产量碳足迹、单位产值碳足迹呈降低趋势。在华北不同区域中,沿海各市前两者较大,后两者较小,而河南南部各市前两者较小,后两者较大。碳足迹构成中,灌溉用电与氮肥投入所占比例较高,高产市单位面积投入及蔬菜种植比例较大。