商品大豆的碳足迹:从种子到商品大豆的温室气体排放

· 大豆,碳足迹核算导则,碳排放,农业食品

商品大豆的生命周期包括种植、收获、初加工;期间和温室气体排放相关的具体环节包括整地、播种、施肥、田间管理、收获、秸秆处理、除杂、储运等;其中,施肥和机械作业的能源消耗产生的温室气体排放约占总排放量的65%,是主要的温室气体排放源(楚天舒,2021)。

参考永续未来前沿技术促进中心企业标准《农牧业食品行业的产品碳足迹核算导则》,施肥产生的温室气体排放量可采用排放因子法计算,具体为,温室气体排放量即活动数据与温室气体排放因子的乘积,如式(1)所示:

𝐸𝐺𝐻𝐺 = 𝐴𝐷 × 𝐸𝐹 × 𝐺𝑊𝑃 式(1)

式中,

­▪ EGHG为温室气体排放量,单位为吨二氧化碳当量(kgCO2e);案例中具体为施肥所产生的温室气体排放量;

­▪ 𝐴𝐷 为温室气体活动数据,单位根据具体排放源确定;案例中具体为单位面积每公顷所需的氮肥量,单位为kg/ hm²;

­▪ 𝐸𝐹 为温室气体排放因子,单位与活动数据的单位相匹配;案例中具体为每千克施肥量排放的温室气体量,单位为kg;

­▪ 𝐺𝑊𝑃为全球增温潜势,数值可参考政府间气候变化委员会(IPCC)提供的数据;案例中具体为施肥排放温室气体种类为氧化亚氮(N2O),转化为二氧化碳当量的全球增温势能为265(Church,2013)。

概算如下,确定施肥的温室气体种类为氧化亚氮(N2O),转化为二氧化碳当量的全球增温势能为265(Church,2013)。施用每千克化肥(氮肥)的N2O排放系数为0.0661 kg(王桂良,2014);国家统计局数据显示,2015-2020年单位面积每公顷大豆平均年产量为1960 kg。采用单位面积施肥排放温室气体排放量除以单位面积大豆产量将得到单位质量每吨大豆施肥排放的温室气体量,单位为kg/t;再将其乘以温室气体种类的全球增温潜势换算为二氧化碳当量,单位为kgCO2e /t。

机械作业消耗能源产生的温室气体排放量采用燃料分类基础的估算法。大豆种植环节燃料主要为柴油,每公顷柴油投入量为107.45 kg(楚天舒,2021),每千克柴油温室气体排放系数为3.75 kg(Chen,2014)。

参照上述方法,前人研究如表1所示,结果显示,在中国生产模式下,考虑施肥为温室气体排放源时,每吨商品大豆碳足迹为1525 kgCO2e(贺东仙,2021)。考虑施肥、机械作业所用柴油为温室气体排放源时,每吨商品大豆碳足迹为1470 kgCO2e(楚天舒,2021)。在阿根廷生产模式下,考虑施肥、机械作业所用柴油为温室气体排放源时,每吨商品大豆碳足迹为615 kgCO2e(Dalgaard,2008)。在哈萨克斯坦生产模式下,考虑施肥、机械作业所用柴油为温室气体排放源时,每吨商品大豆碳足迹为977kgCO2e(楚天舒,2021)。

*注:

1525,中国生产模式,施肥为排放源,施肥排放系数参考《省级温室气体清单编制指南(试行)》,单位面积大豆施肥量参考《全国农产品成本收益资料汇编》(2002-2019);

1470,中国生产模式,施肥和柴油为排放源,施肥排放系数参考(陈舜,2015),柴油的排放系数(Chen,2014),单位面积大豆施肥量及柴油投入量参考(楚天舒,2021);

977,哈萨克斯坦生产模式,施肥和柴油为排放源,施肥排放系数参考(陈舜,2015),单位面积大豆施肥量及柴油投入量参考(楚天舒,2021),柴油的排放系数参考(Chen,2014)。

615,阿根廷生产模式,施肥、柴油和润滑油为排放源,单位面积大豆施肥量和柴油使用量参考(Begenisic,2003),润滑油使用量参考(Yusoff,2007)。

 

主要参考文献:

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Chen S, Lu F, Wang X K. Estimation of greenhouse gases emission factors for China’s nitrogen, phosphate, and potash fertiliazers[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(19): 6371-6383.

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[4]王桂良. 中国三大粮食作物农田活性氮损失与氮肥利用率的定量分析[D]. 中国农业大学, 2014.

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[9]Dalgaard R, Schmidt J, Halberg N, et al. Case Study LCA of Soybean Meal[J]. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2008, 13(3): 240-254.

[10]Dalgaard T , Halberg N, Porter JR. A model for fossil energy use in Danish agriculture used to compare organic and conventional farming[J]. Agric Ecosyst Environ, 2001, 87 (1): 51–65.

[11]Yusoff S, Hansen S B. Feasibility Study of Performing an Life Cycle Assessment on Crude Palm Oil Production in Malaysia[J]. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2007, 12(1): 50-58.

本文供稿人:王凤忠 崔雨同 张波

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