農(nóng) 業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報 2016 年 1 月 第 33 卷 第 1 期 92 101 January 2016 Vol 33 No 1 92 101 Journal of Agricultural Resources and Environment 近幾年來 隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整 蔬菜種植業(yè)發(fā) 展迅速 據(jù)統(tǒng)計 2011 年我國蔬菜種植面積達(dá) 0 20 億 hm 2 總產(chǎn)量達(dá) 6 79 億 t 總產(chǎn)值 1 26 萬億元 占種植 業(yè)總產(chǎn)值的 30 以上 且超過了我國的糧食總產(chǎn)值 1 蔬菜是最重要消費品和必不可少的農(nóng)產(chǎn)品 而蔬菜的 生產(chǎn)情況更與農(nóng)民利益 人民生活息息相關(guān) 引起廣 泛關(guān)注 目前 蔬菜種植業(yè)方面的研究主要集中 2 個 方面 一是生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益問題研究 馬一娜等 2 通過對 山西省蔬菜產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益比較分析 確立保護(hù)地蔬菜 業(yè)在山西農(nóng)業(yè)的重要地位 肖蓉 3 對江西省蔬菜產(chǎn)業(yè) 的經(jīng)濟(jì)效益研究結(jié)果表明 作物種植耗費工作量和收 益基本成正比 蔬菜產(chǎn)業(yè)的高效益是以繁重的工作量 為代價的基本現(xiàn)實 馮麗娟等 4 通過分析我國綠色蔬 菜發(fā)展存在的問題 從人才 政策 管理方面提出相應(yīng) 的對策 為提高蔬菜產(chǎn)業(yè)收益提供參考 二是生產(chǎn)生 態(tài)問題研究 主要是生產(chǎn)碳效益方面 Hillier 等 5 對英 不同蔬菜品種生產(chǎn)效益和碳效益評價 胡 亮 文禮章 彭云鵬 易 倩 徐 練 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院 湖南 長沙 410128 摘 要 實驗通過對瀏陽市 4 個農(nóng)場 2 種生產(chǎn)模式 8 種蔬菜 3 年的經(jīng)濟(jì) 生產(chǎn)成本 投入產(chǎn)出比等 和環(huán)境 碳排放量 碳足跡 指標(biāo) 值進(jìn)行分析 結(jié)果表明 1 有機(jī)生產(chǎn)模式的投入產(chǎn)出比和碳足跡分別為無公害生產(chǎn)的 18 5 和 87 4 2 肥料和電耗是最主要的 碳排放來源 分別占碳排放總量的 58 76 和 16 67 3 碳排放量和碳足跡都與 N 肥之間成正相關(guān)關(guān)系 即施用的 N 肥越多 碳排 放量就越多 碳足跡也越大 4 有機(jī)模式下 有機(jī)肥用量達(dá)到 122 352 kg hm 2 時 作物產(chǎn)量最大 而無公害模式下 農(nóng)用化學(xué)品投 入 20 103 元 hm 2 時 葉菜產(chǎn)量最大 因此 要保障蔬菜增產(chǎn)豐收 同時盡可能地減少碳排放量 其主要出路在于推廣有機(jī)模式 增 施有機(jī)肥 減少無機(jī) N 肥和其他農(nóng)用化學(xué)品的使用 建立節(jié)水灌溉體系以節(jié)約用電量 關(guān)鍵詞 生產(chǎn)效益 碳效益 生命周期評價法 蔬菜生產(chǎn) 中圖分類號 S181 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號 2095 6819 2016 01 0092 10 doi 10 13254 j jare 2015 0121 引用格式 胡 亮 文禮章 彭云鵬 等 不同蔬菜品種生產(chǎn)效益和碳效益評價 J 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報 2016 33 1 92 101 HU Liang WEN Li zhang PENG Yun peng et al Evaluation of Production and Carbon Benefit of Different Vegetables J Journal of Agricultural Resources and Environment 2016 33 1 92 101 Evaluation of Production and Carbon Benefit of Different Vegetables HU Liang WEN Li zhang PENG Yun peng YI Qian XU Lian College of Plant Protection Hunan Agricultural University Changsha 410128 China Abstract This study analyzed environmental and economic benefits of 8 types of vegetables in 4 different farms over 3 years The specific results were as follows 1 The input output ratio and carbon footprint of organic production mode was 18 5 and 87 4 of that of pollution free mode respectively 2 Fertilizer and power consumption was the main source of carbon emissions accounting for 58 76 and 16 67 of total carbon emissions respectively 3 There were positive correlations between N fertilizer and both carbon emissions and carbon footprint In otherwords higheruseofNfertilizerresultedinhighercarbonemissionsandcarbonfootprint 4 Whenorganicfertilizersusereached122352 kg hm 2 the crop production could reach the maximum under organic mode Under the mode of pollution free production when agricultural chemicals input reached 20 103 yuan hm 2 leafy vegetable production could reach the maximum Therefore to increase production and re duce carbon emissions in the process of vegetable production the main approach was to use organic mode increase the quantity of organic fertilizer instead of the use of inorganic N fertilizer and other agricultural chemicals and establish water saving irrigation system for electrici ty efficiency Keywords production benefit carbon benefit life cycle assessment vegetable production 收稿日期 2015 05 10 基金項目 湖南省財政廳專項基金 2013017 作者簡介 胡 亮 碩士研究生 專業(yè)方向為蔬菜生產(chǎn)過程中生態(tài)安全 性評估和秸稈綜合利用 E mail 1248384476 通信作者 文禮章 E mail weninsect123 92 2016 年 1 月 蔬菜生產(chǎn)模式 Praduction pattern 農(nóng)場 farm 肥料平均用量 kg hm 2 Fertilizer average dosage 農(nóng)藥平均用量 kg hm 2 Pesticides average dosage 殺蟲工具 Insecticidal tool N 肥 N fertilizer P 2 O 5 肥 P 2 O 5 fertilizer K 2 O 肥 K 2 O fertilizer 廄肥 Manure 殺蟲劑 Insecticide 除草劑 Herbicides 滅菌劑 Sterilizing agent 有機(jī)模式 Organic pattern A 0 0 0 31 272 0 0 0 太陽能殺蟲燈 殺蟲板 無公害模式 Pollution free pattern B 398 286 352 13 500 0 23 9 9 20 39 C 659 340 382 18 750 0 42 14 4 22 35 D 597 318 355 24 562 0 4 14 1 21 95 表 1 4 個農(nóng)場的特點和差異 Table 1 The characteristics and differences of the 4 farms 國主要食物農(nóng)產(chǎn)品 馬鈴薯 西紅柿及油菜等 進(jìn)行了 碳足跡調(diào)查 提出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳足跡的一般資料 張志 斌 6 研究設(shè)施蔬菜低碳生產(chǎn)技術(shù) 為蔬菜生產(chǎn)節(jié)能減 排做出貢獻(xiàn) 上述研究為蔬菜種植業(yè)的發(fā)展提供了重 要資料 但由于視角單一 缺少對經(jīng)濟(jì)與生態(tài)方面綜 合考慮 使得一些提高經(jīng)濟(jì)效益的對策破壞生態(tài)環(huán) 境 而部分維護(hù)環(huán)境的舉措又損害了經(jīng)濟(jì)效益 不利 于蔬菜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展 本文對有機(jī)生產(chǎn) 不使用化 肥和農(nóng)藥 和無公害生產(chǎn) 可以按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)使用化肥 和農(nóng)藥 模式下 露天蔬菜生產(chǎn)成本 物質(zhì)成本和人工 成本 產(chǎn)量 投入產(chǎn)出比 碳排放量 碳吸收量 碳足 跡等展開調(diào)查 基于生產(chǎn)效益和碳效益二元視角分析 露天蔬菜實際生產(chǎn)過程中經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的矛 盾 期望為高效低碳蔬菜生產(chǎn)提供參考 1 材料與方法 1 1 研究地區(qū)概況 本研究調(diào)查的 4 個農(nóng)場中 1 個為有機(jī)生產(chǎn)模式 定義為 A 3 個為無公害生產(chǎn)模式 分別定義為 B C D 見表 1 有機(jī)生產(chǎn)模式是遵照有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)標(biāo) 準(zhǔn) 自然學(xué)規(guī)律和生態(tài)學(xué)原理 在生產(chǎn)過程中不采用 基因工程獲得的生物及其產(chǎn)品 不使用化學(xué)合成投入 品的一種持續(xù)穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程 7 而無公害生產(chǎn) 模式下可以合理使用低毒低殘留的農(nóng)業(yè)化學(xué)品 但在 收獲時有害物質(zhì)的殘留量不超過國家允許的標(biāo)準(zhǔn) 8 調(diào)查選擇的 4 個農(nóng)場都有國家頒布的產(chǎn)品認(rèn)證書 符 合國家相關(guān)蔬菜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)查地位于湖南省瀏陽市 27 51 20 28 34 06 N 113 10 24 114 14 58 E 屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣 候 雨量充沛 年平均氣溫 16 7 18 2 年日照時數(shù) 1 490 1 850 h 年降水量 1 457 2 247 mm 9 瀏陽市是 全國無公害蔬菜示范縣 全國蔬菜標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)示范 縣 2013 年全市蔬菜復(fù)種面積達(dá) 3 05 萬 hm 2 總產(chǎn)量 90 萬 t 總產(chǎn)值 12 8 億元 占種植業(yè)產(chǎn)值的 35 3 對 全市農(nóng)民的人均純收入貢獻(xiàn)率達(dá) 30 蔬菜產(chǎn)業(yè)已經(jīng) 成為瀏陽市種植業(yè)的 八大特色產(chǎn)業(yè) 之一 10 1 2 調(diào)查方法 本次研究主要參照生命周期評價 Life cycle as sessment LCA 的方法 11 和 IPCC 方法一 Tier1 建立 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)碳足跡的估算模型 并以蔬菜生產(chǎn)過程 中產(chǎn)生的碳排放量減去相對應(yīng)的碳吸收量 得到其相 應(yīng)的碳足跡值 然后 應(yīng)用投入產(chǎn)出比分析 12 和相關(guān) 回歸等統(tǒng)計方法分析蔬菜的經(jīng)濟(jì)效益與生產(chǎn)成本以 及碳足跡值等環(huán)境指標(biāo)之間的定量關(guān)系 1 2 1 調(diào)查流程和邊界 本文以 4 個典型農(nóng)場蔬菜生產(chǎn)為研究對象進(jìn)行 評估 評價單位面積蔬菜生命周期內(nèi)生產(chǎn)成本及碳足 跡 研究內(nèi)容主要涉及 2011 2013 年間 4 個農(nóng)場 8 種蔬菜生產(chǎn)過程中所耗費的農(nóng)用化學(xué)品 種子 機(jī)械 人工 農(nóng)具 灌溉的經(jīng)濟(jì)成本以及產(chǎn)生的碳排放量和 植物固碳 其中 有機(jī)模式下碳排放的計算范圍包括 有機(jī)肥 秸稈和雞糞 人工 農(nóng)械 電 油料 地膜以及 土壤的碳排放量 因為作物凋零物和還田秸稈的固碳 經(jīng)過生物分解作用成為土壤生物碳 因此不計入碳排 放中 而有機(jī)肥是雞糞與秸稈的混合堆肥 蘿卜 萵 筍 莧菜有機(jī)肥中的秸稈是外來物 因此計入其中 1 2 2 數(shù)據(jù)來源與分析 原始數(shù)據(jù)主要來源于被調(diào)查農(nóng)場歷年系統(tǒng)記錄 的資料 其中主要采用了產(chǎn)量 人工勞動時間 油耗 量 電耗量 銷售價格 肥料 農(nóng)藥 種子 地膜種類及 用量等系列數(shù)據(jù) 作者所做的實地調(diào)查內(nèi)容主要包 括 各農(nóng)場的種植面積 作物密度 生物量 農(nóng)具 農(nóng)業(yè) 機(jī)械的折舊費和測量的蔬菜含水量 運用 EXCEL SPSS 18 軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析 1 3 指標(biāo)值系數(shù) 1 3 1 蔬菜的碳吸收率 含水量 經(jīng)濟(jì)系數(shù) 碳吸收是指作物在生長過程中吸收大氣中的 CO 2 轉(zhuǎn)換為有機(jī)物的過程 是主要的碳匯來源 本研 胡 亮 等 不同蔬菜品種生產(chǎn)效益和碳效益評價 93 農(nóng) 業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報 第 33 卷 第 1 期 表 3 田間作業(yè)人工效率和機(jī)械消耗 Table 3 The field operation manual and mechanical consumption efficiency 田間作業(yè) field operation 人工 Artificial 柴油 Diesel oil 電 Electricity 松土 Digging 0 333 m 2 min 1 播種 Seedling 1 m 2 min 1 1 28 m min 1 4 株 min 1 間苗 Thinning 1 5 m min 1 施肥 Fertilization 1 5 株 min 1 300 g min 1 6 5 L h 1 耕地 Plow tillage 0 4 m 2 min 1 20 25 L hm 2 耙地 Harrowing field 24 45 L hm 2 做畦 Doing the strip 0 5 m min 1 1 m 2 min 1 定植 Engraftment 4 株 min 1 裝燈 Dighting 0 05 臺 min 1 防蟲 Insect resistant 2 片 min 1 100 頭 min 1 打杈 Pruning 0 67 杈 min 1 拉秧 Seeding 0 67 株 min 1 搭架 Installing frame 0 67 株 min 1 落蔓 Falling tendril 1 株 min 1 綁蔓 Tying tendril 4 株 min 1 除草中耕 Weeding 1 m 2 min 1 灌溉 Irrigation 0 067 hm 2 h 1 1 5 kW h 1 噴藥 Spraying 666 7 g min 1 采收 Harvest 12 500 g h 1 運輸 Transport 0 2 L km 1 切稈 Cutting the rod 16 2 L hm 2 表 2 蔬菜的含水量和經(jīng)濟(jì)系數(shù) Table 2 Water content of vegetables and economic coefficient 注 含水量計算公式 W W f W d W f 100 W 為含水量 W f 為濕重 W d 為干重 經(jīng)濟(jì)系數(shù)計算公式 E E i Et E 為經(jīng)濟(jì)系數(shù) E i 為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 E t 為 生物量 Note The formula of water content W W f W d W f 100 W as moisture content W f as the wet weight W d as dry weight Economic coefficient calculation formula E E i Et E for economic coefficient E i for economic output E t for biomass 蔬菜品種 Vegetable varieties 含水量 Water content 經(jīng)濟(jì)系數(shù) 有機(jī)模式 Economic coefficient Organic pattern 經(jīng)濟(jì)系數(shù) 無公害模式 Economic coefficient Pollution free pattern 黃瓜 Cucumber 98 3 0 240 0 548 0 苦瓜 Bitter melon 94 9 0 230 0 365 7 青椒 Green pepper 95 7 0 334 0 577 5 茄子 Eggplant 97 5 0 280 0 516 1 豆角 Beans 94 6 0 133 0 290 8 蘿卜 Radish 97 8 1 1 萵筍 Lettuce 97 5 1 1 莧菜 Amaranth 82 8 1 1 究通過植物氣候箱烘干法得出蔬菜的含水量 反復(fù)稱 量作物的生物量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 計算出經(jīng)濟(jì)系數(shù)等數(shù)據(jù) 表 2 蔬菜碳吸收率取常見值 0 45 13 14 1 3 2 田間作業(yè)指標(biāo)系數(shù) 田間作業(yè)包括人工 機(jī)械投入 根據(jù)實際情況 無 公害作業(yè)人工費 6 元 h 1 有機(jī)作業(yè)人工費按 8 94 元 h 1 加 1 6 元 kg 1 產(chǎn)量提成核算 通過測定不同農(nóng) 戶在不同時間從事田間作業(yè)的工作量和耗時 得出平 均人工效率 對機(jī)械田間作業(yè)能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計 計算得出 耗油 耗電的相關(guān)數(shù)據(jù) 農(nóng)業(yè)化學(xué)品 農(nóng)藥 化肥 地膜 等 的投入成本按照農(nóng)場購買的實際價格計算 表 3 1 3 3 碳排放系數(shù) 參數(shù)選擇遵照 就近完整原則 見 3 1 即首選 國內(nèi)的參數(shù) 其次是國外的參數(shù) 優(yōu)先選用個人或組 織研究得出的系統(tǒng)性權(quán)威參數(shù) 對于部分空白系數(shù) 采用能值法估算 各物質(zhì)碳排放參數(shù)見表 4 1 4 碳足跡計算 此處 采用 IPCC 方法一 Tier1 計算碳足跡 其 公式如下 N c E t C t 1 E t n i 1 Q i C i 2 C t n i 1 C d n i 1 C f D w n i 1 C f Y w 1 W i H i 3 式 1 中 N c 表示碳足跡 E t 表示碳排放 C t 表示碳 吸收 式 2 中 Q i 為物質(zhì)或活動的數(shù)量或強(qiáng)度數(shù) 據(jù) C i 為單位碳排放因子 每個單位的 CO 2 當(dāng)量 i 為第 i 種農(nóng)作物的種類 式 3 中 C d 為某種作物對 碳的吸收量 C f 為作物的碳吸收率 無量綱 D w 為生 物產(chǎn)量 干物質(zhì) Y w 為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 W i 為作物的含水 94 2016 年 1 月 表 4 農(nóng)業(yè)資料碳排放系數(shù) Table 4 Carbon emission factor of agricultural information 碳排放系數(shù) Carbon emission factor 參考文獻(xiàn) References 滅菌劑 Sterilizing agent 3 9 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 15 殺蟲劑 Insecticide 5 1 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 15 除草劑 Herbicides 6 3 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 15 N 肥 N fertilizer 1 74 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 16 P 2 O 5 肥 P 2 O 5 fertilizer 0 165 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 17 K 2 O 肥 K 2 O fertilizer 0 120 28 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 17 N 肥引起的土壤溫室 N fertilizer caused greenhouse soil 2 384 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 18 19 農(nóng)膜 Plastic sheeting 0 68 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 20 廄肥 Manure 0 027 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 15 種子 Seeds 1 18 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 21 電力 Power 0 994 4 kg Ce kW h 1 文獻(xiàn) 22 柴油 Power 0 94 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 15 秸稈 Straw 1 0 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 19 勞力 Labor 0 86 kg Ce 人 1 d 1 文獻(xiàn) 19 水泵 Pumps 6 2 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 19 太陽能殺蟲燈 Solar insecticidal light 213 07 kg Ce 臺 1 文獻(xiàn) 23 24 殺蟲板 Insecticidal board 1 553 kg Ce kg 1 文獻(xiàn) 25 鐵制農(nóng)具 Iron tools 4 3 kg Ce 把 1 文獻(xiàn) 26 項目 Item 率 H i 為經(jīng)濟(jì)系數(shù) 2 結(jié)果與分析 2 1 露天蔬菜生產(chǎn)效益分析 生產(chǎn)成本 投入產(chǎn)出比 產(chǎn)量 無公害模式下 8 種主要蔬菜近 3 年的生產(chǎn)成本介 于 45 921 145 976 元 hm 2 之間 總體平均達(dá)到 86 335 元 hm 2 表 5 不同蔬菜品種單位面積生產(chǎn)成本差異 明顯 其中黃瓜的生產(chǎn)成本為 145 976 元 hm 2 相當(dāng) 于莧菜的 3 18 倍 露天蔬菜的生產(chǎn)成本因不同品種 而有差異 因為投入不同而影響生產(chǎn)成本 特別是人 工投入 8 種露天蔬菜的生產(chǎn)成本由高到低順序為 黃瓜 茄子 苦瓜 蘿卜 豆角 萵筍 青椒 莧菜 考慮 到銷售環(huán)節(jié)不確定和市場價格波動 投入產(chǎn)出比更能 直接 基礎(chǔ)反映蔬菜生產(chǎn)效益情況 12 表 5 表明 不同 種蔬菜投入產(chǎn)出比差異顯著 其中莧菜的投入產(chǎn)出比 最低 為 0 246 黃瓜 萵筍 茄子 蘿卜投入產(chǎn)出比均 高于 1 不同蔬菜品種單位面積產(chǎn)量差異明顯 其中 黃瓜的產(chǎn)量高達(dá) 105 385 kg hm 2 是青椒的 2 94 倍 同時調(diào)查發(fā)現(xiàn) 化肥 農(nóng)藥 地膜等農(nóng)用化學(xué)品的投入 與葉菜 莧菜 萵筍 產(chǎn)量之間成二次曲線回歸關(guān)系 圖 1 即當(dāng)農(nóng)用化學(xué)品用量達(dá)到 20 103 元 hm 2 時 葉菜產(chǎn)量達(dá)到最大值 由表 6可知 有機(jī)模式下蔬菜的生產(chǎn)成本在 82806 260 981 元 hm 2 之間 7 種有機(jī)蔬菜的生產(chǎn)成本在 10 萬元 hm 2 以上 其中最高是黃瓜 高達(dá) 260 981 元 hm 2 有機(jī)黃瓜 苦瓜 豆角 萵筍 莧菜 茄子 青椒 蘿卜每公斤的生產(chǎn)成本依次為 3 8 4 5 4 7 2 7 4 5 3 6 3 5 5 元 8 種有機(jī)蔬菜的投入產(chǎn)出比平均為 0 163 且均低于 0 23 有機(jī)蔬菜的產(chǎn)量介于 18 347 5 68 023 5 kg hm 2 之間 平均達(dá)到 41 719 1 kg hm 2 僅 為無公害蔬菜的 74 18 同時調(diào)查發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥 秸稈 與雞糞 2 1 發(fā)酵而成 與有機(jī)蔬菜產(chǎn)量之間存在二次 曲線回歸關(guān)系 圖 2 即當(dāng)有機(jī)肥達(dá)到 122 352 kg hm 2 時 作物產(chǎn)量最大 而目前平均有機(jī)肥用量為 46 909 kg hm 2 因此增施有機(jī)肥是有機(jī)蔬菜增產(chǎn)豐收的重 要措施 2 2 露天蔬菜各生產(chǎn)資料成本分析 經(jīng)計算得出露天蔬菜生產(chǎn)過程中各生產(chǎn)資料投 入的成本占總生產(chǎn)成本比例見圖 3 在無公害和有機(jī) 模式下 人工成本占生產(chǎn)總成本比例分別為 74 33 和 94 02 不同蔬菜品種的人工成本占生產(chǎn)成本的比例 介于 66 83 96 45 之間 是最主要的成本來源 對 2 種模式下 生產(chǎn)成本與人工成本進(jìn)行線性回歸分 析 結(jié)果顯示生產(chǎn)成本隨著人工成本的增加而顯著線 性增加 無公害模式下化肥投入成本占總成本的 胡 亮 等 不同蔬菜品種生產(chǎn)效益和碳效益評價 95 農(nóng) 業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報 第 33 卷 第 1 期 注 表中數(shù)據(jù)為所有齡期的總平值 標(biāo)準(zhǔn)差 經(jīng) Duncan 新復(fù)極差法檢驗 同列數(shù)據(jù)后字母相同表示在 0 05 水平差異不顯著 下同 Note Data in the table are mean sd and followed by the same letter in the same column indicate no significantly difference at 0 05 level by Duncan s multiple range test The same as below 表 5 無公害蔬菜經(jīng)濟(jì) 碳效益清單 Table 5 Pollution free vegetable economy carbon benefits inventory 品種 Varieties 生產(chǎn)成本 元 hm 2 The cost of production 產(chǎn)量 kg hm 2 Output 投入產(chǎn)出比 Input and output ratio 碳排放 kg hm 2 Carbon emissions 碳吸收 kg hm 2 Carbon sequestration 碳足跡 kg hm 2 Carbon footprint 黃瓜 Cucumber 145 976 4 582g 105 385 4 490a 1 079 0 304cd 6 050 2 1 157 6a 1 350 2 1 157 5c 4 700 1 160a 苦瓜 Bitter melon 92 583 11 607e 47 962 2 327c 0 798 0 323bc 5 916 1 1 027 0a 1 105 8 53 6cd 4 810 4 994 7a 豆角 Beans 74 324 13 539c 36 614 4 230d 0 859 0 282bc 3 061 6 660 7de 1 608 3 185 8b 1 453 3 515 0c 萵筍 Lettuce 72 895 41 539c 45 572 2 931cd 1 086 0 248cd 3 902 2 651 3c 935 4 60 2d 2 966 9 685 6b 莧菜 Amaranth 45 921 614a 37 156 2 873d 0 246 0 021a 3 191 9 463 1de 2 652 2 205 1a 539 7 296 5d 茄子 Eggplant 111 507 12 981f 72 583 27 447b 1 229 0 614d 5 050 2 900 9b 1 831 3 692 5b 3 218 8 1 355 9b 青椒 Greenpepper 64 020 4 899b 35 813 2 359d 0 691 0 164b 3 655 9 706 4cd 1 642 2 108 2b 2 013 7 679 6c 蘿卜 Radish 83 454 3 025d 68 859 4 679b 1 067 0 207cd 2 260 4 395 7e 1 711 7 116 3b 548 6 504 7d 平均 Average 86 335 30 190 56 243 25 019 0 882 0 419 4 136 3 1 506 6 1 604 6 557 1 2 531 7 1 778 9 圖 1 農(nóng)用化學(xué)品與產(chǎn)量的關(guān)系 Figure 1 The relationship between agricultural chemicals and yield 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 55 000 50 000 45 000 40 000 35 000 30 000 農(nóng)用化學(xué)品投入 元 hm 2 產(chǎn) 量 k g h m 2 Y 4 375E 5 X 2 1 759X 28 454 724 R 2 0 735 F 20 76 P 0 001 表 6 有機(jī)蔬菜經(jīng)濟(jì) 碳效益清單 Table 6 Organic vegetable economy carbon inventory benefits 品種 Varieties 生產(chǎn)成本 元 hm 2 The cost of production 產(chǎn)量 kg hm 2 Output 投入產(chǎn)出比 Input and output ratio 碳排放 kg hm 2 Carbon emissions 碳吸收 kg hm 2 Carbon sequestration 碳足跡 kg hm 2 Carbon footprint 黃瓜 Cucumber 260 981 2 568a 68 023 5 4 213 1a 0 153 0 08b 4 549 56 0 00f 871 5 53 98d 3 678 03 53 98a 苦瓜 Bitter melon 175 608 3 406c 39 016 4 2 129d 0 18 0 06c 3 820 45 0 32e 932 13 24 6d 2 888 33 24 6b 豆角 Beans 145 159 2 394d 30 429 2 540e 0 191 0 00cd 2 551 42 5 07a 1 336 64 23 71c 1 214 78 20 44f 萵筍 Lettuce 127 755 5 618e 46 664 1 982 4c 0 110 0 02a 3 547 76 219 49d 957 82 40 69d 2 589 95 179 26c 莧菜 Amaranth 82 806 3 071g 18 347 5 2 335 1f 0 182 0 16c 3 477 6 49 29d 1 309 63 166 68c 2 168 43 120 13d 茄子 Eggplant 218 480 5 029b 60 303 2 3 143 4b 0 145 0 04b 3 411 39 40 05cd 1 521 48 79 31b 1 889 9 64 2e 青椒 Greenpeppers 180 211 4 159c 50 626 2 599 5b 0 143 0 04b 2 828 95 57 66b 2 364 03 84 53a 464 9 139 55g 蘿卜 Radish 102 790 1 241f 20 343 5 750f 0 202 0 05d 3 316 71 2 11c 505 7 18 65e 2 811 17 42b 平均 Average 161 724 57 383 41 719 1 17 364 0 163 0 03 3 437 98 582 9 1 224 87 540 0 2 213 17 976 5 圖 2 有機(jī)肥與產(chǎn)量的關(guān)系 Figure 2 The relationship between organic fertilizer and yield 產(chǎn) 量 k g h m 2 20 000 40 000 60 000 80 000 100 000 有機(jī)肥用量 kg hm 2 80 000 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 Y 5 476E 6 X 2 1 340X 7 010 812 R 2 0 728 F 28 142 P 0 001 96 2016 年 1 月 圖 3 各種生產(chǎn)資料成本占總成本的比例 Figure 3 The proportion of the cost of various production accounted in total cost 無 公 害 黃 瓜 有 機(jī) 黃 瓜 無 公 害 苦 瓜 有 機(jī) 苦 瓜 無 公 害 豆 角 有 機(jī) 豆 角 無 公 害 萵 筍 有 機(jī) 萵 筍 無 公 害 莧 菜 有 機(jī) 莧 菜 無 公 害 茄 子 有 機(jī) 茄 子 無 公 害 青 椒 有 機(jī) 青 椒 無 公 害 蘿 卜 有 機(jī) 蘿 卜 蔬菜種類 種子 農(nóng)藥 人工 機(jī)械 電耗 油料 地膜 肥料 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 生 產(chǎn) 資 料 所 占 成 本 比 例 13 73 是總成本的第二來源 說明減少勞動力和化 肥的投入是降低生產(chǎn)成本的有效途徑 2 3 露天蔬菜生產(chǎn)總碳足跡分析 碳排放 碳足跡的計算方法采用全環(huán)式 27 和生命 周期評價 無公害模式下 8 種蔬菜的碳足跡介于 539 7 4 810 4 kg hm 2 之間 表 5 平均達(dá)到 2 531 7 kg hm 2 高于陳琳等 29 對南京 5 種大棚蔬菜生產(chǎn)的碳 足跡調(diào)查 得出的設(shè)施蔬菜碳足跡強(qiáng)度為 870 2 040 kg hm 2 主要原因是后者忽視了種子 機(jī)械磨損 肥 料引起土壤的碳排放 不同蔬菜品種的碳足跡差異明 顯 其中苦瓜碳足跡為 4 810 4 kg hm 2 是莧菜碳足 跡 8 92 倍 每公頃碳足跡從高到低依次是 苦瓜 黃 瓜 茄子 萵筍 青椒 豆角 蘿卜 莧菜 總體來看 瓜 果類蔬菜的碳足跡高于根莖類和非定植葉菜類 主要 原因是瓜果類蔬菜生產(chǎn)所需要的化肥 農(nóng)藥較多以及 生產(chǎn)期較長 從經(jīng)濟(jì)效益和碳足跡兩方面綜合考慮 因優(yōu)先選擇經(jīng)濟(jì)效益較大 而碳足跡較小的莧菜 豆 角 碳吸收是影響碳足跡的重要因子 如每公頃黃瓜 的碳排放量最大 碳足跡卻低于苦瓜 原因是 2 種蔬 菜碳吸收存在差異 有機(jī)模式下 8 種蔬菜的碳足跡介于 464 9 3 678 03 kg hm 2 之間 平均碳足跡僅為 2 213 17 kg hm 2 表 6 為無公害模式下蔬菜碳足跡的 87 40 主要是由于在有機(jī)生產(chǎn)過程中不施用任何的農(nóng)用化 學(xué)品 不同有機(jī)蔬菜品種之間差異顯著 不同蔬菜種 類碳足跡從高到低依次為 瓜果類 葉菜類 根莖類 這為選擇低碳消費和種植的有機(jī)蔬菜種類提供參考 從表 6 中可知 有機(jī)瓜果類蔬菜產(chǎn)量高 碳吸收量卻 較低 主要原因是瓜果類蔬菜的部分生物產(chǎn)量 秸稈 藤葉 被當(dāng)作有機(jī)肥循環(huán)利用 又增加了碳源 而未被 納入碳匯范圍考慮 2 4 露天蔬菜各生產(chǎn)資料碳排放分析 由圖 4 可知 無公害模式下 農(nóng)用化學(xué)品碳排放 量占總碳排放量的 61 83 71 5 其中 N 肥及引起 的土壤溫室氣體碳排放量占總碳排放量平均高達(dá) 52 06 為最主要的碳排放來源 調(diào)查發(fā)現(xiàn)農(nóng)用化學(xué) 品以及 N 肥的用量 與碳排放總量之間存在顯著的 線性增加關(guān)系 圖 5 圖 6 電耗引起的碳排放量占總 碳排放量的 9 68 16 27 是第二碳排放來源 可見 物質(zhì)資料引起碳排放在整個生產(chǎn)過程中占有極其重 要的份額 人工碳排放量占總碳排放量平均值為 9 12 農(nóng)藥 種子和機(jī)械磨損碳排放量占總碳排放量 比例相對較小 但是節(jié)約成本提高經(jīng)濟(jì)效益的重要 環(huán)節(jié) 仍不容忽視 有機(jī)生產(chǎn)過程中 有機(jī)肥是最主 要的碳排放來源 碳排放量為 1 165 61 kg hm 2 占總 碳排放量平均達(dá)到 33 72 小于無公害生產(chǎn)中化肥 的碳排放 說明以有機(jī)肥代替化肥有利于農(nóng)業(yè)低碳減 排 其次灌溉用電的碳排 占總排碳量的 26 64 可 見農(nóng)業(yè)節(jié)水省電對蔬菜低碳生產(chǎn)具有重要影響 3 討論 3 1 參數(shù)選擇的原則 由于農(nóng)業(yè)碳足跡研究尚處于起步階段 國內(nèi)許多 碳排放參數(shù)還是空白 目前廣泛引用的指標(biāo)體系 多數(shù) 是以美國 加拿大等國的資料為基礎(chǔ) 如 IPCC West and Marland Lal Gan 等 這些指標(biāo)參數(shù)有一定的借 鑒價值 但是部分不符合中國國情 如逯非等 16 結(jié)合 中國 N 肥生產(chǎn)實際情況 計算出 N 肥的碳排放強(qiáng)度 為 1 74 kg Ce kg 1 要比歐美地區(qū)大得多 主要原因 是我國 N 肥工業(yè)以煤為主要原料和能源 而歐美地 胡 亮 等 不同蔬菜品種生產(chǎn)效益和碳效益評價 97 農(nóng) 業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報 第 33 卷 第 1 期 圖 4 各種生產(chǎn)資料碳排放占總碳排放量的比例 Figure 4 The proportion of carbon emission of various production accounted in total carbon emission 種子 農(nóng)藥 人工 機(jī)械 電耗 油料 地膜 肥料 蔬菜種類 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 各 生 產(chǎn) 資 料 碳 排 放 所 占 比 例 無 公 害 黃 瓜 有 機(jī) 黃 瓜 無 公 害 苦 瓜 有 機(jī) 苦 瓜 無 公 害 豆 角 有 機(jī) 豆 角 無 公 害 萵 筍 有 機(jī) 萵 筍 無 公 害 莧 菜 有 機(jī) 莧 菜 無 公 害 茄 子 有 機(jī) 茄 子 無 公 害 青 椒 有 機(jī) 青 椒 無 公 害 蘿 卜 有 機(jī) 蘿 卜 圖 5 N 肥與碳排放的關(guān)系 Figure 5 The relationship between N fertilizer and carbon emission 0 200 400 600 800 1 000 1 200 N 肥用量 kg hm 2 8 000 7 000 6 000 5 000 4 0