陇东黄土高原主要粮食作物和饲草生产碳足迹思考——以庆阳市华池县为例

发布时间:2022-04-21 18:59:12 论文编辑:vicky

本文是一篇毕业论文范文,本研究基于庆阳市华池县五蛟镇 197 户农户的问卷调查数据,运用生命周期法对小麦、马铃薯两种粮食作物和饲用玉米、饲用高粱两种饲草生产种植所有投入环节的碳排放进行量化分析,核算农户种植不同粮食作物和饲草的碳足迹,探究种植投入过程所引起的环境影响。


第一章  绪论


1.1  研究背景

近年来,人类正经历着全球变暖带来的越来越频繁的气候变化。长期干旱、暴雨、暴雪等极端天气灾害已经给全球经济、社会、生态环境造成巨大影响。人类活动引致的温室气体排放被认为是造成气候变暖的主要原因。因此,调控温室气体排放来达到减缓气候变化的目的,已经成为国际社会关注的热点问题。多年以来,温室气体减排聚焦于煤炭等能源部门,然而世界上一部分占比不小的温室气体来自于人们常忽视的第一产业——农业(Verge et al., 2007)。据IPCC报告数据,2007-2016 年人类生产生活总排放温室气体中,来自农业活动和相关土地利用产生的温室气体排放占到 23%左右(IPCC, 2013; IPCC, 2019)。且在粮农组织最新报告中,全球约有 1/5 的温室气体来自农业排放(FAO, 2016)。自 20 世纪 90 年代初起,由农业生产经营活动引起的温室气体正以每年 1%左右的速率在增长。因此,农业碳排放对全球气候变化有着举足轻重的影响作用,农业也成为了全球人为温室气体减排的重要领域。

作为世界上农业大国之一,我国自改革开放以来,随着现代农业发展农业碳排放以年均增长 5%的速度持续变化(冉光和等,2011)。目前我国温室气体排放总量 7.9%来自农业活动(中华人民共和国应对气候变化司,2018)。为应对气候变化,我国坚持绿色发展、低碳发展,采取诸多政策举措,加快环保低碳循环发展,推动经济社会绿色转型。产业结构调整正是一系列减排减耗举措中的重要组成部分。农业领域产业结构调整既顺应经济社会发展的要求,又为完善生态建设、走低碳化发展道路 供了助推力。特别是在贫困边远地区,以发展草畜产业为代表的农业产业结构调整与升级,在修复和改善生态环境的同时,也带动了贫困群众实现收入多样化,助力脱贫攻坚,实现了“绿水青山”与“金山银山”共同推进。


1.2  研究目的及意义

农业活动与化石能源的消耗密不可分。种子、化肥、农药、农膜、机械燃油等生产资料都是农业活动的重要碳排放来源,其投入使用过程都会向大气排放大量温室气体,对所在地区,乃至全球气候环境都造成深远影响。推动传统型农业向低碳型农业发展是我国碳减排的重要举措,是将乡村振兴战略中生态要求落到实处的重要途径。特别是在西北干旱半干旱地区,由于其生态的脆弱性,更是成为了全球变暖最敏感和最脆弱的地区(Huang et al., 2017)。因此,推动当地农业生产走低碳可持续发展之路是当前农业绿色发展的第一要务。

研究干旱半干旱地区作物和饲草生产碳足迹可以对碳排放估算和碳平衡研究 供可靠依据,为当地政府因地制宜制定低碳、绿色发展政策 供有力研究支撑。因此,本研究立足于我国黄土高原半干旱区——甘肃省庆阳市华池县,以小麦、马铃薯两种粮食作物和饲用玉米、饲用高粱两种饲草生产种植为研究对象,选取典型村镇,进行农户调查,运用生命周期评价法定量分析农户种植不同作物和饲草投入的碳排放现状,探究分析产业扶贫后该地区主要粮食作物和饲草生产碳足迹,并分析主要碳排放来源及其对种植过程碳排放的影响,可以为分析当地产业扶贫后的种植生态效益 供精确数据支撑,为该地区农业低碳发展 供科学建议,同时也可为我国西北干旱半干旱地区农业碳足迹研究 供参考。

本论文的研究目的有以下三点:第一点,了解研究区小麦、马铃薯两种粮食作物和饲用玉米、饲用高粱两种饲草生产碳排放现状;第二点,了解不同生产投入对种植过程碳排放的贡献,找出碳排放主要来源并分析其影响;第三点,为产业结构调整和绿色减排 供研究依据, 出符合实际的低碳减排建议。


第二章  研究区概况与研究方法


2.1  研究区概况

本研究选择甘肃省庆阳市华池县一般生产力水平的代表区域——五蛟镇进行实地调查。五蛟镇位于华池县中西部,气候呈现典型的大陆性气候特征。全年内水热资源分配不均,地域性气候差异明显。镇区年均日照时数为 2244 h,年平均气温为 7.5℃,年平均降水 510 mm,年内及年际分配不均匀。全镇总体属陇东黄土高原区。境内主要有两个川道,地形以山地为主,兼有川、塬等,地形破碎。当地山区常见滑坡、崩塌等地质灾害。全镇主要有元城川河、白马川河、塌泥沟及兰沟等季节型河流。

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五蛟镇下辖 12 个村,79 个村民小组,3599 户,14137 人,土地面积 306.4平方公里,耕地面积 11.7 万亩,多为山地(国家统计局农村社会经济调查司,2019)。传统农作物以小麦、马铃薯等粮食作物为主,农业产出效益不高,农户收入水平低。全镇曾有建档立卡贫困村 6 个,占全镇所辖村个数的 50%,其中深度贫困村有 3 个。2018 年,华池县以产业化扶贫为重要举措,带动农民增加收入,从而 高扶贫开发的经济效益和社会效益,五蛟镇通过引进全膜玉米产业,发展马铃薯、中药材和小杂粮等产业,带动贫困户脱贫。同期,大力推广苜蓿、饲用高粱等饲草种植,促进农民增收致富。


2.2  数据来源

本研究数据来源于 2020 年 7 月至 9 月对庆阳市华池县五蛟镇 12 个行政村的实地调查。以分层随机抽样方法,按各行政村农户数在五蛟镇总体农户数中的比重,确定各村样本农户的数量,然后随机抽取从事种植业的农户作为调查对象,对农户进行问卷访谈。共获得有效问卷 197 份,问卷有效率为 98.50%。调查农户分布情况见表 2-1。获得 432 个有效样本数据。其中,小麦 56 个,马铃薯 111个,饲用玉米 195 个和饲用高粱 70 个。

本研究主要评估五蛟镇小麦、马铃薯两种粮食作物和饲用玉米、饲用高粱两种饲草的碳足迹,即粮食作物和饲草种植整个生产周期内排放的温室气体量。评估范围根据具体粮食作物或饲草的生产活动确定,从投入的化肥等农资生产到作物或饲草收获移出田块的整个周期为研究界限,计算分析粮食作物和饲草的整个生产过程中总的温室气体排放,具体包括:(1)种子、化肥、农药、农膜等农资在其生产环节中的碳排放;(2)种子、化肥、农药、农膜等农资在田间投入环节使用过程中的碳排放;(3)氮肥施用在田间时的碳排放;(4)耕地、播种、覆膜、打药、施肥、收获和运输等相关种植过程中农业机械所使用燃油碳排放;(5)整个种植生产周期内人力投入的碳排放。此外,五蛟镇位于黄土高原雨养农业区,绝大部分农户“靠天吃饭”,极少进行灌溉,因此本研究不考虑农业灌溉的碳排放量。农户进行耕地、运输等的农用机械燃油以柴油为主,因此本研究燃油碳排放主要考虑的是柴油碳排放量。


第三章 不同粮食作物和饲草生产碳足迹 ..................... 15

3.1 农户基本情况 ............................. 15

3.1.1 农户基本特征 .................... 15

3.1.2 农户种植情况 ........................ 16

第四章 不同投入对生产碳足迹的影响 ....................... 23

4.1 不同投入对生产碳足迹的贡献 ................................. 23

4.2 氮肥投入对生产碳足迹的影响 ................................. 24

4.3 燃油投入对生产碳足迹的影响 ................................. 26

第五章 结论与建议 .......................... 32

5.1 结论 ............................ 32

5.2 建议 ........................................ 32

5.3 研究展望 .......................... 34


第四章  不同投入对生产碳足迹的影响


4.1  不同投入对生产碳足迹的贡献

对不同生产投入在碳足迹中的贡献进行分析,如图 4-1 所示,不同投入对各生产碳足迹的贡献率有明显区别。在小麦生产种植中,贡献率前三的是氮肥(64.20%)、燃油(18.20%)和种子(9.75%)投入,贡献率合计为 92.15%;马铃薯生产种植中,贡献率前三的是氮肥(55.05%)、种子(12.66%)和燃油(16.79%)投入,贡献率合计为 84.50%;在饲用玉米生产种植中,贡献率前三的是农膜(43.57%)、氮肥(42.71%)和燃油(7.79%)投入,贡献率合计为 94.07%;饲用高粱生产种植中,贡献率前三的也是氮肥(60.86%)、燃油(19.93%)和种子(11.82%),总贡献率达 94.90%

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第五章  结论与建议


5.1  结论

为探究陇东黄土高原地区产业扶贫后种植业生产的碳足迹,为农业绿色低碳化发展 供参考,本研究基于庆阳市华池县五蛟镇 197 户农户的问卷调查数据,运用生命周期法对小麦、马铃薯两种粮食作物和饲用玉米、饲用高粱两种饲草生产种植所有投入环节的碳排放进行量化分析,核算农户种植不同粮食作物和饲草的碳足迹,探究种植投入过程所引起的环境影响,得出结论如下:

(1)不同粮食作物和饲草生产的碳足迹按单位面积碳足迹排序,由大到小依次为:饲用玉米、马铃薯、小麦、饲用高粱;按单位产量碳足迹排序,由大到小依次为:小麦、饲用玉米、马铃薯、饲用高粱。综上,饲用玉米因农膜和氮肥投入较大,有最高的单位面积碳足迹,为 4816.34 kg CO2-eq/hm2;小麦因产量较低,有最高的单位产量碳足迹,为 1.03 kg CO2-eq/kg;饲用高粱则因无需覆膜而在单位面积和单位产量上都具有最低的碳足迹,分别为 1888.00 kg CO2-eq/hm2和 0.22 kg CO2-eq/kg,拥有最优的生态效益。

(2)粮食作物和饲草生产过程中,施氮和燃油是碳排放量的主要来源。施氮、燃油和种植规模分别与碳排放量呈显著正相关。在现有生产力投入水平下,施氮量对饲草生产碳足迹增加程度大于粮食作物。每增施一公斤氮对饲用玉米引起的碳足迹增加量最高,为 8.92 kg CO2-eq/hm2。机耕环节碳排放量占小麦和饲用高粱燃油投入碳足迹比都为最高,分别为 68.83%和 59.40%。在大种植规模下,饲用玉米和饲用高粱比小麦都表现出低于小种植规模的碳排放量。大种植规模(8.65 亩以上)的饲用高粱生产种植具有较优的生态效益,碳足迹为 1764.68  kg CO2-eq/hm2和 0.21 kg CO2-eq/kg。

参考文献(略)

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