基于碳足跡的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)
——以青田稻魚共生系統(tǒng)為例

崔文超,焦雯珺,閔慶文,吳敏芳,孫業(yè)紅

1 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 青田縣農(nóng)作物管理站, 麗水 323900 4 北京聯(lián)合大學(xué)旅游學(xué)院, 北京 100101

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)以消耗大量資源和能源為基礎(chǔ),在帶來(lái)糧食高產(chǎn)的同時(shí)也造成了生態(tài)系統(tǒng)退化、環(huán)境污染等生態(tài)環(huán)境問題的日益加劇,促使人類社會(huì)開始反思農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式和技術(shù)[1-2]。與之相比,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)通過長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)各種要素的優(yōu)化組合,維持了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡,并促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)能量的良性循環(huán),體現(xiàn)了獨(dú)特的動(dòng)態(tài)保護(hù)思想以及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的理念[3-4]。為了保護(hù)具有全球重要性的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng),聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織于2002年發(fā)起了“全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)(Globally Important Agricultural Heritage Systems, GIAHS)”保護(hù)倡議。截至2020年1月,全球共有21個(gè)國(guó)家的58個(gè)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)被認(rèn)定為全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)；中國(guó)有15項(xiàng)全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn),位居各國(guó)之首。

這些傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)由農(nóng)民世代傳承并不斷發(fā)展而來(lái),不僅具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化價(jià)值[5],而且具有生物多樣性保護(hù)[6]、土壤改良[7]、溫室氣體減排[8]、病蟲草害控制[9]等多種生態(tài)功能。在全球氣候變化背景下,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在固碳減排方面所發(fā)揮的作用,對(duì)于應(yīng)對(duì)氣候變化、保障糧食安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展均具有重要意義[5]。然而,目前的研究多側(cè)重傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中溫室氣體排放量的測(cè)算[10-12],并沒有從整個(gè)生產(chǎn)周期的角度出發(fā)對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的固碳減排能力進(jìn)行測(cè)算,更沒有對(duì)其在固碳減排方面所產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。

碳足跡(Carbon Footprint)是對(duì)某一活動(dòng)引起的或某一產(chǎn)品生命周期內(nèi)積累的直接和間接的溫室氣體排放總量,以CO2排放當(dāng)量(CO2-eq)表示[13-14]。具體到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng),碳足跡由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入引起的間接溫室氣體排放和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程引起的直接溫室氣體排放兩部分組成[15]。生命周期評(píng)價(jià)(Life Cycle Assessment)是評(píng)價(jià)某生產(chǎn)過程或活動(dòng)整個(gè)生命周期內(nèi)的環(huán)境負(fù)荷的一種工具[16]?；谏芷谠u(píng)價(jià)的碳足跡能夠量化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放量,從而揭示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)及管理實(shí)踐的環(huán)境影響,在大尺度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[17-18]、某一農(nóng)作物生產(chǎn)[19-21]、不同田間管理措施[22]等的環(huán)境影響評(píng)價(jià)上均得到應(yīng)用。

為了揭示傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)固碳減排能力的環(huán)境影響,本文以全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地浙江省青田縣龍現(xiàn)村為研究區(qū),采用生命周期評(píng)價(jià)法對(duì)區(qū)內(nèi)稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)的碳足跡進(jìn)行量化,通過對(duì)比分析揭示青田稻魚共生系統(tǒng)的固碳減排能力及其環(huán)境影響,以期為基于碳足跡的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供理論方法。

1 研究區(qū)概況

青田縣地處浙江東南部,甌江流域的中下游,1300多年來(lái)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民一直保持著稻田養(yǎng)魚的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。稻田養(yǎng)魚即稻魚共生,通過利用水稻與田魚之間的互生互惠關(guān)系,既能使水稻豐產(chǎn),又能收獲田魚,還有效地保護(hù)了農(nóng)田生態(tài)環(huán)境,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益[23]。2005年6月,聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織將“青田稻魚共生系統(tǒng)”認(rèn)定為首批全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)。

青田田魚屬鯉科,學(xué)名“甌江彩鯉”,俗稱“田魚”[24]。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民通常在水稻移栽4天左右將魚苗放入田里,水稻收割前約1個(gè)月收獲田魚,從魚苗到可食用或可出售的田魚一般需要2年。田魚吃食雜草、覓食害蟲,減少水稻病蟲害的發(fā)生,覓食時(shí)攪動(dòng)水體,不但可以改善田間通風(fēng)透氣狀況,而且可以增加水體的溶氧,促進(jìn)水稻生長(zhǎng)[25]；稻田為田魚的生長(zhǎng)、發(fā)育、覓食、棲息提供了良好的生態(tài)環(huán)境,稻花以及稻田內(nèi)豐富的水生生物可以為田魚提供餌料[26]。受到現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的影響,如今部分農(nóng)民也會(huì)施用適量化肥和有機(jī)肥、使用環(huán)保型低濃度農(nóng)藥、投喂飼料以及利用小型機(jī)械,來(lái)提高稻田中水稻和田魚的產(chǎn)量。

龍現(xiàn)村位于青田縣城東南部的方山鄉(xiāng),是全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)青田稻魚共生系統(tǒng)的核心保護(hù)區(qū)。全村華僑數(shù)量800多人,僑居世界30多個(gè)國(guó)家。2019年,龍現(xiàn)村戶籍人口為1560人,常住人口卻僅為160人,其中從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有39戶、約60人,平均年齡在60歲左右。受到青壯年勞動(dòng)力力流失、白鷺捕食田魚造成減產(chǎn)等影響,一些農(nóng)民轉(zhuǎn)而進(jìn)行水稻單一種植,使得當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)稻魚共生和水稻單作兩種生產(chǎn)模式。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究方法

稻魚共生系統(tǒng)的生命周期從水稻播種開始,以水稻收獲結(jié)束。在這一生命周期內(nèi),碳足跡主要由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入引起的間接溫室氣體排放和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中引起的直接溫室氣體排放兩部分構(gòu)成(圖1)。其中,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入主要包括化肥、有機(jī)肥、農(nóng)藥、飼料、燃料等,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的直接溫室氣體主要是指稻田排放的CH4和N2O。

圖1 稻魚共生系統(tǒng)碳足跡核算邊界 Fig.1 Carbon footprint accounting boundary of rice-fish culture system

相對(duì)于稻魚共生系統(tǒng),水稻單作系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料中沒有飼料的投入,在生產(chǎn)過程中則因稻田中無(wú)魚而在稻田CH4和N2O排放上存在差異。

2.1.1農(nóng)資投入溫室氣體排放計(jì)算

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入產(chǎn)生的溫室氣體排放(Carbon footprint of agricultural inputs,CFinput)計(jì)算公式為：

(1)

式中,CFinput是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入產(chǎn)生的溫室氣體排放量(kgCO2-eq/hm2),n為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入的種類,δi表示第i種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的投入量(kg/hm2),mi表示第i種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的溫室氣體排放因子(kgCO2-eq/kg)。

當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在稻田中投放的飼料以小麥、玉米為主,施用的化肥以氮肥、復(fù)合肥為主,耕地、收割、打谷過程中使用機(jī)器以消耗汽油為主。因此,對(duì)于稻魚共生系統(tǒng),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入主要考慮了氮肥、復(fù)合肥、農(nóng)藥、小麥飼料、玉米飼料和汽油6種；對(duì)于水稻單作系統(tǒng),則主要考慮了氮肥、復(fù)合肥、農(nóng)藥和汽油4種。由于有機(jī)肥難以進(jìn)行相關(guān)排放因子的量化,故在本研究中暫未考慮。

2.1.2生產(chǎn)過程溫室氣體排放計(jì)算

生產(chǎn)過程溫室氣體排放(Carbon footprint in the field,CFfield)計(jì)算公式為：

CFfield=CFN2O+CFCH4

(2)

式中,CFfield是生產(chǎn)過程溫室氣體排放量(kgCO2-eq/hm2),CFN2O(Carbon footprint of N2O)是稻田積累的N2O的CO2排放當(dāng)量(kgCO2-eq/hm2),CFCH4(Carbon footprint of CH4)是稻田積累的CH4的CO2排放當(dāng)量(kgCO2-eq/hm2)。

IPCC報(bào)告顯示,N2O是影響全球氣候的主要溫室氣體之一,單位質(zhì)量的N2O的全球增溫趨勢(shì)是CO2的265倍[27]。本研究?jī)H考慮了由于施用氮肥造成的N2O排放,其他原因造成的N2O排放暫未考慮。因此,稻田積累的N2O的CO2排放當(dāng)量(CFN2O)的計(jì)算公式可表示為：

(3)

式中,CFN2O是稻田積累的N2O的CO2排放當(dāng)量(kgCO2-eq/hm2),N是施用化肥中氮的折純量(kgN/hm2),a是N投入引起的N2O排放的排放因子,取值為0.003 kgN2O-N/kgN[28]。

袁偉玲等[11]在2006—2007年進(jìn)行了連續(xù)兩年的對(duì)照實(shí)驗(yàn),研究表明稻魚共生能有效抑制稻田CH4排放并顯著降低其溫室效應(yīng)。根據(jù)該研究結(jié)論,本文選取2年實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值作為稻田積累的CH4的CO2排放當(dāng)量,稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)分別為4024.5 kgCO2-eq/hm2和5035.8 kgCO2-eq/hm2。

2.1.3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳足跡計(jì)算

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳足跡(Carbon footprint of agriculture,CFagriculture)計(jì)算公式可表示為：

CFagriculture=CFinput+CFfield

(4)

式中,CFagriculture為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳足跡(kgCO2-eq/hm2),CFinput為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入的間接溫室氣體排放量 (kgCO2-eq/hm2),CFfield為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程溫室氣體排放量(kgCO2-eq/hm2)。

2.1.4單位產(chǎn)值碳足跡計(jì)算

為了對(duì)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),本文還計(jì)算了單位農(nóng)業(yè)產(chǎn)值碳足跡(Carbon footprint of agricultural output,CFoutput),計(jì)算公式可表示為：

CFoutput=CFagriculture/P

(5)

式中,CFoutput為單位農(nóng)業(yè)產(chǎn)值碳足跡(kgCO2-eq/元),CFagriculture為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳足跡(kgCO2-eq/hm2),P為單位面積的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值(元/hm2)。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究團(tuán)隊(duì)于2019年7月在浙江省青田縣龍現(xiàn)村開展實(shí)地調(diào)研,針對(duì)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的39戶農(nóng)戶進(jìn)行問卷調(diào)查和深度訪談。調(diào)查采用封閉式問卷結(jié)構(gòu),內(nèi)容涉及土地利用、生產(chǎn)方式、投入產(chǎn)出、勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)收入等方面,共發(fā)放問卷36份,回收36份,其中有效問卷35份,占當(dāng)?shù)貜氖罗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)戶總數(shù)的90%。利用EXCEL 2016和SPSS Statistics軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入量、水稻和田魚產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值等統(tǒng)計(jì)值。

各項(xiàng)農(nóng)資投入的溫室氣體排放因子主要源于中國(guó)生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)CLCD 0.7、Ecoinvent 2.2數(shù)據(jù)庫(kù)和相關(guān)研究結(jié)果(表1)。

表1 各項(xiàng)農(nóng)資投入的溫室氣體排放因子

3 結(jié)果與分析

3.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式與生產(chǎn)資料投入

在調(diào)研的39戶農(nóng)戶中,有2戶只種植水稻,有3戶既有水稻單作又有稻田養(yǎng)魚,其余均只進(jìn)行稻田養(yǎng)魚。稻田養(yǎng)魚總面積為11.2 hm2,水稻單作總面積為2.3 hm2,分別占稻田總面積的83%和17%。稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)的農(nóng)資投入情況見表2。

表2 不同生產(chǎn)方式農(nóng)資投入情況/(kg/hm2)

從表2中可以看出,稻魚共生系統(tǒng)的氮肥和復(fù)合肥施用量均明顯低于水稻單作系統(tǒng),僅為水稻單作系統(tǒng)氮肥和復(fù)合肥施用量的60%和70%。就施肥結(jié)構(gòu)而言,在稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)中復(fù)合肥的施用量均高于氮肥,但是稻魚共生系統(tǒng)的復(fù)合肥比例(78%)略高于水稻單作系統(tǒng)(75%)。

除了化肥投入,稻魚共生系統(tǒng)的農(nóng)藥投入也低于水稻單作系統(tǒng),約為水稻單作系統(tǒng)的84%。相比之下,稻魚共生系統(tǒng)的汽油投入?yún)s高出水稻單作系統(tǒng)的20%,這主要是因?yàn)榈爵~共生農(nóng)戶在收獲田魚時(shí)也需要進(jìn)行運(yùn)輸,對(duì)汽油的消耗高于水稻單作農(nóng)戶。在農(nóng)資投入中最大的差異莫過于飼料投入,小麥飼料(220.4 kg/hm2)和玉米飼料(336.1 kg/hm2)的投入對(duì)稻魚共生系統(tǒng)的農(nóng)資投入溫室氣體排放具有重要影響。

3.2 農(nóng)資投入溫室氣體排放

利用公式(1)計(jì)算得到稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)的農(nóng)資投入溫室氣體排放(表3)。從表3中可以看出,稻魚共生系統(tǒng)的農(nóng)資投入溫室氣體排放量為2058.9 kgCO2-eq/hm2,低于水稻單作系統(tǒng)(2200.4 kgCO2-eq/hm2)。就具體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入而言,稻魚共生系統(tǒng)的化肥投入溫室氣體排放量明顯低于水稻單作系統(tǒng),僅為水稻單作系統(tǒng)的68%；農(nóng)藥投入溫室氣體排放量為43.2 kgCO2-eq/hm2,略低于水稻單作系統(tǒng)(51.5 kgCO2-eq/hm2)；燃料投入溫室氣體排放量高出水稻單作系統(tǒng)的20%；飼料投入溫室氣體排放量則高達(dá)488.1 kgCO2-eq/hm2。這與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入分析呈現(xiàn)出類似的規(guī)律。

表3 不同生產(chǎn)方式農(nóng)資投入溫室氣體排放量/(kgCO2-eq/hm2)

化肥投入溫室氣體排放是農(nóng)資投入溫室氣體排放的重要組成,在稻魚共生系統(tǒng)中占比為68%,而在水稻單作系統(tǒng)中占比高達(dá)93%(圖2)。其中,氮肥和復(fù)合肥投入溫室氣體排放量在稻魚共生系統(tǒng)分別占到14%和54%,在水稻單作系統(tǒng)中則為21%和72%。可見,化肥投入對(duì)于農(nóng)資投入溫室氣體排放具有重要作用。農(nóng)藥、燃料占比不高,在稻魚共生系統(tǒng)中為2%和6%,在水稻單作系統(tǒng)中為2%和5%,差異不大。飼料投入占比24%,對(duì)于稻魚共生系統(tǒng)的農(nóng)資投入CO2排放具有重要影響。

圖2 稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)農(nóng)資投入溫室氣體排放比例Fig.2 Proportion of GHG emissions from agricultural production inputs of rice-fish culture system and rice monoculture system

3.3 生產(chǎn)過程溫室氣體排放

利用公式(2)和(3)計(jì)算得到稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)的生產(chǎn)過程溫室氣體排放(表4)。從表4中可以看出,稻魚共生系統(tǒng)生產(chǎn)過程溫室氣體排放量為4207.8 kgCO2-eq/hm2,明顯低于水稻單作系統(tǒng)(5319.6 kgCO2-eq/hm2)。不論是稻田排放N2O的CO2排放當(dāng)量還是稻田排放CH4的CO2排放當(dāng)量,稻魚共生系統(tǒng)均低于水稻單作系統(tǒng)。

表4 不同生產(chǎn)方式生產(chǎn)過程溫室氣體排放量/(kgCO2-eq/hm2)

造成這種差異的原因,一方面是稻田排放N2O的CO2排放當(dāng)量與化肥的施用量密切相關(guān),而農(nóng)資投入分析表明稻魚共生系統(tǒng)的化肥施用量?jī)H為水稻單作系統(tǒng)的68%,另一方面,稻田排放CH4的CO2排放當(dāng)量來(lái)自袁偉玲等[11]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。研究表明,稻魚共生系統(tǒng)中由于魚的活動(dòng),增加了稻田土壤氣體的交換,增強(qiáng)了CH4通過水體擴(kuò)散外排的途徑,因此稻魚共生系統(tǒng)CH4的CO2排放當(dāng)量低于水稻單作系統(tǒng)。

就構(gòu)成而言,CH4的CO2排放當(dāng)量占比較大,在稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)中分別占比96%和95%,對(duì)生產(chǎn)過程溫室氣體排放有主要貢獻(xiàn)；N2O的CO2排放當(dāng)量則占比較少,在稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)中僅占4%和6%,對(duì)生產(chǎn)過程溫室氣體排放的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CH4的CO2排放當(dāng)量。

3.4 碳足跡分析

利用公式(4)計(jì)算得到稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)碳足跡(表5)。稻魚共生系統(tǒng)碳足跡為6266.7 kgCO2-eq/hm2,低于水稻單作系統(tǒng)(7520.0 kgCO2-eq/hm2),這說明相對(duì)于水稻單作系統(tǒng)稻魚共生系統(tǒng)環(huán)境影響更小,具有較好的環(huán)境效益。與王興等[15]對(duì)中國(guó)水稻生產(chǎn)的碳足跡的研究結(jié)果相比,研究區(qū)稻魚共生系統(tǒng)碳足跡(6266.7 kgCO2-eq/hm2)低于浙江省2004—2014年水稻生產(chǎn)的年均碳足跡(6627.6 kgCO2-eq/hm2),但高于全國(guó)水稻生產(chǎn)年均碳足跡(5804.9 kgCO2-eq/hm2),研究區(qū)水稻單作系統(tǒng)碳足跡同時(shí)超過了全國(guó)和浙江省的平均水平。

表5 不同生產(chǎn)方式碳足跡/(kgCO2-eq/hm2)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳足跡的核算受到很多因素的影響,如數(shù)據(jù)來(lái)源、核算內(nèi)容、核算方法等,因此研究結(jié)果之間的可比性受到一定影響。盡管如此,從比較結(jié)果依然可以看出,稻魚共生系統(tǒng)的碳足跡并不低,主要原因在于白鷺的捕食增多,導(dǎo)致稻魚共生系統(tǒng)自然生態(tài)協(xié)調(diào)機(jī)制受到干擾,這使得農(nóng)戶不得不增加肥料投入和飼料投入。

在稻魚共生系統(tǒng)碳足跡中,生產(chǎn)過程溫室氣體排放與農(nóng)資投入溫室氣體排放的貢獻(xiàn)比約為2∶1；而在水稻單作系統(tǒng)中,生產(chǎn)過程溫室氣體排放所占比例超過70%,農(nóng)資投入溫室氣體排放所占比例不足30%(圖3)。就具體構(gòu)成而言,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程積累的CH4和化肥投入在稻魚共生系統(tǒng)碳足跡中的比重最大,分別占比64%和22%,水稻單作系統(tǒng)碳足跡也表現(xiàn)出相似的規(guī)律。不同的是,稻魚共生系統(tǒng)中飼料投入引起的溫室氣體排放量在碳足跡中占比達(dá)8%,成為稻魚共生系統(tǒng)碳足跡的重要組成。

圖3 稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)碳足跡構(gòu)成 Fig.3 Composition of carbon footprint of rice-fish culture system and rice monoculture system

3.5 單位產(chǎn)值碳足跡

運(yùn)用市場(chǎng)價(jià)格法,對(duì)稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)單位面積經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行了計(jì)算。2018年當(dāng)?shù)氐竟仁袌?chǎng)平均價(jià)格為3.0 元/kg,當(dāng)?shù)靥雉~價(jià)格為100.0 元/kg,根據(jù)公式(5)可以計(jì)算出青田稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)單位產(chǎn)值碳足跡(表6)。

表6 稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)單位產(chǎn)值碳足跡

稻魚共生系統(tǒng)的水稻單位面積產(chǎn)量比水稻單作系統(tǒng)低43%,因此稻魚共生系統(tǒng)水稻單位面積產(chǎn)值較低。然而,稻魚共生系統(tǒng)中田魚產(chǎn)量為318.3 kg/hm2,為稻魚共生系統(tǒng)增加產(chǎn)值31830.0 元/hm2。由于額外增加了魚的經(jīng)濟(jì)收入,稻魚共生系統(tǒng)單位面積產(chǎn)值(52323.6 元/hm2)比水稻單作系統(tǒng)(36225.0 元/hm2)高出44%。

從表6可以看出,稻魚共生系統(tǒng)單位產(chǎn)值碳足跡為0.12 kgCO2-eq/元,低于水稻單作系統(tǒng)(0.21 kgCO2-eq/元),這說明稻魚共生系統(tǒng)不僅產(chǎn)值更高,而且單位產(chǎn)值溫室氣體排放更少。可見,相對(duì)于水稻單作系統(tǒng),稻魚共生系統(tǒng)具有更高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

4 結(jié)論

本研究通過浙江省青田縣龍現(xiàn)村的農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù),利用生命周期評(píng)價(jià)法對(duì)稻魚共生和水稻單作兩種生產(chǎn)方式的碳足跡進(jìn)行了核算。研究發(fā)現(xiàn),稻魚共生系統(tǒng)碳足跡為6266.7 kgCO2-eq/hm2,單位產(chǎn)值碳足跡為0.12 kgCO2-eq/元,水稻單作系統(tǒng)碳足跡為7520.0 kgCO2-eq/hm2,單位產(chǎn)值碳足跡為0.21 kgCO2-eq/元。與水稻單作系統(tǒng)相比,稻魚共生系統(tǒng)排放的溫室氣體更少,環(huán)境影響更小,生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益更高。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程積累的CH4是碳足跡的主要來(lái)源,在稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)的碳足跡中分別占比64%和67%。農(nóng)資投入中的化肥投入是碳足跡的第二來(lái)源,在稻魚共生系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)的碳足跡中分別占比22%和27%。農(nóng)資投入中的飼料投入是稻魚共生系統(tǒng)碳足跡的另一重要來(lái)源,所占比例高達(dá)8%。盡管稻魚共生系統(tǒng)的溫室氣體排放比水稻單作系統(tǒng)低,然而與相關(guān)研究結(jié)果的比較反映出稻魚共生系統(tǒng)由于肥料和飼料投入的增加正面臨著生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的增加,不得不引起重視。

本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于從農(nóng)戶實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)入手進(jìn)行碳足跡分析,從而更為真實(shí)和有效地反映當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。農(nóng)戶調(diào)研數(shù)據(jù)也為研究農(nóng)戶行為對(duì)于碳足跡的影響提供了基礎(chǔ),這也成為未來(lái)的研究方向。另一方面,通過碳足跡的方法對(duì)青田稻魚共生系統(tǒng)的環(huán)境影響進(jìn)行量化,豐富了碳足跡在實(shí)際應(yīng)用中的適用類型,對(duì)于其他傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)也具有借鑒意義。

盡管如此,利用碳足跡方法評(píng)估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境影響仍然存在局限性。首先,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入品的實(shí)際情況存在差異,使用數(shù)據(jù)庫(kù)或國(guó)外的參考數(shù)據(jù)會(huì)使核算結(jié)果產(chǎn)生一定偏差。再者,人力、畜力、土壤碳變化等也需要考慮,但是具體應(yīng)用時(shí)往往會(huì)受到實(shí)際情況的限制[33]。另外,CH4和N2O排放量的核算很難做到準(zhǔn)確,即使以某一可靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn),也會(huì)因?qū)嶋H差異導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏差。