基于“水-能”關(guān)聯(lián)的河南省農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程的碳排放研究

杜景新，趙榮欽，肖連剛，楊青林，王 帥， 楊文娟，張慧芳，王天俁，李永濤，馮 浩

（1.華北水利水電大學(xué) 測(cè)繪與地理信息學(xué)院，鄭州 450046；2.河南大學(xué) 黃河文明與可持續(xù)發(fā)展 研究中心暨黃河文明傳承與現(xiàn)代文明建設(shè)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 開(kāi)封 475001）

0 引 言

水資源過(guò)度開(kāi)發(fā)導(dǎo)致的水資源短缺，不僅會(huì)造成地下水位的下降和環(huán)境惡化，而且也成為我國(guó)糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要威脅[1-3]。目前，由于灌溉方式的不合理，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在水資源嚴(yán)重浪費(fèi)的現(xiàn)象[4]，而水資源的浪費(fèi)又導(dǎo)致了能源利用效率低下。研究表明，農(nóng)業(yè)灌溉用水占全國(guó)總用水量的65%[5]，而灌溉水有效利用系數(shù)僅為0.54[6]；同時(shí)，由于灌溉過(guò)程直接或間接投入的能源不斷增長(zhǎng)，農(nóng)作物灌溉成為農(nóng)業(yè)碳排放的主要來(lái)源之一[7-8]。【研究進(jìn)展】近年來(lái)，農(nóng)業(yè)資源環(huán)境效應(yīng)與碳排放研究逐漸增多。從不同的研究尺度上，一些學(xué)者對(duì)北京[9]、上海[10]、河南[11]、華北平原[12-13]、江蘇[14]、福建[15]和新疆[16]等不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)碳排放進(jìn)行了核算分析，并采用LMDI 模型[17]、Kaya 恒等式[18]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[19]、SEBS 模型[20]、空間杜賓模型[21]等探討了農(nóng)業(yè)碳排放的影響因素；研究結(jié)果表明，農(nóng)業(yè)碳排放及其強(qiáng)度的差異受經(jīng)濟(jì)水平、作物類型、耕作方式、灌溉模式等因素的影響[17-18,21-23]，且與農(nóng)業(yè)水、土、能等資源的利用強(qiáng)度和效率的關(guān)系密切[24]。在此基礎(chǔ)上，一些學(xué)者嘗試從“水-能”關(guān)聯(lián)的角度揭示灌溉碳排放的特征及影響機(jī)理[25-26]。例如，趙榮欽等[24]構(gòu)建了“水-土-能-碳”耦合作用的理論框架，對(duì)中國(guó)不同省區(qū)的農(nóng)業(yè)水土資源開(kāi)發(fā)過(guò)程的能源消費(fèi)碳排放進(jìn)行核算分析，并探討了省域尺度上水土資源匹配度對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的影響機(jī)制[27]；王帥等[28]基于河南省農(nóng)村調(diào)查的數(shù)據(jù)，分析了不同地區(qū)不同作物農(nóng)業(yè)水土資源開(kāi)發(fā)的碳排放效應(yīng)；張宇[29]在對(duì)華北平原縣域尺度冬小麥—夏玉米灌溉過(guò)程的碳水足跡進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同作物碳水足跡及其構(gòu)成受灌溉模式的影響；也有學(xué)者基于動(dòng)力消耗、灌溉等過(guò)程的能源消耗數(shù)據(jù)[30-31]，對(duì)中國(guó)不同省區(qū)[30]、甘肅省民勤縣[31]等的農(nóng)業(yè)水資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程的碳排放進(jìn)行了核算，進(jìn)而探討了水資源開(kāi)發(fā)利用對(duì)環(huán)境的影響及適應(yīng)氣候變化的對(duì)策，研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)溫室氣體排放占中國(guó)碳排放總量的17%～20%[30]，其中地下水的溫室氣體排放占農(nóng)業(yè)水資源碳排放的65%～88%[31]；吳蒙[32]利用Ward 系統(tǒng)聚類分析法對(duì)上海農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的水能關(guān)系開(kāi)展了研究，并提出了農(nóng)業(yè)節(jié)水管理分區(qū)的思路。

總體而言，前期關(guān)于“水-能”關(guān)聯(lián)的農(nóng)業(yè)碳排放研究還處于探索階段，盡管一些學(xué)者開(kāi)展了區(qū)域尺度灌溉過(guò)程的碳排放研究，但由于自然條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施條件、作物類型和灌溉模式等因素的影響，區(qū)域內(nèi)部農(nóng)業(yè)“水-能-碳”組合特征具有較大的空間差異?！厩腥朦c(diǎn)】河南省是農(nóng)業(yè)大省，位于南北氣候過(guò)渡帶，其作物類型和灌溉模式在我國(guó)（尤其是北方旱作農(nóng)業(yè)區(qū)）具有較好的代表性?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】因此，以農(nóng)村調(diào)查數(shù)據(jù)為依托，基于“水-能”關(guān)聯(lián)的視角探討河南省縣域尺度農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程碳排放強(qiáng)度及其空間差異，【重要意義】這不僅對(duì)于河南省農(nóng)業(yè)水土資源優(yōu)化管理和農(nóng)業(yè)節(jié)水、節(jié)能及碳減排有一定實(shí)踐意義，而且可以為全國(guó)其他地區(qū)開(kāi)展農(nóng)業(yè)水土資源合理配置提供地域借鑒。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文的數(shù)據(jù)來(lái)源于2018 年6—7 月對(duì)河南省48個(gè)典型村莊的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，其中收集問(wèn)卷421 份，剔除無(wú)效問(wèn)卷84 份，數(shù)據(jù)有效率為80.05%。調(diào)查內(nèi)容包括：農(nóng)業(yè)種植類型、面積、產(chǎn)量、灌溉方式、單位面積灌溉耗水量、耗電量（或耗油量）單位面積機(jī)井的分布數(shù)量等。需要說(shuō)明的是，調(diào)研村莊的選擇涵蓋了不同地形、氣候條件和不同農(nóng)作物輪種條件，且48 個(gè)調(diào)研村莊主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，因此在河南省具有較好的代表性。河南省農(nóng)業(yè)用水量、縣域機(jī)井平均深度和有效灌溉面積數(shù)據(jù)來(lái)自2017 年《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《河南省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《河南省水資源公報(bào)》及各地市統(tǒng)計(jì)年鑒等。

1.2 研究方法

1.2.1 農(nóng)業(yè)灌溉耗能量及耗能強(qiáng)度估算方法

農(nóng)業(yè)灌溉耗能主要是電力和柴油的消耗，為了進(jìn)行量綱化處理，統(tǒng)一采用《綜合能耗計(jì)算通則》（GB/T2589—2008）。農(nóng)業(yè)灌溉耗能量計(jì)算式為：

式中：Ei為農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程中消耗的能源總量（kg）；n為灌溉次數(shù)；Ai為第i 種物資的標(biāo)準(zhǔn)煤轉(zhuǎn)換系數(shù)；Wi為第i 種物資的消耗量（kW·h、kg）。其中電力轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.122 9 kg/（kW·h），柴油轉(zhuǎn)換系數(shù)為1.457 1 kg/kg[33]。

根據(jù)耗能量的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合不同作物的種植面積，可以計(jì)算得到單位面積的能耗強(qiáng)度：

式中：T 為農(nóng)業(yè)耗能強(qiáng)度（kg/hm2）；S 為耕地面積（hm2）。

圖1 典型村莊分布圖 Fig.1 Distribution map of typical villages

1.2.2 灌溉碳排放量及碳排放強(qiáng)度估算方法

農(nóng)業(yè)灌溉碳排放主要是由于電力或柴油等能源消耗所產(chǎn)生的，這里結(jié)合調(diào)查所得的典型樣點(diǎn)農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程中能耗數(shù)據(jù)，采用相應(yīng)的碳排放系數(shù)進(jìn)行碳排放量估算，計(jì)算式為：

式中：Qi為農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放總量（kg）；n 為灌溉次數(shù)；Bi為第i 種能源的碳排放系數(shù)；Wi為第i 種能源的消耗量（kW·h、kg）。需要說(shuō)明的是：由于不同區(qū)域能源利用效率存在差異，因此在選取電力和柴油碳排放系數(shù)時(shí)應(yīng)盡量符合區(qū)域的實(shí)際情況，電力碳排放系數(shù)主要取自于《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》華中區(qū)域的系數(shù)0.801 kg/（kW·h）；柴油碳排放系數(shù)的估算方法為：

式中：Cc為碳排放系數(shù)；Lcalorific為低位發(fā)熱量；Ccontent為含碳量；Orate為氧化率。其中，Lcalorific為42 652 KJ/kg[34]、Ccontent為20.2 TC/TJ、Orate為0.98[35]。

根據(jù)碳排放的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合不同作物的種植面積，可以計(jì)算得到單位面積的碳排放強(qiáng)度：

式中：P 為農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度（kg/hm2）；S 為耕地面積（hm2）。

1.2.3 縣域空間農(nóng)業(yè)灌溉碳排放的模擬方法

構(gòu)建河南省縣域尺度農(nóng)業(yè)灌溉碳排放核算的數(shù)據(jù)庫(kù)，分別計(jì)算出各個(gè)樣點(diǎn)不同作物類型的單位面積灌溉碳排放。由于只調(diào)研了48 個(gè)樣點(diǎn)，因此相對(duì)于整個(gè)河南省縣域尺度而言，需要通過(guò)回歸分析方法對(duì)縣域單元的碳排放進(jìn)行模擬。具體方法如下：利用SPSS 中缺失值組件，將Excel 表導(dǎo)入，以地區(qū)的種植面積、灌溉用水量、作物類型、機(jī)井深度等因素為自變量，利用回歸分析方法進(jìn)行模擬計(jì)算，得出其他縣域灌溉過(guò)程的碳排放數(shù)據(jù)，并結(jié)合他人研究成果，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較修正，得到河南省全部縣域的農(nóng)業(yè)灌溉碳排放數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 典型村莊的農(nóng)業(yè)灌溉碳排放強(qiáng)度差異分析

不同典型村莊的灌溉碳排放強(qiáng)度差異性較大。鶴壁市?？h左洼村的碳排放強(qiáng)度最大，為871.85 kg/hm2，約是第2 位焦作市修武縣郇封村（213.41 kg/hm2）的4 倍（表1）。這是由于浚縣的地下水位較低，其中打井深度約為173 m，從而導(dǎo)致抽取地下水的能耗增加。并且該村的灌溉條件較差，機(jī)井?dāng)?shù)量較少且存在私自占有的問(wèn)題，從而導(dǎo)致部分農(nóng)戶距離機(jī)井位置較遠(yuǎn)，灌溉過(guò)程能源消耗多、碳排放強(qiáng)度高。碳排放強(qiáng)度最小的是新鄉(xiāng)市原陽(yáng)縣陳莊村為0.93 kg/hm2。因?yàn)樵摯逍藿藴锨?，利用地?shì)條件引黃河水進(jìn)行灌溉，減少了能源的使用從而產(chǎn)生了較少的碳排放。與王娜[36]和張志高[37]的研究成果相比，雖然二者關(guān)于2014 年的總農(nóng)業(yè)碳排放量相差不大，但是王娜[36]的灌溉碳排放強(qiáng)度為266.48 kg/hm2，張志高[37]的灌溉碳排放強(qiáng)度為15.86 kg/hm2，二者相差過(guò)大可能是因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)的灌溉面積不一致，而本文的灌溉碳排放強(qiáng)度大多在20～200 kg/hm2，與二者具有相似性，這也表明本文的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果比較可靠。

同一地區(qū)不同作物灌溉碳排放強(qiáng)度不同，同種作物在不同地區(qū)的灌溉碳排放強(qiáng)度也有明顯差異。其中，浚縣左洼村農(nóng)作物碳排放強(qiáng)度的差異最為明顯，小麥的碳排放強(qiáng)度最大，為989.71 kg/hm2，玉米的碳排放強(qiáng)度為753.98 kg/hm2；柘城縣老王集村不同農(nóng)作物的碳排放強(qiáng)度差異最小，小麥的碳排放強(qiáng)度為59.01 kg/hm2，玉米的碳排放強(qiáng)度為59.48 kg/hm2，花生的碳排放強(qiáng)度為36.38 kg/hm2。另外，同種作物的碳排放強(qiáng)度也存在著區(qū)域差異。比如：小麥碳排放強(qiáng)度最大的是?？h左洼村，為989.71 kg/hm2，最小的是確山縣任莊，為5.29 kg/hm2；玉米碳排放強(qiáng)度最大的是浚縣左洼村，為753.98 kg/hm2，其次是汝州市崔辛莊村，為225.31 kg/hm2，最小的是南召縣廟西村，為2.41 kg/hm2；花生碳排放強(qiáng)度最大的是武陟縣程封村，為152.78 kg/hm2，最小的是確山縣任莊，為2.56 kg/hm2（表1）。

結(jié)合調(diào)研村莊的實(shí)際生產(chǎn)條件，影響灌溉碳排放的因素主要包括：①氣候與地下水位[38]?？？h左洼村和淇縣本廟村地下水位較低，機(jī)井?dāng)?shù)量較少且深度基本在100 m 左右，灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的不完善很大程度上增大了農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程中的碳排放強(qiáng)度；②地形條件。以確山縣任莊村和鲇魚(yú)山鄉(xiāng)廟崗村為代表的村莊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中灌溉次數(shù)和灌溉用水量明顯低于河南省其他地區(qū)，因?yàn)檫@些村莊多位于丘陵地區(qū)，地下水位過(guò)低導(dǎo)致井水干枯，機(jī)井成為廢井，灌溉成本較高以致農(nóng)戶很少進(jìn)行灌溉，因此這些區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程中碳排放強(qiáng)度較低；③機(jī)井分布與深度[31]。以毛莊鄉(xiāng)五里朱村和王洛鎮(zhèn)大路謝村為代表的村莊，灌溉條件較好，每村機(jī)井?dāng)?shù)量為55～65 口且分布均勻，井深50～70 m，村民每季基本灌溉2 次或更多，雖然在灌溉過(guò)程中用水量多，但是由于灌溉條件較好，碳排放適中?？傮w而言，小麥生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放強(qiáng)度要大于玉米和花生的，農(nóng)業(yè)灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的完善程度及當(dāng)?shù)厮疅岬茸匀粭l件的綜合影響導(dǎo)致農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程中的碳排放強(qiáng)度有所差異。

2.2 不同作物灌溉碳排放強(qiáng)度的空間差異分析

河南省縣域?qū)用娌煌魑锾寂欧艔?qiáng)度差異較為明顯。小麥與玉米的灌溉碳排放強(qiáng)度相差不大，與花生和水稻的碳排放強(qiáng)度相差較大。這是因?yàn)樾←満陀衩自诜N植期間都需要灌溉4～5 次水，水稻生長(zhǎng)期間灌溉次數(shù)較多，花生灌溉次數(shù)相對(duì)較少。小麥和玉米灌溉碳排放強(qiáng)度最大的縣都為?？h，其中，小麥的碳排放強(qiáng)度為989.71 kg/hm2，玉米的碳排放強(qiáng)度為753.98 kg/hm2，浚縣雖地處平原地區(qū)，但地下水位較深，平均打井深度為173 m，水資源承載力較小，基礎(chǔ)水利設(shè)施建設(shè)與當(dāng)?shù)厍闆r不相符，導(dǎo)致灌溉難度增大，耗能較多，碳排放強(qiáng)度較高?；ㄉ喔忍寂欧艔?qiáng)度最高的是濮陽(yáng)市區(qū)182.84 kg/hm2，而水稻灌溉碳排放強(qiáng)度最高的為淮濱縣，灌溉碳排放強(qiáng)度為262.1 kg/hm2（圖2）。

同種作物的碳排放強(qiáng)度在縣域面積上也呈現(xiàn)不同的分布。河南省小麥和玉米的灌溉碳排放強(qiáng)度呈西高東低、北高南低的分布，以南陽(yáng)市、安陽(yáng)市和鶴壁市為主形成第一梯度；花生的灌溉碳排放高強(qiáng)度地區(qū)主要集中于黃河流域以及淮河流域，但是花生的碳排放強(qiáng)度在空間分布上大體相差不大；而水稻的灌溉碳排放高強(qiáng)度地區(qū)主要集中在信陽(yáng)地區(qū)以及南陽(yáng)市的 淅川縣和內(nèi)鄉(xiāng)縣（圖2）。

表1 河南典型村莊不同作物碳排放強(qiáng)度（kg/hm2）及相關(guān)信息 Table 1 Carbon emission intensity of different crops and related information in typical villages of Henan province

圖2 不同作物灌溉過(guò)程碳排放強(qiáng)度的空間分布特征 Fig.2 Spatial distribution characteristics of carbon emission intensity in irrigation process of different crops

不同作物的碳排放強(qiáng)度差異分布受多種因素的影響：小麥和玉米在河南省廣泛種植，河南省西部以及北部多為山地丘陵地區(qū)，基礎(chǔ)水利設(shè)施較差，并且地下水位較深，因此灌溉消耗的能源較多，產(chǎn)生的碳排放量較多，碳排放強(qiáng)度較大。豫東南地區(qū)為平原區(qū)，并且水量充足，基礎(chǔ)水利設(shè)施較為完備，此區(qū)域的灌溉難度較小，耗能較少，碳排放強(qiáng)度較低。花生的高碳排放強(qiáng)度地區(qū)主要集中于黃河以及淮河流域。此地區(qū)的花生種植廣泛，花生喜沙質(zhì)土壤，但沙質(zhì)土壤的蓄水保水能力較差，農(nóng)戶為了增加收益進(jìn)行多次灌溉，導(dǎo)致此區(qū)域的灌溉碳排放較高。水稻的種植基本上分布在信陽(yáng)以及南陽(yáng)地區(qū)。河南省水稻的灌溉碳排放高強(qiáng)度地區(qū)主要集中于信陽(yáng)以及南陽(yáng)的淅川縣和內(nèi)鄉(xiāng)縣，其中淮濱縣灌溉碳排放強(qiáng)度為262.1 kg/hm2，信陽(yáng)地區(qū)的水資源承載力較大，水稻種植期間需要多次進(jìn)行灌溉，因此增大了此地的灌溉碳排放強(qiáng)度，而南陽(yáng)的淅川縣（124.79 kg/hm2）和內(nèi)鄉(xiāng)縣（121.11 kg/hm2）位于丘陵地區(qū)，基礎(chǔ)水利設(shè)施較差，增加了能源消耗量和碳排放量，導(dǎo)致碳排放強(qiáng)度較大。

2.3 農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程的水-能差異及其對(duì)碳排放效率的影響

河南省農(nóng)業(yè)用水量呈南高北低、西高東低的分布（圖3），而河南省灌溉耗能量（圖4）與碳排放量（圖5）呈現(xiàn)東高西低的分布。為了更好地了解“水-能”利用效率與碳排放的關(guān)系，基于農(nóng)業(yè)灌溉碳排放效率C（作物產(chǎn)量/碳排放量）對(duì)河南省進(jìn)行如下分區(qū)：低碳排放效率區(qū)（C<40 t/t）、中碳排放效率區(qū)（40240 t/t）（圖6）。 低碳排放效率區(qū)（n=14）：主要分布在南陽(yáng)市山

地丘陵區(qū)以及安陽(yáng)市的林州市和內(nèi)黃縣、鶴壁市的淇縣和?？h。這些地區(qū)大多位于山地丘陵區(qū)，地下水位較深，水資源開(kāi)發(fā)利用程度較低，這些地區(qū)的基礎(chǔ)水利設(shè)施較差，造成灌溉耗水強(qiáng)度較高，并且作物產(chǎn)量低，因此碳排放效率低。

圖3 河南省縣域農(nóng)業(yè)用水量 Fig.3 Agricultural water consumption in each county

圖4 河南省縣域灌溉耗能量 Fig.4 Irrigation energy consumption in each country

圖5 河南省縣域灌溉碳排放量 Fig.5 Irrigation carbon emissions in each country

圖6 河南省縣域灌溉碳排放效率 Fig.6 Carbon emission efficiency of agricultural irrigation in each county

中碳排放效率區(qū)（n=53）：主要分布在豫西地區(qū)、新鄉(xiāng)市、信陽(yáng)和焦作的中東部地區(qū)、開(kāi)封市中部地區(qū)、許昌市西部地區(qū)、平頂山中部地區(qū)。這些地區(qū)大多位于山地丘陵區(qū)，地形條件較差，地下水位深度適中，灌溉耗能較多，并且灌區(qū)面積較小，因此灌溉能耗強(qiáng)度較高（宜陽(yáng)縣為105 kg/hm2）。由于農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施正處于逐步建設(shè)中，導(dǎo)致此地的灌溉耗水強(qiáng)度較高（宜陽(yáng)縣0.51×104t/hm2），且農(nóng)作物產(chǎn)量一般，因此灌溉碳排放效率較低。

較高碳排放效率區(qū)（n=44）：主要分布在濟(jì)源市、南陽(yáng)盆地西部地區(qū)以及周口市、許昌市、漯河市、駐馬店市的中東部地區(qū)。南陽(yáng)盆地西部地區(qū)地勢(shì)條件較好，農(nóng)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)較好，雖然地下水位較深（平均打井深度約為100 m），但是此地區(qū)的降雨量較多，因此灌溉耗能較小，并且因?yàn)楣鄥^(qū)面積較大，所以能耗強(qiáng)度較低（鎮(zhèn)平縣為46 kg/hm2）。其他地區(qū)大多位于地勢(shì)條件較好的平原區(qū)，且地下水位深度較淺，灌溉抽水耗能較少，此外灌區(qū)面積較大，故能耗強(qiáng)度較低（汝南縣為44 kg/hm2）。由于基礎(chǔ)水利設(shè)施完備度較好，灌溉耗水強(qiáng)度較低（汝南縣0.47×104t/hm2），且此地區(qū)的作物產(chǎn)量較高，因此灌溉碳排放效率較高。

高碳排放效率區(qū)（n=16）：主要分布在周口市西部地區(qū)以及南陽(yáng)市的新野和唐河縣。周口市地形條件較好，地下水位較淺，灌溉耗能較少。雖然此地的灌區(qū)面積較大，但由于基礎(chǔ)水利設(shè)施較好，灌溉耗水強(qiáng)度以及灌溉能耗強(qiáng)度較低（商水縣的耗水強(qiáng)度為0.29×104t/hm2、耗能強(qiáng)度為59 kg/hm2）。南陽(yáng)市新野縣和唐河縣雖然地下水位較深，但地形條件較好，水利設(shè)施較完善，灌溉耗能較少，灌溉耗能強(qiáng)度較低。由于降雨量較多，灌溉次數(shù)較少，因此灌溉耗水強(qiáng)度較低；作物產(chǎn)量較高，因此碳排放效率高。

3 結(jié)論與建議

1）河南省小麥和玉米的碳排放都呈西高東低、北高南低的態(tài)勢(shì)；而花生的灌溉碳排放高強(qiáng)度地區(qū)主要集中于黃河流域以及淮河流域。河南省農(nóng)業(yè)用水量呈南高北低、西高東低的態(tài)勢(shì)；灌溉耗能量以及碳排放量呈北高南低、東高西低的態(tài)勢(shì)。灌溉用水量與灌溉碳排放量的關(guān)聯(lián)度較小，而灌溉耗能量與灌溉碳排放量關(guān)聯(lián)度較高。

2）基于農(nóng)業(yè)灌溉碳排放效率，將河南省分成了4 類地區(qū)：低碳排放效率區(qū)（C<40 t/t）、中碳排放效率區(qū)（40240 t/t）。

3）建議。①對(duì)于糧食主產(chǎn)區(qū)，鼓勵(lì)通過(guò)土地流轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營(yíng)，以規(guī)模經(jīng)營(yíng)的方式降低單位面積的水、能消耗和碳排放；②對(duì)于生態(tài)脆弱區(qū)和坡耕地可考慮實(shí)行退耕還林。對(duì)于平原地區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，發(fā)展節(jié)水節(jié)能灌溉技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)水能資源利用效率；③對(duì)于較為干旱的地區(qū)可以適當(dāng)改變作物種植結(jié)構(gòu)，比如，可選用耐旱的節(jié)水經(jīng)濟(jì)作物（如花生、芝麻等）代替糧食作物；④對(duì)不同地區(qū)灌溉方式進(jìn)行差別化管理，針對(duì)不同地形、氣候和作物種植區(qū)，應(yīng)結(jié)合水資源可獲得情況確定合理的灌溉方式，以減少灌溉過(guò)程中的水能消耗與碳排放。