稻-蝦(克氏原螯蝦)綜合種養(yǎng)模式的碳足跡分析

劉金根，楊 通，馮金飛

(1.蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215008；2.中國(guó)水稻研究所，浙江 杭州 310006)

自工業(yè)革命以來，人類活動(dòng)導(dǎo)致的大氣CO2、CH4和N2O濃度顯著增加，由溫室氣體排放所導(dǎo)致的全球變暖效應(yīng)正逐漸加劇[1]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是人類活動(dòng)中重要的溫室氣體排放源，其溫室氣體排放占人為排放的12%[2]。減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放，實(shí)行低碳、綠色生產(chǎn)是當(dāng)前農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。碳足跡(carbon footprint)是指某一產(chǎn)品、服務(wù)或活動(dòng)在其生命周期內(nèi)以CO2當(dāng)量計(jì)算的直接或間接碳排放總量[3]。目前，碳足跡分析已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于我國(guó)農(nóng)田碳排放評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，眾多學(xué)者分別從耕作方式[4-5]、種植制度[6-7]、水肥管理[8-9]和時(shí)空尺度[10-14]等方面對(duì)我國(guó)農(nóng)田碳足跡開展了一系列研究。通過系統(tǒng)計(jì)算農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中直接或者間接碳排放，碳足跡方法能夠用于有效分析農(nóng)田碳足跡的產(chǎn)生和構(gòu)成，從而為農(nóng)田溫室氣體減排目標(biāo)提供理論指導(dǎo)。

作為稻田綜合種養(yǎng)的一種重要方式，稻田-克氏原螯蝦(稻-蝦)種養(yǎng)模式具有資源節(jié)約、穩(wěn)糧增收的特點(diǎn)，近5 a來在全國(guó)范圍內(nèi)得到大面積推廣應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全國(guó)稻-蝦種養(yǎng)面積達(dá)110萬hm2，小龍蝦產(chǎn)量達(dá)177.25萬t，占全國(guó)稻-漁綜合種養(yǎng)總面積和總產(chǎn)量的60.46%和47.71%[15]。然而，目前關(guān)于稻-蝦種養(yǎng)的研究主要集中在生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益等方面，鮮有研究從碳足跡角度對(duì)稻-蝦種養(yǎng)模式進(jìn)行碳排放分析。為此，筆者采用問卷調(diào)查法，對(duì)我國(guó)主要稻-蝦種養(yǎng)大省(湖北省和江蘇省)進(jìn)行農(nóng)戶調(diào)查，系統(tǒng)分析稻-蝦種養(yǎng)模式碳足跡構(gòu)成及其影響因素，以期為稻-蝦種養(yǎng)模式低碳生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

以問卷調(diào)查方式，于2018年在江蘇省和湖北省主要稻-蝦種養(yǎng)地區(qū)對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶進(jìn)行調(diào)查取樣。調(diào)查內(nèi)容主要包括稻田生產(chǎn)模式、生產(chǎn)規(guī)模、物料投入和農(nóng)產(chǎn)品收益。其中生產(chǎn)模式主要分為稻-蝦、稻-麥和單季稻3類。物料投入依據(jù)作用功能共分為7大類：飼料(主要包括商品飼料和糧食飼料)、消毒產(chǎn)品(主要包括石灰、改底、漂白粉、聚維酮碘和魚藥)、育苗(主要包括種子、農(nóng)膜和秧盤)、化肥(主要包括N、P、K和有機(jī)肥)、農(nóng)藥(主要包括除草劑、殺蟲劑和滅菌劑)、燃油(用于農(nóng)業(yè)機(jī)械)和用電(用于灌溉和農(nóng)業(yè)機(jī)械)，各物料投入產(chǎn)品碳排放系數(shù)見表1。農(nóng)產(chǎn)品收益主要包括小龍蝦、水稻產(chǎn)量和效益。共收到調(diào)查問卷66份，有效問卷64份，問卷合格率為97%。其中稻-蝦種養(yǎng)模式問卷24份(江蘇泗洪7份，江蘇沛縣5份，江蘇浦口1份，湖北潛江5份，湖北監(jiān)利3份，湖北洪湖3份)；稻-麥輪作模式問卷28份(江蘇泗洪12份，江蘇沛縣8份，湖北襄陽2份，湖北棗陽2份，湖北隨州4份)；單季稻生產(chǎn)模式12份(江蘇浦口2份，江蘇常州3份，江蘇泰州2份，湖北潛江1份，湖北監(jiān)利3份，湖北洪湖1份)。

1.2 研究邊界

以1 a為研究界限，系統(tǒng)分析稻-蝦、稻-麥和單季稻3種不同稻田生產(chǎn)模式下直接和間接溫室氣體排放變化。直接溫室氣體排放主要包括CH4和N2O等(農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中CO2排放影響因素復(fù)雜，故一般不納入)；間接溫室氣體排放主要指農(nóng)資物料投入，包括飼料、消毒、育苗、化肥、農(nóng)藥、燃油和用電7大類(表1)。

表1 農(nóng)田生產(chǎn)物料投入及溫室氣體排放系數(shù)

1.3 碳足跡計(jì)算

依據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，不同生產(chǎn)模式碳排放主要包括作物生長(zhǎng)季(水稻季和小麥季)直接溫室氣體排放和農(nóng)資物料投入間接排放，其計(jì)算公式[25-26]為

(1)

式(1)中，F(xiàn)a為單位面積上所產(chǎn)生的溫室氣體總和， kg·hm-2(以CO2當(dāng)量計(jì))；n為投入資源的種類數(shù)；m為某種投入資源的質(zhì)量， kg·hm-2；f為某種投入資源的溫室氣體排放系數(shù)， kg·kg-1(以CO2當(dāng)量計(jì))，具體系數(shù)見表1。物料投入溫室氣體排放參數(shù)優(yōu)先選取中國(guó)本土化最新參數(shù)，其來源主要為中國(guó)生命周期數(shù)據(jù)庫 (CLCD) 和中國(guó)本土學(xué)術(shù)論文，農(nóng)藥(除草劑、殺蟲劑和滅菌劑)參數(shù)來源為歐洲Ecoinvent數(shù)據(jù)庫；FCH4為單位面積上CH4排放量， kg·hm-2(以CO2當(dāng)量計(jì))；FN2O為單位面積上N2O排放量，kg·hm-2(以CO2當(dāng)量計(jì))。

由于水稻收獲后采取排水曬田措施進(jìn)行冬小麥生產(chǎn)或冬閑撂荒，在旱地條件下土壤CH4排放量很低，可以忽略不計(jì)[27]，因此稻田CH4排放主要計(jì)算水稻生長(zhǎng)季溫室氣體CH4排放量。依據(jù)2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單，稻田CH4排放計(jì)算公式[28]為

FCH4=Fijk×tijk×25，

(2)

Fijk=Fc×Fw×Fp×Fo，

(3)

(4)

ROAi=Y×0.623×0.5×0.85×0.001。

(5)

式(2)～(5)中，F(xiàn)CH4為單位面積CH4排放量，kg·hm-2(以CO2當(dāng)量計(jì))；Fijk為在i、j、k條件下CH4日排放量，kg·hm-2·d-1(以CO2當(dāng)量計(jì))；tijk為在i、j、k條件下水稻生長(zhǎng)季時(shí)間，d；i、j、k條件分別為不同生態(tài)系統(tǒng)、水分管理和有機(jī)物料添加情況；Fc為無有機(jī)物添加并持續(xù)淹水條件下稻田CH4排放基準(zhǔn)，取值為1.3 kg·hm-2·d-1；Fw和Fp為生長(zhǎng)季內(nèi)和生長(zhǎng)季前水分管理參數(shù)，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)稻田基本采取前期淹水、中期曬田和后期復(fù)水管理方式，分別取值0.6和1.0[29]；Fo為有機(jī)物料添加參數(shù)；CFOAi為有機(jī)物料添加修正轉(zhuǎn)換因子，取值1.0；ROAi為有機(jī)物料添加率；Y為產(chǎn)量數(shù)據(jù)，kg·hm-2；0.623為谷草比；0.5為目前技術(shù)條件下秸稈還田比例；0.85為秸稈鮮重和干重的轉(zhuǎn)換比；0.001為單位換算因素，t·kg-1[29]。

由于農(nóng)田N2O排放主要是由于氮肥輸入引起的，因此一般采用不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)N肥N2O-N排放因子進(jìn)行計(jì)算：

(6)

式(6)中，F(xiàn)N2O為水稻季或小麥季N2O溫室氣體排放，kg·hm-2(以CO2當(dāng)量計(jì))；Ninput為N肥施加量；?為N肥在不同種植條件下N2O-N直接排放系數(shù)，水稻季和小麥季取值分別為0.007 3和0.01；44/28為N2轉(zhuǎn)換為N2O系數(shù)；298為100 a尺度N2O增溫潛勢(shì)[28]。

單位產(chǎn)值碳足跡(Fv)和單位利潤(rùn)碳足跡(Fp)計(jì)算公式如下：

Fv=Fa/V，

(7)

Fp=Fa/P。

(8)

式(7)～(8)中，F(xiàn)a為單位面積碳足跡，kg·hm-2(以CO2當(dāng)量計(jì))；V和P為單位面積總產(chǎn)值和總利潤(rùn)，元·hm-2。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件對(duì)問卷調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、匯總和分析， 采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析，采用Origin 9.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同稻田生產(chǎn)模式碳足跡大小及構(gòu)成分析

研究發(fā)現(xiàn)，碳足跡大小在不同稻田生產(chǎn)模式下具有顯著性差異(圖1)。單位面積碳足跡(Fa)表現(xiàn)為稻-麥(10 650 kg·hm-2)>稻-蝦(7 859 kg·hm-2)> 單季稻模式(5 483 kg·hm-2)(P< 0.05)。而單位產(chǎn)值碳足跡(Fv)表現(xiàn)為稻-蝦模式(0.11 kg·元-1)顯著低于稻-麥(0.31 kg·元-1)和單季稻模式(0.28 kg·元-1)。單位利潤(rùn)碳足跡(Fp)表現(xiàn)為稻-麥(0.78 kg·元-1)> 單季稻(0.46 kg·元-1)> 稻-蝦模式(0.26 kg·元-1)(P<0.05)。

對(duì)不同稻田生產(chǎn)模式碳足跡的構(gòu)成作進(jìn)一步分析，結(jié)果表明稻田直接碳排放(CH4和N2O)和間接碳排放(農(nóng)資物料投入)的大小和占比在不同生產(chǎn)模式下均產(chǎn)生顯著變化(表2)。與稻-麥相比，稻-蝦模式降低了直接碳排放(P< 0.05)和間接碳排放；與單季稻相比，稻-蝦模式顯著增加間接碳排放(P< 0.05)，但直接碳排放略有降低。稻-蝦模式下水稻CH4、N2O排放量和化肥、柴油、育苗等物料投入碳排放均顯著低于稻-麥模式，但與單季稻模式無顯著性差異。此外，稻-蝦模式顯著降低了農(nóng)藥碳排放，但提高了用電碳排放(表2)。

對(duì)于碳足跡構(gòu)成，單季稻和稻-蝦生產(chǎn)模式中水稻生長(zhǎng)季CH4排放是碳排放最大貢獻(xiàn)來源；而在稻-麥生產(chǎn)模式下，盡管CH4排放仍是碳排放最大貢獻(xiàn)來源，但水稻季和小麥季N2O排放貢獻(xiàn)與CH4的排放貢獻(xiàn)幾乎相當(dāng)(表2)。對(duì)于稻-蝦生產(chǎn)模式，間接碳足跡中以用電為主，占比為19.64%；其次為柴油、化肥和飼料，占比分別為10.12%、9.70%和8.36%；而消毒、育苗和農(nóng)藥占比較小，分別為5.15%、1.71%和0.52%。在稻-麥生產(chǎn)模式下，間接碳足跡中化肥和柴油占比較高，為13.84%和13.66%；育苗、用電和農(nóng)藥占比較少，分別為7.40%、5.70%和4.45%。而在單季稻生產(chǎn)模式下，柴油在間接碳足跡中占比最高，為13.81%；其次為化肥，占比為8.79%；用電、農(nóng)藥和育苗占比較低，分別為6.46%、3.62%和1.08%。

表2 不同稻田生產(chǎn)模式下碳足跡構(gòu)成及占比

2.2 稻-蝦種養(yǎng)模式碳足跡與產(chǎn)量和效益關(guān)系分析

研究發(fā)現(xiàn)，在稻-蝦生產(chǎn)模式下，隨著碳足跡的增加小龍蝦產(chǎn)量呈先增加后降低的拋物線型曲線變化趨勢(shì)(圖2)，當(dāng)碳足跡為7 458 kg·hm-2時(shí)能夠獲得最大產(chǎn)量。相反，水稻產(chǎn)量與碳足跡大小呈顯著正相關(guān)性關(guān)系，隨著碳足跡的增加，水稻產(chǎn)量呈逐漸增加趨勢(shì)。此外，稻-蝦種養(yǎng)模式下單位面積產(chǎn)值和利潤(rùn)與碳足跡同樣呈拋物線型曲線變化，隨碳足跡增加先升高后降低；在碳足跡分別為7 855和7 363 kg·hm-2條件下分別達(dá)到產(chǎn)值和利潤(rùn)最大化。

2.3 稻-蝦種養(yǎng)模式下生產(chǎn)規(guī)模對(duì)碳足跡影響分析

研究表明，生產(chǎn)規(guī)模對(duì)稻-蝦種養(yǎng)模式碳足跡具有重要影響。無論是間接碳排放還是直接碳排放均表現(xiàn)為小規(guī)模和大規(guī)模低于中規(guī)模生產(chǎn)(表3)。對(duì)農(nóng)資投入各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)果表明中規(guī)模生產(chǎn)條件下，消毒、飼料、柴油、化肥和農(nóng)藥等物料投入均高于小規(guī)模和大規(guī)模生產(chǎn)方式，其中消毒產(chǎn)品碳足跡顯著高于小規(guī)模和大規(guī)模種植，進(jìn)而導(dǎo)致中規(guī)?？偼度敫哂谛∫?guī)模和大規(guī)模(表3)。相反，從產(chǎn)出來看，中規(guī)模條件下小龍蝦產(chǎn)量和產(chǎn)值均低于小規(guī)模和大規(guī)模。綜合來看，中規(guī)模稻-蝦種養(yǎng)增加了單位面積碳足跡和單位產(chǎn)值碳足跡，但不顯著；而對(duì)于單位利潤(rùn)碳足跡，中規(guī)模顯著高于小規(guī)模和大規(guī)模，分別提高150%和165%(P<0.05)。因此，小規(guī)模與大規(guī)模稻-蝦種養(yǎng)更加有利于增效減排。

表3 不同稻-蝦種養(yǎng)規(guī)模下養(yǎng)殖狀況和碳足跡對(duì)比分析

3 討論

3.1 生產(chǎn)模式對(duì)碳足跡大小和構(gòu)成的影響

采用碳足跡理論系統(tǒng)分析了稻-蝦、稻-麥和單季稻3種生產(chǎn)模式碳足跡排放情況。其中，稻-麥模式下農(nóng)資投入碳足跡為10 650 kg·hm-2，高于陳中督等[30]研究結(jié)果(7 729 kg·hm-2)，與YAN等[31]研究結(jié)果相近(9 900 kg·hm-2)。單季稻生產(chǎn)模式碳足跡為5 483 kg·hm-2，略低于JIANG等[32]研究結(jié)果(6 481 kg·hm-2)。這可能主要是因?yàn)椴煌芯恐g調(diào)查對(duì)象、系統(tǒng)邊界和排放因子的差異。種植制度的多元化是我國(guó)農(nóng)業(yè)的優(yōu)良體現(xiàn)，有效保障了我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全。農(nóng)田種植制度或生產(chǎn)模式不僅受到自然區(qū)位的影響，同時(shí)也會(huì)受到市場(chǎng)需求和科技水平的影響。然而，不同生產(chǎn)模式下土地利用強(qiáng)度和物料投入的差異勢(shì)必會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)資源的構(gòu)成和分配產(chǎn)生巨大影響，從而影響碳足跡大小。

作為新型稻田綜合種養(yǎng)方式，稻-蝦模式的農(nóng)資投入和生產(chǎn)管理有別于傳統(tǒng)稻-麥輪作和單季稻模式，其碳足跡大小和構(gòu)成特征也發(fā)生了相應(yīng)變化。由于要?jiǎng)?chuàng)造適宜小龍蝦生長(zhǎng)和繁殖的環(huán)境，稻-蝦模式不僅增加了消毒產(chǎn)品和飼料產(chǎn)品，而且提高了對(duì)水分管理的要求。因此，與稻-麥和單季稻相比，稻-蝦模式下排灌用電碳排放得到顯著提高，為1 543 kg·hm-2，分別提高154%和336%。此外，新增加的消毒和飼料產(chǎn)品(1 063 kg·hm-2)也顯著促進(jìn)了稻-蝦模式碳排放。但是，由于生產(chǎn)強(qiáng)度和生產(chǎn)資料的影響，稻-麥模式下化肥、柴油、育苗和農(nóng)藥等物料投入碳排放均顯著高于稻-蝦和單季稻模式；3種生產(chǎn)模式下單位面積碳足跡表現(xiàn)為稻-麥>稻-蝦>單季稻模式(表2)。

總的來講，相較于傳統(tǒng)單季稻生產(chǎn)模式，稻-蝦模式并沒有顯著改變稻田直接碳排放(CH4和N2O)大小；而農(nóng)資物料投入的增加顯著提高了稻田間接碳排放。但從經(jīng)濟(jì)效益角度來看，由于小龍蝦產(chǎn)值和利潤(rùn)較高，稻-蝦模式下單位產(chǎn)值和單位利潤(rùn)碳足跡均顯著低于稻-麥和單季稻模式。因此，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注碳排放與經(jīng)濟(jì)效益之間的權(quán)衡問題，尋求稻-蝦新型綜合種養(yǎng)的高效低碳策略更是該領(lǐng)域的重中之重。

3.2 稻-蝦種養(yǎng)模式高效低碳策略

研究發(fā)現(xiàn)，碳足跡大小與水稻產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，這與前人研究結(jié)果[30]一致。但是，碳足跡與小龍蝦產(chǎn)量、產(chǎn)值和利潤(rùn)呈先升高后降低的拋物線型曲線變化(圖2)。這說明在稻-蝦模式下單純提高系統(tǒng)碳足跡(物料投入)可以獲得水稻產(chǎn)量的提高，但并不能獲得小龍蝦產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。研究發(fā)現(xiàn)，碳足跡為7 458、7 855和7 363 kg·hm-2時(shí)能分別獲得產(chǎn)量、產(chǎn)值和利潤(rùn)最大化(圖2)。

進(jìn)一步分析表明，生產(chǎn)規(guī)模對(duì)稻-蝦模式碳足跡和經(jīng)濟(jì)效益具有較大影響。單位面積、單位產(chǎn)值和單位利潤(rùn)碳足跡均表現(xiàn)為小規(guī)模和大規(guī)模生產(chǎn)低于中等規(guī)模生產(chǎn)(表3)。研究表明，生產(chǎn)利潤(rùn)最大化和生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)最小化是農(nóng)戶對(duì)新型農(nóng)業(yè)種養(yǎng)方式采納的兩大基本目標(biāo)和原則[33]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小規(guī)模生產(chǎn)農(nóng)戶平均年齡為54.45歲，顯著高于中規(guī)模農(nóng)戶(45.29歲)和大規(guī)模農(nóng)戶(40.50歲)。由于年齡較大，可承受生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)較小，因此稻-蝦種養(yǎng)面積較小(平均3 hm2)且多采用精耕細(xì)作管理方式進(jìn)行生產(chǎn)，飼料和消毒產(chǎn)品投入較低，而生產(chǎn)用電投入較高。由于精心管理，在小規(guī)模生產(chǎn)模式下產(chǎn)值和利潤(rùn)均處于較高水平(表3)。中等規(guī)模種養(yǎng)農(nóng)戶多追求以面積擴(kuò)大來提高總利潤(rùn)，希望通過增加消毒、飼料和化肥等投入提高產(chǎn)量，但多由于種養(yǎng)技術(shù)較弱、管理水平不高導(dǎo)致單位面積產(chǎn)值和收益降低。相反，大規(guī)模生產(chǎn)農(nóng)戶年齡較小，知識(shí)水平較高，平均養(yǎng)殖面積為46.32 hm2，多為當(dāng)?shù)氐?蝦種養(yǎng)帶頭人，負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)匚r苗生產(chǎn)和生產(chǎn)技術(shù)傳授等工作，具有豐富的稻-蝦種養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)。大規(guī)模生產(chǎn)模式各項(xiàng)物料投入均衡合理，在降低投入的同時(shí)能夠獲得最高產(chǎn)值和利潤(rùn)(表3)。因此，稻-蝦種養(yǎng)切忌盲目擴(kuò)大生產(chǎn)，單純的物料投入增加并不能提高單位產(chǎn)值和利潤(rùn)，應(yīng)在充分掌握科學(xué)、高效綜合種養(yǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上適當(dāng)擴(kuò)大種養(yǎng)面積。

此外，與單季稻相比，稻-蝦生產(chǎn)模式化肥使用量提高75.41%(表2)。同時(shí)不同生產(chǎn)規(guī)模下化肥碳排放表現(xiàn)為中規(guī)模>大規(guī)模>小規(guī)模。中規(guī)模稻-蝦養(yǎng)殖戶多期望通過增加化肥施加量來提高水稻產(chǎn)量，進(jìn)而提高收益。而研究表明，稻-蝦共作有利于提高土壤表層養(yǎng)分含量和加速深層土壤養(yǎng)分釋放[34]，而適當(dāng)減少化肥投入量并不會(huì)減產(chǎn)，反而能提高產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益[35-36]。因此，在稻-蝦生產(chǎn)模式中采用科學(xué)施肥方法，減少化肥投入，不僅可以降低生產(chǎn)成本和碳排放，而且有利于產(chǎn)出和收益的提高。目前，關(guān)于稻-蝦種養(yǎng)研究主要停留在生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益等方面，關(guān)于稻-蝦種養(yǎng)模式下溫室氣體排放特征、土壤營(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化機(jī)理和最佳施肥、灌溉管理方式等方面鮮有涉及，今后應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論方面研究，為進(jìn)一步促進(jìn)稻-蝦種養(yǎng)的低碳高效發(fā)展提供理論指導(dǎo)。

3.3 研究局限性

研究利用碳足跡理論系統(tǒng)分析了稻-蝦、稻-麥和單季稻3種不同稻田生產(chǎn)方式碳足跡大小及構(gòu)成，但仍存在一定的局限性和不足：首先，受限于人力、物力，以農(nóng)戶走訪調(diào)查問卷方式主要調(diào)查了江蘇泗洪、沛縣和湖北潛江、監(jiān)利、洪湖等主要稻田-小龍蝦綜合種養(yǎng)地區(qū)，共收獲有效問卷64份，樣本數(shù)量較少。但調(diào)查地區(qū)為我國(guó)目前主要稻田-小龍蝦養(yǎng)殖區(qū)，稻-蝦種養(yǎng)模式下小龍蝦平均產(chǎn)量為1 751 kg·hm-2，與2018年當(dāng)?shù)仄骄a(chǎn)量(1 690 kg·hm-2)相近，但高于全國(guó)小龍蝦平均產(chǎn)量(1 412 kg·hm-2)[37]，說明江蘇與湖北的稻-蝦種養(yǎng)模式較為成熟，因此該研究對(duì)了解稻-蝦種養(yǎng)碳足跡概況具有較好的代表性。今后的研究應(yīng)增加其他省份問卷調(diào)查，可以更加全面、詳細(xì)地分析我國(guó)稻-蝦種養(yǎng)碳足跡情況。其次，研究中農(nóng)資投入碳排放參數(shù)優(yōu)先選擇中國(guó)本土化參數(shù)，但由于參數(shù)的缺乏，部分參數(shù)選擇國(guó)外數(shù)據(jù)參數(shù)，所得結(jié)果與實(shí)際值具有一定差異。另外，該研究?jī)H考慮了生產(chǎn)中機(jī)械燃油和電力等動(dòng)力碳排放，沒有計(jì)算畜力和人力能源消耗，對(duì)碳排放實(shí)際值評(píng)估有所降低。對(duì)于稻-蝦種養(yǎng)模式下部分物料投入，如肥水產(chǎn)品(小球藻、肥水膏、光合細(xì)菌和腐殖酸)，首先缺乏物料具體碳排放系數(shù)。其次，該類型產(chǎn)品使用量很小，對(duì)稻-蝦種養(yǎng)系統(tǒng)影響很小。該研究中肥水膏、小球藻、光合細(xì)菌和腐殖酸投入量均值分別為81.20、4.50、41.30和12.20 kg·hm-2，遠(yuǎn)低于其他具有肥水功能產(chǎn)品，如飼料(均值1 760 kg·hm-2)和有機(jī)肥(均值816 kg·hm-2)。因此，研究沒有計(jì)算該部分碳足跡，導(dǎo)致稻-蝦種養(yǎng)模式碳足跡估算與真實(shí)相比略有偏低，但對(duì)研究結(jié)果和結(jié)論無重要影響。最后，由于不同稻田生產(chǎn)方式和管理差異，該研究系統(tǒng)邊界定義為1 a，對(duì)稻田間接碳排放(農(nóng)資投入)具有很好的評(píng)估效果；但由于受氣候條件、土壤條件、稻田管理措施等影響，直接碳排放(CH4和N2O)在不同稻田生產(chǎn)方式下與實(shí)際排放有所偏差，但趨勢(shì)基本一致。

4 結(jié)論

基于問卷調(diào)查，利用碳足跡理論對(duì)比分析稻-蝦(稻-蝦)種養(yǎng)模式與傳統(tǒng)稻-麥(稻-麥)輪作和單季稻(單季稻)模式的碳足跡大小及構(gòu)成差異，并進(jìn)一步分析和討論稻-蝦模式碳足跡的主要影響因素，得出以下結(jié)論：

(1)與傳統(tǒng)稻-麥和單季稻生產(chǎn)模式相比，稻-蝦生產(chǎn)模式碳足跡大小和構(gòu)成發(fā)生顯著改變。不同模式下稻田單位面積碳足跡具體表現(xiàn)為稻-麥> 稻-蝦> 單季稻(P< 0.05)；但是，稻-蝦生產(chǎn)模式單位產(chǎn)值和單位利潤(rùn)碳足跡顯著低于稻-麥和單季稻生產(chǎn)模式。因此，發(fā)展稻-蝦種養(yǎng)模式有助于稻田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增收減排。

(2)稻-蝦模式碳足跡與小龍蝦產(chǎn)量、單位產(chǎn)值和單位利潤(rùn)呈拋物線型變化趨勢(shì)，在碳足跡為7 458、7 855和7 363 kg·hm-2時(shí)能夠分別獲得產(chǎn)量、產(chǎn)值和利潤(rùn)最大化。稻-蝦種養(yǎng)模式中物料投入的增加并不會(huì)一直提高產(chǎn)量和效益，過多的物料投入反而降低產(chǎn)量和效益。因此，適宜的物料投入可以實(shí)現(xiàn)減少碳排放和提高效益的雙贏目標(biāo)。

(3)生產(chǎn)規(guī)模對(duì)稻-蝦碳足跡具有顯著影響，小規(guī)模(< 5 hm2)和大規(guī)模(> 20 hm2)生產(chǎn)有利于降低碳足跡、提高利潤(rùn)。同時(shí)，減少施肥量和提高水分利用效率是降低其稻-蝦生產(chǎn)模式碳排放的重要途徑。