大連市農(nóng)業(yè)活動(dòng)領(lǐng)域溫室氣體排放清單估算及評(píng)價(jià)

竇應(yīng)瑛

(大連市生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 大連 116023)

1 引言

2020年9月，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上向世界宣布，中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。為此各地區(qū)相繼開展溫室氣體排清單的編制工作。本研究主要針對(duì)2015～2019年大連市農(nóng)業(yè)活動(dòng)領(lǐng)域溫室氣體排放清單的估算。

2 溫室氣體排放源界定

根據(jù)大連市農(nóng)業(yè)活動(dòng)情況，溫室氣體排放源共分四類：稻田甲烷(CH4)排放、農(nóng)用地氧化亞氮(N2O)排放、動(dòng)物腸道發(fā)酵甲烷(CH4)排放和動(dòng)物糞便管理甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)排放[1]。

2.1 稻田CH4排放

水稻田是大氣甲烷的主要人為排放源。稻田甲烷排放的排放源為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水稻田，稻田一般可劃分為單季稻、雙季早稻和雙季晚稻3種類型。大連市稻田全部為單季稻，排放源相對(duì)容易界定，且其水分管理方式多為淹水-烤田-間歇灌溉為主。因此本次清單編制主要以水稻生長(zhǎng)季為甲烷排放的關(guān)鍵階段，水稻生長(zhǎng)季為稻田甲烷排放的關(guān)鍵排放源，其余階段的甲烷排放或者吸收均因相對(duì)于水稻生長(zhǎng)季排放而言，其數(shù)量太小而忽略不計(jì)[2]。

2.2 農(nóng)用地N2O排放

根據(jù)1994和2005年我國(guó)農(nóng)用地氧化亞氮清單編制的定義以及《省級(jí)溫室氣體清單編制指南(試行)》的要求[3]，確定農(nóng)用地氧化亞氮排放源主要包括直接排放源和間接排放源兩種。農(nóng)用地直接排放主要來(lái)源于農(nóng)用地當(dāng)季施入的氮肥、糞肥(或有機(jī)肥)和作物秸稈直接還田引起的氧化亞氮排放；間接排放主要來(lái)源于大氣氮沉降引起的氧化亞氮排放和氮淋溶徑流損失引起的氧化亞氮排放。本次大連市農(nóng)用地N2O清單編制計(jì)算的直接排放所考慮的主要農(nóng)作物為水稻、小麥、玉米、高粱、谷子、其他谷類、大豆、其他豆類、油菜籽、花生、籽棉、薯類、蔬菜類共13類。

2.3 動(dòng)物腸道發(fā)酵CH4排放

動(dòng)物腸道發(fā)酵甲烷排放是指動(dòng)物在正常的代謝過(guò)程中，寄生在動(dòng)物消化道內(nèi)的微生物發(fā)酵消化道內(nèi)飼料時(shí)產(chǎn)生的甲烷排放，腸道發(fā)酵甲烷排放只包括從動(dòng)物口、鼻和直腸排出體外的甲烷，不包括糞便的甲烷排放。

結(jié)合大連市畜牧業(yè)飼養(yǎng)情況，動(dòng)物腸道發(fā)酵甲烷排放源包括奶牛、非奶牛、綿羊、山羊、豬、馬、驢、騾。其中豬是非反芻動(dòng)物，單體的CH4產(chǎn)生量較小，但考慮到大連市養(yǎng)豬數(shù)量較大，故將豬的腸道發(fā)酵甲烷排放也納入估算。

2.4 動(dòng)物糞便管理CH4和N2O排放

動(dòng)物糞便管理甲烷排放是指在畜禽糞便施入到土壤之前動(dòng)物糞便貯存和處理所產(chǎn)生的甲烷。動(dòng)物糞便在貯存和處理過(guò)程中甲烷的排放因子取決于糞便特性、糞便管理方式、不同糞便管理方式使用比例、以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件等。

結(jié)合大連市畜禽飼養(yǎng)情況和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的可獲得性，動(dòng)物糞便管理甲烷排放源包括奶牛、非奶牛、綿羊、山羊、豬、家禽、馬、驢、騾。

3 排放量估算方法

本次清單編制中，農(nóng)業(yè)活動(dòng)領(lǐng)域溫室氣體排放清單編制方法根據(jù)IPCC指南[4]和《省級(jí)溫室氣體清單編制指南(試行)》推薦的方法，計(jì)算2015～2019年大連市農(nóng)業(yè)活動(dòng)領(lǐng)域溫室氣體排放量。

4 活動(dòng)水平數(shù)據(jù)的確定

4.1 稻田面積

稻田甲烷排放的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)為各種類型水稻播種面積，包括雙季早稻、雙季晚稻和單季稻的播種面積，稻田面積數(shù)據(jù)來(lái)自《大連市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2016-2019)[5]及統(tǒng)計(jì)部門數(shù)據(jù)，大連市單季稻面積數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 2015～2019年大連市單季稻種植面積 hm2

4.2 農(nóng)用地活動(dòng)水平數(shù)據(jù)

4.2.1 直接排放氮輸入量

農(nóng)用地直接排放氮的輸入量主要包括化肥氮(氮肥和復(fù)合肥中的氮)N化肥、糞肥氮N糞肥和秸稈還田氮(包括地上秸稈還田氮和地下根氮)N秸稈3種氮的輸入方式。

(1)化肥氮。本次清單編制過(guò)程中化肥氮主要來(lái)源于大連市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局提供的資料中所統(tǒng)計(jì)的氮肥(折純)中的氮量和復(fù)合肥(折純)量中的氮量，其中復(fù)合肥折純量含氮比例約為15% ，如表2所示。

表2 2015～2019年大連市農(nóng)用地化肥氮輸入量 t

(2)糞肥氮。農(nóng)用地糞肥施用氮量包括家畜和鄉(xiāng)村人口排泄物，農(nóng)用地糞肥施用氮量由《省級(jí)溫室氣體清單編制指南(試行)》推薦的方法計(jì)算。大連市畜禽飼養(yǎng)量和鄉(xiāng)村人口數(shù)如表3所示。

表3 2015～2019年大連市畜禽和鄉(xiāng)村人口排泄氮量

本次清單編制中，由于缺乏相應(yīng)的畜禽排泄物數(shù)的氮含量，畜禽氮排泄量采用《省級(jí)溫室氣體清單編制指南(試行)》的推薦值(表3)[6]；同時(shí)結(jié)合大連市畜禽飼養(yǎng)實(shí)際情況以及考慮到數(shù)據(jù)獲得的可能性和可靠性，調(diào)研得知大連市家畜糞便基本不作為燃料，故本清單編制中用作燃料的家畜排泄氮量為零；淋溶徑流損失率和揮發(fā)損失率按照指南中提供的15%和20%計(jì)算[7，8]。

(3)秸稈還田氮量。 主要農(nóng)作物參數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)源于《省級(jí)溫室氣體清單編制指南(試行)》推薦值，秸稈還田率數(shù)據(jù)來(lái)源于大連市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，如表4～6所示。

表4 2015～2019年大連市主要農(nóng)作物產(chǎn)量 t

表5 主要農(nóng)作物參數(shù)及秸稈還田率

表6 農(nóng)用地秸稈還田氮量

2015～2019大連市年大連市直接排放氮輸入量，如表7所示。

表7 2015～2019年大連市直接排放氮輸入量 t

4.2.2 間接排放氮輸入量

大氣氮沉降量主要來(lái)源于畜禽和鄉(xiāng)村人口糞便(N農(nóng)村排泄)和農(nóng)用地氮輸入(N農(nóng)用地輸入)的NH3和NOx揮發(fā)，由于當(dāng)?shù)貨](méi)有N農(nóng)村排泄和N農(nóng)用地輸入的揮發(fā)率觀測(cè)數(shù)據(jù)，本次清單采用《省級(jí)指南》推薦值，分別為畜禽糞便(N農(nóng)村排泄)輸入的20%和農(nóng)用地氮輸入(N農(nóng)用地輸入)的10%計(jì)算。氮淋溶徑流損失量根據(jù)《省級(jí)指南》推薦的方法計(jì)算，氮淋溶和徑流損失的氮量占農(nóng)用地總氮輸入量的20%估算[9]，如表8所示。

表8 2015～2019年大連市間接排放活動(dòng)水平數(shù)據(jù) t氮

4.3 動(dòng)物腸道發(fā)酵活動(dòng)水平數(shù)據(jù)

2015～2019年大連市畜禽年末存欄量，如表9所示。

表9 2015～2019年大連市畜禽年末存欄量

5 排放因子

因無(wú)相關(guān)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，農(nóng)用地氧化亞氮排放因子、動(dòng)物腸道發(fā)酵CH4排放因子、糞便管理甲烷排放因子和氧化亞氮排放因子均采用IPCC和《省級(jí)指南》的推薦值，如表10～12所示。

6 排放清單及評(píng)價(jià)

根據(jù)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)計(jì)算可得2015～2019年大連市農(nóng)業(yè)領(lǐng)域溫室氣體排放清單如表13所示。本清單CH4、N2O全球變暖潛勢(shì)值取IPCC第二次評(píng)估報(bào)告值，分別為21和310。結(jié)果顯示，2015～2019年大連市農(nóng)業(yè)領(lǐng)域溫室氣體排放總量分別為206.73、175.51、173.36、165.45、156.43萬(wàn)tCO2當(dāng)量，基本處于下降趨勢(shì)。如圖1所示，2015～2019年稻田、農(nóng)用地、動(dòng)物腸道發(fā)酵及動(dòng)物糞便管理的溫室氣體排放的占比，其中農(nóng)用地N2O排放的占比最大，平均占比53.05%，其次為動(dòng)物糞便管理系統(tǒng)的CH4、N2O排放，平均占比為23.01%，動(dòng)物腸道發(fā)酵CH4排放，平均占比為34.77%，稻田CH4排放，平均占比為7.23%。

表10 稻田和農(nóng)用地溫室氣體排放因子(kgN2O-N/kg氮輸入量)

表11 動(dòng)物腸道發(fā)酵甲烷排放因子 kg/(頭·a)

表12 動(dòng)物糞便管理氧化亞氮排放因子 kg/(頭·a)

表13 大連市2015～2019年農(nóng)業(yè)活動(dòng)溫室氣體排放量 萬(wàn)t CO2

圖1 2015～2019年農(nóng)業(yè)活動(dòng)領(lǐng)域各排放源溫室氣體排放量占比