河北省小麥玉米生產體系碳足跡分析

肖廣敏，茹淑華，侯利敏，王 策，趙歐亞，孫世友，王 凌，劉 蕾，張國印

(河北省農林科學院農業(yè)資源環(huán)境研究所/河北省肥料技術創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050051)

近年來，隨著社會的發(fā)展,溫室氣體排放引發(fā)的全球氣候變暖問題被各國廣泛關注，氣候變化成為全世界面臨的共同挑戰(zhàn)[1]。農業(yè)源排放是主要的溫室氣體排放源，占人類溫室氣體排放量的30%[2]。我國作為農業(yè)大國，以占世界總量9%的耕地養(yǎng)活了22%的人口[3]，農業(yè)源溫室氣體是我國第二大溫室氣體排放源[4]。為應對全球氣候變化，黨的十九屆五中全會提出，到2035年我國碳排放達峰后穩(wěn)中有降。碳足跡(carbon footprint)是用來衡量某種活動引起的直接或間接溫室氣體總排放量的生態(tài)足跡概念[5]。碳足跡計算方法主要包括生命周期評價法(life cycle assessment，LCA)、投入產出法(input output assessment，IOA)和混合生命周期評價法(hybird LAC)。LCA法是國際標準化組織認可的一種碳足跡計算方法，LCA法將碳足跡定義為基于生命周期評價方法來計算產品生產系統(tǒng)內溫室氣體排放與消納之和，并用CO2當量(以CO2計)形式來評價對氣候變化的影響[6]。LCA法在計算碳足跡時考慮了較多細節(jié)，其分析結果具有很強針對性，目前被廣泛應用[7]。

農田生態(tài)系統(tǒng)是典型的人工生態(tài)系統(tǒng)，在作物種植過程中既能引起碳排放，同時又能引起碳固定，而農田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡應該是碳排放量與碳固定量的差值[8]。目前已經有眾多研究將生命周期評價方法運用到農業(yè)領域碳足跡核算中[9]。但是農業(yè)生產碳足跡研究中計算方法存在較大差異，導致不同研究中出現(xiàn)同一種作物生產體系碳足跡為正或負這樣完全相反的結論[10-11]，碳足跡計算方法的差異成為我國低碳農業(yè)發(fā)展的瓶頸。造成碳足跡計算差異的因素較多，不同區(qū)域間自然條件、種植制度和農業(yè)管理措施存在較大差異，導致同一種作物在不同地區(qū)碳足跡變異較大[12]，而計算碳足跡時系統(tǒng)邊界選擇和碳排放系數(shù)選擇的差異也會造成碳足跡計算結果的差異[13]。以LCA方法為基礎，根據(jù)我國國情建立農業(yè)生產碳足跡核算方法，科學評價我國農業(yè)生產產生的溫室效應，對農業(yè)生產碳減排具有重要意義。

河北省地處華北平原，是我國重要的小麥玉米生產基地，2019年小麥和玉米產量分別達到1 451萬和1 941萬t。河北省作為京津冀一體化協(xié)同發(fā)展的重要組成部分，在保障國家糧食安全的同時，大量農資投入也帶來了溫室效應和面源污染等環(huán)境問題。隨著國家“碳中和”概念的提出，河北省糧食生產的碳減排面臨著嚴峻挑戰(zhàn)，而目前針對該省糧食作物生產的碳足跡還缺乏深入研究。為促進河北省農業(yè)綠色低碳發(fā)展，基于農業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用中國學者提出的符合中國實際情況的碳排放和碳固定系數(shù)，充分考慮小麥玉米生產體系碳排放及碳固定，建立小麥玉米生產體系碳足跡模型，估算了2018年河北省小麥玉米生產體系碳足跡，定量分析小麥玉米生產過程碳足跡及其構成，探討小麥玉米生產體系碳足跡的影響因素，以期為河北省農業(yè)碳中和研究和綠色發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

小麥和玉米化肥用量、農藥用量、農膜用量、柴油用量、灌溉耗電量、播種面積和產量數(shù)據(jù)來源于《2019全國農產品成本收益資料匯編》和《2019中國農村統(tǒng)計年鑒》，氮肥用量根據(jù)施用肥料單質氮肥用量和復合肥種類及用量進行計算，秸稈量根據(jù)小麥玉米產量，使用草谷比進行估算，秸稈還田比例為90%[14]。

1.2 構建小麥玉米生產體系碳足跡理論模型

系統(tǒng)邊界由農資的生產(化肥等農資排放因子核算中包括上游化石燃料和原料的開采、運輸和制造)開始，至作物收獲后結束(圖1)。小麥玉米生產體系碳足跡核算的系統(tǒng)邊界包括種子、化肥、農藥、農膜等農業(yè)投入品生產加工過程中的碳排放，作物生長過程中灌溉耗電的碳排放，播種耕作收割等過程中農機柴油消耗造成的碳排放，施用氮肥造成的農田氧化亞氮(N2O)直接排放和由氨揮發(fā)氮淋溶造成的N2O間接排放轉化的碳排放(農田碳排放)，施用氮肥引起的碳固定和秸稈還田引起的碳固定。除了施用氮肥和秸稈還田外，免耕也會引起土壤碳固定[12]，但是由于河北省在實際農田管理中免耕技術使用較少，所以該研究未考慮免耕引起的碳固定。模型中涵蓋的碳類型包括CO2和N2O兩種溫室氣體及土壤固定的有機碳。根據(jù)LCA方法，小麥玉米種植體系碳足跡由碳排放和碳固定2個部分構成，碳排放、碳固定和碳足跡的計算參考張丹[12]的計算方法。碳排放由農資投入(種子、化肥、農藥、農膜、灌溉耗電和機械柴油)碳排放和施肥引起的直接和間接N2O排放構成。碳固定由施氮肥和秸稈還田引起的碳固定構成。

圖1 小麥玉米生產體系碳足跡系統(tǒng)邊界

1.3 碳排放

ECO2=ICO2+FN2O×298，

(1)

ICO2=∑TI×EI，

(2)

FN2O=FN×EN2O+FN×ENH3×1%+FN×

ENO3-×2.5%。

(3)

式(1)～(3)中，ECO2為小麥玉米生產體系的碳排放量(以CO2計，下同)，萬t；ICO2為農資產品投入產生的碳排放量，萬t；FN2O為農田直接排放和間接排放的N2O量，萬t；298為N2O轉換為100 a尺度上的相對全球增溫潛勢[12]；TI為第I種農資投入的量，萬t；EI為第I種農資投入的碳排放系數(shù)；FN為氮肥投入量，萬t；EN2O為N2O排放系數(shù)；ENH3為氨揮發(fā)系數(shù)；1%為氨揮發(fā)轉換為N2O的轉換系數(shù)；ENO3-為氮淋溶系數(shù)；2.5%為氮淋溶轉換為N2O的轉換系數(shù)[15]。

1.4 碳固定

CS=CSOC-FerN+CSOC-straw，

(4)

CSOC-FerN=FN×SFerN，

(5)

CSOC-straw=S×Sstraw。

(6)

式(4)～(6)中，CS為小麥玉米生產體系的碳固定量(以CO2計，下同)，萬t；CSOC-FerN為施氮引起的碳固定量，萬t；SFerN為施氮肥碳固定系數(shù)；CSOC-straw為秸稈還田引起的碳固定量，萬t；S為秸稈還田量，萬t；SStraw為秸稈還田碳固定系數(shù)。

1.5 碳足跡

F=ECO2-CS，

(7)

FA=F/A，

(8)

FY=F/Y，

(9)

FV=F/V，

(10)

FP=F/P。

(11)

式(7)～(11)中，F(xiàn)為凈碳排放量即碳足跡(以CO2計，下同)，萬t；FA為單位播種面積碳足跡(以CO2計，下同)，t·hm-2；A為播種面積，hm2；FY為單位產量碳足跡(以CO2計，下同)，t·t-1；Y為作物產量，t；FV為單位產值碳足跡(以CO2計，下同)，kg·萬元-1；V為產值，109元；FP為單位利潤碳足跡(以CO2計，下同)，t·萬元-1；P為利潤，109元。各指標碳排放系數(shù)見表1[16-19]。

表1 碳足跡模型系數(shù)[16-19]

2 結果與分析

2.1 小麥玉米生產體系碳排放量及成產成本

基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)中各農資投入量，采用碳排放和碳固定系數(shù)(表1)計算得到河北省小麥玉米輪作體系的碳排放總量(圖2)，其中，碳固定使用負碳排放表示，農田碳排放則是農田直接和間接N2O排放轉化的CO2之和。小麥季、玉米季和全年碳排放量分別為952萬、899萬和1 851萬t。小麥季碳排放量比玉米季高53萬t(6.56%)，小麥季碳排放量占全年碳排放量的51.43%。小麥季、玉米季和全年碳固定量分別為463萬、588萬和1 051萬t，玉米季碳固定量比小麥季高125萬t(27.00%)，玉米季碳固定量占全年固碳量的55.95%。小麥季和玉米季碳排放量均大于碳固定量。灌溉產生的碳排放是小麥玉米生產體系碳排放最主要部分，小麥季、玉米季和全年灌溉產生的碳排放量分別為369萬、316萬和685萬t，分別占小麥季、玉米季和全年碳排放總量的38.76%、35.15%和37.00%；其次，肥料產生的碳排放量分別為304萬、272萬和576萬t，分別占全年碳排放總量的31.93%、30.26%和31.17%；農田排放是第3大碳排放源，小麥季、玉米季和全年碳排放量分別為150萬、196萬和346萬t，分別占全年碳排放總量的15.76%、21.80%和18.69%。其他排放源的碳排放量占比均小于10%。秸稈還田是最主要的固碳方式，小麥季、玉米季及全年通過秸稈還田分別固定碳達373萬、518萬和891萬t，分別占固碳量的80.56%、88.10%和84.78%。玉米季秸稈還田的碳固定量比小麥季高145萬t(38.87%)，占全年固碳量的58.14%。除了秸稈還田可以固碳以外，施用氮肥也能起到固碳作用，其全年固碳量僅為秸稈還田固碳量的17.96%。小麥季、玉米季和全年施用氮肥的碳固定量分別為90萬、70萬和160萬t，小麥季施用氮肥的碳固定量比玉米季高20萬t(28.57%)。

圖2 小麥玉米輪作體系碳排放量

除主要排放源外，小麥玉米生產體系其他碳排放源的組成還包括種子、柴油、農藥和農膜(圖3)。

圖3 其他來源碳排放量

圖3顯示，小麥和玉米其他碳排放源的碳排放量差別較大。小麥種子產生的碳排放量高達71萬t，而玉米種子產生的碳排放量僅為14萬t，約為小麥種子碳排放的20%。玉米季柴油和農藥產生的碳排放量分別為82萬和14萬t，分別比小麥季高35萬(74.47%)和3萬t(27.27%)。與小麥相比，春玉米種植過程中使用了農膜，其碳排放源較小麥增加一項，但農膜使用量較小，其碳排放量僅為5萬t，占玉米生產碳排放總量的比例低于1%。

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)對農資投入成本進行計算(圖4)。機械成本包括機械作業(yè)費及排灌費用，由于農膜僅在春玉米生產中使用且成本較低，在計算時沒有將農膜考慮在內。小麥季、玉米季和全年農資投入成本分別為7 175、5 349和12 524 元·hm-2，小麥季農資投入成本比玉米季高1 826元·hm-2(34.13%)，小麥季農資投入占全年農資投入成本的57.29%。機械費和肥料費是農資投入成本的主要組成部分，小麥季、玉米季和全年機械費分別為3 034、2 326和5 360 元·hm-2，約占總成本的43%，肥料費分別為2 813、2 084和4 897 元·hm-2，約占總成本的39%。小麥季機械費、種子費和肥料費投入均高于玉米季，分別比玉米季高708元·hm-2(30.44%)、385元·hm-2(56.20%)和729元·hm-2(34.98%)，小麥季和玉米季農藥費差異較小，為4元 hm-2(1.57%)。

圖4 小麥玉米輪作體系生產成本

2.2 小麥玉米生產體系碳足跡

河北省小麥和玉米的播種面積、作物產量和收購價格均不相同，單純比較總碳排放量不能準確反映小麥玉米生產體系碳排放的真實情況，因此根據(jù)小麥和玉米碳凈排放量以及播種面積、產量、產值和利潤計算單位播種面積、單位產量、單位產值和單位利潤的碳足跡(表2)。由于小麥、玉米碳排放量均大于碳固定量，碳凈排放量為正值，因此，小麥玉米生產體系屬于碳排放源。玉米播種面積、產量、產值和利潤分別比小麥高46%、34%、33%和45%，同時玉米碳排放量比小麥低6%，碳固定量比小麥高27%，碳足跡比小麥低36%。更大的播種面積、產量、產值和利潤以及更低的碳足跡使玉米單位播種面積、單位產量、單位產值和單位利潤碳足跡均低于小麥，分別比小麥低57%、53%、52%和59%。

表2 小麥玉米輪作體系碳足跡

2.3 農資投入對碳排放和成本的貢獻

為了對比不同農資投入對碳排放和成本的貢獻程度，該研究計算了不同農資投入對每公頃碳排放和生產成本的貢獻率(圖5)。由于農田碳排放受施肥影響較大，所以肥料碳排放包含農田碳排放，機械碳排放包含柴油和灌溉碳排放。機械對碳排放和成本的貢獻率接近，在小麥季、玉米季和全年貢獻率均約為40%；化肥對碳排放的貢獻率大于對成本的貢獻率，化肥在小麥季、玉米季和全年對碳排放的貢獻率約為50%，而對成本的貢獻率約為40%。農藥和種子對碳排放的貢獻率均小于其對成本的貢獻率。小麥季和玉米季農藥對碳排放的貢獻為1%，但是對成本的貢獻可以達到4%。不同作物種子對碳排放貢獻差異較大，小麥種子對碳排放的貢獻率高于玉米，小麥季和玉米季種子對碳排放的貢獻率分別為7.50%和1.57%，全年為5.18%，但兩者對成本的貢獻率接近，均約為14%。

圖5 農資對碳排放和成本的貢獻率

3 討論

3.1 小麥玉米生產體系碳排放構成

研究發(fā)現(xiàn)小麥季、玉米季和全年碳排放量均大于碳固定量，碳凈排放量為正值，說明小麥玉米生產體系屬于碳排放源。玉米季碳排放總量低于小麥季，這與前人研究結果[20]一致。比較河北省小麥玉米體系碳排放構成，發(fā)現(xiàn)盡管小麥播種面積比玉米少31.44%，但是小麥季灌溉和肥料碳排放仍然高于玉米季，這主要是由于小麥和玉米季灌溉和化肥投入的不同造成。華北平原冬小麥生育期內多年平均降水量約為150 mm，而冬小麥作物多年平均耗水量達450 mm[21]，在小麥生長周期內需要灌溉3～4次才能滿足其生長需求，而玉米生長季水熱同期往往只需要灌溉1～2次就能夠滿足其生長需要。氣候和作物自身特點導致小麥生產過程中往往比玉米需要更多的灌溉次數(shù)，消耗更多的電力，同時產生更多的碳排放。小麥季肥料產生的碳排放比玉米季高32萬t(11.76%)，但是肥料使用量僅比玉米季高1萬t(0.93%)，其中，復合肥和氮肥占肥料用量的95%以上，是主要的排放源。河北省小麥季施用氮肥、復合肥和其他肥料分別為35.5萬、72.1萬和0.4萬t，玉米季分別為26.0萬、80.9萬和0.5萬t。與玉米季相比，小麥季單質氮肥用量增加9.5萬t，復合肥用量減少8.8萬t，但單質氮肥碳排放系數(shù)是復合肥的3倍(表1)，排放系數(shù)和使用肥料種類的差異導致小麥和玉米在肥料用量接近的情況下，小麥季肥料產生的碳排放高于玉米季。玉米季農田碳排放總量高于小麥季，這是由于利用氮損失模型計算得到的玉米季N2O排放、氨揮發(fā)和氮淋溶損失高于小麥季，導致玉米季直接和間接碳排放增加。玉米季氮素損失高于小麥季這一結果與前人研究結果[22]一致，近年來我國關于主要農作物碳足跡的研究大多認為肥料是種植業(yè)最主要的碳排放源[23]。但筆者研究結果表明，灌溉是河北省小麥玉米生產體系最大的碳排放源，占總碳排放量的37%。造成這種差異的主要原因是研究區(qū)小麥玉米生產方式不同[24]。我國幅員遼闊，受到種植制度和自然環(huán)境的影響，不同地區(qū)農業(yè)生產方式存在較大差異。例如，我國西北地區(qū)大面積雨養(yǎng)農田不需要進行灌溉，灌溉不屬于碳排放源。在計算農作物生產碳排放時，碳排放構成受到區(qū)域差異的影響，這導致不同區(qū)域不同因素對碳排放的貢獻也不同。

3.2 小麥玉米生產體系碳足跡

不同研究得到的小麥玉米生產碳足跡相差較大。張丹[12]研究表明華北地區(qū)小麥和玉米的單位面積碳足跡分別為5.62和3.00 t·hm-2，史磊剛等[25]研究表明華北地區(qū)小麥和玉米的單位面積碳足跡分別為1.10和0.64 t·hm-2。筆者研究結果表明，河北省小麥和玉米單位面積碳足跡分別為2.07和0.90 t·hm-2。碳足跡計算結果存在差異的主要原因是由于碳足跡系統(tǒng)邊界不一致和碳排放參數(shù)選擇不一致。張丹[12]在計算碳足跡時考慮了施用有機肥和秸稈焚燒產生的碳排放，筆者研究則根據(jù)河北省小麥玉米在實際生產中有機肥投入較少及禁止秸稈焚燒的實際情況，沒有考慮這部分碳排放，因此得到的碳足跡低于其研究結果。在計算碳足跡時是否考慮土壤固碳效應會對碳足跡結果產生較大影響。筆者研究結果顯示，小麥玉米生產體系每年的碳固定量約為碳排放量的60%，如果計算碳足跡時忽略土壤碳固定會大大高估碳足跡。農田碳排放包括N2O直接排放和間接排放，筆者研究結果表明由于氨揮發(fā)和氮淋失導致的碳排放約占農田碳排放總量的30%，因此在計算農田碳排放時僅計算直接N2O排放而忽略間接排放則會導致碳排放被低估[26]。我國農業(yè)生產資料的生產主要消耗化石燃料，其能量轉化效率較低，這意味著我國每生產單位質量的農業(yè)生產資料，就會比發(fā)達國家排放更多的CO2[23]。如果在計算我國農業(yè)生產碳足跡時直接使用國外的排放系數(shù)，往往會低估我國實際碳排放量，筆者研究在進行計算時選取了我國科學家根據(jù)我國實際情況修正后的碳排放系數(shù)[16-17]。

3.3 降低農業(yè)碳排放技術

從碳足跡的構成角度考慮降低農業(yè)生產碳足跡，可以通過減少碳排放和增加碳固定來實現(xiàn)。要實現(xiàn)這一目標需要優(yōu)化農業(yè)管理措施，兼顧固碳和減排提高農業(yè)生產的碳效率[27]。隨著環(huán)保意識的增強和農業(yè)管理水平的逐步提高，我國農業(yè)碳足跡已經開始表現(xiàn)出逐漸減緩的趨勢[17]。綜合考慮低碳農業(yè)發(fā)展的評價指標和驅動因素，通過增強科普宣傳來影響政府決策，已成為國內外低碳農業(yè)的研究趨勢[28]。政府決策是影響農資投入的主要因素，自提出“一控兩減三基本”的目標后，河北省農藥化肥施用量在2019年已經實現(xiàn)了負增長，而農田氮素損失和氮肥投入具有顯著相關關系[10,18]，研究結果表明河北地區(qū)小麥玉米生產體系施用的肥料對碳排放的貢獻達到50%以上。降低氮肥投入可以直接降低肥料生產運輸產生的碳排放，同時降低農田碳排放，因此降低肥料用量是降低農業(yè)生產碳排放最簡單有效的手段。除了肥料外，灌溉產生的碳排放也是主要碳排放源之一，尤其是小麥季灌溉量遠高于玉米季。通過改變傳統(tǒng)的小麥玉米輪作一年兩熟種植制度，在小麥季休耕或者種植其他作物可以有效降低灌溉量，從而減少由灌溉引起的碳排放[29]。近年來，越來越多的研究開始考慮農田固碳效應[30]，通過有機肥和化肥合理配施以及添加生物炭都可以增強土壤固碳效應，降低碳足跡[31-32]。但是土壤固碳效應是一個復雜的過程，與各農業(yè)措施之間的關系還存在很大不確定性，需要針對特定生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境開展長期研究[33]。在不減少小麥玉米產量的前提下減少小麥玉米輪作體系碳足跡最直接有效的方法是降低施氮量和灌溉量。在目前河北地區(qū)小麥產量為6 000 kg·hm-2、玉米產量為7 000 kg·hm-2的水平下，采用由目標產量推算最佳施氮量方法計算得到小麥季最佳施氮量(以N計，下同)應為168 kg·hm-2，玉米季最佳施氮量應為161 kg·hm-2[34]。與筆者通過統(tǒng)計資料估算的小麥季和玉米季施氮量相比，河北省小麥季氮肥用量還可以減少28 kg·hm-2，而玉米季施氮量減量潛力較小。按照河北省目前小麥播種面積為2 357×103hm2計算，通過優(yōu)化施氮量可以減少氮肥投入量約6.60萬t，減少直接碳排放量32.74 萬t，減少全年碳足跡4.10%。張喜英[35]研究認為在不降低產量的前提下，華北地區(qū)小麥采取虧缺灌溉可以將灌溉次數(shù)由目前3～4次減少為2～3次。小麥季減少1次灌溉可以減少灌溉用電約400 kW·h，減少碳排放量86.74 萬t，使全年碳足跡降低10.84%。綜合上述分析，通過科學方法優(yōu)化小麥季施氮量和灌溉次數(shù)是減少河北省小麥玉米生產體系碳足跡的最直接有效方法。推廣科學施肥灌溉需要改變農民原有施肥灌溉習慣，增強農民科學種田意識。在這些方面政府應加強宣傳力度，組織科技下鄉(xiāng)活動，宣傳科學施肥灌溉技術原理，開展示范田建設，使農民切實感受科學施肥灌溉技術的應用效果。通過科學施肥灌溉技術的推廣減少小麥玉米生產碳排放，助力鄉(xiāng)村振興。

3.4 不確定性分析

筆者研究計算了河北省小麥玉米種植體系的碳足跡，但是研究結果依然存在不確定性。首先，在選擇碳排放系數(shù)時，雖然沒有直接采用國外學者研究的碳排放系數(shù)而使用了針對中國實際情況研究得到的碳排放系數(shù)，但是這些排放系數(shù)并非針對河北省實際情況得到，受當?shù)厣鐣l(fā)展水平的影響，不同地區(qū)碳排放系數(shù)存在較大差異[23]，因此選取這些排放系數(shù)計算碳排放量時存在不確定性。其次，由于缺乏田間實際測量得到的數(shù)據(jù)，在計算氮素損失量和固碳量時直接采用了前人研究的區(qū)域模型進行計算，但是氮損失和碳固定量往往受氣候條件和當?shù)剞r業(yè)管理措施的影響，直接使用區(qū)域模型計算氮素損失量和固碳量時存在不確定性[36]。針對上述不確定性還需要進行更為深入細致的研究，得到符合目標區(qū)域的碳排放系數(shù)，開展田間氮素損失和碳固定監(jiān)測，為研究區(qū)發(fā)展低碳農業(yè)提供更加豐富和準確的數(shù)據(jù)。

4 結論

(1)河北省小麥玉米生產體系周年碳排放量為1 851萬t，高于碳固定量的1 051萬t，屬于碳排放源。灌溉、肥料和農田排放是河北省小麥玉米生產體系最主要的碳排放源，分別占周年碳排放總量的37.00%、31.17%和18.69%，秸稈還田是主要的固碳來源(方式)，其碳固定量占比為85%。

(2)河北省小麥和玉米生產碳足跡分別為489萬和311萬t，小麥生產碳足跡高于玉米生產。與小麥相比，玉米播種面積、產量、產值和利潤更高，碳足跡卻更低，所以玉米單位播種面積、單位產量、單位產值和單位利潤碳足跡均低于小麥。

(3)小麥玉米生產體系中每公頃土地化肥和機械對碳排放和成本的貢獻高于其他農資，對碳排放的貢獻分別為約40%和50%，對成本的貢獻均為約40%，通過減少氮肥投入和灌溉可以在顯著降低碳排放的同時降低生產成本。