大連市農業活動領域溫室氣體排放清單估算及評價

竇應瑛

(大連市生態環境事務服務中心，遼寧 大連 116023)

1 引言

2020年9月，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會上向世界宣布，中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。為此各地區相繼開展溫室氣體排清單的編制工作。本研究主要針對2015～2019年大連市農業活動領域溫室氣體排放清單的估算。

2 溫室氣體排放源界定

根據大連市農業活動情況，溫室氣體排放源共分四類：稻田甲烷(CH4)排放、農用地氧化亞氮(N2O)排放、動物腸道發酵甲烷(CH4)排放和動物糞便管理甲烷(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業生產的水稻田，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季為甲烷排放的關鍵階段，水稻生長季為稻田甲烷排放的關鍵排放源，其余階段的甲烷排放或者吸收均因相對于水稻生長季排放而言，其數量太小而忽略不計[2]。

2.2 農用地N2O排放

根據1994和2005年我國農用地氧化亞氮清單編制的定義以及《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》的要求[3]，確定農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。農用地直接排放主要來源于農用地當季施入的氮肥、糞肥(或有機肥)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。本次大連市農用地N2O清單編制計算的直接排放所考慮的主要農作物為水稻、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 動物腸道發酵CH4排放

動物腸道發酵甲烷排放是指動物在正常的代謝過程中，寄生在動物消化道內的微生物發酵消化道內飼料時產生的甲烷排放，腸道發酵甲烷排放只包括從動物口、鼻和直腸排出體外的甲烷，不包括糞便的甲烷排放。

結合大連市畜牧業飼養情況，動物腸道發酵甲烷排放源包括奶牛、非奶牛、綿羊、山羊、豬、馬、驢、騾。其中豬是非反芻動物，單體的CH4產生量較小，但考慮到大連市養豬數量較大，故將豬的腸道發酵甲烷排放也納入估算。

2.4 動物糞便管理CH4和N2O排放

動物糞便管理甲烷排放是指在畜禽糞便施入到土壤之前動物糞便貯存和處理所產生的甲烷。動物糞便在貯存和處理過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、以及當地氣候條件等。

結合大連市畜禽飼養情況和統計數據的可獲得性，動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，農業活動領域溫室氣體排放清單編制方法根據IPCC指南[4]和《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》推薦的方法，計算2015～2019年大連市農業活動領域溫室氣體排放量。

4 活動水平數據的確定

4.1 稻田面積

稻田甲烷排放的活動水平數據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，稻田面積數據來自《大連市統計年鑒》(2016-2019)[5]及統計部門數據，大連市單季稻面積數據如表1所示。

表1 2015～2019年大連市單季稻種植面積 hm2

4.2 農用地活動水平數據

4.2.1 直接排放氮輸入量

農用地直接排放氮的輸入量主要包括化肥氮(氮肥和復合肥中的氮)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。本次清單編制過程中化肥氮主要來源于大連市農業農村局提供的資料中所統計的氮肥(折純)中的氮量和復合肥(折純)量中的氮量，其中復合肥折純量含氮比例約為15% ，如表2所示。

表2 2015～2019年大連市農用地化肥氮輸入量 t

(2)糞肥氮。農用地糞肥施用氮量包括家畜和鄉村人口排泄物，農用地糞肥施用氮量由《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》推薦的方法計算。大連市畜禽飼養量和鄉村人口數如表3所示。

表3 2015～2019年大連市畜禽和鄉村人口排泄氮量

本次清單編制中，由于缺乏相應的畜禽排泄物數的氮含量，畜禽氮排泄量采用《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》的推薦值(表3)[6]；同時結合大連市畜禽飼養實際情況以及考慮到數據獲得的可能性和可靠性，調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損失率按照指南中提供的15%和20%計算[7，8]。

(3)秸稈還田氮量。 主要農作物參數數據來源于《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》推薦值，秸稈還田率數據來源于大連市農業農村局，如表4～6所示。

表4 2015～2019年大連市主要農作物產量 t

表5 主要農作物參數及秸稈還田率

表6 農用地秸稈還田氮量

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源于畜禽和鄉村人口糞便(N農村排泄)和農用地氮輸入(N農用地輸入)的NH3和NOx揮發，由于當地沒有N農村排泄和N農用地輸入的揮發率觀測數據，本次清單采用《省級指南》推薦值，分別為畜禽糞便(N農村排泄)輸入的20%和農用地氮輸入(N農用地輸入)的10%計算。氮淋溶徑流損失量根據《省級指南》推薦的方法計算，氮淋溶和徑流損失的氮量占農用地總氮輸入量的20%估算[9]，如表8所示。

表8 2015～2019年大連市間接排放活動水平數據 t氮

4.3 動物腸道發酵活動水平數據

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

因無相關實測數據，農用地氧化亞氮排放因子、動物腸道發酵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《省級指南》的推薦值，如表10～12所示。

6 排放清單及評價

根據活動水平數據計算可得2015～2019年大連市農業領域溫室氣體排放清單如表13所示。本清單CH4、N2O全球變暖潛勢值取IPCC第二次評估報告值，分別為21和310。結果顯示，2015～2019年大連市農業領域溫室氣體排放總量分別為206.73、175.51、173.36、165.45、156.43萬tCO2當量，基本處于下降趨勢。如圖1所示，2015～2019年稻田、農用地、動物腸道發酵及動物糞便管理的溫室氣體排放的占比，其中農用地N2O排放的占比最大，平均占比53.05%，其次為動物糞便管理系統的CH4、N2O排放，平均占比為23.01%，動物腸道發酵CH4排放，平均占比為34.77%，稻田CH4排放，平均占比為7.23%。

表10 稻田和農用地溫室氣體排放因子(kgN2O-N/kg氮輸入量)

表11 動物腸道發酵甲烷排放因子 kg/(頭·a)

表12 動物糞便管理氧化亞氮排放因子 kg/(頭·a)

表13 大連市2015～2019年農業活動溫室氣體排放量 萬t CO2

圖1 2015～2019年農業活動領域各排放源溫室氣體排放量占比