基于碳足迹和灰水足迹的黑龙江省水稻生产的环境压力及对策研究

发布时间：2020-11-11 06:08

　　 农业生产活动是气候变化中温室气体排放的主要来源之一,而农作物生产是农业生产活动的必备环节。为了提高粮食产量,其生产过程中必将会引起化肥、农药等农资产品的过量投入,从而引致水污染及对环境造成负面影响。黑龙江省是世界上最大、最重要的粳稻生产区。分析历年来水稻生产碳足迹、灰水足迹的变动趋势及影响因素,研究其与水稻单位面积产量的关系,这对黑龙江省水稻生产的环境压力减压及实现水稻生产的可持续发展具有一定的意义。首先,本文对水稻生产碳足迹进行分析。先基于生命周期评价法(LCA)对黑龙江省十五年水稻生产碳足迹、碳成本、碳效率进行测算并分析其变化情况。又对2002-2006年,2007-2011年,2012-2016年三个时间段水稻生产碳足迹的时序特征进行分析,最后利用Spearman相关性检验和回归方程理论对水稻生产碳足迹法影响因素进行分析。结论得出:黑龙江省水稻生产单位面积碳足迹值平均为1721.42±256.53kgCE/hm2,总体呈下降趋势,波动幅度较小。黑龙江省水稻生产碳足迹值在近期相对早期减少,但波动幅度增加。灌溉用电的使用对于水稻生产碳足迹影响程度最大。其次,本文对水稻生产灰水足迹进行分析。先对历年黑龙江省水稻生产单位面积产量及化肥的投入情况进行对比分析。又基于灰水足迹的测算方法测算出黑龙江省十五年水稻生产的灰水足迹值,并对三个时间段水稻生产灰水足迹的时序特征进行分析。最后利用Spearman相关性检验和回归方程理论对水稻生产灰水足迹影响因素进行分析。结论得出:十五年的黑龙江省水稻生产灰水足迹平均值为192.69±38.99m3/t,水稻生产的灰水足迹总体显示出下降趋势。黑龙江省三个时期的灰水足迹均值逐渐降低,波动幅度也逐渐降低。2005-2016年期间,水稻氮肥生产灰水足迹总体呈现下降态势,且水稻氮肥使用量与生产灰水足迹呈极强显著相关关系。最后,利用黑龙江省2002-2016年水稻生产单位面积碳足迹与单位面积产量的时间序列数据,采用改进的环境库兹涅茨曲线理论模型(EKC),引入四次方多项式,研究了农作物产量与环境污染之间可能存在的协整关系。在此基础上,又对二者之间的格兰杰因果关系进行检验。结果表明,黑龙江省水稻生产单位面积碳足迹与单位面积产量之间存在长期稳定的协整关系,二者之间呈“波浪”型曲线形状。进一步研究得出,黑龙江省水稻生产单位面积产量与单位面积碳足迹存在单向因果关系,产量变化会导致碳足迹变化,而碳足迹变化并不会引起产量的改变。又对黑龙江省水稻生产灰水足迹与单位面积产量关系进行相关性分析,发现二者之间存在显著的负相关关系。因此,通过减少电能消耗,合理提高化肥利用率,合理重复使用农膜,优化化肥施用比例,建设高标准农田等方式,以对黑龙江省水稻生产的环境压力进行减压。
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S511;F326.11
【部分图文】：

本文研宄的是一种农作物的生产碳足迹值，故定义水稻生产碳足迹的研究边界是从??其耕地开始到收获结束这一完整的生命周期过程中，水稻生产过程中各项投入所产生的??温室气体排放，如图２－１所示。而碳足迹的测算包含直接碳足迹与间接碳足迹。其中直??接温室气体排放包括田地温室气体的直接排放，间接温室气体排放包括水稻生产过程中??各项农资投入所引起的间接碳排放。这里的农资具体包括化肥、农药、灌溉用电、柴油、??农膜、水稻种子等农资投入。由于田地可靠数据获取的局限性，故本文只研宄间接碳足??迹排放。??ｒ?—???—???????—???????—Ｉ??；?化肥、农药?农业柴油???；??；?氮肥、钾肥、复合肥?耕地?丨綱鮮?；??ｉ?Ｉ?播种?农膜?ｉ??；?除草剂、杀虫剂、杀?Ｉ?爺??；??；?收获?灌溉用电消耗???！???Ｙ???水稻生产过程中的农资投入??图２－１黒龙江省水稻生产碳足迹的研宄边界??２．１．２碳成本和碳效率??碳成本是指某种产品或者活动生产碳足迹成本的一种量化方法，即单位产量水平的??碳足迹（符号：ＣＦＰ；单位：ｋｇＣＥ／ｋｇ），它是根据碳足迹（ＣＦＳ）来计算的，其计算公式??为：??ＣＦｐ＝ＣＦＪＰ??式中Ｐ为某种作物的单位面积产量（ｋｇ／ｈｍ２）??碳效率是指某种产品或者活动生产碳足迹效率的一种量化方法，即单位碳排放投入??－１１－??

致产生水稻产量持续低迷，并未提高。对于规模农业经营户，他们具有经济规模大，有??系统的生产方式等特点。根据黑龙江省农业普查相关统计数据显示，黑龙江省２０１６年??农业规模农业经营户和普通农户的主要粮食作物每亩化肥施用量如下图３－１所示。可以??看出，农业规模农业经营户对于水稻、小麦、玉米的化肥使用量均低于普通农户的对这??三种农作物的化肥使用量。具体地来说，规模农业经营户对每亩水稻的施肥量为４０．６公??顷／亩，而普通农户对每亩水稻的施肥量为４２．５公顷／亩。相比而言，普通农户对于每亩??水稻的施肥量要多余规模农业经营户对每亩水稻的施肥量１．９公顷／亩，相比增加了??４＿４７％。??－１７－??

值上下１５．２７％的大小波动。水稻生产碳足迹的最高值出现在２００３年的??２２５４．０９ｋｇＣＥ／ｈｍ２?，最低值出现在２００７年的１３７５．４７ｋｇＣＥ／ｈｍ２，两者相差??８７８．６２ｋｇＣＥ／ｈｍ２。如图４－１、４－２为２００２－２０１６黑龙江省水稻生产单位面积碳足迹趋势图??与黒龙江省碳足迹增长率图。根据图形可以明显看出，２００２－２００７年中，黑龙江省水稻??生产单位面积碳足迹总体呈下降趋势，由２００２年的２０３０．８４ｋｇＣＥ／ｈｎｉ２下降至２００７年的??最低点１３７５．４７ｋｇＣＥ／ｈｍ２，总体碳足迹值下降６５５．３７ｋｇＣＥ／ｈｍ２，降低３２．２７％左右。２００７??年至２０１２年总体呈现上升趋势，出现了先骤然上升后下降再缓慢平稳上升的过程。水??稻碳足迹值从２００７年的１３７５．４７ｋｇＣＥ／ｈｍ２上升至２０１２年的２０５１．７３ｋｇＣＥ／ｈｍ２，上升了??６７６．２６ｋｇＣＥ／ｈｍ２，总体涨幅４９．１７％，涨幅较大。在２０１２－２０１６年期间水稻生产碳足迹值??经历了一个先骤然下降，而又缓慢平稳上升的趋势，但总体呈现下降态势。水稻生产碳??足迹从?２０１２?年的?２０５１．７３ｋｇＣＥ／ｈｍ２?下降至?２０１３?年的?１４３４．７４?ｋｇＣＥ／ｈｍ２
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李云;黄娟;刘玉;陈思嘉;;LED照明产品的生命周期评价方法及其清单分析方法的研究[J];标准科学;2013年12期

2 ;我国三大粮食作物肥料利用率处较低水平[J];四川农业科技;2013年12期

3 杜江;罗珺;;我国农业面源污染的经济成因透析[J];中国农业资源与区划;2013年04期

4 张郁;张峥;苏明涛;;基于化肥污染的黑龙江垦区粮食生产灰水足迹研究[J];干旱区资源与环境;2013年07期

5 曾宪芳;赵世伟;李晓晓;李婷;刘京;;宁夏回族自治区平罗县主要农作物碳足迹研究[J];水土保持通报;2012年05期

6 苏明涛;张郁;靳英华;;吉林省主要农作物的生产水足迹研究[J];干旱区资源与环境;2012年07期

7 于文全;刘春光;柴永山;孙玉友;曲金玲;孙国宏;李洪亮;王蕊;魏才强;;黑龙江省寒地粳稻生产发展形势的政策背景分析[J];中国稻米;2012年03期

8 丁焕峰;李佩仪;;中国区域污染与经济增长实证:基于面板数据联立方程[J];中国人口.资源与环境;2012年01期

9 齐晔;李惠民;王晓;;农业与中国的低碳发展战略[J];中国农业科学;2012年01期

10 黄祖辉;米松华;;农业碳足迹研究——以浙江省为例[J];农业经济问题;2011年11期

相关硕士学位论文 前2条

1 魏云;基于生命周期评价的禽畜产品环境影响评价及对策探讨[D];兰州大学;2016年

2 赵婷;甘肃省农业碳足迹研究[D];兰州大学;2013年

本文编号：2878855