第 32 卷 第 12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.32 No.12 212 2016 年 6月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2016 旱地测土配方施肥温室气体减排碳交易量核算高春雨，高懋芳※（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081） 摘 要 碳排放交易是促进全球温室气体减排，减少全球二氧化碳排放所采用的市场机制。测土配方施肥对于减少中国集约化农业生产区化肥施用量，减排温室气体（ greenhouse gas， GHG）具有重要作用。该研究按照碳交易方法学的基本流程，撰写了基于 DNDC（ denitrification-decomposition）模型的测土配方施肥减排 GHG 的碳交易计量方法，并以山东省桓台为例，测算了该县实施测土配方施肥减排 GHG 的可交易碳贸易量。主要结论有 1）桓台县麦 -玉轮作系统施肥存在着氮、磷过量，钾基本适度的现象，氮、磷、钾平均施肥量达到了 515.1、 289.5 和 145.7 kg/hm2。 2）山东省桓台县麦 -玉轮作系统实施测土配方施肥可交易的碳贸易量为 26 485.8 t（以 CO2当量计，下同） ，其中农田减排占 35.3、氮肥生产减排占 58.3、磷肥生产减排占 6.8、钾肥增加排放 0.01 万 t，占 −0.4。各个乡镇由于耕地面积及施肥量的不同，减排量存在一定的差异。 3） 按照 2016 年 3 月深圳碳交易市场中国核证减排量价格计算， 桓台县实施农田测土配方施肥 GHG减排项目可实现总收入 1 286.4 万元，满足小型碳交易项目要求。 4）以 DNDC 模型为主要计量工具的测土配方施肥碳交易方法学，可以实现县域或更大区域实施测土配方施肥减排碳交易量核算，对未来测土配方施肥 GHG 减排碳交易项目的实施具有重要意义。 关键词 模型；肥料；温室气体；测土配方施肥；碳交易方法学； DNDC 模型 doi 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.12.031 中图分类号 X511 文献标志码 A 文章编号 1002-68192016-12-0212-08 高春雨，高懋芳. 旱地测土配方施肥温室气体减排碳交易量核算[J]. 农业工程学报，2016，3212212－219. doi10.11975/j.issn.1002-6819.2016.12.031 http//www.tcsae.org Gao Chunyu, Gao Maofang. Quantitative analysis of carbon trade of upland greenhouse gas emission reduction from precise fertilization[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE, 2016, 3212 212－219. in Chinese with English abstract doi 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.12.031 http//www.tcsae.org 0 引 言清洁发展机制 （ clean development mechanism， CDM）是京都议定书确定的温室气体减排的灵活履约机制之一， 2005 年 2 月 16 日开始正式实施。 CDM 碳交易项目是指附件一国家与非附件一国家缔约方合作，在发展中国家实施温室气体减排项目，实现促进发展中国家可持续发展和协助发达国家缔约方实现议定书下的温室气体减排目标[1]。截至 2016 年 3 月，在 CDM 执行理事会注册的 CDM 碳交易项目共 7695 个，已核证减排量达到16 600 万 t[2]，中国碳交易起步早，碳减排潜力大[3]，是世界上最大的 CER（ certified emission reduction）供应国[4]。 CDM 项目减排量交易是出售一种项目，必须采用科学的方法计算、测量、核实和核准[5]。 CDM 执行理事会（ cutive board， EB） 批准的方法学共 249 项。 农业 CDM项目发展相对滞后。目前，在 CDM 执行理事会注册的农收稿日期 2015-07-02 修订日期 2015-12-15 基金项目 国家自然科学青年基金 （ 31200337） 和 973 计划 （ 2012CB417105） 。 作者简介高春雨，男，黑龙江双城市人，副研究员，博士，主要从事农业碳贸易、农业生态等方面的研究。北京 北京中国农业科学院农业资源与农业区划研究所， 100081。 Email ※通信作者高懋芳，女，山东五莲人，副研究员，博士，主要从事农业生态、碳氮循环监测与模拟等方面的研究。北京 北京中国农业科学院农业资源与农业区划研究所， 100081。 Email 业 CDM 项目仅为 132 个，占项目总数的 1.66，这主要是由于农业 CDM 项目方法学不完善、市场主体缺失、交易成本大等原因造成的。与农业相关的经执行理事会批准的方法学共 8 项，仅占方法学总量的 3.2，涉及畜禽粪便管理、生物质发电、酸性土壤农田大豆玉米轮作系统、调整水稻种植水肥管理措施减排甲烷等几个方面[2]。由于农业 CDM 项目具有减少贫困、改善环境等众多优点， 农业碳贸易方法学以及项目开发将成为中国 CDM 发展的重要趋势[6-7]。自 2012 年 6 月以来，受全球气候变化谈判进展缓慢等影响，全球碳交易市场经历了前所未有的曲折，碳交易价格也随之大幅度下跌，进而影响了全球农业碳交易市场项目开发。自京都议定书第一期承诺在 2012 年底到期之后，中国不承担减排义务的局面已一去不复返，中国碳交易市场将由此前的主要作为出售方参与 CDM，变为以企业为主的多主体参与的碳排放权交易。 2013 年以来，中国在深圳等 7 省市建立了碳交易试点，中国自愿减排信息交流平台正式运行，国家发改委已将 CDM 项目中 52 个使用频率较高、适用性较好的方法学转化成为第一批国内自愿减排的方法学，全国统一的碳市场计划于 2016 年运行[8-10]。 农田测土配方施肥具有巨大的减排潜力， 根据 2014年中国统计年鉴计算， 2013 年，中国农田氮肥施用量达到 2 394 万 t，是 1980 年的 2.56 倍。 2005 年，农业活动 N2O 排放量达到 2 910 万 t（ 以 CO2当量计，下同 ） ，第 12 期 高春雨等旱地测土配方施肥温室气体减排碳交易量核算 213 占中国 N2O 排放总量的 74.0[11]。研究表明，目前中国化肥利用率只有 50～ 60[12]，假如施入的氮肥能被作物完全吸收，那么满足作物生长发育所需要的氮肥量会大大减少， N2O 的释放量也会相应降低[13]。 GAINS（ greenhouse gas and air pollution interaction synergies）模型估计，通过减少氮肥施用量可以减少 6的农田土壤N2O 排放量[14]，如果能够通过改进施肥技术，中国可降低 30的氮肥施用量[15]。玉米小麦过量施肥是中国农业生产集约区普遍现象， 许多田块氮肥施用量达到了 250～350 kg/hm2，远高于 150～ 190 kg/hm2的适宜水平，减量施肥具有一定的空间[16]。 2005 年，中国开始实施测土配方施肥，实施测土配方施肥 GHG 减排碳交易对于减少农田施肥量，增加农民收入，实现农业的可持续发展具有重要的意义，属于碳交易项目应该重点支持的领域。目前已经实现测土配方施肥在所有农业县的覆盖，全国农业可持续发展规划（ 2015－ 2030 年）指出要普及和深化测土配方施肥。然而，目前还没有建立实施测土配方施肥减排温室气体的碳交易方法学，尚未开展实施测土配方施肥减排 GHG 碳交易的可行性研究。 本研究提出以 DNDC 模型为主要计量工具的测土配方施肥 GHG 减排碳交易计量方法，并以中国集约农业生产区 -山东省桓台县为案例，测算了农田实施测土配方施肥的减排潜力。本研究旨在为旱地实施测土配方施肥减排碳交易准备方法学，并评估以县域为单元实施测土配方施肥减排碳交易的可行性，对于明确测土配方施肥减排潜力，促进农田测土配方施肥碳交易项目实施具有一定的理论和现实意义。 1 旱地测土配方施肥温室气体减排碳交易方法学构建 一个完整的碳交易方法学包括技术和措施、项目边界、基准线、项目排放、额外性分析、泄露、监测等部分[17]。 1.1 技术和措施 1） 测土配方施肥是指根据土壤测试结果、 田间试验、作物需肥规律、土壤供肥特点和农业生产要求，在合理施用有机肥的基础上，提出氮、磷、钾、中量元素、微量元素等肥料数量与配比及其适时、适法施用的科学施肥方法。 2）通过布点取土样、测试土壤、配方施肥，在保证产量的前提下，减少旱地农田化肥、尤其是氮肥投入，降低农田 N2O 的排放量及化肥生产耗能。 3）在应用测土配方施肥前，农户基本按照习惯或经验施肥，施肥量尤其是氮肥用量大于测土配方施肥量。 4）为便于监测和保证项目实施的规模，必须集中连片实施测土配方施肥。 5）实施项目前，组织农技推广部门，聘请相关专家，以村为单元，向农户传授测土配方施肥的相关知识与技术。 6）不允许改变作物种植类型，不允许改变除测土配方施肥外的其他管理措施。 7）项目参加者必须和项目开发者签订协议，项目开发者与农户签订协议，项目实施所获得的减排量归项目开发者所有，项目实施后农户将按照协议施用配方肥。 8）本方法不仅适用于特定县（市）测土配方温室气体减排，还可应用到其他更大区域范围。 1.2 边 界 项目边界包括拟实施测土配方施肥项目区域所包含旱地农田农作物种植的地理位置，以及化肥生产企业的化肥生产过程（表 1）。 表 1 项目边界内的排放源和气体选择 Table 1 Emission sources and gases included within project boundary 情景 Scenario排放源Source 气体Gas计入 /排除 Included/ Excluded 理由 /解释 Justification/Explanation N2O 计入 主要排放源 CH4 排除 基准线和项目排放差别不大农田排放CO2 排除 基准线和项目排放差别不大N2O 排除 不排放 CO2 计入 化肥生产耗能排放 基准线Baseline化肥生产CH4 排除 不排放 N2O 计入 主要排放源 CH4 排除 基准线和项目排放差别不大农田排放CO2 排除 基准线和项目排放差别不大N2O 排除 不排放 CO2 计入 化肥生产耗能排放 项目线Project activity化肥生产CH4 排除 不排放 1.3 基准线 1.3.1 基准线定义 项目的基准线是指在不实施项目情况下，常规旱地种植农田产生的 N2O 排放量以及化肥生产过程中 CO2的排放量。常规施肥指当地实施测土配方前 3 年平均施肥量（主要指氮、磷、钾肥）、施肥品种和施肥方法。 采用分层抽样方法获取施肥及相关田间管理数据，依据测土配方区域村级（镇级）产量标准按高低顺序进行排序，再以施肥量为辅助资料逐单位进行累计，计算抽样距离，采用随机取点，对称等距抽样方法，抽选调查村。每个分区抽取 3～ 5 个村，采用简单随机抽样的方法选择农户。利用下式计算前三年（即常规施肥条件下）农户的施肥量。 ,, ,,1/nyd j di j jiF FRn⋅∑。 （ 1） 式中 Fy,d,j为第 y 年 d 施肥分区 j 种肥料常规施用量 （折纯量）， kg/hm2； Fd,i,j为第 d 施肥分区第 i 个农户 j 种肥料施用量， kg/hm2； Rj为第 j 种养分所占的比例， ； n 表示抽样农户数， y 表示常规施肥第 1、 2、 3 年。 利用式（ 2）可以计算出前 3 年的各配方区平均施肥（氮、磷、钾）量。 ,3,,1/3djrecular y d jyFF∑。 （ 2） ,djrecularF 为第 d 施肥分区 j 种肥料的常规施用量（折纯量）， kg/hm2。 农业工程学报（ http//www.tcsae.org） 2016 年 214 1.3.2 常规施肥条件下旱地农田 N 2O排放量 建立测土配方区域农田 GHG 排放 GIS（ geography ination system）数据库，包括气象、土壤、作物、施肥、秸秆还田等信息，运用 DNDC 模型模拟常规施肥条件下旱地农田 N2O 的排放量。 DNDC 模型一般以土壤的最大、最小有机碳含量运转两次，估算农田 N2O 的排放区间，以平均值作为项目农田 N2O 的排放量（ BEly,）。 , 21N Onyl ddBE∑。 （ 3） 式中 BEy,l为常规施肥第 y 年农田 N2O 排放量， t； N2Od为测土配方施肥 d 分区农田 N2O 排放量， t。 1.3.3 常规施肥情况下化肥生产的 CO 2排放量 化肥的生产需要消耗煤炭、天然气、石油等化石能源，其计算公式为 22 2, CO CO CO1nyf dN dP dkdFN EF FP EF FK EFBE∑。（ 4） 式中 BEy,f为常规施肥情况下第 y 年化肥生产的 CO2排放量， t（ 以 CO2当量计，下同）； FNd、 FPd、 FKd分别为肥力分区 d 氮肥、 磷肥、 钾肥的施用量， t； EFNCO2、 EFPCO2、EFKCO2为氮、磷、钾肥生产的排放系数， t/t（ 以 CO2当量计，下同）。 FNd、 FPd、 FKd计算公式为 ,, ,1/1000nidN iddiFNSAAR∑。 （ 5） 式中 FNd为 d 施肥分区氮肥施用量， t； ARi,d,N为 d 施肥分区第 i 种作物的氮肥施用量， kg/hm2； SAi,d为 d 施肥分区第 i 种作物的播种面积， hm2。 FPd、 FKd采用和 FNd相同的计算公式。 排放系数来源于当地主要化肥品种生产企业的调查值或采用 IPCC （ intergovernmental panel on climate change）缺省数据。 1.3.4 基准线温室气体排放总量 3,,1298 / 3yl y fyBEBE BE∑。 （ 6） 式中 BE 为基准线温室气体排放量， t（以 CO2当量计，下同）； BEy,l为第 y 年（常规施肥第 1、 2、 3 年）农田N2O 的排放量， t； BEy,f为第 y 年（常规施肥第 1、 2、 3年）化肥生产 CO2排放量， t（以 CO2当量计，下同）；298 为氧化亚氮相对于二氧化碳的增温潜势。 1.4 项目线 项目排放包括实施测土配方施肥区域内旱地农田引起的 N2O 排放量、农业化肥生产过程中的 CO2排放量。在估算项目温室气体排放量之前，需要进行土壤测试与农田肥力分区，以便确定区域施肥量。 1.4.1 项目条件下旱地农田 N 2O 排放的确定 与基准线相同，项目农田 N2O 排放量采用 DNDC 的方法进行估算。 , 21NOnyl ddPE∑。 （ 7） 式中 PEy,l为项目条件下第 y 年农田 N2O 的排放总量， t。 1.4.2 项目条件下生产化肥的 CO 2排放量 22 2, CO CO CO1nyf dN dP dkdFN EF FP EF FK EFPE∑。（ 8） 式中 PEy,f为项目条件第 y 年下所施肥料生产的 CO2排放量， t以 CO2当量计，下同 ； FNd、 FPd、 FKd的计算方法与基准线相同。 1.4.3 项目条件下的温室气体总排放量 ,,298yyl yfPE PE PE 。 （ 9） 式中 PEy为项目条件下第 y 年 GHG 排放总量， t（以 CO2当量计，下同）。 1.5 泄 露 化肥在施入农田之前，需要进行运输、储存、施用，在基准线和项目排放量估算中，均未考虑上述几个方面，有存在泄露的可能；在化肥生产耗能中，只计算了生产过程煤、电能耗，但相关材料的耗能未考虑其中，这也可能增加了泄露；如果项目所用的技术、设备是从另外一个项目转移过来，则该项目存在泄露；同时，如果项目区的减量施肥增加了其他地区施肥量，则认为存在泄露问题。需要说明的是，计算泄露的结果可能为正也可能为负。目前，中国华北平原集约农业生产区普遍存在过量施肥问题，项目区化肥量减少不会影响其他化肥施用区施肥量变化，不存在负泄漏，忽略了化肥运输、储运和施用过程中的耗能，低估了项目的减排量，符合碳交易保守性原则。 1.6 监 测 1）参加项目的农户是重要的监测对象，需要监测的变量包括以下几个方面①种植作物面积、品种；②不同作物施肥品种及肥料用量（氮磷钾）；③不同种植作物每公顷产量。 2）随机调查参与项目的农户是否接受了有关测土配方施肥方面的培训，是否对自己地块的土壤肥力、配方肥品种及施用量充分了解。 3）在播种施肥和灌水施肥的两个关键时期，项目第三方应组织农业肥料领域的专家，实地调查农户是否按照项目组织实施单位、专家推荐实施测土配方施肥工程。 4） 为检验模型的模拟精度， 拟采取田间试验的方式，模拟测土配方施肥与传统施肥两种施肥方式下， 农田 N2O的排放规律，验证并校正模型。 ①试验设计。选择 1～ 2 测土配方施肥区，进行典型作物的 N2O 气体测定，每种作物设置 3 个处理（常规施肥、测土配方施肥与对照）， 3 次重复。 ②基础土样采集。在试验点运用 5 分法采集基础土样（ 0～ 20 cm），测试指标有土壤有机质含量、 N、 P、全量 K、速效 K、 pH 值、土壤含水量、容重及质地。 ③田间记录。准确记录施肥、灌溉、除草的时间与用量。 ④气象数据。建立小型气象站，获取降雨量、最高气温、最低气温等数据。 ⑤气体采样。 第 12 期 高春雨等旱地测土配方施肥温室气体减排碳交易量核算 215 采样时间在小麦、玉米生长期采集气体，每天早上 9－ 11 点采样，施完基肥后连续取样两周，如遇降水适当延长，降水、施肥、浇水连续采气 5 d，其他时间 3 d采样 1 次，冬天特别冷的时候 1 周取 1 次。 目前，测定农田温室气体的主要方法包括静态箱法、微气象法、涡度相关等。考虑到成本、技术成熟情况，静态箱法是较为实用和可行的方法。 5）项目的减排量是基准线排放量减去项目排放量和泄漏量。 yyyBEER PE LE− − 。 （ 10） 式中 ERy指第 y 年项目减排量， t（以 CO2当量计， 下同） ；BE 指基准线排放量， t（以 CO2当量计，下同）； PEy指项目线排放量， t（以 CO2当量计，下同）； LEy指第 y 年项目泄漏量， t（ 以 CO2当量计，下同）。 2 桓台县测土配方施肥碳交易项目背景与参数获取 2.1 项目地点介绍 桓台县位于 3651′50″～ 3706′00″N， 11750′00″～11810′40″E，总面积 509 km2，辖 11 个镇 335 个行政村，1 个街道办事处和 1 个开发区，总人口 49.7 万人，其中农村人口 41.7 万人。桓台县是中国重要的商品粮生产基地，据桓台县 2009 年统计年鉴，全县现有耕地 2.5万 hm2，农作物总播种面积 4.96 万 hm2，该区耕作制度较为单一，基本上以一年两熟的小麦玉米套种为主，小麦播种面积 2.3 万 hm2，玉米播种面积 2.4 万 hm2，粮食总产量 40.3 万 t，蔬菜、棉花、大豆种植面积有限，仅占总播种面积的 4.7。长期以来，过量施肥问题在桓台县普遍存在[14]，该县是中国以传统小麦玉米为主要种植模式的集约农业生产区，是实施测土配方施肥碳交易的理想地点。 2.2 DNDC 模型与点位模拟 本研究利用 DNDC 模型模拟桓台县测土配方施肥碳交易项目基准线和项目线条件下 N2O 排放，模型运行需要构建区域尺度空间数据库，并对模型进行验证。 DNDC模型是研究土壤碳、氮生物地球化学过程的机理模型，应用较为广泛，是温室气体排放量估算的重要方法之一[18-20]。点位模拟时需要输入气象、土壤、植被、管理等相关数据，区位模拟是在点位模拟基础上的进一步扩展，在区域模拟之前，必须进行点位试验，验证、校正模型。区域模拟所需数据见表 2。 项目组在桓台县设有麦 -玉轮作系统长期定位试验站，设计了常规施肥、优化施肥等处理，周期性观测农作物生长以及 N2O 排放，运用模型对小麦、玉米轮作系统的 N2O 排放量进行了模拟，结果表明，模型模拟结果基本捕捉到了实测到的各处理在施肥后引发的 N2O 较大排放峰，模型模拟结果与田间实测的 N2O 排放峰出现的时间、季节动态变化规律和总排放量均有较好的拟合结果[21-22]。国内众多其他学者也运用 DNDC 模型对中国农业生产集约区农田 N2O 排放进行了大量的模拟研究，并取得了较好的结果[23-26]。因此， DNDC 模型可进行大区域农业土壤 N2O 排放量的估算。 表 2 DNDC 模型区位运行所需输入参数 Table 2 parameters required by DNDC model for regional modelling 数据库 Database 输入参数 parameters 气象数据库 Meteorological database 各模拟单元逐日最高气温、最低气温、降雨量 土壤数据库 Soil database 各模拟单元的氮沉降、土壤有机碳、土壤黏度、 pH 值、土壤容重 作物数据库 Crop database 各模拟单元单作及轮作系统播种面积 施肥数据库 Fertilization database 各模拟单元不同作物施肥量 作物灌溉数据库 Crop irrigation database 各模拟单元有效灌溉率 种植和收获数据库 Planting and harvest database各模拟单元单作及轮作系统的作物播种与收获日期 犁地深度数据库 Till depth database 各模拟单元单作及轮作系统犁耕日期及深度 畜禽数据库 Livestock database 各模拟单元养殖类型、头数、饲喂率、粗蛋白含量、地板面积 秸秆还田数据库 Residue retention database 各模拟单元不同作物类型的秸秆还田率 2.3 区域模拟参数获取 根据数据来源，本研究选取桓台县 11 个乡镇作为基本模拟单元建立区域模拟数据库。其中气象数据包括降雨量、最高气温、最低气温等，来源于中国气象局桓台县气象站；土壤数据包括容重、有机质含量、质地、 pH值、水分特征曲线、营养物质含量等，主要通过现场采样、实验室分析获得；作物数据包括作物品种、轮作模式、种植面积、产量等，主要来源于桓台县 2009 年统计年鉴，具体包括玉米、小麦、蔬菜、棉花、花生 5 种作物；畜禽饲养量数据来源于桓台县 2009 年统计年鉴，饲喂率、粗蛋白含量、地板面积等相关参数通过调研获得；农田管理数据包括化肥施用日期、犁地深度、灌溉、秸秆还田等，通过调研获得。作者对玉米 -小麦轮作系统施肥量以及化肥生产耗能进行了重点调研。 采用分层抽样的方法，对桓台县 11 个乡镇 28 个村276 户农户的化肥施用量进行了调研。从表 3 可以看出，桓台县小麦氮肥（折纯）施用量在 221.5～ 423.5 kg/hm2之间，平均为 266.6 kg/hm2，玉米氮肥施用量在 201.2～348.9 kg/hm2之间，平均为 248.5 kg/hm2，小麦 -玉米轮作系统氮肥平均施用量为 515.1kg/hm2。 小麦 -玉米轮作系统磷、 钾肥平均施用量分别为 289.5 kg/hm2和 145.7 kg/hm2。 调研表明，蔬菜、棉花氮肥施用量分别为 527.1、405.1 kg/hm2。根据山东省土壤肥料总站提供的资料，桓台县小麦的推荐施肥量为 N180～ 240 kg/hm2、 P2O5120～150 kg/hm2、 K2O 0～ 75 kg/hm2，玉米的推荐施肥量为 N 120～ 150 kg/hm2、 P2O560 kg/hm2、 K2O 0～ 75 kg/hm2，本研究采用区间的最大值，这符合碳贸易要求的保守性原则。蔬菜推荐施肥量为 N 350 kg/hm2， P 145 kg/hm2，K500 kg/hm2，棉花推荐施肥量为 N300 kg/hm2，P80 kg/hm2， K180 kg/hm2[27]。与测土配方施肥推荐量相比，桓台县实际施肥量总体上存在着氮、磷过量，钾略有不足现象。 农业工程学报（ http//www.tcsae.org） 2016 年 216 表 3 桓台县玉米小麦施肥量（折纯） Tab.3 Fertilizer application amount of corn-wheat system in Huantai county kghm-2小麦 Wheat 玉米 Corn 乡镇 Town N P K N P K 索镇 Suozhen 237.0 137.7 70.8 242.7 118.0 69.6 起凤 Qifeng 423.5 168.2 67.2 348.9 92.5 90.8 邢家 Xingjia 230.5 168.9 67.1 255.0 143.6 89.9 田庄 Tianzhuang 265.5 155.7 72.6 224.1 127.4 90.5 荆家 Jingjia 245.3 165.6 56.9 201.2 91.9 70.1 马桥 Maqiao 300.8 182.3 60.5 204.3 100.8 80.6 陈庄 Chenzhuang 293.5 222.2 33.1 243.6 95.6 46.8 新城 Xincheng 225.9 165.5 65.8 249.9 140.8 88.1 周家 Zhoujia 242.0 177.3 70.5 267.8 150.8 94.3 唐山 Tangshan 221.5 172.0 84.4 243.5 141.7 86.4 果里 Guoli 246.9 143.4 73.8 252.8 122.9 72.5 平均 Average 266.6 169.0 65.7 248.5 120.5 80.0 2.4 肥料生产耗能 对桓台县的施肥调研结果表明，目前绝大多数农户施用尿素或复合肥。因此，本研究主要通过对山东联盟化工和河北沧州大化的尿素生产调研获取氮肥生产耗能数据。从表 4 可以看出，两个尿素生产企业生产 1t 尿素平均能耗为 895 kg 标准煤，排放 2 231.2 kg CO2。生产过程中需要消耗 CO2和水，其中， CO2来自合成氨过程中产生的废气，将此忽略不计。 表 4 生产 1 t 尿素耗能 Table 4 Energy consumption of urea production per ton 公司名称 Corporation 原煤 Raw coal/ kg以 ce 计 电 Electricity/kWh 蒸汽 Steam/t 二氧化碳CO2/m3水 Water/t 综合能耗 Total energy consumption/kg以 ce 计 折算 CO2 CO2equivalentweight/kg 山东联盟化工* Shandong Lianmeng Chemical 696 972 1.2 800 10 816 2034.3 河北沧州大化 Hebei Cangzhou Dahua 660 1005 1.2 800 10 974 2428.2 平均值 Average 678 988.5 1.2 800 10 895 2231.2 注 *联盟化工数据系调查计算得到，电力（当量）按照 0.1229 kgkW-1h（用于计算火力发电）进行计算。原煤的折能系数按 0.7143 kgkg-1（以标准煤计）计算。 1 kg 标准煤减排 2.493 kg CO2。 ce 表示标准煤。 Note Lianmeng chemical data was calculated according to the investigation. Electricity was calculated using 0.1229 kg standard coal per kWh thermal power. Energy factor of raw coal was 0.7143 kgkg-1. CO2reduction was 2.493 kg for 1 kg standard coal. ce means standard coal. 磷钾肥的生产耗能折算系数参考刘万秋[28]的研究成果，生产 1t P2O5需要消耗 8 390 MJ，折合标准煤 0.29 t，相当于排放 0.72 t CO2；生产 1 t K2O 需要消耗 4 220 MJ，折合标准煤 0.14 t，相当于排放 0.36 t CO2。 3 结果与分析 3.1 基准线条件下温室气体排放 由表 5 可知，基准线条件下，各排放源 CO2-e 排放共 98 812.2 t，其中农田排放 27 911.6 t，占 28.3，生产氮肥排放 63 835.0 t，占 64.6，磷肥生产排放 5 544.9 t，占 5.6，钾肥生产排放 1 520.7 t，占 1.5。可以看出，氮肥生产和农田排放是基准线的主要排放源。从各乡镇排放量看，索镇、起凤镇、田庄镇、荆家镇排放总量超过了 10 000 t，陈庄镇、新城镇、唐山镇、果里镇排放量在 6 500～ 10 000 t 之间，邢家镇、马桥镇、周家镇排放量在 4 500～ 6 500 t 之间，各乡镇之间排放量差别主要是由于耕地面积及施肥量的差异造成的。从农田排放构成看，单位耕地面积农田 N2O 排放量为 2.36 kg/hm2，小麦 -玉米轮作系统是桓台县农田 N2O 的主要排放源，其排放总量为 23 724.9 t，占排放总量的 85，蔬菜施肥量较大，排放总量为 2 590.2 t，占排放总量 9.3，棉花、花生、大豆排放量为 1 596.5 t。 3.2 项目线条件下温室气体排放 由表 6 可知，项目条件下，各排放源 CO2-e 排放共72 326.4 t，其中农田排放 18 561.5 t，占 25.7；氮肥生产排放 48 389.1 t，占 66.9；磷肥生产排放 3 745.0 t，占5.2，钾肥生产排放 1 631.0 t，占 2.3。可以看出，氮肥生产和农田排放也是项目线的主要排放源。从各乡镇排放量看，索镇、荆家镇的排放总量超过了 10 000 t，起凤镇、 田庄镇、 新城镇、 果里镇的排放量在 6 000～ 10 000 t之间，邢家镇、马桥镇、陈庄镇、周家镇、唐山镇排放量在 3 000～ 6 000 t 之间。从农田排放构成看，小麦 -玉米轮作系统排放总量为 16 111.4 t，占排放总量的 86.8，蔬菜排放总量为 1 280.7 t，占排放总量 6.9，棉花等其他作物排放量为 1 169.4 t，占 6.3。 第 12 期 高春雨等旱地测土配方施肥温室气体减排碳交易量核算 217 表 5 基准线温室气体排放 Table 5 Greenhouse gas emission for base line t 项目 Items 索镇 Suozhen 起凤 Qifeng 邢家 Xingjia 田庄 Tianzhuang荆家 Jingjia 马桥Maqiao陈庄 Chenzhuang新城 Xincheng周家 Zhoujia 唐山 Tangshan 果里 Guoli合计 Total 氮肥 Nitrogen fertilizer 8 011.6 8 028.0 3 681.2 6 911.4 7 832.3 3 014.3 5 206.1 5 499.8 4 466.0 4 598.7 6 585.6 63 835.0磷肥 Phosphorus fertilizer 637.3 501.0 349.7 603.6 736.1 260.3 467.9 545.1 439.1 466.9 537.9 5 544.9钾肥 Potassium fertilizer 180.8 166.0 90.5 178.6 214.5 68.6 69.9 147.8 119.2 130.4 154.5 1 520.7农田 Farmland 6 962.8 3 790.7 1 211.5 2 361.4 3 069.9 1 266.1 2 096.1 2 042.9 1 414.8 1 503.1 2 192.2 27 911.6合计 Total 15 792.4 12 485.7 5 332.9 10 054.9 11 852.9 4 609.3 7 840.0 8 235.6 6 439.2 6 699.1 9 470.2 98 812.2表 6 项目线条件下温室气体排放 Table 6 GHG emissions under project scenario t 项目 Items 索镇 Suozhen 起凤 Qifeng邢家 Xingjia 田庄 Tianzhuang荆家 Jingjia马桥 Maqiao陈庄 Chenzhuang新城 Xincheng周家 Zhoujia 唐山 Tangshan 果里 Guoli 合计 Total 氮肥 Nitrogen fertilizer 6 472.8 4 249.9 2 920.4 5 468.5 6 492.0 2 308.4 3 759.3 4 419.6 3 339.8 3 858.4 5 100.1 48 389.1磷肥 Phosphorus fertilizer 507.6 319.7 224.2 428.4 485.0 180.1 294.0 343.9 258.4 305.6 398.2 3 745.0钾肥 Potassium fertilizer 195.1 176.0 88.4 169.4 257.7 75.1 121.4 151.8 115.0 118.4 162.7 1 631.0农田 Farmland 3 768.3 1 559.9 969.3 1 861.2 2 850.3 906.6 1 381.0 1 201.4 820.0 1 329.7 1 913.8 18 561.5合计 Total 10 943.8 6 305.4 4 202.3 7 927.5 10 084.9 3 470.2 5 555.6 6 116.7 4 533.2 5 612.1 7 574.8 72 326.43.3 项目减排量计算 根据农田 N2O 减排的碳贸易方法学，ERyBEy−PEy−LEy，计算出桓台县农田 N2O 的减排总量为 26 485.8 t（表 7）。其中农田减排 9 350.1 t，占 35.3，其中小麦 -玉米轮作系减排占农田减排总量的 81.4，蔬菜减排占 14，棉花、大豆减排占 4.6；氮肥生产减排15 445.9 t，占 58.3；磷肥生产减排