鄒曉霞，張 巧，張曉軍，王月福，王銘倫*

(1. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點實驗室，山東 青島 266109； 2. 高唐縣農(nóng)業(yè)局，山東 高唐 252800)

玉米花生寬幅間作碳足跡初探

鄒曉霞1，張 巧2，張曉軍1，王月福1，王銘倫1*

(1. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點實驗室，山東 青島 266109； 2. 高唐縣農(nóng)業(yè)局，山東 高唐 252800)

為明確玉米花生寬幅間作農(nóng)田碳足跡，探索有效途徑實現(xiàn)低碳與高效的協(xié)同效益，依據(jù)全生命周期評價分析原理，建立農(nóng)田碳排放核算模型，設(shè)置農(nóng)用物資(種子、肥料、農(nóng)藥、地膜)投入、農(nóng)機能耗(耕地、播種、灌溉、收獲)、秸稈處理及氮肥施用導(dǎo)致的田間N2O直接和間接排放四個模塊，估算山東聊城地區(qū)典型玉米花生3∶4和3∶6寬幅間作與傳統(tǒng)玉米單作、花生單作單位面積和單位產(chǎn)值的碳足跡差異。結(jié)果表明，3∶4和3∶6間作模式單位面積碳排放分別為3782.44kg CO2e/hm2和3829.94kg CO2e/hm2，均低于花生單作的3930.64kg CO2e/hm2、高于玉米單作的1361.38kg CO2e/hm2；二種間作模式的溫室氣體排放主要來自肥料(包括肥料生產(chǎn)、氮肥施用導(dǎo)致的田間N2O排放)和地膜，3∶4模式下占總排放的60.09%，3∶6模式下占60.54%；3∶4模式單位凈產(chǎn)值的碳排放強度為0.197 kg CO2e/元，高于花生單作(0.179kg CO2e/元)和玉米單作(0.154kg CO2e/元)，3∶6模式為0.177 kg CO2e/元，低于花生單作，但若能避免玉米條帶的重復(fù)施肥和冗余翻耕，二種間作模式單位產(chǎn)值的碳排放強度將低于玉米和花生單作。玉米花生寬幅間作不僅提高土地產(chǎn)出率和資源利用率，而且具有顯著的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

玉米花生寬幅間作；碳足跡；生命周期評價；低碳高效農(nóng)業(yè)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是重要的溫室氣體排放源[1]，但農(nóng)業(yè)較其他產(chǎn)業(yè)，碳減排具有較強的正外部效應(yīng)，在減少溫室氣體排放減緩溫室效應(yīng)的同時，往往還意味著土壤肥力的提高、結(jié)構(gòu)的改良和農(nóng)業(yè)環(huán)境品質(zhì)的改善[2]，而這些正外部效應(yīng)對推進我國農(nóng)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展大有裨益[3]。因此，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，將農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與農(nóng)業(yè)低碳化發(fā)展相結(jié)合是中國農(nóng)業(yè)改革的重要內(nèi)容[4]，而采取有效種植模式及耕作措施減少農(nóng)田溫室氣體排放是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的難題。

合理的種間配置可以提高資源利用效率，降低作物生產(chǎn)的環(huán)境風(fēng)險，達到資源節(jié)約及減排增效目的[5]。近年來，玉米花生間作在黃淮海及四川等地有較快發(fā)展[6-7]，玉米花生寬幅間作能充分發(fā)揮作物邊際效應(yīng)和花生生物固氮的雙重優(yōu)勢，有效緩解糧油爭地和人畜爭糧等矛盾，符合糧經(jīng)飼協(xié)調(diào)發(fā)展的國家需求，能較好地解決小麥—玉米一年兩熟單一種植模式造成的土壤板結(jié)、地力下降等問題。玉米花生間作較傳統(tǒng)單作可提高土壤酶活性[8]、改善花生鐵營養(yǎng)狀況[9-10]、提高間作體系氮、磷效益[11-12]、提高農(nóng)田光能利用[7,13]，在西北多風(fēng)沙地區(qū)還能減少土壤風(fēng)蝕，達到蓄水保墑的顯著效果[14]，有較高的土地產(chǎn)出率和經(jīng)濟收益[7-8,15]。

碳足跡(Carbon footprint, CF)是指某項活動或某產(chǎn)品的生命階段直接和間接的溫室氣體排放總量[16]，定量研究作物生產(chǎn)碳足跡，可為低碳綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考。小麥[17-19]、玉米[17-19]、棉花[20]等作物單作均有碳足跡研究案例，但玉米花生寬幅間作種植模式的碳足跡未見研究報道。而玉米花生寬幅間作作為一種高效種植模式應(yīng)用的同時，也面臨高效與低碳如何協(xié)調(diào)的挑戰(zhàn)。因此，本文依據(jù)全生命周期原理，構(gòu)建玉米花生寬幅間作模式生命周期碳足跡模型，估算玉米花生3∶4和3∶6 二種典型寬幅間作模式下農(nóng)田碳足跡，并與花生、玉米單作種植比較，以明確主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳足跡，為有效改善生產(chǎn)管理方式、實現(xiàn)間作模式高效與低碳的協(xié)同效益提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)為山東省聊城市高唐縣梁村鎮(zhèn)玉米花生寬幅間作示范田(36°58′N，116°14′E)，該區(qū)地處暖溫帶半干旱季風(fēng)區(qū)域，屬大陸性氣候，季節(jié)季風(fēng)變化顯著，平均氣溫13.3 ℃，光照充足，降水量540.4 mm，一般集中在7-8月。選取當(dāng)?shù)氐湫陀衩谆ㄉ?∶4和3∶6寬幅間作(圖1)為研究對象，調(diào)查收集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息資料，包括農(nóng)用物資(種子、肥料、農(nóng)藥、地膜)投入、農(nóng)機使用及能耗情況、秸稈處理方式等。

圖1 玉米花生3∶4和3∶6寬幅間作模式Fig. 1 3∶4 and 3∶6 maize-peanut wide-band intercropping patterns

1.2 碳足跡核算邊界

文中碳足跡的核算的基線情景包括：花生單作模式和玉米單作模式；項目情景包括：玉米花生3∶4寬幅間作和玉米花生3∶6寬幅間作。邊界內(nèi)碳排放核算包括下述四個板塊：① 農(nóng)用物資(包括種子、肥料、農(nóng)藥、地膜)投入碳排放；② 農(nóng)機耗能(包括耕地、播種、灌溉、收獲)導(dǎo)致的碳排放；③ 秸稈還田造成的碳排放；④ 氮肥施用導(dǎo)致的田間N2O直接和間接排放(圖2)。所有模塊的核算均采用調(diào)研數(shù)據(jù)的平均值，以單位面積(公頃)為核算基礎(chǔ)。

圖2 玉米花生寬幅間作模式碳足跡核算邊界 Fig. 2 System boundary for calculating carbon footprint of maize-peanut wide-band intercropping

1.3 碳足跡核算方法及參數(shù)確定

1.3.1 農(nóng)資投入和能源消耗碳排放

農(nóng)用物資(包括種子、肥料、農(nóng)藥、地膜)投入和農(nóng)機耗能(包括耕地、播種、灌溉、收獲)導(dǎo)致的碳排放，計算公式如下[21]：

BE=∑(EFi*Activityi)……………(1)

式中：EF為活動因子的碳排放系數(shù)(表1)；Activity為活動因子水平，如種子、肥料、農(nóng)藥、地膜，柴油和電力的消耗量；i為活動因子，如種子、肥料、農(nóng)藥、地膜，柴油和電力。

表1 主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)及物資排放因子

1.3.2 秸稈還田和氮肥輸入導(dǎo)致的碳排放

目前,高血壓已經(jīng)成為威脅我國居民身體健康的慢性疾病之一,若血壓水平控制不當(dāng),則會導(dǎo)致腦卒中、冠心病等嚴(yán)重并發(fā)癥,極大威脅了患者的生命安全。如今,臨床中尚無根治高血壓的特效藥物,從而造成患者需要長期服藥。但如果高血壓患者用藥依從性差、自身護理能力不足以及生活方式不當(dāng),則會極大影響臨床治療效果[1]。所以提高對高血壓患者的護理干預(yù)力度,對于提高其生活質(zhì)量,改善醫(yī)療資源的合理配置具有重要的意義。本研究選擇90例老年高血壓患者,探討延續(xù)性護理的效果。現(xiàn)報道如下。

秸稈處理環(huán)節(jié)的碳排放主要為還田過程導(dǎo)致的排放，在實際田間管理過程中，玉米秸稈100%還田；花生秸稈清出農(nóng)田用作飼料，85%的根部還田。氮肥輸入導(dǎo)致的田間N2O排放包括二部分：直接排放和間接排放，農(nóng)用地N2O直接排放由當(dāng)季氮肥輸入引起，N2O間接排放源于施肥土壤的氮揮發(fā)經(jīng)過大氣氮沉降后引起N2O排放，以及土壤氮淋溶或徑流損失進入水體而引起的N2O排放。秸稈還田和氮肥輸入導(dǎo)致的田間N2O排放參照《省級溫室氣體清單編制指南》[21]進行計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米花生寬幅間作成本效益分析

玉米花生3∶4和3∶6寬幅間作模式總成本投入相近，稍高于花生單作模式，約為玉米單作的2倍，與玉米單作相比，增加的成本主要為種子和土地翻耕投入，與花生單作相比，增加的成本主要為肥料投入(表2)。單作玉米采取免耕播種，單作花生播種前則需翻耕2次，而間作模式下，由于缺乏有效的分類整地機械，耕地過程玉米條帶與花生條帶同等處理，均翻耕2次，不但增加了翻耕成本，還增加了翻耕過程的碳排放。但若能實現(xiàn)分條帶整地，3∶4和3∶6模式可分別減少投入425.0元/hm2和325.0元/hm2；若能避免玉米條帶重復(fù)施肥，3∶4和3∶6模式可分別減少肥料投入1287.8元/hm2和984.8元/hm2。兩項合計3∶4和3∶6模式可分別降低成本1739.8元/hm2和1309.8元/hm2。

四種模式中，3∶4和3∶6模式凈收益分別為19156.8元/hm2和21559.3元/hm2(表3)，較花生單作分別減少25.09%和15.70%，而較玉米單作則分別提高151.20%和182.71%，間作模式的凈收益主要來自于花生。若按上所述再降低間作模式的翻耕和施肥投入，3∶4和3∶6模式的凈收益將分別達20896.6元/hm2和22869.1元/hm2。

表2 四種種植模式成本投入 (元/hm2)

表3 四種種植模式收益核算 (元/hm2)

注：玉米價格按照1.5元/kg，花生按照6.0元/kg核算總收益。

Note: The price of maize was 1.5 CNY/kg and the price of peanut was 6.0 CNY/kg.

2.2 玉米花生寬幅間作碳足跡分析

2.2.1 單位面積碳排放

玉米花生3∶4和3∶6寬幅間作模式單位面積碳排放分別為3782.44kg CO2e/hm2和3829.94kg CO2e/hm2，均低于花生單作的3930.64kg CO2e/hm2，高于玉米單作的1361.38kg CO2e/hm2，二種間作模式的碳排放主要來自于花生生產(chǎn)的相關(guān)環(huán)節(jié)(表4)。

2.2.2 單位產(chǎn)值碳排放

3∶4模式單位產(chǎn)值碳排放最高，達0.197kg CO2e/元，3∶6模式單位產(chǎn)值的碳排放為0.177kg CO2e/元，低于花生單作的0.179kg CO2e/元，高于玉米單作的0.154kg CO2e/元。但若改進玉米花生間作模式的技術(shù)操作，優(yōu)化耕作和施肥，3∶4和3∶6模式單位產(chǎn)值的碳排放可分別降為0.146kg CO2e/元和0.143kg CO2e/元(表5)，較單作玉米分別低5.48%和7.14%，較單作花生分別低18.44%和20.11%?？蓪崿F(xiàn)玉米花生寬幅間作高收益和低碳排放的協(xié)同效益。

表4 四種種植模式下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)單位面積碳排放 (kg/hm2，CO2e)

表5 四種種植模式單位產(chǎn)值碳排放 (kg CO2e/元)

圖3 四種模式下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)碳排放貢獻率Fig.3 Contribution rate of each production component under 4 planting patterns

2.2.3 碳足跡構(gòu)成分析

分析四種種植模式各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放貢獻率發(fā)現(xiàn)，二種間作模式的碳排放主要來自肥料(包括肥料投入、施肥導(dǎo)致的田間N2O直接和間接排放)和地膜投入，3∶4和3∶6模式下分別占總排放量的60.09%和60.54%；玉米單作的碳排放主要來自肥料(包括肥料投入、施肥導(dǎo)致的田間N2O直接和間接排放)和灌溉耗能，兩者占總排放量的66.53%；花生單作的碳排放主要來源同二種間作模式，占總排放量的62.77%(圖3)。

3 討 論

前人研究表明，施肥與灌溉是農(nóng)田碳排放的主要來源[18-20]。在本研究所涉及的4種種植模式中，施肥同樣是碳排放的最主要來源。雖然化肥對我國糧食增產(chǎn)的貢獻率可達40%左右[25]，但主要農(nóng)作物單位面積化肥施用量普遍偏高，氮肥和磷肥當(dāng)季利用率僅35%和10%～25%[26]?；实倪^量及不合理施用不僅造成嚴(yán)重的資源浪費，且土壤盈余的養(yǎng)分在降雨或灌溉條件下易隨水流失，造成大氣污染和地下水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題[27-28]。因此，通過有效方式，如精準(zhǔn)施肥[29]、新型緩/控釋肥[30]、硝化抑制劑[31-32]等，提高肥料利用率，降低肥料投入，可降低作物生產(chǎn)過程中的碳排放，改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

玉米花生3∶4和3∶6寬幅間作模式60%以上的碳排放來自肥料和地膜投入，然而存在施肥不當(dāng)造成過度排放問題。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，二種間作模式施肥包括兩個方面：一是整地過程全田范圍撒施有機肥+花生專用肥(同花生單作模式)，二是玉米播種時隨播種施入玉米專用肥(同玉米單作模式)，間作模式在玉米條帶較玉米單作多施入了花生肥，在一定程度上既造成肥料浪費，又增加了田間溫室氣體排放。經(jīng)核算，多施入的肥料，在3∶4和3∶6模式下可分別造成碳排放637.5 kg CO2e/hm2和487.5 kg CO2e/hm2，占其當(dāng)前肥料總排放的34.88%和27.85%。二種間作模式下，地膜的碳排放僅次于肥料，3∶4和3∶6模式下分別占總排放的17.32%和20.08%，而且地膜殘留對土壤質(zhì)量、作物生長及環(huán)境均造成嚴(yán)重的負面影響[33-34]。因此，若能采取有效措施進行殘膜回收并再利用，或研發(fā)新型可降解地膜[35]、液態(tài)地膜[36]及其他地膜替代品，將有助于降低殘膜污染，提高花生秸稈的飼料化利用率，對同步實現(xiàn)穩(wěn)糧、優(yōu)經(jīng)、擴飼，低碳綠色農(nóng)業(yè)有積極作用。

由于當(dāng)前農(nóng)機條件的限制，二種間作模式在農(nóng)機使用方面較單作存在較嚴(yán)重的無效損耗，即整地過程玉米條帶的冗余翻耕，造成3∶4和3∶6模式碳增排101.55kg CO2e/hm2和77.66kg CO2e/hm2。若能通過田間管理方式改進或開發(fā)配套的玉米花生間作一體化機械，實現(xiàn)玉米和花生條帶的分塊整地、施肥、播種和收獲，降低間作模式下的成本投入和碳排放，二種間作模式單位產(chǎn)值的碳排放均將低于花生和玉米單作?？梢姸N間作模式在當(dāng)前技術(shù)條件下雖然土地產(chǎn)出率和經(jīng)濟效益較高，但隨著間作技術(shù)體系的不斷完善，在不減少土地產(chǎn)出的前提下，減少投入和碳排放的潛力很大。加之，玉米花生間作相對于傳統(tǒng)單作可以提高土壤養(yǎng)分[9-12]和自然資源[7,13]的利用率，具備較高的生態(tài)[14]和經(jīng)濟效益[7-8,15]，符合穩(wěn)糧、優(yōu)經(jīng)、擴飼的要求，符合優(yōu)化供給、提質(zhì)增效、農(nóng)民增收的農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革目標(biāo)[25]。

4 結(jié) 論

玉米花生3∶4和3∶6寬幅間作模式單位面積碳排放均低于花生單作，而高于玉米單作，主要來自肥料和地膜投入。3∶4模式單位產(chǎn)值碳排放高于花生單作和玉米單作，3∶6模式低于花生單作、高于玉米單作；若能避免玉米條帶的重復(fù)施肥和冗余翻耕，二種間作模式單位產(chǎn)值碳排放將均低于花生和玉米單作。實踐表明，玉米花生寬幅間作模式具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益，同時具有良好的生態(tài)可行性。隨著間作模式技術(shù)體系的進一步完善，間作模式的土地產(chǎn)出率和資源利用率將更高，碳排放將更少，更符合農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability[R]. Cambridge: Cambridge University Press, 2014.

[2] Mosier A R, Halvorson A D, Reule C A, et al. Net global warming potential and greenhouse gas intensity in irrigated cropping systems in northeastern Colorado[J]. Journal of Environmental Quality, 2006, 35(4):1584-98.

[3] 吳賢榮, 張俊飚, 程琳琳,等. 中國省域農(nóng)業(yè)碳減排潛力及其空間關(guān)聯(lián)特征——基于空間權(quán)重矩陣的空間Durbin模型[J]. 中國人口·資源與環(huán)境, 2015, 25(6):53-61.

[4] 戴小文, 何艷秋, 鐘秋波. 中國農(nóng)業(yè)能源消耗碳排放變化驅(qū)動因素及其貢獻研究——基于Kaya恒等擴展與LMDI指數(shù)分解方法[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2015, 23(11):1445-1454.

[5] 殷文, 馮福學(xué), 趙財,等. 秸稈還田及地膜對間作農(nóng)田環(huán)境效應(yīng)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32(S2)：77-84.

[6] 中華人民共和國國務(wù)院辦公廳.《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的意見》， 國辦發(fā)〔2015〕59號[R]. 北京:2015.

[7] 焦念元, 寧堂原, 楊萌珂,等. 玉米花生間作對玉米光合特性及產(chǎn)量形成的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2013, 33(14):4324-4330.

[8] 張向前, 黃國勤, 卞新民,等. 間作對玉米品質(zhì)、產(chǎn)量及土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2012, 32(22):7082-7090.

[9] 左元梅, 張福鎖. 不同間作組合和間作方式對花生鐵營養(yǎng)狀況的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2003, 36(3):300-306.

[10] 左元梅, 劉永秀, 張福鎖. 玉米/花生混作改善花生鐵營養(yǎng)對花生根瘤碳氮代謝及固氮的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2004, 24(11):2584-2590.

[11] 焦念元, 汪江濤, 張均,等. 化學(xué)調(diào)控和施磷對玉米/花生間作磷吸收利用和間作優(yōu)勢的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2015, 23(9):1093-1101.

[12] 焦念元, 寧堂原, 趙春,等. 施氮量和玉米—花生間作模式對氮磷吸收與利用的影響[J]. 作物學(xué)報, 2008, 34(4):706-712.

[13] 焦念元, 趙春, 寧堂原,等. 玉米—花生間作對作物產(chǎn)量和光合作用光響應(yīng)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2008, 19(5):981-985.

[14] 李楠, 任亮, 劉江. 玉米花生間作復(fù)合模式防風(fēng)蝕技術(shù)研究[J]. 生物災(zāi)害科學(xué), 2013(2):213-216.

[15] 原小燕, 李根澤, 林安松,等. 間作模式及氮、磷肥對玉米—花生間作體系產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響[J]. 花生學(xué)報, 2015, 44(4):13-20.

[16] Wiedmann T, Minx J. A definition of 'carbon footprint' [J]. Ecological economics research trends, 2008, 1: 1-11.

[17] Cheng K, Pan G, Smith P, et al. Carbon footprint of China's crop production-An estimation using agro-statistics data over 1993-2007[J]. Agriculture Ecosystems & Environment, 2011, 142(3-4):231-237.

[18] 王占彪, 王猛, 陳阜. 華北平原作物生產(chǎn)碳足跡分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(1):83-92.

[19] 史磊剛, 陳阜, 孔凡磊,等. 華北平原冬小麥—夏玉米種植模式碳足跡研究[J]. 中國人口·資源與環(huán)境, 2011, 21(9):93-98.

[20] 王占彪, 陳靜, 張立峰,等. 河北省棉花生產(chǎn)碳足跡分析[J]. 棉花學(xué)報, 2016, 28(6):594-601.

[21] 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會. 省級溫室氣體清單編制指南(試行)[R]，北京：2011.

[22] IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Intergovernmental Panel on Climate Change. Institute for Global Environmental Strategies (IGES). Kanagawa: 2006.

[23] West T O, Marland G. A synthesis of carbon sequestration, carbon emissions, and net carbon flux in agriculture: comparing tillage practices in the United States [J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2002, 91(1): 217-232.

[24] 李波, 張俊飚, 李海鵬. 中國農(nóng)業(yè)碳排放時空特征及影響因素分解[J]. 中國人口·資源與環(huán)境, 2011, 21(8):80-86.

[25] 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部. 到2020年化肥使用量零增長行動方案[R/OL]. 2015. http://www.moa.gov.cn/zwllm/tzgg/tz/201503/t20150318_4444765.htm.

[26] 楊帆, 孟遠奪, 姜義,等. 2013年我國種植業(yè)化肥施用狀況分析[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2015, 21(1):217-225.

[27] Galloway J N, Aber J D, Erisman J W, et al. The Nitrogen Cascade[J]. Bioscience, 2009, 53(4):341-356.

[28] Mcdowell R W, Sharpley A N. Approximating phosphorus release from soils to surface runoff and subsurface drainage[J]. Journal of Environmental Quality, 2001, 30(2):508-20.

[29] 高春雨, 高懋芳. 旱地測土配方施肥溫室氣體減排碳交易量核算[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2016, 32(12):212-219.

[30] 王文巖, 董文旭, 陳素英,等. 連續(xù)施用控釋肥對小麥/玉米農(nóng)田氮素平衡與利用率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2016, 32(S2):135-141.

[31] 王雪薇, 劉濤, 褚貴新. 三種硝化抑制劑抑制土壤硝化作用比較及用量研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2017, 23(1):54-61.

[32] 毛新偉, 程敏, 徐秋芳,等. 硝化抑制劑對毛竹林土壤N2O排放和氨氧化微生物的影響[J]. 土壤學(xué)報, 2016, 53(6):1528-1540.

[33] 張佳喜, 王學(xué)農(nóng), 張麗,等. 農(nóng)田地膜拉伸性能變化對纏繞式回收的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2015, 31(20):41-47.

[34] 張丹, 胡萬里, 劉宏斌,等. 華北地區(qū)地膜殘留及典型覆膜作物殘膜系數(shù)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2016(3):1-5.

[35] 申麗霞, 王璞, 張麗麗. 可降解地膜對土壤、溫度水分及玉米生長發(fā)育的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2011, 27(6):25-30.

[36] 李云光, 王振華, 張金珠,等. 液體地膜對滴灌棉花生理特性和產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2015, 31(13):105-112.

CarbonFootprintAnalysisonMaize-peanutWide-bandIntercropping

ZOU Xiao-xia1, ZHANG Qiao2, ZHANG Xiao-jun1, WANG Yue-fu1, WANG Ming-lun1*

(1.ShandongKeyLab.ofDrylandFarmingTechnology,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao266109,China; 2.AgriculturalBureauofGaotang,Gaotang252800,China)

In order to make clear the carbon footprint of maize-peanut wide-band intercropping and realize its synergistic effect of low carbon and high efficiency, based on life cycle assessment, this paper established a carbon emission accounting model and set 4 modules, including agricultural input (seeds, fertilizers, pesticides and plastic film), agricultural energy consumption (plough, seeding, irrigation and reaping), straw treatment and N2O direct and indirect emissions from nitrogen fertilizer application. The carbon footprint of per unit area and net income under typical 3∶4 and 3∶6 intercropping patterns in Liaocheng Shandong were calculated. This study found that the carbon emissions of per unit area under 3∶4 and 3∶6 intercropping patterns were 3782.44kg CO2e/ha and 3829.94kg CO2e/ha separately, both were lower than peanut-only (3930.64kg CO2e/ha) and higher than maize-only (1361.38kg CO2e/ha) . The greenhouse gas emissions of 2 intercropping patterns were mainly from fertilizer (including fertilizer production and N2O direct and indirect emissions from nitrogen fertilizer application) and plastic film, which accounted for 60.09% of total emissions under 3∶4 pattern and 60.54% under 3∶6 pattern. The carbon emission of per unit net income under 3∶4 pattern was 0.197kg CO2e/CNY, which was higher than that of peanut-only (0.179kg CO2e/CNY) and maize-only (0.154kgCO2e/CNY), and the carbon emission of per unit net income under 3∶6 pattern was 0.177kg CO2e/CNY, which was lower than peanut-only. But if the repeated fertilization and redundant tillage can be avoided, the carbon emission of per unit net income under 2 intercropping patterns would be lower than maize-only and peanut-only. The maize-peanut wide-band intercropping can not only increase the land output and resource utilization, but also has remarkable economic and ecological benefits.

maize-peanut wide-band intercropping; carbon footprint; life cycle assessment; low-carbon and high-efficiency agriculture

10.14001/j.issn.1002-4093.2017.02.002

S565.2047; S344.2

A

2017-04-21

科技部 “十二五”國家科技支撐計劃項目(2014BAD11B04)；國家花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-14-東北區(qū)栽培)；山東省高校優(yōu)秀科研創(chuàng)新團隊建設(shè)項目(6212n2)；山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系花生產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊建設(shè)項目(SDAIT-04-05)；中國清潔發(fā)展機制基金贈款項目(2013087)

鄒曉霞(1985-)，女，山東萊陽人，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)講師，博士，主要從事花生栽培與生態(tài)研究。

*通訊作者：王銘倫(1958-)，男，教授，主要從事花生栽培理論與技術(shù)研究。E-mail: mlwang@qau.edu.cn