阜阳市农业温室气体清单核算与评价

摘要 利用2016—2022年阜阳市统计年鉴数据，采用排放因子法对阜阳市稻田甲烷排放、农用地氧化亚氮排放、动物肠道发酵甲烷排放以及动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放进行核算，采用误差传递法对结果进行不确定性分析，揭示主要排放源排放规律。结果表明，2016—2022年阜阳市农业温室气体排放量从342.32万t （CO2）e减少至298.35万t （CO2）e，减幅12.8%，但2018—2022年总体呈增加趋势，2022年排放量比2018年增加了13.6%，稻田、农用地、动物肠道发酵和动物粪便管理系统温室气体排放量分别占农业温室气体排放量的20%、30%、23%、27%，表明农用地氧化亚氮是阜阳市农业温室气体排放的主要来源，畜牧业温室气体排放呈增长趋势。

关键词 农业温室；甲烷排放；氧化亚氮排放；稻田；农用地；动物；阜阳市

中图分类号 X322 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2025）06-0056-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.06.014

Agricultural Greenhouse Gas Inventory Calculation and Evaluation in Fuyang City

ZHANG A-ke YAO Xin-xin WANG Ji-guang1 et al

（1. Fuyang Agricultural Science Academy， Fuyang， Anhui 236008;2.College of Agricultural Science and Engineering， Hohai University， Nanjing， Jiangsu 211100）

Abstract Using the statistical yearbook data of Fuyang City from 2016 to 2022， the emission factor method was used to calculate the methane emissions from rice paddies， nitrous oxide emissions from agricultural land， methane emissions from animal intestinal fermentation，and methane and nitrous oxide emissions from animal manure management in Fuyang City. The error propagation method was used to analyze the uncertainty of the results and reveal the emission patterns of the main emission sources.The result showed that the agricultural greenhouse gas emissions in Fuyang City decreased from 3.423 2 million t （CO2）e to 2.983 5 million t （CO2）e from 2016 to 2022， a decrease of 12.8%. However， there was an overall increasing trend from 2018 to 2022， with emissions in 2022 increasing by 13.6% compared to 2018. The proportions of greenhouse gas emissions from rice paddies， agricultural land， animal enteric fermentation and animal manure management were 20%， 30%， 23% and 27% of the total agricultural emissions， respectively. The results indicated that nitrous oxide from agricultural land was the main source of agricultural greenhouse gas emissions in Fuyang City， and emissions from animal husbandry were on the rise.

Key words Agricultural greenhouse;Methane emissions;Nitrous oxide emissions;Rice paddies;Agricultural land;Animal;Fuyang City

全球气候变化是当前面临的最紧迫的环境问题之一，其影响广泛深远，包括极端天气事件的增加、生态系统的改变、全球平均温度的上升等［1］。农业作为全球经济的重要部分，不仅受到气候变化的影响，同时也是温室气体排放的重要来源［2］。据估计，全球农业温室气体排放量约占温室气体排放量的14%，《联合国气候变化框架公约》规定所有缔约方要向联合国气候变化大会提交国家信息通报，其中包括本国的温室气体清单［3］。自2000年以来，我国已先后编制并公布了1994、2005、2010、2012和2014年共5个年度的国家温室气体清单，2011年国家发展和改革委员会发布了《省级温室气体清单编制指南》，为省级温室气体清单的编制提供了科学、规范和可操作的参考框架。温室气体清单的编制是应对气候变化的重要工作，通过该清单可以识别主要的排放源，分析各领域的排放情况，预测未来的减排潜力，从而为制定具体的减排措施提供科学依据［4］。

农业温室气体的测算方法主要包括排放系数法、模型模拟法和实地测量法，其中排放系数法（也称为排放因子法）是当前农业碳排放核算研究中最为广泛应用的方法［5］。该方法源于IPCC发布的《国家温室气体清单指南》，首先构建农业碳排放的测算指标体系，确定主要的碳排放来源，通过将农业活动水平数据与相应的排放系数相乘，计算出各类温室气体的排放量，最后，根据不同气体的全球变暖潜力（GWP），将排放量转化为二氧化碳排放当量，最终得出碳排放总量［6］。国内学者对县、市、省级农业活动温室气体进行了核算与评价，如刘永红等［7］通过实地数据分析，探讨了县域内农业温室气体的主要排放源，并提出了推广低碳农业技术和管理措施的建议；沈亚强等［8］聚焦于嘉兴市农业温室气体排放特征及其减排路径，详细分析了农业生产中的主要排放源，并探讨了实施节水灌溉、优化施肥、秸秆还田等减排措施的效果；赵晓强等［9］对山西省农业温室气体排放进行了探析，通过比较不同农业活动的排放量，识别了减排潜力较大的领域，并讨论了提高农业碳汇能力的途径；那伟等［10］研究了吉林省农业温室气体排放的特征及减排对策，详细讨论了农业排放的构成，并提出了具体的减排建议。前人研究主要集中在特定地区或省份进行农业温室气体的核算，但很少涉及活动水平数据、排放因子及其结果的不确定性分析，而科学的不确定性分析及其处理方式直接影响最终减排目标实现的可行性。该研究综合利用统计年鉴数据、部门调研数据和文献资料数据，采用误差传递方法对不同来源的数据进行不确定性分析，并估算温室气体清单的不确定性，通过对阜阳市农业活动温室气体排放的核算与评价，不仅为当地制定温室气体减排策略提供参考，也为其他类似农业区域提供借鉴。

1 资料与方法

1.1 研究区域概况

阜阳市位于安徽省西北部，2022年末全市常住人口814.1万，农村人口459.9万，耕地面积64.6万hm2，农作物常年种植面积123万hm2［11］，小麦种植面积50.8万hm2、玉米种植面积25.5万hm2、大豆种植面积11.1万hm2、水稻种植面积6.5万hm2，生猪存栏量268.0万头，牛存栏27.3万头，羊存栏149.8万头，家禽存栏3 010.6万只。

1.2 数据来源

该研究主要使用阜阳市2016—2022年的统计年鉴数据，包括但不限于农作物种植面积、主要农作物产量（表1）、农用地化肥施用量（表2）、畜禽存栏量（表3）等。秸秆还田作物选择小麦、玉米、大豆、稻谷4种主要农作物，动物养殖选择奶牛、肉牛、羊、家禽、猪5个种类。

选取排放因子时优先考虑能够反映阜阳市农业特点，对其不确定性进行评估，优先选用不确定性较低的排放因子，以减少核算结果的不确定性的因子。排放因子的选择参考了IPCC发布的《国家温室气体清单指南》、国家发展和改革委员会发布的《省级温室气体清单编制指南》、上海市区级温室气体清单编制技术文件（SH/GHG-004—2022）、江苏省地方标准《畜禽养殖场温室气体排放核算指南》［12-15］。

1.3 核算方法

排放因子法是核算农业温室气体清单的常用方法之一，涉及将活动数据（如动物数量、肥料使用量等）乘以特定的排放因子来估算排放量。农业温室气体排放量核算方法见公式（1）。

式中：ENY为农业温室气体排放量［t（CO2）e］；EDT为稻田甲烷排放量［t（CO2）e］；END为农用地氧化亚氮排放量［t（CO2）e］；EDC为动物肠道发酵甲烷排放量［t（CO2）e］；EDF为动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放量［t（CO2）e］。

1.3.1 稻田甲烷排放。稻田是甲烷的重要排放源，稻田排放甲烷（CH4）的过程主要涉及微生物在缺氧条件下对有机物质的厌氧分解，其排放量受到水分管理、种植方式（如直播或插秧）、肥料施用（如农家肥和秸秆还田）、轮作制度等因素的影响［13-18］。稻田甲烷排放的核算需要考虑种植面积和相应的排放因子（公式2），而排放因子又与水分管理方式密切相关。

式中：EFi为分类型稻田甲烷排放因子（kg/hm2）；ADi为水稻播种面积（×103hm2）；i为稻田类型。

1.3.2 农用地氧化亚氮排放。农用地氧化亚氮排放主要包括直接排放和间接排放，主要来自氮肥的使用、有机粪肥的施用以及土壤对氮的自然转化过程［19-21］。计算公式如下：

式中：END为农用地氧化亚氮排放总量，包括直接排放量NZ、间接排放量NJ；EF为对应的氧化亚氮排放因子（kg/kg）。

1.3.3

动物肠道发酵甲烷排放。动物肠道发酵是指反刍动物在消化过程中，微生物分解食物产生甲烷的过程。这一过程的排放量与动物的种类、数量以及饲养方式（如放牧或集约饲养）有关。动物肠道发酵甲烷排放主要发生在反刍动物（如牛、羊）的胃中，这是一种自然的消化过程。反刍动物摄入的含纤维素的植物性食物在胃的瘤胃部分通过微生物（包括细菌、古生菌、原生动物和真菌）的作用被分解，微生物能够分解植物细胞壁中难以消化的复杂碳水化合物，如纤维素和半纤维素。微生物分解纤维素等产生的氢气和二氧化碳，被甲烷古生菌进一步利用，通过一系列的生化反应生成甲烷。生成的甲烷通过动物呼吸和排气过程释放到大气中。动物肠道发酵甲烷排放量是各种动物的排放量求和得到总排放量，公式如下：

式中：EFCH4，enteric，i为第i种动物肠道发酵甲烷排放因子［kg/（头·a）］；APi为第i种动物的数量［头（只）］。

1.3.4

动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放。在动物粪便管理中，甲烷和氧化亚氮的排放是由厌氧微生物分解粪便中有机物质的生物化学过程导致的。粪便中的复杂有机物，如纤维素和蛋白质，在厌氧条件下被分解，产生乙酸、氢气和二氧化碳等中间产物，这些物质随后被产甲烷古生菌进一步转化为甲烷，尤其是在粪坑或密闭存储条件下。同时，粪便中的氨态氮可通过硝化作用转化为硝酸盐，当存在缺氧环境时，硝酸盐经反硝化作用生成氧化亚氮。这2个过程的活跃程度受到诸多因素如温度、湿度和碳氮比的影响。动物粪便管理系统的温室气体排放包括甲烷和氧化亚氮排放，公式如下：