CN117114951B - 一种基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法，主要步骤包括：建立基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放的核算框架、确定和收集省级粮食系统碳排放核算所需数据、核算省级尺度粮食生产生命周期过程的碳排放、在空间上将不同生命周期过程的碳排放进行叠加形成省级粮食系统生命周期总排放。本方法通过自下而上生命周期的粮食系统碳排放核算方法，能够更加清楚和准确地了解并追溯地区粮食系统的关键排放源，以及排放源涉及的地理区位、粮食类型及其生命周期过程等要素信息。本发明将粮食的生命周期从生产拓展到废弃物的处置，包括粮食的全生命周期生产、加工、运输、零售、消费和废弃处理，更加全面地体现地区的粮食系统排放。
Description
技术领域
本发明涉及到粮食系统温室气体排放领域，具体涉及一种基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法。
背景技术
由于粮食系统产生的温室气体排放占总人为温室气体净排放的21-37％。中国由于经济、人口的增长以及城镇化的快速发展，粮食生产和消费总量及其消费结构正经历着巨大的变化，包括粮食生产、加工、储存、运输、消费及废弃物处置等生命周期各个环节在内粮食系统供应链也在发生快速的转型。由此产生的温室气体排放也成为当前中国保障粮食安全情况下应对和减缓气候变化减排所面临的重大挑战。
对于粮食系统温室气体排放的核算也成为评价地区粮食系统应对和减缓气候变化影响的基础工作。然而，对于当前的中国的省级温室气体清单编制指南仅考虑农业生产过程和土地利用的温室气体排放，只是从行业部门的角度核算农业生产相关的排放，并没有考虑整个粮食系统。此外，欧盟委员会联合研究中心(JRC)按照IPCC排放清单分解的方法核算了食物系统的温室气体排放，但该清单仅从行业角度对国家层面的食物系统温室气体排放进行了核算，核算结果难以指导国家制定区域差别化的食物系统减排政策，也难以甄别关键食物类型在其生命周期关键阶段的影响。以往大多数对于粮食系统的碳排放核算基于单个部门的单一粮食类型的生产阶段进行核算，其结果难以反映区域粮食系统碳排放的整体水平，无法支撑区域尺度的粮食系统碳排放减缓政策制定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是客服上述现有技术的缺陷，提供一种基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法，核算省级尺度粮食系统在其不同生命周期过程的温室气体排放，并进行空间叠加，由此核算省级粮食系统在界定的系统边界内带有空间和过程信息的碳排放。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法，包括以下步骤:
第一步、建立基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放的核算框架，核算框架包括：研究目标、功能单位和系统边界；
第二步、确定和收集省级粮食系统碳排放核算所需数据，包括排放系数和活动数据；
第三步、核算省级尺度粮食生产生命周期过程的碳排放，所述粮食生产生命周期过程包括生产阶段、加工阶段、运输阶段、零售阶段、消费阶段、废弃物处置阶段；
A、生产阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
EProduction i，j＝(CFIn，i，j+CFFer，i，j+CFRes，i，j+CFCH4，j)*AProduction i，j
EProduction i，j为粮食i在j地区生产阶段的碳排放，是粮食i在j地区农业生产投入、肥料施用过程、秸秆处理过程以及水稻田的甲烷排放的总和；CFIn，i，j为粮食i在j地区农业生产投入的排放因子，CFFer,i,j为粮食i在j地区肥料使用过程的排放因子，CFRes,i,j为粮食i在j地区秸秆处理过程的排放因子，CFCH4,j为稻田在j地区甲烷CH4排放因子，AProductjon i，j为粮食i在j地区生产过程的活动数据即产量；
粮食i在j地区农业生产投入的排放因子CFIn，i,j根据下式计算获得：
式中，k为农业投入的排放源，包括种子、氮、磷、钾肥、农药、农用地膜、农机消耗的柴油和灌溉消耗的电力，INk为排放源k的投入活动数据，fk为农业投入k的排放因子，其中农机消耗的柴油的投入活动数据CFMach，i，j，通过以下公式计算获得：
CFMach，i，j＝UADies，i，j*fDies
式中，CFMach，i，j为j地区粮食i在播种、耕作和收获阶段农业机械直接使用柴油所产生的碳足迹，UADies，i，j为j地区粮食i在播种、耕作和收获阶段农业机械的柴油用量，该柴油用量取能源成本与柴油价格之比，fDies为柴油燃烧和生产的CO2排放系数；
粮食i在j地区肥料使用过程的排放因子CFFer，i，j通过以下公式计算获得：
CFFer，i，j＝UAN，i，j*RN*(fN_D+fN_L+fN_V)
fN_D＝EFN，j*265
fN_L＝EFL*0.2*265
fN_V＝EFV*0.1*265
其中，CFFer，i，j为粮食i在j地区因施用氮肥直接和间接产生的N2O所引起的碳足迹，UAN，i，j为粮食i在j地区单位作物产量氮肥施用量，RN为氮肥的含氮量，fN_D、fN_L、和fN_V分别为氮肥施用过程中的直接排放、氮淋失和氨挥发的排放系数，EFN，j为j地区N2O的直接排放系数，EFL为氮淋溶和径流引起的N2O的间接排放系数，EFV为挥发引起的N2O的间接排放系数；
粮食i在j地区秸秆处理过程的排放因子CFRes，i，j通过以下公式计算获得：
CFRes，i，j＝UARes，i，j*fRes
其中，CFRes，i，j为j区粮食i秸秆燃烧的碳足迹，UARes，i，j为j地区i粮食对应作物的秸秆焚烧量，该秸秆焚烧量是不同类型粮食生产量与对应草谷比和焚烧比三者的乘积，fRes为秸秆燃烧的排放因子；
秸秆燃烧将产生N2O和CH4，转化为二氧化碳当量通过以下公式计算获得：
CFCH4，j为j区水稻甲烷排放的碳足迹；fCH4，j为中国省级温室气体排放清单中利用CH4MOD模型计算的排放系数；Sowning areaCH4，j为j区水稻播种面积，yieldj为j区水稻产量；
秸秆燃烧将产生N2O和CH4，转化为二氧化碳当量通过以下公式计算获得：
CFCH4，j为j区水稻甲烷排放的碳足迹。fCH4，j为中国省级温室气体排放清单中利用CH4MOD模型计算的排放系数；Sowning areaCH4，j为j区水稻播种面积，yieldCn4，j为j区水稻产量；
B、加工阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
EProcessing i，j＝CFProc_Ri，j*AProcessiing i，j
CFProc_R i，j＝fProc_R，i*fe，j
EProcessing i，j为粮食i在j地区加工阶段的碳排放，CFProc_P i，j为粮食i在j地区加工的碳足迹，FProc_P，i为加工食品i所消耗的电能，fe，j为j地区电力排放因子，AProcessiing i，j为粮食i在j地区加工过程的粮食加工量；
C、运输阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
ETransportation i，j＝ETrans j/Coni，j
ETrans j＝ffuel*Distj
式中，ETransportation i，j为粮食i在j地区运输阶段的碳排放，由于跨省粮食运输主要是由于区域粮食短缺造成的，因此粮食i在j地区运输阶段的碳排放ETransportation i，j由j地区粮食运输总排放量ETrans j和粮食i在j地区的稀缺指数Coni，j分配而得，j地区粮食运输排放ETrans j由运输单位距离单位质量食物所消耗的燃料所排放的温室气体排放ffuel(kg CO2 ekg-1km-1)乘以j地区粮食周转量Distj(百万吨公里)；
D、零售阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
Eretailing，i，j＝CFretailing i，j*Aretailing i，j
式中，Eretailing，i，j是粮食i在j地区零售阶段的碳排放，CFretailing i，j是粮食i在j地区零售的排放因子，Aretailing i，j是粮食i在j地区的粮食零售量；
E、消费阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
EConsumption，i，j＝CFcooking i，j*Aconsumption i，j
式中，EConsumption，i，j是粮食i在j地区消费阶段的碳排放，CFcooking i，j是粮食i在j地区消费烹饪的排放因子，Aconsumption i，j是粮食i在j地区的粮食消费量；
F、废弃物处置阶段碳排放通过以下公式计算获得：
EWaste disposal i，j＝CFdisposal i，j*Adisposal i，j
式中，EWaste disposal i，j是粮食i在j地区废弃物处置阶段的碳排放，CFdisposal i，j是粮食i在j地区废弃物处置的排放因子，Adisposal i，j是粮食i在j地区粮食废弃物处置量；
第四步、在空间上将不同生命周期过程的碳排放进行叠加，形成省级粮食系统生命周期总排放。
本发明的有益效果是：
相较于当前自上而下通过部门分解求得的排放清单，本发明方法是通过自下而上生命周期的粮食系统碳排放核算方法，能够更加清楚和准确地了解并追溯地区粮食系统的关键排放源，排放源涉及地理区位、粮食类型及其生命周期过程等要素信息。此外，相较于当前农业生产源粮食碳排放，本研究进一步将粮食的生命周期从生产拓展到废弃物的处置，包括粮食的全生命周期生产、加工、运输、零售、消费和废弃处理，更加全面地体现地区的粮食系统排放。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为区域粮食系统系统边界，包含纳入系统简介的过程单元。
图2为地区粮食系统生命周期排放空间叠加示意图。
具体实施方式
下面根据附图详细阐述本发明，使本发明的步骤和效果更加清晰。
基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法，包括以下步骤：
第一步、建立基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放的核算框架，核算框架包括：研究目标、功能单位和系统边界。
研究目标是指：分析区域粮食系统生命周期各阶段过程产生的温室气体排放，并确定对区域粮食系统温室气体排放影响最大的关键过程。
功能单位是指：单位质量食物在各个粮食系统生命周期过程产生的温室气体排放当量，单位为CO2ekg-1，所述温室气体包括：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)，这三类温室气体折算成二氧化碳当量，CO2：1，CH4：28，N2O：265。
系统边界是指：包括区域内的粮食生产、加工、储存、运输、消费及废弃物处置的生命周期各个环节，所述粮食包括：水稻、小麦、玉米、大豆和薯类。
如图1所示，为区域粮食系统系统边界，包含纳入系统简介的过程单元。
第二步、确定和收集省级粮食系统碳排放核算所需数据，包括排放系数和活动数据。
排放系数包括：区域内不同粮食在生产、加工、运输、零售、消费和废弃处理过程中的排放系数；活动数据包括：区域内不同粮食的生产量、消费量、加工量、运输量、零售量、废弃物处理量，以及粮食浪费比例，厨余垃圾处理比例以及各类经济部门基础数据。
其中生产阶段的排放系数来源于《全国农产品成本收益资料汇编》计算而得，其余排放系数来源于省级温室气体清单编制指南2011，各类LCA数据库以及文献中获得。不同区域不同粮食类型的生产量数据来源于各个地区的统计年鉴，消费量来源于地区统计年鉴中的城乡居民食物消费量和常住人口的乘积，运输量来源于中国统计年鉴，零售量和加工量来源于供应链食物损失比例的估计，废弃物处理量由中国统计年鉴的城市固体废物的各种处理方式的比率计算而来。
第三步、核算省级尺度粮食生产生命周期过程的碳排放，所述粮食生产生命周期过程包括生产阶段、加工阶段、运输阶段、零售阶段、消费阶段、废弃物处置阶段。
A、生产阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
EProduction i，j＝(CFIn，i，j+CFFer，i，j+CFRes，i，j+CFCH4，j)*AProduction i，j
EProduction i，j为粮食i在j地区生产阶段的碳排放，是粮食i在j地区农业生产投入、肥料施用过程、秸秆处理过程以及水稻田的甲烷排放的总和；CFIn，i，j为粮食i在j地区农业生产投入的排放因子，CFFer，i，j为粮食i在j地区肥料使用过程的排放因子，CFRes，i，j为粮食i在j地区秸秆处理过程的排放因子，CFCH4，j为稻田在j地区甲烷CH4排放因子，AProduction i，j为粮食i在j地区生产过程的活动数据即产量。
粮食i在j地区农业生产投入的排放因子CFIn，i，j根据下式计算获得：
式中，k为农业投入的排放源(kgCO2e/kg)，包括种子、氮、磷、钾肥、农药、农用地膜、灌溉消耗的电力和农机消耗的柴油(播种、耕作、收获等)，INk为排放源k(kg/kg或kWh/kg)的投入活动数据，fk为农业投入k的排放因子(kg CO2e/kg或kg CO2e/kWh)。其中，种子、氮、磷、钾肥、农药、农用地膜、灌溉消耗的电力，他们的活动数据都可以根据现有公开数据获得，农机消耗的柴油也可以通过现有公开数据获得。而需要注意的是，柴油和电力生产产生的排放因子中包含了原料开采产生的排放，因此本方法没有列出原料开采阶段。农机消耗的柴油需要做一下转换，本实施例中，农机消耗的柴油的投入活动数据CFMach，i，j，通过以下公式计算获得：
CFMach，i，j＝UADies，i，j*fDies
式中，CFMach，i，j为j地区粮食i在播种、耕作和收获阶段农业机械直接使用柴油所产生的碳足迹(kg CO2e/kg)，UADies，i，j为j地区粮食i在播种、耕作和收获阶段农业机械的柴油用量(kg/kg)，该柴油用量取能源成本(元)与柴油价格(元/kg)之比，fDies为柴油燃烧和生产的CO2排放系数。
粮食i在j地区肥料使用过程的排放因子CFFer，i，j通过以下公式计算获得：
CFFer，i，j＝UAN，i，j*RN*(fN_D+fN_L+fN_V)
fN_D＝EFN，j*265
fN_L＝EFL*0.2*265
fN_V＝EFV*0.1*265
其中，CFFer，i，j为粮食i在j地区因施用氮肥直接和间接产生的N2O所引起的碳足迹(kg CO2e/kg)，UAN，i，j为粮食i在j地区单位作物产量氮肥施用量(kg/kg)，RN为氮肥的含氮量，fN_D、fN_L、和fN_V分别为氮肥施用过程中的直接排放、氮淋失和氨挥发的排放系数，EFN，j为j地区N2O的直接排放系数，EFL为氮淋溶和径流引起的N2O的间接排放系数，EFV为挥发引起的N2O的间接排放系数。
粮食i在j地区秸秆处理过程的排放因子CFRes，i，j通过以下公式计算获得：
CFRes，i，j＝UARes，i，j*fRes
其中，CFRes，j为j区粮食i秸秆燃烧的碳足迹(kg CO2e/kg)，UARes，i，j为j地区i粮食对应作物(主要为水稻、小麦、玉米)的秸秆焚烧量，该秸秆焚烧量(kg/kg)是不同类型粮食生产量与对应草谷比和焚烧比三者的乘积，fRes为秸秆燃烧的排放因子。其中，草谷比见表1，焚烧比见表2
表1：草谷比
数据来源：国家发展与改革委员会
https://www.ndrc.goV.cn/fggz/hjyzy/zyzhly/201512/t20151216_1135517.html
表2：秸秆焚烧比例
数据来源：Liu，W.，Zhang，G.，Wang，X.，Lu，F.，&Ouyang，Z.(2018).Carbonfootprint of main crop production in China：magnitude，spatial-temporal patternand attribution.Science of the Total Environment，645，1296-1308。
根据IPCC AR5的100年全球变暖潜能值(GWP)，秸秆燃烧将产生N2O和CH4，它们将转化为二氧化碳当量，公式如下：
CFCH4，j为j区水稻甲烷排放的碳足迹(kg CO2e/kg)。由于气候条件、土壤类型、水稻品种和农田管理措施的差异，水稻甲烷排放存在较大的区域差异。fCH4，j为中国省级温室气体排放清单(2006)中利用CH4MOD模型计算的排放系数(CH4kg/ha)。Sowning areaCH4，j为j区水稻播种面积，yieldj为j区水稻产量(kg/hm2)。
B、加工阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
EProcessing i，j＝CFProc_P i，j*AProcessiing i，j
CFProc_R i，j＝fProc_P，i*fe，j
EProcessing i，j为粮食i在j地区加工阶段的碳排放(kg CO2e/kg)，CFProc_P i，j为粮食i在j地区加工的碳足迹(kg CO2e/kg)，fProc_P，i为加工食品i所消耗的电能(kg CO2e/kWh)，fe，j为j地区电力排放因子，AProcessiing i，j为粮食i在j地区加工过程的粮食加工量。
粮食i在j地区加工过程的粮食加工量AProcessiing i，j由粮食生产量和生产阶段的损失比例计算得到：
AProcessiing i，j＝AProduction i，j*(1-FLWRProduction i)
式中，AProcessiing i，j为粮食i在j地区加工过程的粮食加工量，AProduction i，j为粮食i在j地区的粮食生产量，FLWRProduction i为粮食i在生产阶段的损失比例。
C、运输阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
ETransportation i，j＝ETrans j/Coni，j
ETrans j＝ffuel*Distj
式中，ETransportation i，j为粮食i在j地区运输阶段的碳排放，由于跨省粮食运输主要是由于区域粮食短缺造成的，因此粮食i在j地区运输阶段的碳排放ETransportation i，j由j地区粮食运输总排放量ETrans j和粮食i在j地区的稀缺指数Coni，j分配而得，j地区粮食运输排放ETrans j由运输单位距离单位质量食物所消耗的燃料所排放的温室气体排放ffuel(kg CO2 ekg-1km-1)乘以j地区粮食周转量Distj(百万吨公里)。
D、零售阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
Eretciling，i，j＝CFretailing i，j*Aretailing i，j
式中，Eretailing，i，j是粮食i在j地区零售阶段的碳排放，CFretailing i，j是粮食i在j地区零售的排放因子，Aretailing i，j是粮食i在j地区的粮食零售量。
食品零售阶段的排放主要涉及包括超市和菜市场在内的食品零售场所的储存、包装、分销和零售过程有关的排放；零售阶段的排放因子CFretailing i，j通过全球食品LCA数据库获得，粮食i在j地区的粮食零售量Aretailing i，j由粮食消费量和零售过程的损失量计算得到：
Aretailing i，j＝AConsumption i，j/(1-FLWRretailing i)
式中，Aretailing i，j为粮食i在j地区的粮食零售量，AConsumption i，j为粮食i在j地区的粮食消费量，FLWRretailing i为粮食i在零售阶段的损失比例。
E、消费阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
EConsumption，i，j＝CFcooking i，j*Aconsumption i，j
式中，EConsumption，i，j是粮食i在j地区消费阶段的碳排放，CFcooking i，j是粮食i在j地区消费烹饪的排放因子，Aconsumption i，j是粮食i在j地区的粮食消费量。
消费阶段烹饪产生的排放物取决于烹饪方法、烹饪时间和相应的家用电器；排放因子CFcooking i，j来自现有公开文献。各种食物的烹饪时间和烹饪方法的数据来源于家庭食物消费调查。粮食i在j地区的粮食零售量Aretailing i，j由粮食消费量和零售过程的损失量计算得到：
Aretailing i，j＝AConsumption i，j/(1-FLWRretailing i)
式中，Aretailing i，j为粮食i在j地区的粮食零售量，AConsumption i，j为粮食i在j地区的粮食消费量，FLWRretailing i为粮食i在零售阶段的损失比例。
F、废弃物处置阶段碳排放通过以下公式计算获得：
EWaste disposal i，j＝CFdisposal i，j*Adisposal i，j
式中，EWaste disposal i，j是粮食i在j地区废弃物处置阶段的碳排放，CFdisposal i，j是粮食i在j地区废弃物处置的排放因子，Adisposal i，j是粮食i在j地区粮食废弃物处置量。
粮食i在j地区废弃物处置的排放因子CFdisposal i，j来源于现有公开文献，粮食i在j地区粮食废弃物处置量Adisposal i，j是地区j的厨余垃圾活动数据，即厨余垃圾处理量，食物垃圾主要有三种处理方法：焚烧、填埋和好氧堆肥。由粮食消费数据和浪费数据的比例求得：
Adisposal i，j＝AConsumption i，j*(1-FLWRConsumption i)
式中，Adisposal i，j为粮食i在j地区的厨余垃圾处理量，AConsumption i，j为粮食i在j地区的粮食消费量，FLWRConsumption i为粮食i在消费阶段的浪费比例。
第四步、在空间上将不同生命周期过程的碳排放进行叠加(如图2所示)，形成省级粮食系统生命周期总排放。省级粮食系统生命周期总排放通过以下公式计算获得：
其中，i代表不同的粮食类型，j代表地区的不同的省份，为区域所有粮食全生命周期的温室气体排放量，/>为区域所有粮食生产过程的温室气体排放量，为区域所有粮食加工过程的温室气体排放量，/>为区域所有粮食与运输过程的温室气体排放量，/>为区域所有粮食零售过程的温室气体排放量，/>为区域所有粮食消费过程的温室气体排放量，/>为区域所有粮食废弃物处置过程的温室气体排放量。
第五步、省级粮食系统生命周期碳排放不确定性分析。
生产阶段的不确定性主要来源于不同食物在生产过程中不同活动数据(如化肥及能源使用等)的区域性使用差异；加工与零售阶段的不确定性主要来源于文献及LCA数据库中排放因子的差异；运输阶段的不确定性主要来源于对全国食物的铁路和公路运输排放依据活动与交通数据在省级分配产生的不确定性；消费阶段的不确定性主要来源于不同区域消费活动水平的差异性产生的不确定性。本研究具体不确定性分析遵循《IPCC国家温室气体清单优良作法指南和不确定性管理》，在识别与清单估算有关的不确定性原因后，置信区间通常制定为95％，由此其概率密度函数在第2.5和第97.5个百分点之间。
第五步的具体步骤如下：
5.1、通过建立单个活动数据和排放因子的概率密度函数，拟合、评估和选择替代概率密度函数模式，以代表活动数据和排放因子数据的变率。
5.2、运用蒙特卡洛方法对5.1既定的概率密度函数计算1000次，并计算出95％置信区间的范围，从而计算出各个类型食物在不同阶段的不确定性具体包括以下公式：
相对负的随机抽样误差＝(2.5百分位-平均值)/平均值
相对正的随机抽样误差＝(平均值-97.5百分位)/平均值
相对负的随机抽样误差和相对正的随机抽样误差分别代表误差的下限和上限，其绝对值代表其计算的不确定性。
5.3、根据《国家温室气体清单优良作法指南和不确定性管理》，通过两类方法对于项目的不确定性进行合并和传递。通过两类方法对于项目的不确定性进行合并和传递，适用于两类不相关的排放项目之间的合并，公式如下：
适用于两类相关的排放项目之间的合并，公式如下：
其中Utotal为合并的不确定性，U1为每个项目的不确定性。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法，包括以下步骤：
第一步、建立基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放的核算框架，核算框架包括：研究目标、功能单位和系统边界；其中，研究目标是指：分析区域粮食系统生命周期各阶段过程产生的温室气体排放，并确定对区域粮食系统温室气体排放影响最大的关键过程；功能单位是指：单位质量食物在各个粮食系统生命周期过程产生的温室气体排放当量，单位为CO2e kg-1，所述温室气体包括：二氧化碳、甲烷、氧化亚氮，这三类温室气体折算成二氧化碳当量，CO2：1，CH4：28，N2O：265；系统边界是指：包括区域内的粮食生产、加工、储存、运输、消费及废弃物处置的生命周期各个环节，所述粮食包括：水稻、小麦、玉米、大豆和薯类；
第二步、确定和收集省级粮食系统碳排放核算所需数据，包括排放系数和活动数据；其中，排放系数包括：区域内不同粮食在生产、加工、运输、零售、消费和废弃处理过程中的排放系数；活动数据包括：区域内不同粮食的生产量、消费量、加工量、运输量、零售量、废弃物处理量，以及粮食浪费比例，厨余垃圾处理比例以及各类经济部门基础数据；
第三步、核算省级尺度粮食生产生命周期过程的碳排放，所述粮食生产生命周期过程包括生产阶段、加工阶段、运输阶段、零售阶段、消费阶段、废弃物处置阶段：
A、生产阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
EProduction i，j＝(CFIn，i，j+CFFer，i，j+CFRes，i，j+CFCH4，j)*AProduction i，j
EProduction i，j为粮食i在j地区生产阶段的碳排放，是粮食i在j地区农业生产投入、肥料施用过程、秸秆处理过程以及水稻田的甲烷排放的总和；CFIn，i，j为粮食i在j地区农业生产投入的排放因子，CFFer，i，j为粮食i在j地区肥料使用过程的排放因子，CFRes，i，j为粮食i在j地区秸秆处理过程的排放因子，CFCH4，j为稻田在j地区甲烷CH4排放因子，AProduction i，j为粮食i在j地区生产过程的活动数据即产量；
粮食i在j地区农业生产投入的排放因子CFIn，i，j根据下式计算获得：
式中，k为农业投入的排放源，包括种子、氮、磷、钾肥、农药、农用地膜、灌溉消耗的电力和农机消耗的柴油，INk为排放源k的投入活动数据，fk为农业投入k的排放因子，其中农机消耗的柴油的投入活动数据CFMach，i，j，通过以下公式计算获得：
CFMach，i，j＝UADies，i，j*fDies
式中，CFMach，i，j为j地区粮食i在播种、耕作和收获阶段农业机械直接使用柴油所产生的碳足迹，UADies，i，j为j地区粮食i在播种、耕作和收获阶段农业机械的柴油用量，该柴油用量取能源成本与柴油价格之比，fDies为柴油燃烧和生产的CO2排放系数；
粮食i在j地区肥料使用过程的排放因子CFFer，i，j通过以下公式计算获得：
CFFer，i，j＝UAN，i，j*RN*(fN_D+fN_L+fN_V)
fN_D＝EFN，j*265
fN_L＝EFL*0.2*265
fN_V＝EFV*0.1*265
其中，CFFer，i，j为粮食i在j地区因施用氮肥直接和间接产生的N2O所引起的碳足迹，UAN，i，j为粮食i在j地区单位作物产量氮肥施用量，RN为氮肥的含氮量，fN_D、fN_L、和fN_V分别为氮肥施用过程中的直接排放、氮淋失和氨挥发的排放系数，EFN，j为j地区N2O的直接排放系数，EFL为氮淋溶和径流引起的N2O的间接排放系数，EFV为挥发引起的N2O的间接排放系数；
粮食i在j地区秸秆处理过程的排放因子CFRes，i，j通过以下公式计算获得：
CFRes，i，j＝UARes，i，j*fRes
其中，CFRes，i，j为j区粮食i秸秆燃烧的碳足迹，UARes，i，j为j地区i粮食对应作物的秸秆焚烧量，该秸秆焚烧量是不同类型粮食生产量与对应草谷比和焚烧比三者的乘积，fRes为秸秆燃烧的排放因子；
秸秆燃烧将产生N2O和CH4，转化为二氧化碳当量通过以下公式计算获得：
CFCH4，j为j区水稻甲烷排放的碳足迹；fCH4，j为中国省级温室气体排放清单中利用CH4MOD模型计算的排放系数；Sowning areaCH4，j为j区水稻播种面积，yieldj为j区水稻产量；
B、加工阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
EProcessing i，j＝CFProc_P i，j*AProcessiing i，j
CFProc_P i，j＝fProc_P，i*fe，j
EProcessing i，j为粮食i在j地区加工阶段的碳排放，CFProc_P i，j为粮食i在j地区加工的碳足迹，fProc_P，i为加工食品i所消耗的电能，fe，j为j地区电力排放因子，AProcessiing i，j为粮食i在j地区加工过程的粮食加工量；
C、运输阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
ETransportation i，j＝ETrans j/Coni，j
ETrans j＝ffuel*Distj
式中，ETransportation i，j为粮食i在j地区运输阶段的碳排放，由于跨省粮食运输主要是由于区域粮食短缺造成的，因此粮食i在j地区运输阶段的碳排放ETransportation i，j由j地区粮食运输总排放量ETrans j和粮食i在j地区的稀缺指数Coni，j分配而得，j地区粮食运输排放ETrans j由运输单位距离单位质量食物所消耗的燃料所排放的温室气体排放ffuel乘以j地区粮食周转量Distj；
D、零售阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
Eretailing，i，j＝CFretailing i，j*Aretailing i，j
式中，Eretailing，i，j是粮食i在j地区零售阶段的碳排放，CFretailing i，j是粮食i在j地区零售的排放因子，Aretailing i，j是粮食i在j地区的粮食零售量；
E、消费阶段的碳排放通过以下公式计算获得：
EConsumption，i，j＝CFcooking i，j*Aconsumption i，j
式中，EConsumption，i，j是粮食i在j地区消费阶段的碳排放，CFcooking i，j是粮食i在j地区消费烹饪的排放因子，Aconsumption i，j是粮食i在j地区的粮食消费量；
F、废弃物处置阶段碳排放通过以下公式计算获得：
EWaste disposal i，j＝CFdisposal i，j*Adisposal i，j
式中，EWaste disposal i，j是粮食i在j地区废弃物处置阶段的碳排放，CFdisposal i，j是粮食i在j地区废弃物处置的排放因子，Adisposal i，j是粮食i在j地区粮食废弃物处置量；
第四步、在空间上将不同生命周期过程的碳排放进行叠加，形成省级粮食系统生命周期总排放。
2.根据权利要求1所述的基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法，其特征在于：第三步的B中，所述粮食i在j地区加工过程的粮食加工量AProcessiing i，j由粮食生产量和生产阶段的损失比例计算得到：
AProcessiing i，j＝AProduction i，j*(1-FLWRProduction i)
式中，AProcessiing i，j为粮食i在j地区加工过程的粮食加工量，AProduction i，j为粮食i在j地区的粮食生产量，FLWRproduction i为粮食i在生产阶段的损失比例。
3.根据权利要求1所述的基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法，其特征在于：第三步的D中，食品零售阶段的排放主要涉及包括超市和菜市场在内的食品零售场所的储存、包装、分销和零售过程有关的排放；零售阶段的排放因子CFretailing i，j通过全球食品LCA数据库获得，粮食i在j地区的粮食零售量Aretailing i，j由粮食消费量和零售过程的损失量计算得到：
Aretailing i，j＝AConsumption i，j/(1-FLWRretailing i)
式中，Aretailing i，j为粮食i在j地区的粮食零售量，AConsumption i，j为粮食i在j地区的粮食消费量，FLWRretailing i为粮食i在零售阶段的损失比例。
4.根据权利要求1所述的基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法，其特征在于：第三步的E中，消费阶段烹饪产生的排放物取决于烹饪方法、烹饪时间和相应的家用电器；CFcooking i，j为排放因子；各种食物的烹饪时间和烹饪方法的数据来源于家庭食物消费调查。
5.根据权利要求1所述的基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法，其特征在于：第三步的F中，粮食i在j地区废弃物处置的排放因子CFdisposal i，j来源于现有公开文献，粮食i在j地区粮食废弃物处置量Adisposal i，j是地区j的厨余垃圾活动数据，即厨余垃圾处理量，由粮食消费数据和浪费数据的比例求得：
Adisposal i，j＝AConsumption i，j*(1-FLWRConsumption i)
式中，Adisposal i，j为粮食i在j地区的厨余垃圾处理量，AConsumption i，j为粮食i在j地区的粮食消费量，FLWRConsumption i为粮食i在消费阶段的浪费比例。
6.根据权利要求1所述的基于混合生命周期的省级粮食系统碳排放核算方法，其特征在于：所述第四步中，省级粮食系统生命周期总排放通过以下公式计算获得：
其中，i代表不同的粮食类型，j代表地区的不同的省份，为区域所有粮食全生命周期的温室气体排放量，/>为区域所有粮食生产过程的温室气体排放量，为区域所有粮食加工过程的温室气体排放量，/>为区域所有粮食与运输过程的温室气体排放量，/>为区域所有粮食零售过程的温室气体排放量，/>为区域所有粮食消费过程的温室气体排放量，/>为区域所有粮食废弃物处置过程的温室气体排放量。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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