CN117371854A - 一种农区种植业碳氮足迹评价方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农区种植业碳氮足迹评价方法及系统，涉及环境核算技术领域，该方法包括以下步骤：S1，农区种植业生产过程碳氮源汇识别与数据获取；S2，数据结构化入库与优化存储；S3，数据调取与碳氮足迹核算；S4，农区种植业碳氮足迹评价。本发明的技术方案，通过对农区种植业碳氮的源汇过程进行识别，建立标准化农区种植业碳氮数据库，对农区种植业碳氮的输入‑循环‑输出进行精准核算，利用核算结果定量化评价农区种植生产过程中的碳氮排放及原位消纳能力。
Description
技术领域
本发明涉及环境核算技术领域，具体涉及一种农区种植业碳氮足迹评价方法及系统。
背景技术
我国农业生产过程产生的温室气体占全国温室气体排放总量的近1/5，其中以二氧化碳、甲烷、氧化亚氮为主。农业源排放的甲烷占全国甲烷排放总量的近80％，农业源排放的氧化亚氮占全国氧化亚氮排放的近90％。
我国农业因高强度翻耕、作物连作、有机投入不足、秸秆焚烧、大量农用品投入导致氮磷面源污染和碳排放加剧，为积极稳步推进农业可持续发展，明晰农业碳氮足迹时空特征，有针对性行的提出减污降碳措施是实现农业可持续发展亟待解决的关键问题。
目前，国内对于种植业碳氮足迹仅限于收支核算阶段，并且没有形成一套系统、全面、科学的核算方法，导致核算结果无法体现区域农业生态环境现状。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种农区种植业碳氮足迹评价方法及系统，旨在建立标准化农区种植业碳氮数据库，对农区种植业碳氮的输入-循环-输出进行精准核算，利用核算结果定量化评价农区种植生产过程中的碳氮排放及原位消纳能力。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
第一方面，提供一种农区种植业碳氮足迹评价方法，其包括以下步骤：
S1，农区种植业生产过程碳氮源汇识别与数据获取；
S2，数据结构化入库与优化存储；
S3，数据调取与碳氮足迹核算；
S4，农区种植业碳氮足迹评价。
进一步地，步骤S1具体包括以下子步骤：
S11，确定农区种植业生产过程中是否有农用品投入，包括化肥、农药、农膜、有机肥、种子；获取农用品投入量，包括氮肥施用量、复合肥施用量、尿素施用量、磷肥施用量、钾肥施用量、农药使用量、农膜使用量、有机肥使用量、种子用量；
S12，确定农区种植业生产过程中是否有能源投入，包括农机柴油、灌溉电力；获取能源投入量，包括农机柴油消耗量、灌溉电力消耗量；
S13，确定农区是否种植豆科作物；获取豆科作物种植面积；
S14，确定农区是否种植水稻作物；获取水稻种植面积；
S15，确定农区是否存在盐碱地；获取盐碱地面积；
S16，确定农区种植业生产过程中是否有役畜投入；获取役畜投入数量；
S17，确定农区种植业秸秆处置方式；获取作物产量、秸秆还田比例、秸秆露天焚烧比例、秸秆能源化利用比例；
S18，获取农区种植业基本信息数据，包括种植面积、土壤有机质含量。
进一步地，步骤S2具体包括以下子步骤：
S21，建立农区种植业碳氮足迹结构化数据库，包括基础数据库、参数数据库、足迹评价数据库；
S22，将S1步骤中获取的数据导入至基础数据库，导入的数据信息包括数据名称、区域位置、年份、数据值、数据量纲、备注信息；
S23，建立参数数据库，包括农区种植业碳氮足迹核算过程中所需的排放因子、含量比例、等温潜势转换系数数据；
S24，建立足迹评价数据库，包括核算指标数据库、衍生指标数据库、评价指标数据库；
S25，对S21步骤中结构化数据库中的数据进行存储编码，优化存储结构。
进一步地，步骤S3具体包括以下子步骤：
S31，用投入产出和物质循环的概念将碳氮足迹核算划分为能源消耗碳排放量、役畜投入碳氮排放量、物质投入碳氮源汇量、元素循环碳氮排放量、作物产出碳氮消纳量、秸秆处置碳氮源汇量，计算结果存储于S24所述的足迹评价数据库中的核算指标数据库；
S32，根据表1调取数据，计算能源消耗碳排放量，包括农机柴油消耗碳排放量和灌溉电力碳排放量，计算方法为：
能源消耗碳排放量＝农机柴油消耗碳排放量+灌溉电力碳排放量
农机柴油消耗碳排放量＝农机柴油消耗量×柴油碳排放因子
灌溉电力碳排放量＝灌溉电力消耗量×电力碳排放因子
表1能源消耗碳排放量计算数据调取
| 调取指标 | 对应存储编码 | 调取数据库位置 | 数据库编码 |
| 农机柴油消耗量 | BD_diesel | 基础数据库 | Basic Data |
| 灌溉电力消耗量 | BD_ele | 基础数据库 | Basic Data |
| 柴油碳排放因子 | PD_diesel | 参数数据库 | Parameter Data |
| 电力碳排放因子 | PD_ele | 参数数据库 | Parameter Data |
S33，根据表2调取数据，计算役畜投入碳氮排放量，包括役畜投入碳排放量和役畜投入氮排放量；其中，役畜投入碳排放量，包括肠道发酵甲烷排放量和粪便管理甲烷排放量；役畜投入氮排放量为粪便管理氧化亚氮排放量；计算方法为：
役畜投入碳排放量＝肠道发酵甲烷排放量+粪便管理甲烷排放量
肠道发酵甲烷排放量＝役畜投入数量×肠道发酵甲烷排放因子
粪便管理甲烷排放量＝役畜投入数量×粪便管理甲烷排放因子
役畜投入氮排放量＝粪便管理氧化亚氮排放量＝役畜投入数量×粪便管理氧化亚氮排放因子
表2役畜投入碳氮排放量计算数据调取
S34，根据表3调取数据，计算物质投入碳氮源汇量，包括物质投入碳源汇量和物质投入氮汇量；其中物质投入碳源汇量，包括有机肥碳汇量、种子碳汇量、盐碱地碳汇量、氮肥生产碳排放量、磷肥生产碳排放量、钾肥生产碳排放量、复合肥生产碳排放量、农药生产碳排放量、农膜生产碳排放量；物质投入氮汇量，包括有机肥氮汇量、氮肥氮汇量、复合肥氮汇量、种子氮汇量、大气沉降氮汇量、生物固氮量；计算方法为：
物质投入碳源汇量＝有机肥碳汇量+种子碳汇量+盐碱地碳汇量-农用品生产碳排放量
农用品生产碳排放量＝氮肥生产碳排放量+磷肥生产碳排放量+钾肥生产碳排放量+复合肥生产碳排放量+农药生产碳排放量+农膜生产碳排放量
物质投入氮汇量＝有机肥氮汇量+氮肥氮汇量+复合肥氮汇量+种子氮汇量+大气沉降氮汇量+生物固氮量
氮肥生产碳排放量＝氮肥施用量×氮肥生产碳排放因子
氮肥氮汇量＝氮肥施用量
磷肥生产碳排放量＝磷肥施用量×磷肥生产碳排放因子
钾肥生产碳排放量＝钾肥施用量×钾肥生产碳排放因子
复合肥生产碳排放量＝复合肥施用量×复合肥生产碳排放因子
复合肥氮汇量＝复合肥施用量×复合肥含氮量
农药生产碳排放量＝农药使用量×农药生产碳排放因子
农膜生产碳排放量＝农膜使用量×农膜生产碳排放因子
有机肥碳汇量＝有机肥使用量×有机肥含碳量
有机肥氮汇量＝有机肥使用量×有机肥含氮量
种子碳汇量＝种子用量×种子含碳量
种子氮汇量＝种子用量×种子含氮量
盐碱地碳汇量＝盐碱地面积×盐碱地碳汇因子
大气沉降氮汇量＝种植面积×氮沉降通量
生物固氮量＝豆科作物种植面积×生物固氮系数
表3物质投入碳氮源汇量计算数据调取
| 调取指标 | 对应存储编码 | 调取数据库位置 | 数据库编码 |
| 氮肥施用量 | BD_ferN | 基础数据库 | Basic Data |
| 磷肥施用量 | BD_ferP | 基础数据库 | Basic Data |
| 钾肥施用量 | BD_ferK | 基础数据库 | Basic Data |
| 复合肥施用量 | BD_ferM | 基础数据库 | Basic Data |
| 农药使用量 | BD_pest | 基础数据库 | Basic Data |
| 农膜使用量 | BD_film | 基础数据库 | Basic Data |
| 有机肥使用量 | BD_OM | 基础数据库 | Basic Data |
| 种子用量 | BD_seed | 基础数据库 | Basic Data |
| 盐碱地面积 | BD_salt | 基础数据库 | Basic Data |
| 种植面积 | BD_area | 基础数据库 | Basic Data |
| 豆科作物种植面积 | BD_bean | 基础数据库 | Basic Data |
| 氮肥生产碳排放因子 | PD_ferNC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 磷肥生产碳排放因子 | PD_ferPC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 钾肥生产碳排放因子 | PD_ferKC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 复合肥生产碳排放因子 | PD_ferMC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 复合肥含氮量 | PD_ferMN | 参数数据库 | Parameter Data |
| 农药生产碳排放因子 | PD_pest | 参数数据库 | Parameter Data |
| 农膜生产碳排放因子 | PD_film | 参数数据库 | Parameter Data |
| 有机肥含碳量 | PD_OMC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 有机肥含氮量 | PD_OMN | 参数数据库 | Parameter Data |
| 种子含碳量 | PD_seedC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 种子含氮量 | PD_seedN | 参数数据库 | Parameter Data |
| 盐碱地碳汇因子 | PD_salt | 参数数据库 | Parameter Data |
| 氮沉降通量 | PD_dep | 参数数据库 | Parameter Data |
| 生物固氮系数 | PD_bio | 参数数据库 | Parameter Data |
S35，根据表4调取数据，计算元素循环碳氮排放量，包括元素循环碳排放量和元素循环氮排放量；其中元素循环碳排放量，包括有机质矿化碳排放量、尿素施用碳排放量、稻田甲烷排放量；元素循环氮排放量，包括有机质矿化氮排放量、施肥导致氧化亚氮排放量、施肥导致氨气排放量、施肥导致硝酸盐排放量；计算方法为：
元素循环碳排放量＝有机质矿化碳排放量+尿素施用碳排放量+稻田甲烷排放量
元素循环氮排放量＝有机质矿化氮排放量+施肥导致氧化亚氮排放量+施肥导致氨气排放量+施肥导致硝酸盐排放量
有机质矿化碳排放量＝土壤有机质含量×土壤矿化率
有机质矿化氮排放量＝有机质矿化氮排放量＝[0.914×log(土壤有机质含量×0.58)+1.058]×种植面积
尿素施用碳排放量＝尿素施用量×尿素碳排放因子
稻田甲烷排放量＝水稻种植面积×稻田甲烷排放因子
施肥导致氧化亚氮排放量＝氮肥施用量×施肥氧化亚氮排放因子
施肥导致氨气排放量＝氮肥施用量×施肥氨气排放因子
施肥导致硝酸盐排放量＝氮肥施用量×施肥硝酸盐排放因子
表4元素循环碳氮排放量计算数据调取
| 调取指标 | 对应存储编码 | 调取数据库位置 | 数据库编码 |
| 土壤有机质含量 | BD_SOM | 基础数据库 | Basic Data |
| 尿素施用量 | BD_urea | 基础数据库 | Basic Data |
| 水稻种植面积 | BD_rice | 基础数据库 | Basic Data |
| 氮肥施用量 | BD_ferN | 基础数据库 | Basic Data |
| 土壤矿化率 | PD_SOM | 参数数据库 | Parameter Data |
| 尿素碳排放因子 | PD_urea | 参数数据库 | Parameter Data |
| 稻田甲烷排放因子 | PD_rice | 参数数据库 | Parameter Data |
| 施肥氧化亚氮排放因子 | PD_N2O | 参数数据库 | Parameter Data |
| 施肥氨气排放因子 | PD_NH3 | 参数数据库 | Parameter Data |
| 施肥硝酸盐排放因子 | PD_NO3 | 参数数据库 | Parameter Data |
S36，根据表5调取数据，计算作物产出碳氮消纳量，包括作物产出碳消纳量和作物产出氮消纳量；其中，作物产出碳消纳量，包括籽粒碳消纳量、秸秆碳消纳量；作物产出氮消纳量，包括籽粒氮消纳量、秸秆氮消纳量；计算方法为：
作物产出碳消纳量＝籽粒碳消纳量+秸秆碳消纳量
作物产出氮消纳量＝籽粒氮消纳量+秸秆氮消纳量
籽粒碳消纳量＝作物产量×种子含碳量
籽粒氮消纳量＝作物产量×种子含氮量
秸秆碳消纳量＝作物产量×草谷比×秸秆含碳量
秸秆氮消纳量＝作物产量×草谷比×秸秆含氮量
表5作物产出碳氮消纳量计算数据调取
| 调取指标 | 对应存储编码 | 调取数据库位置 | 数据库编码 |
| 作物产量 | BD_yield | 基础数据库 | Basic Data |
| 种子含碳量 | PD_seedC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 种子含氮量 | PD_seedN | 参数数据库 | Parameter Data |
| 秸秆含碳量 | PD_strawC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 秸秆含氮量 | PD_strawN | 参数数据库 | Parameter Data |
| 草谷比 | PD_ratio | 参数数据库 | Parameter Data |
S37，根据表6调取数据，计算秸秆处置碳氮源汇量，包括秸秆处置碳源汇量和秸秆处置氮源汇量；其中，秸秆处置碳源汇量，包括秸秆还田碳汇量、秸秆露天焚烧甲烷排放量、秸秆能源化碳减排量；秸秆处置氮源汇量，包括秸秆还田氮汇量、秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量；计算方法为：
秸秆处置碳源汇量＝秸秆露天焚烧甲烷排放量×甲烷等温潜势-秸秆还田碳汇量-秸秆能源化碳减排量
秸秆处置氮源汇量＝秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量-秸秆还田氮汇量
秸秆露天焚烧甲烷排放量＝作物产量×草谷比×秸秆露天焚烧比例×秸秆露天焚烧甲烷排放修正因子
秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量＝作物产量×草谷比×秸秆露天焚烧比例×秸秆露天焚烧氧化亚氮排放因子
秸秆还田碳汇量＝作物产量×草谷比×秸秆还田比例×秸秆含碳量
秸秆还田氮汇量＝作物产量×草谷比×秸秆还田比例×秸秆含氮量
秸秆能源化碳减排量＝作物产量×草谷比×秸秆能源化比例×秸秆能源化碳减排系数
表6秸秆处置碳氮源汇量计算数据调取
进一步地，步骤S4具体包括以下子步骤：
S41，根据S3步骤计算结果，计算农区种植业碳氮足迹衍生指标，包括单位面积碳消纳强度、单位面积氮消纳强度、碳排放量、氮排放量、温室气体净排放量，计算结果存储于S24所述的足迹评价数据库中的衍生指标数据库；计算方法为：
单位面积碳消纳强度＝作物产出碳消纳量÷种植面积
单位面积氮消纳强度＝作物产出氮消纳量÷种植面积
碳排放量＝能源消耗碳排放量+役畜投入碳排放量+元素循环碳排放量
氮排放量＝役畜投入氮排放量+元素循环氮排放量
温室气体净排放量＝能源消耗碳排放量+役畜投入碳排放量+役畜投入氮排放量×氮等温潜势+元素循环碳排放量+元素循环氮排放量×氮等温潜势+秸秆处置碳源汇量+农用品生产碳排放量；
S42，根据S3和S41步骤计算结果，计算农区种植业碳氮足迹评价指标，包括碳足迹、氮足迹、碳承载力、氮承载力、碳足迹指数、氮足迹指数，计算结果存储于S24所述的足迹评价数据库中的评价指标数据库；计算方法为：
碳足迹＝碳排放量÷单位面积碳消纳强度
氮足迹＝氮排放量÷单位面积氮消纳强度
碳承载力＝(作物产出碳消纳量-物质投入碳源汇量)÷单位面积碳消纳强度
氮承载力＝(作物产出氮消纳量-物质投入氮汇量)÷单位面积氮消纳强度
碳足迹指数＝碳足迹-碳承载力
氮足迹指数＝氮足迹-氮承载力；
S43，根据S42步骤计算结果，对农区种植业碳氮足迹进行评价，评价方法为：
第二方面，提供一种农区种植业碳氮足迹评价系统，其包括：
碳氮足迹源汇识别与数据获取模块，用于农区种植业生产过程碳氮源汇识别与数据获取；
碳氮足迹数据结构化入库与优化存储模块，用于数据结构化入库与优化存储；
碳氮足迹数据调取与碳氮足迹核算模块，用于数据调取与碳氮足迹核算；
农区种植业碳氮足迹评价模块，用于农区种植业碳氮足迹评价。
进一步地，碳氮足迹源汇识别与数据获取模块包括：
农用品投入确定与投入量获取子模块，用于确定农区种植业生产过程中是否有农用品投入，包括化肥、农药、农膜、有机肥、种子；获取农用品投入量，包括氮肥施用量、复合肥施用量、尿素施用量、磷肥施用量、钾肥施用量、农药使用量、农膜使用量、有机肥使用量、种子用量；
能源投入确定与投入量获取子模块，用于确定农区种植业生产过程中是否有能源投入，包括农机柴油、灌溉电力；获取能源投入量，包括农机柴油消耗量、灌溉电力消耗量；
豆科作物确定与获取子模块，用于确定农区是否种植豆科作物；获取豆科作物种植面积；
水稻作物确定与获取子模块，用于确定农区是否种植水稻作物；获取水稻种植面积；
盐碱地确定与获取子模块，用于确定农区是否存在盐碱地；获取盐碱地面积；
役畜投入确定与获取子模块，用于确定农区种植业生产过程中是否有役畜投入；获取役畜投入数量；
秸秆处置方式确定与获取子模块，用于确定农区种植业秸秆处置方式；获取作物产量、秸秆还田比例、秸秆露天焚烧比例、秸秆能源化利用比例；
种植业基本信息数据获取子模块，用于获取农区种植业基本信息数据，包括种植面积、土壤有机质含量。
进一步地，碳氮足迹数据结构化入库与优化存储模块包括：
种植业碳氮足迹结构化数据库建立子模块，用于建立农区种植业碳氮足迹结构化数据库，包括基础数据库、参数数据库、足迹评价数据库；
将碳氮足迹源汇识别与数据获取模块中获取的数据导入至基础数据库，导入的数据信息包括数据名称、区域位置、年份、数据值、数据量纲、备注信息；
参数数据库，包括农区种植业碳氮足迹核算过程中所需的排放因子、含量比例、等温潜势转换系数数据；
足迹评价数据库，包括核算指标数据库、衍生指标数据库、评价指标数据库；
数据存储编码与存储结构优化子模块，用于对结构化数据库中的数据进行存储编码，优化存储结构。
进一步地，碳氮足迹数据结构化入库与优化存储模块包括：
碳氮足迹核算划分子模块，用于将碳氮足迹核算划分为能源消耗碳排放量、役畜投入碳氮排放量、物质投入碳氮源汇量、元素循环碳氮排放量、作物产出碳氮消纳量、秸秆处置碳氮源汇量，计算结果存储于足迹评价数据库中的核算指标数据库；
能源消耗碳排放量计算子模块，用于根据表1调取数据，计算能源消耗碳排放量，包括农机柴油消耗碳排放量和灌溉电力碳排放量，计算方法为：
能源消耗碳排放量＝农机柴油消耗碳排放量+灌溉电力碳排放量
农机柴油消耗碳排放量＝农机柴油消耗量×柴油碳排放因子
灌溉电力碳排放量＝灌溉电力消耗量×电力碳排放因子
表1能源消耗碳排放量计算数据调取
| 调取指标 | 对应存储编码 | 调取数据库位置 | 数据库编码 |
| 农机柴油消耗量 | BD_diesel | 基础数据库 | Basic Data |
| 灌溉电力消耗量 | BD_ele | 基础数据库 | Basic Data |
| 柴油碳排放因子 | PD_diesel | 参数数据库 | Parameter Data |
| 电力碳排放因子 | PD_ele | 参数数据库 | Parameter Data |
役畜投入碳氮排放量计算子模块，用于根据表2调取数据，计算役畜投入碳氮排放量，包括役畜投入碳排放量和役畜投入氮排放量；其中，役畜投入碳排放量，包括肠道发酵甲烷排放量和粪便管理甲烷排放量；役畜投入氮排放量为粪便管理氧化亚氮排放量；计算方法为：
役畜投入碳排放量＝肠道发酵甲烷排放量+粪便管理甲烷排放量
肠道发酵甲烷排放量＝役畜投入数量×肠道发酵甲烷排放因子
粪便管理甲烷排放量＝役畜投入数量×粪便管理甲烷排放因子
役畜投入氮排放量＝粪便管理氧化亚氮排放量＝役畜投入数量×粪便管理氧化亚氮排放因子
表2役畜投入碳氮排放量计算数据调取
物质投入碳氮源汇量计算子模块，用于根据表3调取数据，计算物质投入碳氮源汇量，包括物质投入碳源汇量和物质投入氮汇量；其中物质投入碳源汇量，包括有机肥碳汇量、种子碳汇量、盐碱地碳汇量、氮肥生产碳排放量、磷肥生产碳排放量、钾肥生产碳排放量、复合肥生产碳排放量、农药生产碳排放量、农膜生产碳排放量；物质投入氮汇量，包括有机肥氮汇量、氮肥氮汇量、复合肥氮汇量、种子氮汇量、大气沉降氮汇量、生物固氮量；计算方法为：
物质投入碳源汇量＝有机肥碳汇量+种子碳汇量+盐碱地碳汇量-农用品生产碳排放量
农用品生产碳排放量＝氮肥生产碳排放量+磷肥生产碳排放量+钾肥生产碳排放量+复合肥生产碳排放量+农药生产碳排放量+农膜生产碳排放量
物质投入氮汇量＝有机肥氮汇量+氮肥氮汇量+复合肥氮汇量+种子氮汇量+大气沉降氮汇量+生物固氮量
氮肥生产碳排放量＝氮肥施用量×氮肥生产碳排放因子
氮肥氮汇量＝氮肥施用量
磷肥生产碳排放量＝磷肥施用量×磷肥生产碳排放因子
钾肥生产碳排放量＝钾肥施用量×钾肥生产碳排放因子
复合肥生产碳排放量＝复合肥施用量×复合肥生产碳排放因子
复合肥氮汇量＝复合肥施用量×复合肥含氮量
农药生产碳排放量＝农药使用量×农药生产碳排放因子
农膜生产碳排放量＝农膜使用量×农膜生产碳排放因子
有机肥碳汇量＝有机肥使用量×有机肥含碳量
有机肥氮汇量＝有机肥使用量×有机肥含氮量
种子碳汇量＝种子用量×种子含碳量
种子氮汇量＝种子用量×种子含氮量
盐碱地碳汇量＝盐碱地面积×盐碱地碳汇因子
大气沉降氮汇量＝种植面积×氮沉降通量
生物固氮量＝豆科作物种植面积×生物固氮系数
表3物质投入碳氮源汇量计算数据调取
| 调取指标 | 对应存储编码 | 调取数据库位置 | 数据库编码 |
| 氮肥施用量 | BD_ferN | 基础数据库 | Basic Data |
| 磷肥施用量 | BD_ferP | 基础数据库 | Basic Data |
| 钾肥施用量 | BD_ferK | 基础数据库 | Basic Data |
| 复合肥施用量 | BD_ferM | 基础数据库 | Basic Data |
| 农药使用量 | BD_pest | 基础数据库 | Basic Data |
| 农膜使用量 | BD_film | 基础数据库 | Basic Data |
| 有机肥使用量 | BD_OM | 基础数据库 | Basic Data |
| 种子用量 | BD_seed | 基础数据库 | Basic Data |
| 盐碱地面积 | BD_salt | 基础数据库 | Basic Data |
| 种植面积 | BD_area | 基础数据库 | Basic Data |
| 豆科作物种植面积 | BD_bean | 基础数据库 | Basic Data |
| 氮肥生产碳排放因子 | PD_ferNC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 磷肥生产碳排放因子 | PD_ferPC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 钾肥生产碳排放因子 | PD_ferKC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 复合肥生产碳排放因子 | PD_ferMC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 复合肥含氮量 | PD_ferMN | 参数数据库 | Parameter Data |
| 农药生产碳排放因子 | PD_pest | 参数数据库 | Parameter Data |
| 农膜生产碳排放因子 | PD_film | 参数数据库 | Parameter Data |
| 有机肥含碳量 | PD_OMC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 有机肥含氮量 | PD_OMN | 参数数据库 | Parameter Data |
| 种子含碳量 | PD_seedC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 种子含氮量 | PD_seedN | 参数数据库 | Parameter Data |
| 盐碱地碳汇因子 | PD_salt | 参数数据库 | Parameter Data |
| 氮沉降通量 | PD_dep | 参数数据库 | Parameter Data |
| 生物固氮系数 | PD_bio | 参数数据库 | Parameter Data |
元素循环碳氮排放量计算子模块，用于根据表4调取数据，计算元素循环碳氮排放量，包括元素循环碳排放量和元素循环氮排放量；其中元素循环碳排放量，包括有机质矿化碳排放量、尿素施用碳排放量、稻田甲烷排放量；元素循环氮排放量，包括有机质矿化氮排放量、施肥导致氧化亚氮排放量、施肥导致氨气排放量、施肥导致硝酸盐排放量；计算方法为：
元素循环碳排放量＝有机质矿化碳排放量+尿素施用碳排放量+稻田甲烷排放量
元素循环氮排放量＝有机质矿化氮排放量+施肥导致氧化亚氮排放量+施肥导致氨气排放量+施肥导致硝酸盐排放量
有机质矿化碳排放量＝土壤有机质含量×土壤矿化率
有机质矿化氮排放量＝有机质矿化氮排放量＝[0.914×log(土壤有机质含量×0.58)+1.058]×种植面积
尿素施用碳排放量＝尿素施用量×尿素碳排放因子
稻田甲烷排放量＝水稻种植面积×稻田甲烷排放因子
施肥导致氧化亚氮排放量＝氮肥施用量×施肥氧化亚氮排放因子
施肥导致氨气排放量＝氮肥施用量×施肥氨气排放因子
施肥导致硝酸盐排放量＝氮肥施用量×施肥硝酸盐排放因子
表4元素循环碳氮排放量计算数据调取
| 调取指标 | 对应存储编码 | 调取数据库位置 | 数据库编码 |
| 土壤有机质含量 | BD_SOM | 基础数据库 | Basic Data |
| 尿素施用量 | BD_urea | 基础数据库 | Basic Data |
| 水稻种植面积 | BD_rice | 基础数据库 | Basic Data |
| 氮肥施用量 | BD_ferN | 基础数据库 | Basic Data |
| 土壤矿化率 | PD_SOM | 参数数据库 | Parameter Data |
| 尿素碳排放因子 | PD_urea | 参数数据库 | Parameter Data |
| 稻田甲烷排放因子 | PD_rice | 参数数据库 | Parameter Data |
| 施肥氧化亚氮排放因子 | PD_N2O | 参数数据库 | Parameter Data |
| 施肥氨气排放因子 | PD_NH3 | 参数数据库 | Parameter Data |
| 施肥硝酸盐排放因子 | PD_NO3 | 参数数据库 | Parameter Data |
作物产出碳氮消纳量计算子模块，用于根据表5调取数据，计算作物产出碳氮消纳量，包括作物产出碳消纳量和作物产出氮消纳量；其中，作物产出碳消纳量，包括籽粒碳消纳量、秸秆碳消纳量；作物产出氮消纳量，包括籽粒氮消纳量、秸秆氮消纳量；计算方法为：
作物产出碳消纳量＝籽粒碳消纳量+秸秆碳消纳量
作物产出氮消纳量＝籽粒氮消纳量+秸秆氮消纳量
籽粒碳消纳量＝作物产量×种子含碳量
籽粒氮消纳量＝作物产量×种子含氮量
秸秆碳消纳量＝作物产量×草谷比×秸秆含碳量
秸秆氮消纳量＝作物产量×草谷比×秸秆含氮量
表5作物产出碳氮消纳量计算数据调取
| 调取指标 | 对应存储编码 | 调取数据库位置 | 数据库编码 |
| 作物产量 | BD_yield | 基础数据库 | Basic Data |
| 种子含碳量 | PD_seedC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 种子含氮量 | PD_seedN | 参数数据库 | Parameter Data |
| 秸秆含碳量 | PD_strawC | 参数数据库 | Parameter Data |
| 秸秆含氮量 | PD_strawN | 参数数据库 | Parameter Data |
| 草谷比 | PD_ratio | 参数数据库 | Parameter Data |
秸秆处置碳氮源汇量计算子模块，用根据表6调取数据，计算秸秆处置碳氮源汇量，包括秸秆处置碳源汇量和秸秆处置氮源汇量；其中，秸秆处置碳源汇量，包括秸秆还田碳汇量、秸秆露天焚烧甲烷排放量、秸秆能源化碳减排量；秸秆处置氮源汇量，包括秸秆还田氮汇量、秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量；所述计算方法为：
秸秆处置碳源汇量＝秸秆露天焚烧甲烷排放量×甲烷等温潜势-秸秆还田碳汇量-秸秆能源化碳减排量
秸秆处置氮源汇量＝秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量-秸秆还田氮汇量
秸秆露天焚烧甲烷排放量＝作物产量×草谷比×秸秆露天焚烧比例×秸秆露天焚烧甲烷排放修正因子
秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量＝作物产量×草谷比×秸秆露天焚烧比例×秸秆露天焚烧氧化亚氮排放因子
秸秆还田碳汇量＝作物产量×草谷比×秸秆还田比例×秸秆含碳量
秸秆还田氮汇量＝作物产量×草谷比×秸秆还田比例×秸秆含氮量
秸秆能源化碳减排量＝作物产量×草谷比×秸秆能源化比例×秸秆能源化碳减排系数
表6秸秆处置碳氮源汇量计算数据调取
进一步地，农区种植业碳氮足迹评价模块包括：
农区种植业碳氮足迹衍生指标计算子模块，用于根据碳氮足迹数据调取与碳氮足迹核算模块计算结果，计算农区种植业碳氮足迹衍生指标，包括单位面积碳消纳强度、单位面积氮消纳强度、碳排放量、氮排放量、温室气体净排放量，计算结果存储于足迹评价数据库中的衍生指标数据库；计算方法为：
单位面积碳消纳强度＝作物产出碳消纳量÷种植面积
单位面积氮消纳强度＝作物产出氮消纳量÷种植面积
碳排放量＝能源消耗碳排放量+役畜投入碳排放量+元素循环碳排放量
氮排放量＝役畜投入氮排放量+元素循环氮排放量
温室气体净排放量＝能源消耗碳排放量+役畜投入碳排放量+役畜投入氮排放量×氮等温潜势+元素循环碳排放量+元素循环氮排放量×氮等温潜势+秸秆处置碳源汇量+农用品生产碳排放量
农区种植业碳氮足迹评价指标计算子模块，用于根据碳氮足迹数据调取与碳氮足迹核算模块和农区种植业碳氮足迹衍生指标计算子模块计算结果，计算农区种植业碳氮足迹评价指标，包括碳足迹、氮足迹、碳承载力、氮承载力、碳足迹指数、氮足迹指数，计算结果存储于足迹评价数据库中的评价指标数据库；计算方法为：
碳足迹＝碳排放量÷单位面积碳消纳强度
氮足迹＝氮排放量÷单位面积氮消纳强度
碳承载力＝(作物产出碳消纳量-物质投入碳源汇量)÷单位面积碳消纳强度
氮承载力＝(作物产出氮消纳量-物质投入氮汇量)÷单位面积氮消纳强度
碳足迹指数＝碳足迹-碳承载力
氮足迹指数＝氮足迹-氮承载力
农区种植业碳氮足迹评价子模块，用于根据农区种植业碳氮足迹评价指标计算子模块计算结果，对农区种植业碳氮足迹进行评价，评价方法为：
本发明的有益效果为：
1、本发明结合生命周期评价法、投入产出法、物质循环法等方法，对农区种植业碳氮源汇量进行计算，并对农区碳氮足迹与原位消纳能力进行评价。
2、本发明可实现农区种植业碳氮足迹评价方法中的单一指标或多个指标的核算，并实现核算指标的时空特征分析。
3、利用本发明的种植业碳氮足迹评价结果，可为种植业减污降碳治理提供数据支撑，并提高治理措施的针对性和准确性。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明方法的源汇识别与数据获取流程图；
图3为本发明方法的数据库存储架构示意图；
图4为本发明系统的模块架构。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1：对辽宁省2020年氮足迹进行评价，评价方法包括以下步骤：
步骤S1：农区种植业生产过程氮源汇识别与数据获取；
辽宁省种植业生产过程中有农用品投入，包括化肥、农药、农膜、有机肥、种子；获取与氮源汇相关的农用品投入量，包括2020年氮肥施用量47.2万吨、2020年有机肥使用量296.7万吨、2020年种子用量24.2万吨；
辽宁省种有豆科作物，获取豆科作物种植面积103千公顷；
获取辽宁省种植基本信息数据，包括种植面积4287.9千公顷、土壤有机质含量21.12克/千克、作物产量4419.43万吨；
步骤S2：数据结构化入库与优化存储；
建立辽宁省种植业氮足迹结构化数据库，包括基础数据库、参数数据库、足迹评价数据库；
将辽宁省种植业氮足迹数据导入至基础数据库，基础数据库编码为Basic Data；
建立辽宁省氮足迹参数数据库，参数数据库编码为Parameter Data；
建立辽宁省氮足迹评价数据库，足迹评价数据库编码为Footprint Data；
对结构化数据库中的数据进行存储编码；
辽宁省氮足迹基础数据库如下：
辽宁省氮足迹参数数据库如下：
| 数据名称 | 数据值 | 数据量纲 | 存储编码 |
| 有机肥含氮量 | 0.015 | 无 | PD_OMN |
| 种子含氮量 | 0.00005-0.04471 | 无 | PD_seedN |
| 氮沉降通量 | 26.02 | 千克氮/公顷 | PD_dep |
| 生物固氮系数 | 2.37 | 千克氮/公顷 | PD_bio |
| 施肥氧化亚氮排放因子 | 0.0041-0.0105 | 千克氮/千克 | PD_N2O |
| 施肥氨气排放因子 | 0.129-0.179 | 千克氮/千克 | PD_NH3 |
| 施肥硝酸盐排放因子 | 0.014-0.098 | 千克氮/千克 | PD_NO3 |
| 秸秆含氮量 | 0.0065-0.024 | 无 | PD_strawN |
| 草谷比 | 0.5-3 | 无 | PD_ratio |
步骤S3：数据调取与氮足迹核算；
用投入产出和物质循环的概念将氮足迹核算划分为物质投入氮汇量、元素循环氮排放量、作物产出氮消纳量，计算结果存储于足迹评价数据库中的核算指标数据库；
计算辽宁省2020年物质投入氮汇量，包括有机肥氮汇量、氮肥氮汇量、种子氮汇量、大气沉降氮汇量、生物固氮量；
从基础数据库调取数据：氮肥施用量、有机肥使用量、种子用量、种植面积、豆科作物种植面积；从参数数据库调取数据：有机肥含氮量、种子含氮量、氮沉降通量、生物固氮系数；
计算，氮肥氮汇量＝47.2万吨；有机肥氮汇量＝296.7万吨×0.015＝4.4505万吨；种子氮汇量＝24.2万吨×0.00848＝0.205万吨；大气沉降氮汇量＝4287.9千公顷×26.02千克氮/公顷＝11.16万吨；生物固氮量＝103千公顷×2.37千克氮/公顷＝0.0244万吨；
物质投入氮汇量＝4.4505万吨+47.2万吨+0.205万吨+11.16万吨+0.0244万吨＝63.0399万吨；
计算辽宁省2020年元素循环氮排放量，包括有机质矿化氮排放量、施肥导致氧化亚氮排放量、施肥导致氨气排放量、施肥导致硝酸盐排放量
从基础数据库调取数据：土壤有机质含量、种植面积、氮肥施用量；从参数数据库调取数据：施肥氧化亚氮排放因子、施肥氨气排放因子、施肥硝酸盐排放因子；
计算，有机质矿化氮排放量＝[0.914×log(21.12克/千克×0.58)+1.058]×4287.9千公顷＝1.44万吨；施肥导致氧化亚氮排放量＝47.2万吨×0.00907＝0.428万吨；施肥导致氨气排放量＝47.2万吨×0.129＝6.08万吨；施肥导致硝酸盐排放量＝47.2万吨×0.0814＝3.84万吨；
元素循环氮排放量＝1.44万吨+0.428万吨+6.08万吨+3.84万吨＝11.788万吨；
计算辽宁省2020年作物产出氮消纳量，包括籽粒氮消纳量、秸秆氮消纳量；
从基础数据库调取数据：作物产量；从参数数据库调取数据：种子含氮量、草谷比、秸秆含氮量；
计算，籽粒氮消纳量＝4419.43万吨×0.00755＝33.36万吨；秸秆氮消纳量＝4419.43万吨×1×0.00932＝41.19万吨；
作物产出氮消纳量＝33.36万吨+41.19万吨＝74.55万吨；
步骤S4：辽宁省2020年种植业氮足迹评价；
计算辽宁省2020年种植业氮足迹衍生指标，包括单位面积氮消纳强度、氮排放量，计算结果存储于足迹评价数据库中的衍生指标数据库；
计算，单位面积氮消纳强度＝74.55万吨÷4287.9千公顷＝0.1739吨/公顷；氮排放量＝元素循环氮排放量＝11.788万吨；
计算辽宁省2020年种植业氮足迹评价指标，包括氮足迹、氮承载力、氮足迹指数，计算结果存储于足迹评价数据库中的评价指标数据库；
计算，氮足迹＝11.788万吨÷0.1739吨/公顷＝67.786万公顷；氮承载力＝(74.55万吨-63.0399万吨)÷0.1739吨/公顷＝66.188万公顷；
氮足迹指数＝67.786万公顷-66.188万公顷＝1.598万公顷＞1，因此，辽宁省2020年种植业呈氮赤字状态，赤字量为1.598万公顷；
辽宁省氮足迹评价数据库如下：
实施例2：对吉林省长春市2015年作物产出碳消纳量进行核算，核算方法包括以下步骤：
步骤S1：农区种植业生产过程作物产出碳消纳数据获取；
获取吉林省长春市种植业作物产量数据，2015年吉林省长春市水稻产量1365546吨、玉米产量7966166吨、薯类产量862875吨、豆类产量21456吨、油料产量13776吨；
步骤S2：数据结构化入库与优化存储；
建立吉林省长春市种植业作物产出碳消纳结构化数据库，包括基础数据库、参数数据库；
将吉林省长春市种植业作物产出碳消纳数据导入至基础数据库，基础数据库编码为Basic Data；
建立吉林省长春市种植业作物产出碳消纳参数数据库，参数数据库编码为Parameter Data；
对结构化数据库中的数据进行存储编码；
吉林省长春市作物产出碳消纳基础数据库如下：
| 数据名称 | 区域位置 | 年份 | 数据值 | 数据量纲 | 存储编码 | 备注信息 |
| 作物产量 | 长春市 | 2015 | 1365546 | 吨 | BD_yield | 水稻 |
| 作物产量 | 长春市 | 2015 | 7966166 | 吨 | BD_yield | 玉米 |
| 作物产量 | 长春市 | 2015 | 862875 | 吨 | BD_yield | 薯类 |
| 作物产量 | 长春市 | 2015 | 21456 | 吨 | BD_yield | 豆类 |
| 作物产量 | 长春市 | 2015 | 13776 | 吨 | BD_yield | 油料 |
吉林省长春市作物产出碳消纳参数数据库如下：
| 数据名称 | 数据值 | 数据量纲 | 存储编码 | 备注信息 |
| 种子含碳量 | 0.4425 | 无 | PD_seedC | 水稻 |
| 种子含碳量 | 0.4134 | 无 | PD_seedC | 玉米 |
| 种子含碳量 | 0.16 | 无 | PD_seedC | 薯类 |
| 种子含碳量 | 0.43 | 无 | PD_seedC | 豆类 |
| 种子含碳量 | 0.16 | 无 | PD_seedC | 油料 |
| 秸秆含碳量 | 0.55125 | 无 | PD_strawC | 水稻 |
| 秸秆含碳量 | 0.6495 | 无 | PD_strawC | 玉米 |
| 秸秆含碳量 | 0.65 | 无 | PD_strawC | 薯类 |
| 秸秆含碳量 | 0.65 | 无 | PD_strawC | 豆类 |
| 秸秆含碳量 | 0.56695 | 无 | PD_strawC | 油料 |
| 草谷比 | 0.97 | 无 | PD_ratio | 水稻 |
| 草谷比 | 1.86 | 无 | PD_ratio | 玉米 |
| 草谷比 | 0.5 | 无 | PD_ratio | 薯类 |
| 草谷比 | 1.6 | 无 | PD_ratio | 豆类 |
| 草谷比 | 2.0 | 无 | PD_ratio | 油料 |
步骤S3：数据调取与作物产出碳消纳量核算；
计算吉林省长春市2015年作物产出碳消纳量，包括籽粒碳消纳量、秸秆碳消纳量；
从基础数据库调取数据：作物产量；从参数数据库调取数据：种子含碳量、草谷比、秸秆含碳量；
计算籽粒碳消纳量，水稻籽粒碳消纳量＝1365546吨×0.4425＝60.43万吨；玉米籽粒碳消纳量＝7966166吨×0.4134＝329.32万吨；薯类籽粒碳消纳量＝862875吨×0.16＝13.81万吨；豆类籽粒碳消纳量＝21456吨×0.43＝0.92万吨；油料籽粒碳消纳量＝13776吨×0.16＝0.22万吨；
籽粒碳消纳量＝60.43万吨+329.32万吨+13.81万吨+0.92万吨+0.22万吨＝404.7万吨；
计算秸秆碳消纳量，水稻秸秆碳消纳量＝1365546吨×0.97×0.55125＝73.02万吨；玉米秸秆碳消纳量＝7966166吨×1.86×0.6495＝962.37万吨；薯类秸秆碳消纳量＝862875吨×0.5×0.65＝28.04万吨；豆类秸秆碳消纳量＝21456吨×1.6×0.65＝2.23万吨；油料秸秆碳消纳量＝13776吨×2.0×0.56695＝1.56万吨；
秸秆碳消纳量＝73.02万吨+962.37万吨+28.04万吨+2.23万吨+1.56万吨＝1067.22万吨；
计算作物产出碳消纳量，水稻产出碳消纳量＝60.43万吨+73.02万吨＝133.45万吨；玉米产出碳消纳量＝329.32万吨+962.37万吨＝1291.69万吨；薯类产出碳消纳量＝13.81万吨+28.04万吨＝41.85万吨；豆类产出碳消纳量＝0.92万吨+2.23万吨＝3.15万吨；油料产出碳消纳量＝0.22万吨+1.56万吨＝1.78万吨；
作物产出碳消纳量＝404.7万吨+1067.22万吨＝1471.92万吨；
吉林省长春市作物产出碳消纳量核算数据库如下：
本发明针对当前种植业温室气体排放与面源污染缺乏系统、全面、科学的定量化核算方法，无法结合环境容量对人类农业活动对生态环境的影响进行评价。
本发明将投入产出和物质循环的概念相结合，应用于碳氮足迹核算方法构建，具有详细性、准确性和完整性。
本发明不局限于碳氮足迹核算，还利用核算结果进行碳氮足迹评价，将区域碳氮环境承载力纳入到评价体系中，可以更全面的评价人类活动对农业生态环境的影响。
本发明提出了一种农区种植业碳氮足迹评价方法及系统，包含源汇识别、数据获取、数据结构化入库、优化存储、数据调取、足迹核算、足迹评价等一系列完整的碳氮足迹评估方法。本发明可实现碳氮足迹相关指标的单/多项核算、综合评估、数据存储、足迹评价、时空分析等多项功能。
于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种农区种植业碳氮足迹评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，农区种植业生产过程碳氮源汇识别与数据获取；
S2，数据结构化入库与优化存储；
S3，数据调取与碳氮足迹核算；
S4，农区种植业碳氮足迹评价。
2.根据权利要求1所述的农区种植业碳氮足迹评价方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下子步骤：
S11，确定农区种植业生产过程中是否有农用品投入，包括化肥、农药、农膜、有机肥、种子；获取农用品投入量，包括氮肥施用量、复合肥施用量、尿素施用量、磷肥施用量、钾肥施用量、农药使用量、农膜使用量、有机肥使用量、种子用量；
S12，确定农区种植业生产过程中是否有能源投入，包括农机柴油、灌溉电力；获取能源投入量，包括农机柴油消耗量、灌溉电力消耗量；
S13，确定农区是否种植豆科作物；获取豆科作物种植面积；
S14，确定农区是否种植水稻作物；获取水稻种植面积；
S15，确定农区是否存在盐碱地；获取盐碱地面积；
S16，确定农区种植业生产过程中是否有役畜投入；获取役畜投入数量；
S17，确定农区种植业秸秆处置方式；获取作物产量、秸秆还田比例、秸秆露天焚烧比例、秸秆能源化利用比例；
S18，获取农区种植业基本信息数据，包括种植面积、土壤有机质含量。
3.根据权利要求1所述的农区种植业碳氮足迹评价方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下子步骤：
S21，建立农区种植业碳氮足迹结构化数据库，包括基础数据库、参数数据库、足迹评价数据库；
S22，将S1步骤中获取的数据导入至基础数据库，导入的数据信息包括数据名称、区域位置、年份、数据值、数据量纲、备注信息；
S23，建立参数数据库，包括农区种植业碳氮足迹核算过程中所需的排放因子、含量比例、等温潜势转换系数数据；
S24，建立足迹评价数据库，包括核算指标数据库、衍生指标数据库、评价指标数据库；
S25，对S21步骤中结构化数据库中的数据进行存储编码，优化存储结构。
4.根据权利要求1所述的农区种植业碳氮足迹评价方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下子步骤：
S31，用投入产出和物质循环的概念将碳氮足迹核算划分为能源消耗碳排放量、役畜投入碳氮排放量、物质投入碳氮源汇量、元素循环碳氮排放量、作物产出碳氮消纳量、秸秆处置碳氮源汇量，计算结果存储于S24所述的足迹评价数据库中的核算指标数据库；
S32，根据表1调取数据，计算能源消耗碳排放量，包括农机柴油消耗碳排放量和灌溉电力碳排放量，计算方法为：
能源消耗碳排放量＝农机柴油消耗碳排放量+灌溉电力碳排放量
农机柴油消耗碳排放量＝农机柴油消耗量×柴油碳排放因子
灌溉电力碳排放量＝灌溉电力消耗量×电力碳排放因子
表1能源消耗碳排放量计算数据调取
S33，根据表2调取数据，计算役畜投入碳氮排放量，包括役畜投入碳排放量和役畜投入氮排放量；其中，役畜投入碳排放量，包括肠道发酵甲烷排放量和粪便管理甲烷排放量；役畜投入氮排放量为粪便管理氧化亚氮排放量；计算方法为：
役畜投入碳排放量＝肠道发酵甲烷排放量+粪便管理甲烷排放量
肠道发酵甲烷排放量＝役畜投入数量×肠道发酵甲烷排放因子
粪便管理甲烷排放量＝役畜投入数量×粪便管理甲烷排放因子
役畜投入氮排放量＝粪便管理氧化亚氮排放量＝役畜投入数量×粪便管理氧化亚氮排放因子
表2役畜投入碳氮排放量计算数据调取
S34，根据表3调取数据，计算物质投入碳氮源汇量，包括物质投入碳源汇量和物质投入氮汇量；其中物质投入碳源汇量，包括有机肥碳汇量、种子碳汇量、盐碱地碳汇量、氮肥生产碳排放量、磷肥生产碳排放量、钾肥生产碳排放量、复合肥生产碳排放量、农药生产碳排放量、农膜生产碳排放量；物质投入氮汇量，包括有机肥氮汇量、氮肥氮汇量、复合肥氮汇量、种子氮汇量、大气沉降氮汇量、生物固氮量；计算方法为：
物质投入碳源汇量＝有机肥碳汇量+种子碳汇量+盐碱地碳汇量-农用品生产碳排放量
农用品生产碳排放量＝氮肥生产碳排放量+磷肥生产碳排放量+钾肥生产碳排放量+复合肥生产碳排放量+农药生产碳排放量+农膜生产碳排放量
物质投入氮汇量＝有机肥氮汇量+氮肥氮汇量+复合肥氮汇量+种子氮汇量+大气沉降氮汇量+生物固氮量
氮肥生产碳排放量＝氮肥施用量×氮肥生产碳排放因子
氮肥氮汇量＝氮肥施用量
磷肥生产碳排放量＝磷肥施用量×磷肥生产碳排放因子
钾肥生产碳排放量＝钾肥施用量×钾肥生产碳排放因子
复合肥生产碳排放量＝复合肥施用量×复合肥生产碳排放因子
复合肥氮汇量＝复合肥施用量×复合肥含氮量
农药生产碳排放量＝农药使用量×农药生产碳排放因子
农膜生产碳排放量＝农膜使用量×农膜生产碳排放因子
有机肥碳汇量＝有机肥使用量×有机肥含碳量
有机肥氮汇量＝有机肥使用量×有机肥含氮量
种子碳汇量＝种子用量×种子含碳量
种子氮汇量＝种子用量×种子含氮量
盐碱地碳汇量＝盐碱地面积×盐碱地碳汇因子
大气沉降氮汇量＝种植面积×氮沉降通量
生物固氮量＝豆科作物种植面积×生物固氮系数
表3物质投入碳氮源汇量计算数据调取
S35，根据表4调取数据，计算元素循环碳氮排放量，包括元素循环碳排放量和元素循环氮排放量；其中元素循环碳排放量，包括有机质矿化碳排放量、尿素施用碳排放量、稻田甲烷排放量；元素循环氮排放量，包括有机质矿化氮排放量、施肥导致氧化亚氮排放量、施肥导致氨气排放量、施肥导致硝酸盐排放量；计算方法为：
元素循环碳排放量＝有机质矿化碳排放量+尿素施用碳排放量+稻田甲烷排放量
元素循环氮排放量＝有机质矿化氮排放量+施肥导致氧化亚氮排放量+施肥导致氨气排放量+施肥导致硝酸盐排放量
有机质矿化碳排放量＝土壤有机质含量×土壤矿化率
有机质矿化氮排放量＝有机质矿化氮排放量＝[0.914×log(土壤有机质含量×0.58)+1.058]×种植面积
尿素施用碳排放量＝尿素施用量×尿素碳排放因子
稻田甲烷排放量＝水稻种植面积×稻田甲烷排放因子
施肥导致氧化亚氮排放量＝氮肥施用量×施肥氧化亚氮排放因子
施肥导致氨气排放量＝氮肥施用量×施肥氨气排放因子
施肥导致硝酸盐排放量＝氮肥施用量×施肥硝酸盐排放因子
表4元素循环碳氮排放量计算数据调取
S36，根据表5调取数据，计算作物产出碳氮消纳量，包括作物产出碳消纳量和作物产出氮消纳量；其中，作物产出碳消纳量，包括籽粒碳消纳量、秸秆碳消纳量；作物产出氮消纳量，包括籽粒氮消纳量、秸秆氮消纳量；计算方法为：
作物产出碳消纳量＝籽粒碳消纳量+秸秆碳消纳量
作物产出氮消纳量＝籽粒氮消纳量+秸秆氮消纳量
籽粒碳消纳量＝作物产量×种子含碳量
籽粒氮消纳量＝作物产量×种子含氮量
秸秆碳消纳量＝作物产量×草谷比×秸秆含碳量
秸秆氮消纳量＝作物产量×草谷比×秸秆含氮量
表5作物产出碳氮消纳量计算数据调取
S37，根据表6调取数据，计算秸秆处置碳氮源汇量，包括秸秆处置碳源汇量和秸秆处置氮源汇量；其中，秸秆处置碳源汇量，包括秸秆还田碳汇量、秸秆露天焚烧甲烷排放量、秸秆能源化碳减排量；秸秆处置氮源汇量，包括秸秆还田氮汇量、秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量；计算方法为：
秸秆处置碳源汇量＝秸秆露天焚烧甲烷排放量×甲烷等温潜势-秸秆还田碳汇量-秸秆能源化碳减排量
秸秆处置氮源汇量＝秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量-秸秆还田氮汇量
秸秆露天焚烧甲烷排放量＝作物产量×草谷比×秸秆露天焚烧比例×秸秆露天焚烧甲烷排放修正因子
秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量＝作物产量×草谷比×秸秆露天焚烧比例×秸秆露天焚烧氧化亚氮排放因子
秸秆还田碳汇量＝作物产量×草谷比×秸秆还田比例×秸秆含碳量
秸秆还田氮汇量＝作物产量×草谷比×秸秆还田比例×秸秆含氮量
秸秆能源化碳减排量＝作物产量×草谷比×秸秆能源化比例×秸秆能源化碳减排系数
表6秸秆处置碳氮源汇量计算数据调取
5.根据权利要求1所述的农区种植业碳氮足迹评价方法，其特征在于，步骤S4具体包括以下子步骤：
S41，根据S3步骤计算结果，计算农区种植业碳氮足迹衍生指标，包括单位面积碳消纳强度、单位面积氮消纳强度、碳排放量、氮排放量、温室气体净排放量，计算结果存储于S24所述的足迹评价数据库中的衍生指标数据库；计算方法为：
单位面积碳消纳强度＝作物产出碳消纳量÷种植面积
单位面积氮消纳强度＝作物产出氮消纳量÷种植面积
碳排放量＝能源消耗碳排放量+役畜投入碳排放量+元素循环碳排放量
氮排放量＝役畜投入氮排放量+元素循环氮排放量
温室气体净排放量＝能源消耗碳排放量+役畜投入碳排放量+役畜投入氮排放量×氮等温潜势+元素循环碳排放量+元素循环氮排放量×氮等温潜势+秸秆处置碳源汇量+农用品生产碳排放量；
S42，根据S3和S41步骤计算结果，计算农区种植业碳氮足迹评价指标，包括碳足迹、氮足迹、碳承载力、氮承载力、碳足迹指数、氮足迹指数，计算结果存储于S24所述的足迹评价数据库中的评价指标数据库；计算方法为：
碳足迹＝碳排放量÷单位面积碳消纳强度
氮足迹＝氮排放量÷单位面积氮消纳强度
碳承载力＝(作物产出碳消纳量-物质投入碳源汇量)÷单位面积碳消纳强度
氮承载力＝(作物产出氮消纳量-物质投入氮汇量)÷单位面积氮消纳强度
碳足迹指数＝碳足迹-碳承载力
氮足迹指数＝氮足迹-氮承载力；
S43，根据S42步骤计算结果，对农区种植业碳氮足迹进行评价，评价方法为：
碳足迹指数
氮足迹指数
6.一种农区种植业碳氮足迹评价系统，其特征在于，包括：
碳氮足迹源汇识别与数据获取模块，用于农区种植业生产过程碳氮源汇识别与数据获取；
碳氮足迹数据结构化入库与优化存储模块，用于数据结构化入库与优化存储；
碳氮足迹数据调取与碳氮足迹核算模块，用于数据调取与碳氮足迹核算；
农区种植业碳氮足迹评价模块，用于农区种植业碳氮足迹评价。
7.根据权利要求6所述的农区种植业碳氮足迹评价系统，其特征在于，碳氮足迹源汇识别与数据获取模块包括：
农用品投入确定与投入量获取子模块，用于确定农区种植业生产过程中是否有农用品投入，包括化肥、农药、农膜、有机肥、种子；获取农用品投入量，包括氮肥施用量、复合肥施用量、尿素施用量、磷肥施用量、钾肥施用量、农药使用量、农膜使用量、有机肥使用量、种子用量；
能源投入确定与投入量获取子模块，用于确定农区种植业生产过程中是否有能源投入，包括农机柴油、灌溉电力；获取能源投入量，包括农机柴油消耗量、灌溉电力消耗量；
豆科作物确定与获取子模块，用于确定农区是否种植豆科作物；获取豆科作物种植面积；
水稻作物确定与获取子模块，用于确定农区是否种植水稻作物；获取水稻种植面积；
盐碱地确定与获取子模块，用于确定农区是否存在盐碱地；获取盐碱地面积；
役畜投入确定与获取子模块，用于确定农区种植业生产过程中是否有役畜投入；获取役畜投入数量；
秸秆处置方式确定与获取子模块，用于确定农区种植业秸秆处置方式；获取作物产量、秸秆还田比例、秸秆露天焚烧比例、秸秆能源化利用比例；
种植业基本信息数据获取子模块，用于获取农区种植业基本信息数据，包括种植面积、土壤有机质含量。
8.根据权利要求6所述的农区种植业碳氮足迹评价系统，其特征在于，碳氮足迹数据结构化入库与优化存储模块包括：
种植业碳氮足迹结构化数据库建立子模块，用于建立农区种植业碳氮足迹结构化数据库，包括基础数据库、参数数据库、足迹评价数据库；
将碳氮足迹源汇识别与数据获取模块中获取的数据导入至基础数据库，导入的数据信息包括数据名称、区域位置、年份、数据值、数据量纲、备注信息；
参数数据库，包括农区种植业碳氮足迹核算过程中所需的排放因子、含量比例、等温潜势转换系数数据；
足迹评价数据库，包括核算指标数据库、衍生指标数据库、评价指标数据库；
数据存储编码与存储结构优化子模块，用于对结构化数据库中的数据进行存储编码，优化存储结构。
9.根据权利要求6所述的农区种植业碳氮足迹评价系统，其特征在于，碳氮足迹数据结构化入库与优化存储模块包括：
碳氮足迹核算划分子模块，用于将碳氮足迹核算划分为能源消耗碳排放量、役畜投入碳氮排放量、物质投入碳氮源汇量、元素循环碳氮排放量、作物产出碳氮消纳量、秸秆处置碳氮源汇量，计算结果存储于足迹评价数据库中的核算指标数据库；
能源消耗碳排放量计算子模块，用于根据表1调取数据，计算能源消耗碳排放量，包括农机柴油消耗碳排放量和灌溉电力碳排放量，计算方法为：
能源消耗碳排放量＝农机柴油消耗碳排放量+灌溉电力碳排放量
农机柴油消耗碳排放量＝农机柴油消耗量×柴油碳排放因子
灌溉电力碳排放量＝灌溉电力消耗量×电力碳排放因子
表1能源消耗碳排放量计算数据调取
役畜投入碳氮排放量计算子模块，用于根据表2调取数据，计算役畜投入碳氮排放量，包括役畜投入碳排放量和役畜投入氮排放量；其中，役畜投入碳排放量，包括肠道发酵甲烷排放量和粪便管理甲烷排放量；役畜投入氮排放量为粪便管理氧化亚氮排放量；计算方法为：
役畜投入碳排放量＝肠道发酵甲烷排放量+粪便管理甲烷排放量
肠道发酵甲烷排放量＝役畜投入数量×肠道发酵甲烷排放因子
粪便管理甲烷排放量＝役畜投入数量×粪便管理甲烷排放因子
役畜投入氮排放量＝粪便管理氧化亚氮排放量＝役畜投入数量×粪便管理氧化亚氮排放因子
表2役畜投入碳氮排放量计算数据调取
物质投入碳氮源汇量计算子模块，用于根据表3调取数据，计算物质投入碳氮源汇量，包括物质投入碳源汇量和物质投入氮汇量；其中物质投入碳源汇量，包括有机肥碳汇量、种子碳汇量、盐碱地碳汇量、氮肥生产碳排放量、磷肥生产碳排放量、钾肥生产碳排放量、复合肥生产碳排放量、农药生产碳排放量、农膜生产碳排放量；物质投入氮汇量，包括有机肥氮汇量、氮肥氮汇量、复合肥氮汇量、种子氮汇量、大气沉降氮汇量、生物固氮量；计算方法为：
物质投入碳源汇量＝有机肥碳汇量+种子碳汇量+盐碱地碳汇量-农用品生产碳排放量
农用品生产碳排放量＝氮肥生产碳排放量+磷肥生产碳排放量+钾肥生产碳排放量+复合肥生产碳排放量+农药生产碳排放量+农膜生产碳排放量
物质投入氮汇量＝有机肥氮汇量+氮肥氮汇量+复合肥氮汇量+种子氮汇量+大气沉降氮汇量+生物固氮量
氮肥生产碳排放量＝氮肥施用量×氮肥生产碳排放因子
氮肥氮汇量＝氮肥施用量
磷肥生产碳排放量＝磷肥施用量×磷肥生产碳排放因子
钾肥生产碳排放量＝钾肥施用量×钾肥生产碳排放因子
复合肥生产碳排放量＝复合肥施用量×复合肥生产碳排放因子
复合肥氮汇量＝复合肥施用量×复合肥含氮量
农药生产碳排放量＝农药使用量×农药生产碳排放因子
农膜生产碳排放量＝农膜使用量×农膜生产碳排放因子
有机肥碳汇量＝有机肥使用量×有机肥含碳量
有机肥氮汇量＝有机肥使用量×有机肥含氮量
种子碳汇量＝种子用量×种子含碳量
种子氮汇量＝种子用量×种子含氮量
盐碱地碳汇量＝盐碱地面积×盐碱地碳汇因子
大气沉降氮汇量＝种植面积×氮沉降通量
生物固氮量＝豆科作物种植面积×生物固氮系数
表3物质投入碳氮源汇量计算数据调取
元素循环碳氮排放量计算子模块，用于根据表4调取数据，计算元素循环碳氮排放量，包括元素循环碳排放量和元素循环氮排放量；其中元素循环碳排放量，包括有机质矿化碳排放量、尿素施用碳排放量、稻田甲烷排放量；元素循环氮排放量，包括有机质矿化氮排放量、施肥导致氧化亚氮排放量、施肥导致氨气排放量、施肥导致硝酸盐排放量；计算方法为：
元素循环碳排放量＝有机质矿化碳排放量+尿素施用碳排放量+稻田甲烷排放量
元素循环氮排放量＝有机质矿化氮排放量+施肥导致氧化亚氮排放量+施肥导致氨气排放量+施肥导致硝酸盐排放量
有机质矿化碳排放量＝土壤有机质含量×土壤矿化率
有机质矿化氮排放量＝有机质矿化氮排放量＝[0.914×log(土壤有机质含量×0.58)+1.058]×种植面积
尿素施用碳排放量＝尿素施用量×尿素碳排放因子
稻田甲烷排放量＝水稻种植面积×稻田甲烷排放因子
施肥导致氧化亚氮排放量＝氮肥施用量×施肥氧化亚氮排放因子
施肥导致氨气排放量＝氮肥施用量×施肥氨气排放因子
施肥导致硝酸盐排放量＝氮肥施用量×施肥硝酸盐排放因子
表4元素循环碳氮排放量计算数据调取
作物产出碳氮消纳量计算子模块，用于根据表5调取数据，计算作物产出碳氮消纳量，包括作物产出碳消纳量和作物产出氮消纳量；其中，作物产出碳消纳量，包括籽粒碳消纳量、秸秆碳消纳量；作物产出氮消纳量，包括籽粒氮消纳量、秸秆氮消纳量；计算方法为：
作物产出碳消纳量＝籽粒碳消纳量+秸秆碳消纳量
作物产出氮消纳量＝籽粒氮消纳量+秸秆氮消纳量
籽粒碳消纳量＝作物产量×种子含碳量
籽粒氮消纳量＝作物产量×种子含氮量
秸秆碳消纳量＝作物产量×草谷比×秸秆含碳量
秸秆氮消纳量＝作物产量×草谷比×秸秆含氮量
表5作物产出碳氮消纳量计算数据调取
秸秆处置碳氮源汇量计算子模块，用根据表6调取数据，计算秸秆处置碳氮源汇量，包括秸秆处置碳源汇量和秸秆处置氮源汇量；其中，秸秆处置碳源汇量，包括秸秆还田碳汇量、秸秆露天焚烧甲烷排放量、秸秆能源化碳减排量；秸秆处置氮源汇量，包括秸秆还田氮汇量、秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量；所述计算方法为：
秸秆处置碳源汇量＝秸秆露天焚烧甲烷排放量×甲烷等温潜势-秸秆还田碳汇量-秸秆能源化碳减排量
秸秆处置氮源汇量＝秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量-秸秆还田氮汇量
秸秆露天焚烧甲烷排放量＝作物产量×草谷比×秸秆露天焚烧比例×秸秆露天焚烧甲烷排放修正因子
秸秆露天焚烧氧化亚氮排放量＝作物产量×草谷比×秸秆露天焚烧比例×秸秆露天焚烧氧化亚氮排放因子
秸秆还田碳汇量＝作物产量×草谷比×秸秆还田比例×秸秆含碳量
秸秆还田氮汇量＝作物产量×草谷比×秸秆还田比例×秸秆含氮量
秸秆能源化碳减排量＝作物产量×草谷比×秸秆能源化比例×秸秆能源化碳减排系数
表6秸秆处置碳氮源汇量计算数据调取
10.根据权利要求6所述的农区种植业碳氮足迹评价系统，其特征在于，农区种植业碳氮足迹评价模块包括：
农区种植业碳氮足迹衍生指标计算子模块，用于根据碳氮足迹数据调取与碳氮足迹核算模块计算结果，计算农区种植业碳氮足迹衍生指标，包括单位面积碳消纳强度、单位面积氮消纳强度、碳排放量、氮排放量、温室气体净排放量，计算结果存储于足迹评价数据库中的衍生指标数据库；计算方法为：
单位面积碳消纳强度＝作物产出碳消纳量÷种植面积
单位面积氮消纳强度＝作物产出氮消纳量÷种植面积
碳排放量＝能源消耗碳排放量+役畜投入碳排放量+元素循环碳排放量
氮排放量＝役畜投入氮排放量+元素循环氮排放量
温室气体净排放量＝能源消耗碳排放量+役畜投入碳排放量+役畜投入氮排放量×氮等温潜势+元素循环碳排放量+元素循环氮排放量×氮等温潜势+秸秆处置碳源汇量+农用品生产碳排放量
农区种植业碳氮足迹评价指标计算子模块，用于根据碳氮足迹数据调取与碳氮足迹核算模块和农区种植业碳氮足迹衍生指标计算子模块计算结果，计算农区种植业碳氮足迹评价指标，包括碳足迹、氮足迹、碳承载力、氮承载力、碳足迹指数、氮足迹指数，计算结果存储于足迹评价数据库中的评价指标数据库；计算方法为：
碳足迹＝碳排放量÷单位面积碳消纳强度
氮足迹＝氮排放量÷单位面积氮消纳强度
碳承载力＝(作物产出碳消纳量-物质投入碳源汇量)÷单位面积碳消纳强度
氮承载力＝(作物产出氮消纳量-物质投入氮汇量)÷单位面积氮消纳强度
碳足迹指数＝碳足迹-碳承载力
氮足迹指数＝氮足迹-氮承载力
农区种植业碳氮足迹评价子模块，用于根据农区种植业碳氮足迹评价指标计算子模块计算结果，对农区种植业碳氮足迹进行评价，评价方法为：
碳足迹指数
氮足迹指数/>
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2023
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