沙建英，齊 鵬

（甘肅農業(yè)大學，蘭州730070）

氣候變暖已經(jīng)成為當前全球面臨的重大挑戰(zhàn)，人類生產生活所排放的溫室氣體已經(jīng)引起諸多環(huán)境問題，例如氣候變暖、臭氧層破環(huán)、大氣污染等，這給人類生存環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展都帶來了消極影響[1]。2018 年全球溫室氣體總排放量上升1.79%，其中與能源相關的CO2排放量創(chuàng)歷史新高，達到33.1 億t[2]。近年來我國工業(yè)發(fā)展迅速，與之相應的環(huán)境問題也愈發(fā)嚴重，CO2排放量每年達10 357 萬t，是世界上碳排放量最多的十大國家之一。農業(yè)活動是CO2重要排放源，聯(lián)合國糧農組織指出，農業(yè)活動中耕地釋放的CO2約為150 億t，占比超過全球人為CO2排放總量的30%[3]。農業(yè)生產的整個過程都伴隨著大量的能源消耗和農資投入，能源的消耗和農資的生產、使用等活動均會產生大量的CO2，例如化肥、農藥、農膜等農資生產的過程，播種、翻耕、灌溉和收獲等環(huán)節(jié)中農機燃油的消耗過程等均會不同程度地產生CO2[4]。有研究表明，未來一個世紀全球氣溫還會持續(xù)增長，這樣會不可避免地對社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境造成顯著的負面影響[5]。

在環(huán)境因素和經(jīng)濟發(fā)展趨勢的影響下，世界農業(yè)即將進入可持續(xù)發(fā)展的低碳農業(yè)經(jīng)濟時代，碳足跡這個新生詞的出現(xiàn)成為了衡量低碳農業(yè)的重要指標。對農業(yè)生產活動進行碳足跡評價，可以系統(tǒng)地計算出各項農資投入和人為活動引起的直接和間接的CO2排放量，通過量化CO2排放量可以有效評估農業(yè)活動所排放的CO2對全球環(huán)境的影響，繼而對農業(yè)生產活動提出有效的減排措施[6]。碳標簽是碳足跡的延伸，也是碳足跡的載體，碳標簽可直觀告知消費者產品的碳排放信息，可提供給消費者選購產品或服務的參考依據(jù)[7]。產品碳標簽可以標識出產品整個生命周期中的碳排放量，可以引導消費者選購低碳產品或服務，以促進低碳經(jīng)濟的發(fā)展，日本從2011 年4 月開始實施農產品碳標簽制度，要求擺放在商店的農產品通過碳標簽向消費者顯示其生產過程中排放的CO2量；美國在2009 年就已經(jīng)以法律的形式確立了碳標簽制度[8]。因而碳標簽成為繼生態(tài)標簽、能效標簽等環(huán)境友好標簽之后的又一大標簽系統(tǒng)。

我國是世界上最大的水果生產國，改革開放以來，隨著水果市場開放力度與日俱增，2019 年我國的水果產量達到全球水果生產總量的15%以上[9]。水果是我國的重要農產品，也是重要的出口產品。天水是西北地區(qū)農業(yè)大市，以花牛蘋果為主的特色果品產業(yè)主導著農業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，2019 年，天水市花牛蘋果產量達243 萬t，果品產業(yè)在打贏脫貧攻堅戰(zhàn)、助力鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮著重要作用。本研究評價了果類農產品“從搖籃到墳墓”整個生命周期中的碳排放情況，并以天水花牛蘋果為研究對象，通過評價其碳足跡，對其低碳種植提出了建議，為花牛蘋果碳標簽制度的建立提供了新思路，為相關部門推行碳標簽制度提供理論及數(shù)據(jù)支持。

1 碳足跡計算方法

碳足跡（Carbon Footprint）指定量評價人類活動對全球氣候變化的影響，用來衡量某種活動引起的（或某種產品在其生命周期內積累的）直接和間接的碳排放總量[10]。結合國內外對碳足跡的研究，碳足跡的主要評價方法有以下3 種：生命周期評價法、投入產出分析法、混合生命周期法[11]。

1.1 生命周期評價法

生命周期評價（Life Cycle Assessment，LCA）指通過過程分析羅列出所研究對象與碳足跡相關的輸入和輸出數(shù)據(jù)清單，包括研究對象生產、加工、銷售、使用、廢棄、回收等過程環(huán)節(jié)的原料投入、能源輸入、中間產品輸出、廢棄物輸出等的數(shù)據(jù)清單，采用“自上而下”的模型計算出其碳足跡[12]。LCA 法具體包括4 個步驟，分別是目標和范圍定義、清單分析、影響評價及結果解釋[13]。當研究對象符合系統(tǒng)邊界比較容易劃分、基礎數(shù)據(jù)較易獲取、核算允許一定誤差時，較適合采用生命周期法進行核算分析[14]。

1.2 投入產出法

投入產出法（Input-Output Analysis，IQA）是由美國經(jīng)濟學家華西里·列昂惕夫（Wassily Leontief）于20 世紀30 年代提出。該方法是一種從上至下的碳足跡計算方法，通過投入產出表中初始和中間投入、中間和最終產品輸出、系統(tǒng)平衡關系等核算研究對象的碳足跡[12]，投入產出法核算碳足跡所需的人力、物力資源較少，適用于宏觀系統(tǒng)的分析。

1.3 混合生命周期評價法

混合生命周期評價法（Hybrid Life Cycle Assessment，HLCA）是將生命周期評價法和投入產出法相結合的一種碳足跡計算方法。混合生命周期評價法保留了2 種方法的優(yōu)點，減少了碳足跡計算過程的復雜性，適用于宏觀和微觀系統(tǒng)的碳足跡分析。因混合生命周期評價法在實踐中對研究人員的理論要求較高，所以目前運用混合生命周期評價法核算碳足跡的研究不多[15]。

2 基于LCA 法評價果類農產品碳足跡

通過對碳足跡核算方法進行對比，再結合目前國外碳標簽制度推行國家中對產品碳足跡核算方法的研究情況可以得知，目前對產品碳足跡進行核算廣泛采用的方法為生命周期評價法。由于各國對產品碳足跡進行核算時大多采用生命周期評價法，說明用生命周期評價法計算產品碳足跡有一定的可靠性。生命周期評價（LCA）法是評價產品或服務對環(huán)境產生多少影響的一種方法，可以核算產品到商品的各個環(huán)節(jié)碳排放量，主要包括商品到消費者的環(huán)節(jié)和商品到商品的環(huán)節(jié)。果類農產品的評價步驟為：確定過程圖、確定系統(tǒng)邊界、收集數(shù)據(jù)、計算碳足跡、檢查不確定因素[3]。

2.1 確定過程圖

農產品的生命過程圖包括產品的種植、生產、消費和廢棄物處置的所有環(huán)節(jié)。繪制過程圖可以大致了解農產品生命周期中的CO2排放環(huán)節(jié)，因此，繪制過程圖是碳足跡計算過程的重要部分。根據(jù)生命周期所屬階段的不同建立不同的過程圖，首先應確定選定產品對象屬于商業(yè)到消費者（B2C）還是商業(yè)到商業(yè)（B2B）[16]。B2C 的評價內容包含產品的整個生命周期，即“從搖籃到墳墓”。B2B 的評價內容包括原材料通過生產再到產品到達一個新的階段，即所謂的“從搖籃到大門”。B2C 過程圖和B2B 過程圖是不同的，如圖1、圖2 所示。

圖1 B2C 過程圖

圖2 B2B 過程圖

2.2 確定系統(tǒng)邊界

農產品的碳足跡核算的系統(tǒng)邊界包括產品從種植到處置的全過程，由農資的生產開始，至農產品收獲處置完廢棄物結束。邊界確定，是指在計算碳足跡之前，要確定產品生命周期中的各階段是否在碳足跡核算的范圍之內，各階段產生的CO2排放是否屬于核算范圍，確定系統(tǒng)邊界要將產品全生命周期中CO2排放包含在內[17]。在確定系統(tǒng)邊界時應將所有實質性貢獻（指某一活動、某一耗能碳排放量預期占產品碳足跡的1%以上）納入核算范圍，非實質性貢獻（碳排放量預期占產品碳足跡1%以下的排放源；消費者到零售店的交通能耗；畜力運輸）不需要納入核算范圍。

2.3 收集數(shù)據(jù)

繪制完過程圖，核定計算碳足跡系統(tǒng)邊界后需進行數(shù)據(jù)收集，一般收集產品生命周期各個階段中活動水平數(shù)據(jù)和排放因子。

活動水平數(shù)據(jù)指產品生命周期中的耗能數(shù)據(jù)。活動水平數(shù)據(jù)有初級和次級之分，初級活動水平數(shù)據(jù)可直接測量獲得，如農業(yè)協(xié)會的行業(yè)報告中的數(shù)據(jù)；次級活動水平數(shù)據(jù)無法直接獲取，一般通過對同一原料或同類產品進行測量而獲取平均數(shù)據(jù)。收集數(shù)據(jù)要盡量保證收集準確性高的初級活動水平數(shù)據(jù)。當無法獲取初級活動水平數(shù)據(jù)時，應盡量獲取有效性高的次級活動水平數(shù)據(jù)，例如從文獻或行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)中獲取。排放因子是每個階段碳排放的轉換媒介，可以將每個階段活動水平中的數(shù)據(jù)轉換為碳排放量。

2.4 計算碳足跡

通過碳足跡計算公式核算產品不同環(huán)節(jié)耗能活動的碳排放量，將各個環(huán)節(jié)碳排放量加和就是農產品的總碳排放量。其中每個環(huán)節(jié)的活動水平數(shù)據(jù)與相應排放因子的乘積為這一環(huán)節(jié)的碳排放量。

2.5 檢查不確定性

不確定性檢驗是為了確認碳足跡計算的準確性，不確定性檢驗不是必要的執(zhí)行事項，但執(zhí)行不確定性檢驗可以提高農產品碳足跡計算的可信度，可以進一步評估收集數(shù)據(jù)的質量。

3 天水花牛蘋果碳足跡評價

3.1 產品背景與功能單位

甘肅是蘋果生產大省，產量約占我國蘋果產量的1/10，2019 年蘋果產量291.5 萬t，僅天水花牛蘋果產量就達243 萬t（國家統(tǒng)計年鑒）。本研究以花牛蘋果為研究對象，核算花牛蘋果在整個生命周期中的碳排放情況，找出花牛蘋果碳足跡熱點環(huán)節(jié)，為企業(yè)針對花牛蘋果碳減排提供依據(jù)?；ㄅＬO果憑著色澤艷、果形美、口感好等特點已經(jīng)走進了歐洲市場，但蘋果的出口在未來極可能會面臨碳標簽貿易壁壘，因此對花牛蘋果進行碳足跡評價和碳標簽核算有極大的現(xiàn)實意義。本研究通過調研天水花牛蘋果（集團）有限責任公司獲取數(shù)據(jù)，對花牛蘋果進行了碳足跡評價。調研得知該公司花牛蘋果果園面積約100 hm2，年產量約為3 000 t，每667 m2年產量約2 t。當選定目標產品后需要確定該產品功能單位，本研究將花牛蘋果的功能單位確定為1 kg，即核算1 kg 花牛蘋果的碳足跡。

3.2 花牛蘋果碳足跡計算

3.2.1 繪制過程圖

本研究選取的是產品從種植到消費的過程，因為消費者在蘋果食用階段和廢棄果核階段基本不會產生碳排放，所以本研究采用B2B 評價模式來繪制花牛蘋果過程圖，如圖3 所示。

圖3 天水花牛蘋果碳足跡過程圖

3.2.2 確定系統(tǒng)邊界

花牛蘋果的系統(tǒng)邊界包括蘋果的種植、收獲、運輸、生產加工、運輸分銷5 個階段，不包括產品的零售階段。由于蘋果加工企業(yè)至分銷中心距離少于1 km，因此分銷運輸環(huán)節(jié)碳排放忽略不計，其次，蘋果在包裝過程中使用的薄膜和套裝碳排放相對于1 kg 蘋果而言微乎其微，也忽略不計。因而在核算花牛蘋果碳足跡時應重點關注肥料施用量、農藥噴灑、耗電、燃油、人工等耗能過程。

3.2.3 收集數(shù)據(jù)

通過對天水花牛蘋果（集團）有限公司調研，獲得了相關的活動水平數(shù)據(jù)，包括果園面積、產量、肥料施用量、農藥噴灑量、農藥噴灑燃油、生產加工耗電量、人工、果園到企業(yè)的運輸距離等?；ㄅＬO果園基本數(shù)據(jù)及其消耗的主要生產資料見表1。

表1 花牛蘋果園基本數(shù)據(jù)及其消耗的主要生產資料

依據(jù)所收集到的數(shù)據(jù)，計算出每千克花牛蘋果耗能情況，詳見表2。

表2 每生產1 kg 花牛蘋果消耗的生產資料

通過查閱文獻，獲得每生產1 kg 花牛蘋果的碳排放系數(shù)，詳見表3。

表3 每生產1 kg花牛蘋果的碳排放系數(shù)

3.2.4 碳足跡計算

產品生產過程中各項活動和能源消耗產生的碳排放（Eh）用碳當量（Ce）表示[14]，計算公式為：

Ehi＝Ai×Ci

式中，Ehi 表示第i 種活動的碳排放量；Ai 表示第i 種活動的活動水平；Ci 表示第i 種活動的排放因子。

碳排放總量計算公式為：

得出的天水花牛蘋果各環(huán)節(jié)的碳排放量見表4。每千克天水花牛蘋果碳足跡為0.069 824 9 kg Ce，其中，蘋果原材料獲取階段中化肥、有機肥施用和農藥噴灑的碳排放為0.037 573 0 kg Ce，蘋果栽培管理活動中燃油消耗和人工耗能碳排放為0.010 233 0 kg Ce，蘋果生產加工階段電能碳排放為0.020 825 0 kg Ce，運輸階段碳排放為0.001 193 7 kg Ce。

表4 每生產1 kg 花牛蘋果的碳排放 kgCe

3.2.5 不確定性檢查

雖然蘋果各個階段活動水平數(shù)據(jù)都是從天水花牛蘋果（集團）有限責任公司直接調研獲取，但在蘋果種植過程中，企業(yè)并未針對所有環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一的能源消耗監(jiān)測，也可能會存在不同種植基地農資投入情況不同，因而獲取的初級數(shù)據(jù)存在些許誤差，導致最后核算結果也存在一定偏差。

3.3 花牛蘋果碳足跡構成分析

從蘋果生長過程中碳足跡構成比例來看，蘋果種植環(huán)節(jié)肥料施用過程中由于有機肥施用較多，所以有機肥施用造成的碳排放貢獻較多，達到29.36%，為0.020 500 0 kg Ce/kg；其次是電能消耗碳排放，為0.020 825 0 kg Ce/kg，占29.82%。在化肥施用過程中，氮肥施用造成的碳排放也相對較多，占19.94%，為0.013 92 kg Ce/kg。燃油消耗的碳排放為0.010 080 0 kg Ce/kg，占14.44%。相對而言，人工勞作、殺蟲劑、殺菌劑、公路運輸、磷肥和鉀肥所產生的碳排放占比較小，分別為0.22%、0.57%、1.04%、1.71%、1.37%和1.53%（表4、圖4）。可以得出，花牛蘋果生命周期中的碳排放熱點環(huán)節(jié)為施肥環(huán)節(jié)和生產加工電能消耗環(huán)節(jié)。

圖4 每生產1 kg 蘋果的碳足跡構成

3.4 花牛蘋果碳減排措施

對花牛蘋果碳足跡構成進行分析得知，花牛蘋果碳排放熱點主要是化肥施用、電能消耗和機械燃油。結合花牛蘋果種植實際情況，對減排環(huán)節(jié)提出如下建議。

（1）減少氮肥施用量，增加有機肥或農家肥施用量?；ㄅＬO果在肥料施用環(huán)節(jié)，氮肥施用量115 kg，占肥料施用環(huán)節(jié)碳排放的37.05%；每667 m2有機肥施用量為1 000 kg，占肥料施用環(huán)節(jié)碳排放的54.56%，每千克氮肥施用的碳排放大約是每千克有機肥施用碳排放的42 倍。有研究[20]發(fā)現(xiàn)，我國水果種植每667 m2施用氮肥10.0～16.7 kg 較為合適。通過減少氮肥、增加有機肥或農家肥投入，不僅會提高肥料利用率，還會較大程度減少花牛蘋果種植階段碳排放量。

（2）加工企業(yè)投入低能耗設備?；ㄅＬO果生產加工階段碳排放量接近蘋果整個生命周期碳排放的1/3，這是相當重要的碳熱點環(huán)節(jié)。加工企業(yè)在權衡利潤的同時可以投入環(huán)保設備或盡量減少高耗能設備的運轉，例如在農藥噴灑階段用植保無人機噴灑代替燃油機械噴灑，蘋果清洗階段可以以人工清洗取代機器清洗等。

4 天水花牛蘋果碳標簽制度分析

碳標簽也被稱為碳標識，指為了緩解氣候變化，減少CO2排放，推廣低碳排放技術，把產品生命周期全過程的CO2排放量在產品標簽上用量化的指數(shù)標示出來，以標簽的形式告知消費者產品的碳信息[21]，消費者可以直觀地知道所購買產品的CO2排放量，建立以消費者為主的低碳消費模式[22]。

2015 年中共中央、國務院印發(fā)的《生態(tài)文明體制改革總體方案》提出了“建立統(tǒng)一的綠色產品體系”，指出要將目前的環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水、循環(huán)、低碳、再生、有機等產品統(tǒng)一整合為綠色產品，從而建立統(tǒng)一的綠色產品標準、認證、標識等體系[23]。西方部分國家已經(jīng)提出了碳關稅方案并且獲得了認可，碳標簽制度可以進一步為企業(yè)產品出口提供保障。建立花牛蘋果碳標簽制度，加大對碳標簽工作的推動，對花牛蘋果市場競爭力和發(fā)展力都具有重大意義。通過前期市場調研和數(shù)據(jù)分析，我們對花牛蘋果碳標簽制度的建立提出以下建議。

（1）落實碳標簽認證。產品認證標志是消費者辨別產品質量、功能和是否低碳的依據(jù)，產品認證應由第三方權威機構進行認證，產品認證不僅可以保證蘋果低碳的有效性，還可以為消費者購買低碳蘋果提供參考依據(jù)[24]。碳標簽認證在提高企業(yè)低碳競爭力的同時，還可以大致告知消費者該產品對環(huán)境的影響，讓消費者更好地做出判斷，增強對碳標簽的信任度。

（2）普及低碳知識，大力宣傳碳標簽。碳標簽制度建設的前期工作主要在于提高公民公共文明素養(yǎng)，保證消費者、經(jīng)銷商和企業(yè)等政府部門對碳標簽制度的信任。政府應加大對低碳理念的宣傳推廣，加強人們對碳標簽的重視程度，使碳標簽漸漸融入市場。繼而擴大碳標簽制度的影響程度，讓消費者認識到低碳減排對環(huán)境帶來的積極意義，使消費者自愿購買貼有碳標簽的花牛蘋果。政府在保證消費者權益的同時可以引導消費者漸漸養(yǎng)成綠色消費的習慣，為促進低碳經(jīng)濟的發(fā)展作貢獻。

（3）提高企業(yè)社會責任感。加強對花牛蘋果生產加工企業(yè)的監(jiān)管力度，使企業(yè)將低碳減排當成一種責任，讓企業(yè)積極維護碳標簽公信度，讓企業(yè)認識到碳標簽制度帶來的品牌效益和經(jīng)濟收益，使企業(yè)自己積極推廣碳標簽制度，達成碳標簽設立的初衷。政府也可制定企業(yè)低碳生產規(guī)范，使企業(yè)自覺履行社會責任。

（4）政企投入補貼，助力碳標簽起步。政府應扶持企業(yè)的綠色生產，打造生態(tài)與經(jīng)濟一體化的創(chuàng)新發(fā)展，使企業(yè)不斷探索低碳公益新模式。政府在碳標簽推行過程中應起到帶頭引領作用，積極推進碳標簽制度的實施。對推廣產品碳標簽的生產企業(yè)而言，政府可引入資金和相關政策扶持，減少企業(yè)推廣低碳產品的成本投入；對于消費者而言，政府也可對購買加貼碳標簽蘋果的消費者適當予以補貼，以鼓勵消費者購買低碳排放的蘋果，進而助力碳標簽的推廣。

5 結論與展望

在全球氣候變暖的大環(huán)境下，農產品生產活動產生的溫室氣體量不容小覷，減少溫室氣體排放量刻不容緩。本研究基于生命周期評價法對天水花牛蘋果進行了碳足跡評價分析，通過核算，每千克天水花牛蘋果碳足跡為0.069 824 9 kg Ce，即每千克花牛蘋果在其生命周期中CO2排放量為0.256 024 6 kg，其中CO2排放的主要環(huán)節(jié)為施肥環(huán)節(jié)和生產加工電能消耗環(huán)節(jié)，分別占到總排放量的52.20%和29.82%，因此生產企業(yè)可通過減少化肥投入比率、優(yōu)化產品生產工藝、優(yōu)先選擇環(huán)保設備等措施來減少花牛蘋果碳排放。

作為世界最大的發(fā)展中國家和貨物貿易出口國，我國要以積極的態(tài)度面對碳標簽帶來的影響。首先，要積極應對貿易壁壘，維持我國對外貿易地位；其次，要順應低碳經(jīng)濟發(fā)展趨勢，減少溫室氣體排放，盡大國減排的責任和義務[25]。農產品碳足跡計算是碳標簽制度推行的關鍵，作為企業(yè)應適應國際規(guī)則積極發(fā)展低碳經(jīng)濟；作為消費者應培養(yǎng)低碳意識，養(yǎng)成環(huán)境友好型消費習慣；作為政府應積極扶持，助力企業(yè)對產品進行低碳化和標簽化發(fā)展。當下應結合“一帶一路”戰(zhàn)略，加快特色農產品碳標簽制度進程的推進，促進低碳農業(yè)的發(fā)展。