柏振忠，鐘雨欣，胡婉玲，王紅玲

（1.中南民族大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，武漢 430074；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，武漢 430070；3.湖北碳排放權(quán)交易中心，武漢 430070；4.湖北大學(xué)商學(xué)院，武漢 430062）

聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）2010年正式提出，氣候智慧型農(nóng)業(yè)具體指能夠可持續(xù)提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率、減少溫室氣體排放、提高農(nóng)業(yè)對(duì)氣候的適應(yīng)性、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。聯(lián)合國(guó)政府氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第六次評(píng)估報(bào)告指出，目前大氣中二氧化碳濃度處于至少200萬年來的最高點(diǎn)，同時(shí)全球?qū)⑷孢M(jìn)入到“碳中和”時(shí)代，各國(guó)將努力到21世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)碳中和。農(nóng)業(yè)一方面是受氣候變化影響最顯著和最脆弱的領(lǐng)域，另一方面也是人為溫室氣體的重要排放源之一，在全球碳循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。在此背景下，農(nóng)業(yè)受環(huán)境限制將不得不改變現(xiàn)有的生產(chǎn)方式，氣候智慧型農(nóng)業(yè)便成為發(fā)展可持續(xù)性農(nóng)業(yè)的最優(yōu)選擇，而碳計(jì)量又是測(cè)度和分析氣候智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)低碳生產(chǎn)水平的工具。Van Wijk等［1］認(rèn)為氣候智慧型農(nóng)業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)溫室氣體的排放有減緩作用。白雄雄等［2］采用綜合分析法評(píng)估氣候智慧型農(nóng)業(yè)管理措施的土壤固碳效果，發(fā)現(xiàn)最有效的土壤固碳措施是生物固碳，其次是覆蓋應(yīng)用和保護(hù)性耕作。羅婷［3］認(rèn)為深入研究中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的碳排放現(xiàn)狀，正確計(jì)量農(nóng)業(yè)各相關(guān)產(chǎn)業(yè)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放量，并以此為依據(jù)制定合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及發(fā)展模式，進(jìn)而減少溫室氣體排放，對(duì)緩解全球氣候變暖趨勢(shì)具有重要而深遠(yuǎn)的意義。程琨［4］構(gòu)建中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及碳排放數(shù)據(jù)庫，并采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)與模型相結(jié)合的研究方法，研究中國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放及其減排潛力的統(tǒng)計(jì)計(jì)量與模型模擬，并從經(jīng)驗(yàn)中獲得農(nóng)業(yè)碳減排的總量及技術(shù)途徑，為后期農(nóng)業(yè)碳排放計(jì)量方法及定量奠定基礎(chǔ)，并為國(guó)家農(nóng)業(yè)碳減排政策及技術(shù)指導(dǎo)提供科學(xué)依據(jù)。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)氣候智慧型農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)碳計(jì)量方面的研究相對(duì)較少，對(duì)于智慧氣候型農(nóng)業(yè)技術(shù)碳計(jì)量方法學(xué)的研究比較缺乏。本研究借鑒CDM項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)展開討論氣候智慧型農(nóng)業(yè)碳減排方法學(xué)，綜合邊界和基準(zhǔn)線的設(shè)定、碳庫和關(guān)鍵排放源的選取、固碳減排的計(jì)量方法，以稻蝦共作為例分析碳減排途徑，從而得出氣候智慧型農(nóng)業(yè)固碳減排計(jì)量方法學(xué)問題。氣候智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)碳計(jì)量方法學(xué)的完善能為開展低碳農(nóng)業(yè)相關(guān)研究奠定理論基礎(chǔ)和提供研究背景。

1 氣候智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)碳減排措施及實(shí)踐

1.1 氣候智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)碳減排措施類別

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程直接或間接地排放溫室氣體，因而通過對(duì)主要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程碳足跡進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，可以獲取該生產(chǎn)過程的溫室氣體排放總量情況。不同于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，氣候智慧型農(nóng)業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化的適應(yīng)力以及減少溫室氣體排放。當(dāng)前，氣候智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)碳減排措施主要基于提高碳匯功能和減弱碳排放強(qiáng)度兩方面考慮。

1.1.1 提高農(nóng)業(yè)碳匯功能技術(shù)措施 農(nóng)業(yè)碳匯能力指農(nóng)業(yè)系統(tǒng)通過林業(yè)、耕地、草地和濕地等土地資源，吸收并固定二氧化碳等溫室氣體的能力。研究表明，水稻、小麥等糧食作物具有明顯的碳匯功能［5］。利用中國(guó)現(xiàn)有大面積的耕地，通過加大對(duì)糧

1.1 氣候智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)碳減排措施類別

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程直接或間接地排放溫室氣體，因而通過對(duì)主要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程碳足跡進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，可以獲取該生產(chǎn)過程的溫室氣體排放總量情況。不同于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，氣候智慧型農(nóng)業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化的適應(yīng)力以及減少溫室氣體排放。當(dāng)前，氣候智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)碳減排措施主要基于提高碳匯功能和減弱碳排放強(qiáng)度兩方面考慮。

1.1.1 提高農(nóng)業(yè)碳匯功能技術(shù)措施 農(nóng)業(yè)碳匯能力指農(nóng)業(yè)系統(tǒng)通過林業(yè)、耕地、草地和濕地等土地資源，吸收并固定二氧化碳等溫室氣體的能力。研究表明，水稻、小麥等糧食作物具有明顯的碳匯功能［5］。利用中國(guó)現(xiàn)有大面積的耕地，通過加大對(duì)糧食作物種植的保護(hù)和投入，不僅可以保障中國(guó)的糧食生產(chǎn)安全，還可以增強(qiáng)農(nóng)業(yè)的碳匯能力，為低碳減排發(fā)展目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。利用農(nóng)業(yè)的碳匯能力，不僅能夠達(dá)到碳減排的目標(biāo)，還可以實(shí)現(xiàn)提高土壤質(zhì)量的效果，能夠帶來作物增產(chǎn)和氣候改善的雙贏局面。提高農(nóng)業(yè)碳匯功能技術(shù)措施見表1。

表1 氣候智慧型農(nóng)業(yè)提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳匯功能的技術(shù)措施

1.1.2 減弱農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度技術(shù)措施 開荒種植、生物質(zhì)燃燒、牛羊等反芻動(dòng)物腸道發(fā)酵、稻田厭氧分解、化肥施用、畜禽糞便等均會(huì)帶來溫室氣體的大量排放。氣候智慧型農(nóng)業(yè)針對(duì)種植業(yè)、林木業(yè)和畜牧業(yè)采取相應(yīng)的技術(shù)措施，以減弱農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度。例如，農(nóng)林、牧混合種養(yǎng)促進(jìn)碳封存和資源循環(huán)利用［6］，采用科學(xué)的土壤管理方法減弱農(nóng)業(yè)碳排放潛力，通過保護(hù)性耕作減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放等［7］，具體途徑和技術(shù)措施見表2。

表2 氣候智慧型農(nóng)業(yè)碳減排途徑及相應(yīng)技術(shù)措施

1.2 氣候智慧型農(nóng)業(yè)碳減排技術(shù)實(shí)踐

1.2.1 北美洲碳減排技術(shù)實(shí)踐 北美洲的加拿大和美國(guó)土地資源豐富，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、集約化和綠色化。其中，在綠色化生產(chǎn)上，美國(guó)設(shè)立了7個(gè)氣候中心和18個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)長(zhǎng)期定位實(shí)驗(yàn)站在內(nèi)的聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)施包括農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用、增強(qiáng)土壤固碳能力和提高農(nóng)業(yè)部門可再生能源生產(chǎn)等在內(nèi)的多項(xiàng)氣候智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，減緩農(nóng)業(yè)溫室氣體排放［8］，具體技術(shù)措施見表3。

表3 北美洲氣候智慧型農(nóng)業(yè)碳減排技術(shù)

1.2.2 歐洲碳減排技術(shù)實(shí)踐 以英國(guó)和丹麥為代表的歐洲國(guó)家，農(nóng)業(yè)早在20世紀(jì)70年代就進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展階段，在注重提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，謀求達(dá)成社會(huì)效益、生態(tài)效益多贏目標(biāo)。其中，在推進(jìn)氣候智慧型農(nóng)業(yè)實(shí)踐中，其主要是通過作物生產(chǎn)精準(zhǔn)化管理、化學(xué)肥料替代以及建設(shè)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施等，增強(qiáng)生產(chǎn)過程氣候應(yīng)變力，減少溫室氣體排放，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展［8］，具體技術(shù)措施見表4。

表4 歐洲氣候智慧型農(nóng)業(yè)碳減排技術(shù)

1.2.3 亞洲碳減排技術(shù)實(shí)踐 東亞、南亞、東南亞地區(qū)氣候類型多為熱帶季風(fēng)氣候或亞熱帶季風(fēng)氣候，降水豐沛，土壤肥沃，屬于全球的水稻種植區(qū)，所以亞洲的氣候智慧型農(nóng)業(yè)碳減排技術(shù)主要針對(duì)稻田CH4的排放。目前，中國(guó)、日本和泰國(guó)等國(guó)家稻田減排技術(shù)研究已經(jīng)相對(duì)成熟，并且得到了廣泛應(yīng)用，具體措施見表5。

表5 亞洲氣候智慧型農(nóng)業(yè)碳減排技術(shù)

1.2.4 中國(guó)碳減排技術(shù)實(shí)踐 中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是遭受自然災(zāi)害最多的國(guó)家之一，且全球性氣候變暖，對(duì)中國(guó)糧食生產(chǎn)和糧食安全產(chǎn)生了明顯影響。為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、生產(chǎn)力的提升、固碳減排和緩解氣候變化的目標(biāo)，中國(guó)積極響應(yīng)綠色農(nóng)業(yè)生態(tài)發(fā)展的號(hào)召，開始深入研究并應(yīng)用氣候智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)。在當(dāng)前氣候變化條件下不僅能保障糧食生產(chǎn)安全，還可以提高資源利用效率、實(shí)現(xiàn)固碳減排［9］，具體措施見表6。

表6 中國(guó)氣候智慧型農(nóng)業(yè)碳減排技術(shù)

2 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域固碳減排方法學(xué)類型和措施

1997年《京都議定書》引入了清潔發(fā)展機(jī)制，其核心內(nèi)容是允許締約方（即發(fā)達(dá)國(guó)家）與非締約方（即發(fā)展中國(guó)家）進(jìn)行溫室氣體的排放權(quán)交易即完成溫室氣體減排量抵消額的轉(zhuǎn)讓與獲得，該協(xié)議由發(fā)達(dá)國(guó)家提供資金和技術(shù)，進(jìn)而在發(fā)展中國(guó)家實(shí)施溫室氣體減排項(xiàng)目，并且為這些國(guó)家制定了有差別的減排指標(biāo)。《巴黎協(xié)定》提出對(duì)溫室氣體排放的量化控制，指定清潔發(fā)展機(jī)制（Clean development mechanism，CDM）是應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)的重要工具，并且是分析各因素對(duì)環(huán)境影響的重要依據(jù)，也是實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排和減緩溫室效應(yīng)的重要途徑。其中清潔發(fā)展機(jī)制中監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域溫室氣體排放量的大規(guī)模項(xiàng)目方法學(xué)3個(gè)，小規(guī)模項(xiàng)目方法學(xué)14個(gè)［10］，如表7所示。

除表7中農(nóng)業(yè)類的方法學(xué)外，其他方法學(xué)也可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。例如，AMS-II.P（農(nóng)用節(jié)能泵組）、AMS-II.F（農(nóng)業(yè)設(shè)施和活動(dòng)的能源效率和燃料轉(zhuǎn)換措施）、AMS-III.F（通過堆肥避免甲烷排放）、AMS-IIIY（通過從廢水或糞肥處理系統(tǒng)中分離固體而避免甲烷）等。此外，大規(guī)模造林和再造林方法中AR-ACM0003（濕地以外土地的造林和再造林）、小規(guī)模造林和再造林方法中AR-AMS0003（在濕地上開展的造林和再造林項(xiàng)目活動(dòng)）、AR-AM 0014（退化紅樹林生境造林和再造林）、AR-AMS0007（在濕地以外的土地上實(shí)施造林和再造林項(xiàng)目活動(dòng)），可用于開發(fā)相關(guān)農(nóng)業(yè)溫室氣體減排項(xiàng)目。

表7 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域碳減排方法學(xué)類型和措施

3 氣候智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)碳計(jì)量方法學(xué)構(gòu)建存在的困難

3.1 農(nóng)業(yè)碳計(jì)量不同測(cè)算方式帶來的結(jié)果差異

目前有關(guān)農(nóng)業(yè)碳計(jì)量的研究，學(xué)者從不同角度出發(fā)所得到的研究結(jié)果也存在著很大差異。不同的數(shù)據(jù)采集渠道、參數(shù)的選擇和計(jì)量方法的不同等情況都給農(nóng)業(yè)碳計(jì)量帶來了很大的不確定性。例如，計(jì)算農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放量，可以通過化肥施用量、灌溉面積、農(nóng)藥消耗量、農(nóng)機(jī)燃料消耗量、農(nóng)用耕地面積和農(nóng)作物產(chǎn)量等數(shù)據(jù)測(cè)算得出，也可以根據(jù)農(nóng)作物產(chǎn)量和農(nóng)田生產(chǎn)投入來測(cè)算。不同的測(cè)算方法最后得出的結(jié)果也會(huì)具有一定的差異。

3.2 農(nóng)業(yè)溫室氣體排放評(píng)估很難做到準(zhǔn)確

農(nóng)業(yè)溫室氣體排放不僅與肥料施用量、灌溉量、肥料類型以及降雨量等有關(guān)，還受氣候、種植方式、土壤和農(nóng)田管理等因素影響。因此，在計(jì)量碳排放量時(shí)如果只考慮主要的幾個(gè)因素，得出的結(jié)果很難做到精確。例如，華北地區(qū)土壤碳庫飽和水平較低，東北地區(qū)、西藏地區(qū)和西北地區(qū)因年平均氣溫相對(duì)較低、作物復(fù)種指數(shù)低不利于土壤有機(jī)質(zhì)的分解，所以農(nóng)田土壤碳飽和水平高于華北地區(qū)。華南地區(qū)氣候濕潤(rùn)，盛產(chǎn)水稻，有機(jī)物在淹水條件下的土壤中不易分解，所以固碳能力較強(qiáng)。華北地區(qū)氣候干燥，盛產(chǎn)小麥，有機(jī)物在旱田土壤中易于分解，綜上華南地區(qū)土壤固碳能力較華北地區(qū)強(qiáng)。

3.3 農(nóng)業(yè)碳計(jì)量方法較為復(fù)雜

由于實(shí)際數(shù)據(jù)的可獲得性會(huì)因考慮不足，而使得計(jì)量過程面臨很多不確定性。并且，碳計(jì)量結(jié)果也會(huì)因?yàn)椴煌牡乩砦恢?、地?shì)分布、技術(shù)水平和生產(chǎn)管理方式的不同，計(jì)量結(jié)果往往也會(huì)有差異。在計(jì)量過程中，由于農(nóng)作物的時(shí)間邊界和空間邊界確定會(huì)有誤差，所以可能會(huì)導(dǎo)致重復(fù)計(jì)算。例如，在計(jì)量農(nóng)作物的溫室氣體排放量時(shí)，其碳庫包括地上、地下生物量，植物凋落物、秸稈以及土壤碳庫。但是作物成熟以后，地上部分會(huì)被移除，地下部分和秸稈會(huì)在腐蝕后變?yōu)橥寥捞紟斓囊徊糠?，因此可能?huì)導(dǎo)致溫室氣體排放的重復(fù)計(jì)算。

4 氣候智慧型農(nóng)業(yè)碳計(jì)量方法學(xué)開發(fā)路徑：以稻蝦共作為例

4.1 稻蝦共作系統(tǒng)邊界和項(xiàng)目基線的認(rèn)定

4.1.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)基準(zhǔn)線確定 基線是在沒有項(xiàng)目活動(dòng)情況下溫室氣體的排放量［5］。例如李玉娥等［11］研究規(guī)?；B(yǎng)雞場(chǎng)CDM碳減排計(jì)量項(xiàng)目中，未經(jīng)過規(guī)?；B(yǎng)殖時(shí)禽類產(chǎn)生的糞便和污水是用厭氧氧化池處理的，那么就應(yīng)該將基準(zhǔn)線設(shè)為厭氧氧化池。程琨等［13］在測(cè)土配方施肥項(xiàng)目的研究中指出，配方項(xiàng)目基準(zhǔn)線應(yīng)該選取一個(gè)與實(shí)施配方施肥項(xiàng)目的種植方式、土壤特征、施肥方法3種控制量相同的農(nóng)田作為參照，同時(shí)測(cè)量配方施肥項(xiàng)目與對(duì)比農(nóng)田有機(jī)碳的變化和溫室氣體的排放量，將參照農(nóng)田測(cè)量的結(jié)果取平均值作為基準(zhǔn)線水平。

稻蝦共作田間結(jié)構(gòu)包括稻田和蝦溝，基線選擇相同面積且未養(yǎng)殖龍蝦的相似地區(qū)。并且要對(duì)基線樣地利用密閉靜態(tài)箱-氣相色譜法（Shimadzu GG-14B型氣相色譜儀）對(duì)CH4和N2O的排放量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，再利用回歸分析得出溫室氣體的濃度變化率，最后將監(jiān)測(cè)值按照時(shí)間間隔累加平均后，便可得到項(xiàng)目期內(nèi)總的排放量即基線情境下的溫室氣體排放量［14］。

4.1.2 稻蝦共作邊界的認(rèn)定 邊界包括時(shí)間邊界和空間邊界，時(shí)間邊界是生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)施周期的計(jì)量范圍，界定時(shí)間邊界是為了提高碳計(jì)量精確度。一般而言，根據(jù)作物的生長(zhǎng)周期，其溫室氣體排放量計(jì)量的時(shí)間邊界為1年，甚至1個(gè)作物生產(chǎn)周期，而土壤有機(jī)碳一到兩年的變化很難監(jiān)測(cè)到，所以土壤固碳量的計(jì)量則需要較長(zhǎng)的周期，特別是利用直接監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行計(jì)量時(shí)，短時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)結(jié)果并不準(zhǔn)確?？臻g邊界是指參與碳計(jì)量過程中所涉及的地理范圍，主要包括兩部分，即植被碳庫和土壤碳庫。

對(duì)于稻蝦共作而言，水稻為一年生作物，從播種到水稻收獲的時(shí)間周期為1年，故其減排量核算時(shí)間邊界可設(shè)定為1年，而小龍蝦養(yǎng)殖則從投放蝦苗至水稻收獲后最后一次捕撈和投食播種的時(shí)間周期2年，故小龍蝦養(yǎng)殖減排核算時(shí)間邊界為2年。稻蝦共作的田間結(jié)構(gòu)一般中心為水稻種植區(qū)，水稻種植區(qū)四周開挖環(huán)形養(yǎng)殖區(qū)，通常寬度為2.0 m、深度2.0 m［15］，故項(xiàng)目空間邊界應(yīng)該包括水稻農(nóng)田范圍和蝦溝農(nóng)田范圍。

4.1.3 稻蝦共作溫室氣體泄露問題 泄露指發(fā)生在項(xiàng)目邊界以外，但由于項(xiàng)目活動(dòng)需要所引起的且可測(cè)量的溫室氣體排放量增加的情況。所以在稻蝦共作的溫室氣體計(jì)量中，應(yīng)該考慮由于養(yǎng)殖小龍蝦過程中所導(dǎo)致的額外的排放，主要包括以下幾個(gè)方面：一是項(xiàng)目實(shí)施前，需要人為對(duì)田間土壤情況及地溫進(jìn)行測(cè)定，分析土壤含水量、硝化作用強(qiáng)度和土壤表面的溫度，從而得出項(xiàng)目用地是否適宜小龍蝦養(yǎng)殖。在這整個(gè)過程中，由于工作人員取樣以及樣品運(yùn)輸所導(dǎo)致的溫室氣體排放發(fā)生在邊界以外，屬于泄露。二是運(yùn)輸小龍蝦養(yǎng)殖過程中所需要的消毒劑、天然飼料，滅蟲燈、誘蛾器等物理防治的器具等所帶來的溫室氣體排放，屬于泄露。三是氧化亞氮的直接排放，氮肥的施用將會(huì)導(dǎo)致氮素在大氣中擴(kuò)散到邊界以外，從而帶來氧化亞氮的排放。

4.2 稻蝦共作系統(tǒng)溫室氣體排放與減排途徑

4.2.1 稻蝦共作生態(tài)系統(tǒng)碳庫和邊界內(nèi)溫室氣體排放源

1）稻蝦共作生態(tài)系統(tǒng)碳庫的選取。稻蝦共作模式的碳庫主要包括兩部分，植被碳庫和土壤碳庫。植被碳庫指農(nóng)作物植物體，土壤碳庫包含植被秸稈、小龍蝦分泌物及排泄物、地下生物量和有機(jī)肥［16］。全球農(nóng)業(yè)在不同的碳價(jià)格下的經(jīng)濟(jì)減排潛力為1 600～4 300 Mt CO2當(dāng)量，其中土壤固碳占比90%［17］。IPCC提倡的農(nóng)田管理方式證實(shí)良好施肥條件下有機(jī)碳積累速率會(huì)顯著提高，并且通過減少氮肥的過量施用，能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體的減排。所以在稻蝦共作的項(xiàng)目活動(dòng)中，土壤碳庫也包括在內(nèi)。但是水稻在成熟之后，地下根部以及秸稈還田經(jīng)過腐化又成為土壤碳庫的一部分，因此不納入計(jì)量范圍之內(nèi)。

2）稻田溫室氣體關(guān)鍵排放源。①農(nóng)田土壤CO2的排放。土壤呼吸是土壤和大氣碳通量交換的動(dòng)態(tài)過程，項(xiàng)目土壤呼吸主要包括土壤有機(jī)質(zhì)的分解、微生物分解以及水稻根系呼吸［18］。土壤呼吸受很多因素的影響，例如受溫度的影響，土壤呼吸在夏季呼吸絕對(duì)量相對(duì)于冬季大；土壤水分過低，土壤環(huán)境不適宜微生物和水稻根系生存，則CO2排放量就會(huì)減少；稻田施肥后，水稻根系的生物量增加，進(jìn)而促進(jìn)了土壤的呼吸作用，CO2排放量增加；稻田耕作后導(dǎo)致土壤間隙變大，使土壤深層有機(jī)質(zhì)更易氧化并釋放CO2［19］。②淹水稻田CH4排放。CH4的100 a尺度的全球增溫潛勢(shì)是CO2的25倍，CH4是極端厭氧條件下的產(chǎn)物，所以稻田是CH4的重要排放源之一，土壤在淹水條件下處于厭氧狀態(tài)，土壤中動(dòng)植物殘?bào)w、有機(jī)肥和根系分泌物等會(huì)被各種細(xì)菌和甲烷菌轉(zhuǎn)化為CH4排入大氣中。尤其是在水稻生長(zhǎng)旺盛的時(shí)期，土壤中的微生物會(huì)更加活躍，根系分泌物和有機(jī)肥又為甲烷菌提供更多的碳源，再加上適宜的淹水溫度，會(huì)造成CH4排放的高峰［20］。③淹水稻田N2O排放。N2O在100 a尺度的增溫潛勢(shì)為CO2的298倍，淹水稻田的N2O排放主要來源于土壤中的硝化作用和反硝化作用，并且二者是可以同時(shí)發(fā)生的，硝化指在通氣良好的條件下，土壤微生物將銨鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽并釋放部分N2O。反硝化過程指在通氣不良條件下，土壤微生物將硝酸鹽、硝態(tài)氮還原成N2或N2O、NO［21］。同時(shí)小龍蝦的排泄物、殘?bào)w等也提供了額外的氮源，導(dǎo)致了N2O的排放量增加。④農(nóng)用機(jī)械的燃油排放。農(nóng)業(yè)機(jī)械主要包括種植業(yè)機(jī)械、農(nóng)業(yè)運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)用動(dòng)力機(jī)械、農(nóng)田基本建設(shè)機(jī)械等。稻田的農(nóng)用機(jī)械溫室氣體排放主要包括灌溉過程中的電能消耗，播種、收割、施肥和運(yùn)輸過程中燃油消耗。目前農(nóng)用機(jī)械廣泛使用的是柴油，柴油較汽油動(dòng)力強(qiáng)，更具經(jīng)濟(jì)性，但氮氧化物和顆粒物排放顯著。

4.2.2 稻蝦共作的關(guān)鍵減排途徑 根據(jù)稻蝦共作的特點(diǎn)，在進(jìn)行固碳減排計(jì)量時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)考慮邊界內(nèi)由于小龍蝦養(yǎng)殖而導(dǎo)致的溫室氣體排放量的差異。因此，本研究認(rèn)為稻蝦共作碳減排計(jì)量應(yīng)該考慮：①稻蝦共作模式CH4的直接減排。稻蝦共作模式下，小龍蝦鉆洞會(huì)增加稻田土壤中的O2含量，從而降低了甲烷菌的活性，致使CH4排放量降低。據(jù)徐祥玉等［21］試驗(yàn)結(jié)果表明，稻蝦共作模式下，CH4排放量降幅在29.02%～41.19%，在水稻秸稈還田條件下，稻蝦共作模式下CH4排放量比不養(yǎng)殖小龍蝦稻田減少35.1%，比無秸稈還田、不養(yǎng)殖小龍蝦的稻田減少6.6%，小龍蝦取食秸稈會(huì)減少碳源，同時(shí)利用有機(jī)酸的微生物豐度提高可以降低乙酸累積，從而降低CH4排放量。②稻蝦共作模式N2O、CO2的直接減排。稻蝦共作模式即使在非稻季也能夠保持稻田長(zhǎng)期處于淹水狀態(tài)，土壤中的氧氣含量較低，故好氧微生物的活性降低，硝化作用得到抑制，反硝化作用增強(qiáng)，N2O的生成量減少。另外由于使用生石灰進(jìn)行消毒，使得水體的PH升高，從而減少N2O的排放。稻蝦共作模式通常施用有機(jī)肥代替化肥和農(nóng)藥來保障小龍蝦的生產(chǎn)安全，小龍蝦的排泄物以及殘?bào)w也能夠?yàn)榈咎锿寥捞峁┮徊糠逐B(yǎng)分，從而帶來溫室氣體的直接減排。Liu等［22］試驗(yàn)表明，稻蝦共作較常規(guī)稻田可減少56%的N2O排放量。

4.3 稻蝦共作系統(tǒng)溫室氣體減排計(jì)量方法及途徑

4.3.1 計(jì)量的一般原理 稻蝦共作與常規(guī)的稻田相比，能夠降低幾個(gè)關(guān)鍵排放源的溫室氣體排放量，同時(shí)稻蝦共作模式也有利于增加土壤氮素養(yǎng)分含量。孫自川［16］研究表明稻蝦共作模式能夠增加土壤含水量，降低土壤溫度，降低稻田CH4和CO2溫室氣體的排放量。因此可以得到稻蝦共作模式固碳減排計(jì)量的總公式：

式中，Rnet表示稻蝦共作項(xiàng)目?jī)籼紖R量；M表示CH4排放量的差值；N表示N2O直接排放量的差值；C表示稻蝦共作農(nóng)田有機(jī)碳庫變化量的差值；O表示農(nóng)用機(jī)械能源消耗溫室氣體排放量的差值；L表示運(yùn)輸過程中的溫室氣體排放量的差值。

4.3.2 溫室氣體直接監(jiān)測(cè)計(jì)量 利用田間試驗(yàn)對(duì)溫室氣體排放和固碳量進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)最常用的方法就是密閉靜態(tài)箱-氣相色譜法（Shimadzu GG-14B型氣相色譜儀）［23］。稻蝦種養(yǎng)期間每隔7 d在同一地點(diǎn)進(jìn)行采樣，每次抽取20 mL放入真空玻璃瓶中，連續(xù)監(jiān)測(cè)2日取平均值，最后用平均值乘以這段時(shí)間的天數(shù)，便可得到這一階段內(nèi)的CH4和CO2排放量，最后只需要將不同階段的溫室氣體排放總量加總求和即可得到項(xiàng)目期內(nèi)總的溫室氣體排放量。

式（2）中，F(xiàn)表示CH4和CO2排放量；ρ為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下CH4和CO2的密度；h為密閉箱距離稻田水面的距離；dc/dt為濃度的變化率；T為采樣過程中箱內(nèi)平均溫度。

式（3）中，P表示兩次監(jiān)測(cè)CH4和CO2的總排放量；G1、G2分別為第一次和第二次測(cè)得CH4和CO2的排放量；T為兩次測(cè)量間隔的天數(shù)。

4.4 稻蝦共作系統(tǒng)碳減排計(jì)量的不確定性

對(duì)計(jì)量進(jìn)行不確定分析，主要是為了提高結(jié)果的可靠性，是進(jìn)行稻蝦共作模式碳計(jì)量不可或缺的步驟之一。對(duì)稻蝦共作模式的不確定性分析主要討論不確定性的來源，包括稻田基準(zhǔn)線選取的不確定性、由于水稻種植和小龍蝦養(yǎng)殖周期不同導(dǎo)致的稻蝦共作模式時(shí)間邊界和空間邊界選取的不確定性、小龍蝦多次捕撈和運(yùn)輸過程中導(dǎo)致的溫室氣體泄露不能精準(zhǔn)計(jì)量帶來的不確定性等。

5 小結(jié)

從稻蝦共作模式出發(fā)，通過考察農(nóng)戶參與低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的行為、決策等可以發(fā)現(xiàn)，無論是種植業(yè)還是養(yǎng)殖業(yè)，集約化、規(guī)?；a(chǎn)均可顯著降低碳足跡，實(shí)現(xiàn)低碳農(nóng)業(yè)，這與國(guó)家提出的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、走集約化、規(guī)?；缆废喾希?4］。因此探索氣候智慧型農(nóng)業(yè)碳計(jì)量方法學(xué)能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)碳減排政策及技術(shù)指導(dǎo)提供科學(xué)依據(jù)，也能夠?yàn)殚_展低碳農(nóng)業(yè)相關(guān)研究奠定理論基礎(chǔ)和提供研究背景。