一种基于全生命周期农业碳排放及其减排潜力的核算方法

本发明数据分析领域，涉及一种基于全生命周期农业碳排放及其减排潜力的核算方法。

背景技术：

1、农业碳排放核算是农业低碳发展的重要支撑，广泛应用于农业碳交易、碳标签认证、碳汇项目开发、低碳农业技术推广等领域，是农业环境管理、低碳决策的核心技术手段之一。在实际应用中，即使部分方法能够获取目标区域的本地化基线参数，例如通过实地监测或农户调查获得特定农田的施肥量、灌溉量、农机油耗等数据，现有方法也仅能基于这些参数计算出单一的基线碳排放量。

2、然而，仅基于基线碳排放量无法准确评估碳减排效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明为解决上述问题，提供一种基于全生命周期农业碳排放及其减排潜力的核算方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，提供一种基于全生命周期农业碳排放及其减排潜力的核算方法，包括：获取客户端发送的目标农业区域的标识信息；根据标识信息，从预设数据库中调用与目标农业区域对应的基线参数集；其中，基线参数集涵盖农作物从播种到收获的全生育期，所包括的直接碳排放量和间接碳排放量；响应于客户端选择的至少一种减排情景，将基线总碳排放量与至少一种减排情景下的总碳排放量的差值，确定为目标农业区域的碳减排量，并输出给客户端，其中，基线总碳排放量根据基线参数集确定。

4、由此可知，本方法在获取客户端发送的目标农业区域标识后，并非直接输出单一基线碳排放量，而是从预设数据库中调用该区域对应的本地化基线参数集，并响应客户端对至少一种减排情景的选择，将基于基线参数集确定的基线总碳排放量与减排情景下的总碳排放量进行差值运算，从而得到该区域的碳减排量。这一过程将本地化基线参数与多情景减排模拟有机衔接，使得原本仅能静态输出的基线碳排放数据，转化为可量化、可对比的减排效果评估结果，以实现准确评估碳减排效果。

5、可选地，直接碳排放量包括农田土壤n2o排放量与农田ch4排放带来的碳排放量之和；其中，

6、农田土壤n2o碳排放量根据农田土壤n2o排放带来的碳排放量、总氮输入量、氮肥的直接排放因子、作物排水有机土面积、氧化亚氮直接排放因子以及n2o转换为co2e的系数确定；

7、农田ch4碳排放量根据种植面积、农作物生育期、基准日排放因子、生育期水分管理标度因子、季前水分管理标度因子、有机物料施用标度因子、土壤类型标度因子以及ch4转换为co2的系数确定。

8、由此可知，直接碳排放量被进一步限定为农田土壤n2o排放量与农田ch4排放带来的碳排放量之和，并明确了各自依赖的具体参数。农田土壤n2o碳排放量由总氮输入量、作物排水有机土面积、旱地或稻田对应的直接排放因子等参数共同确定，覆盖了氮肥施用和有机土排水两类关键排放来源；农田ch4碳排放量则由种植面积、农作物生育期、基准日排放因子及水分管理、有机物料施用、土壤类型等多维度标度因子确定，充分纳入了影响稻田甲烷排放的核心变量。这一限定使得直接碳排放的核算边界完整覆盖了农田温室气体的主要产生途径，为后续公式化计算提供了明确的参数基础。

9、可选地，农田土壤n2o碳排放量满足如下关系：

10、；

11、其中，k表示目标农业区域中的总k种作物种类，k为大于或等于1的整数，i表示种作物种类中的第i种作物种类；表示目标农业区域中的k种作物的农田土壤n2o排放带来的碳排放总量；表示针对第i种作物种类的总氮输入量；为氮肥的直接排放因子；表示第i种作物类型的作物排水有机土面积；表示农业排水有机土的氧化亚氮直接排放因子；为n2o转换为co2e的系数；

12、农田ch4碳排放量满足如下关系：

13、；

14、其中，表示目标农业区域中的总k种作物的农田ch4排放带来的碳排放总量；表示第i种作物种类的种植面积，表示第i种作物种类的农作物生育期；表示基准日排放因子；为生育期水分管理标度因子；为季前水分管理标度因子；为有机物料施用标度因子；为土壤类型标度因子；27为ch4转换为co2e的系数。

15、由此可知，上述关系使得不同土壤类型、不同水分条件下的排放差异被精确反映，实现了对不同农作管理措施下甲烷排放差异的精细化表征。

16、可选地，间接碳排放量根据目标农业区域中投入种植的农资原材料开采过程中的碳排放量、目标农业区域中投入种植的农资生产过程的碳排放量、目标农业区域中作物种植过程田间管理的碳排放量、与目标农业区域相关的运输环节的碳排放量以及目标农业区域中化肥和有机肥施用直接排放的n2o量确定。

17、由此可知，上述关系将核算边界从农田现场延伸至上游产业链的农资开采与生产环节，以及下游的运输环节，同时将田间管理过程中化肥和有机肥施用的排放纳入间接碳排放范畴，形成了完整的间接排放核算链条，避免了因核算边界遗漏导致的碳排放低估问题。

18、可选地，间接碳排放量满足如下关系：

19、；

20、其中，表示间接碳排放量；为目标农业区域中投入种植的农资原材料开采过程中的碳排放量，为目标农业区域中投入种植的农资生产过程的碳排放量，为目标农业区域中作物种植过程田间管理的碳排放量，为与目标农业区域相关的运输环节的碳排放量，为目标农业区域中化肥和有机肥施用直接排放的n2o量；

21、其中，；k表示目标农业区域中的总k种作物种类，k为大于或等于1的整数，表示种作物种类中的第i种作物种类对应的农资投入品在j环境特征下的用量；为第i种作物种类对应的农资投入品在j环境特征下的碳排放因子；

22、其中，；为目标农业区域中化肥和有机肥中氮素通过大气氮沉降产生的n2o量；e为目标农业区域中化肥和有机肥中氮素通过淋溶和径流间接产生的n2o量；

23、其中，；为目标农业区域中化肥中氮素施用量，为目标农业区域中有机肥中氮素施用量；0.0109为氮素直接排放的排放因子，为n2o转换为co2e的系数；

24、其中，，20%和10%分别为有机肥和化肥中氮素的挥发量假定值，0.0075为淋溶和径流损失引起n2o排放的因子；0.01为大气氮沉降引起n2o排放的因子；

25、其中，，20%为淋溶和径流环节中氮素损失率，0.0075为淋溶和径流损失引起n2o排放的因子。

26、由此可知，上述关系使得不同环境条件下农资投入的排放差异得以区分。化肥和有机肥施用产生的碳排放被进一步拆解为直接排放、大气氮沉降排放和淋溶径流排放三个子项，分别通过3种关系计算，各关系中氮素施用量、挥发量假定值、损失率等参数均采用本地化取值，使得间接碳排放核算结果更贴合目标区域的实际情况。

27、可选地，至少一种减排情景对应如下多项中至少一项碳减排放量：目标农业区域中农机作业过程中燃油或电力消耗产生的碳排放量、目标农业区域中化肥生产与投入碳排放量、目标农业区域中农药、农膜生产与投入碳排放量、目标农业区域中灌溉能耗碳排放量、目标农业区域中土壤温室气体ch4碳排放量、目标农业区域中畜禽粪污管理产生的碳排放量。

28、由此可知，减排情景对应的碳排放量被进一步细化为农机作业能耗、化肥生产与投入、农药农膜生产与投入、灌溉能耗、土壤温室气体ch4以及畜禽粪污管理六类排放项。这种分类方式将减排措施与具体的排放来源建立了对应关系，使得用户选择的每种减排情景都能够映射到特定的排放核算模型，避免了因减排情景与排放来源脱节而导致减排量核算失真的问题。

29、可选地，农机作业过程中燃油或电力消耗产生的碳排放量满足如下关系：

30、；

31、其中，表示农机作业过程中燃油或电力消耗产生的碳排放量，为目标农业区域中第u项农机作业的面积；为第u项农机作业的燃油消耗量或电力消耗量；为燃油或电力的碳排放因子。

32、由此可知，上述关系允许通过替换的参数类型（如将柴油消耗量替换为电力消耗量）以及对应调整的取值，灵活适配节能农机替代、作业次数优化、新能源农机替代等不同减排情景，使得农机环节的减排效果能够在统一的计算框架下实现量化对比。

33、可选地，化肥生产与投入碳排放量满足如下关系：

34、；

35、其中，表示化肥生产与投入碳排放量；、、分别为单位面积氮肥、磷肥、钾肥施用量；、、分别为氮肥、磷肥、的钾肥的生产排放因子；

36、农药、农膜生产与投入碳排放量满足如下关系：

37、；

38、其中，表示农药、农膜生产与投入碳排放量，为单位面积农药施用量，为单位面积农膜使用量；为农药生产碳排放因子；为农膜生产碳排放因子。

39、由此可知，化肥生产与投入碳排放通过将氮、磷、钾肥的施用量与各自生产排放因子相乘并求和的方式计算，农药和农膜碳排放则分别通过施用量与对应排放因子的乘积计算。这种分项核算结构使得氮肥减量、有机肥替代、缓释肥应用等不同减排措施能够独立调整对应参数（如降低m或替换排放因子），而不影响其他农资项的核算，从而精确反映单项农资减排措施的实际效果。

40、可选地，灌溉能耗碳排放量满足如下关系：

41、；

42、其中，为灌溉能耗碳排放量，为目标农业区域中的种植面积，为单位面积灌溉水量；为提水能耗；为燃油或电力的碳排放因子；

43、土壤温室气体ch4碳排放量满足如下关系：

44、；

45、其中，为土壤温室气体ch4碳排放量，m5表示目标农业区域中的稻田种植面积，表示水稻生育期，表示基准日排放因子；、、、分别生育期水分管理、季前水分管理、有机物料施用、土壤类型标度因子；27为ch4转换为co2e的系数。

46、由此可知，灌溉能耗碳排放通过种植面积、单位面积灌溉水量、提水能耗及碳排放因子四者相乘计算，土壤温室气体的碳排放则通过稻田面积、生育期天数、基准日排放因子及多个标度因子的乘积计算。当用户选择喷灌、滴灌或间歇灌溉等减排情景时，可通过调整灌溉水量或水分管理标度因子等参数，同时影响灌溉能耗和土壤甲烷排放两项核算结果，实现了对灌溉管理措施，即“节能+降甲烷”双重减排效果的同步量化。

47、可选地，畜禽粪污管理产生的碳排放量满足如下关系：

48、；

49、其中，为畜禽粪污管理产生的碳排放量，为单位面积农田承载的畜禽粪污氮排泄量，为粪污挥发性固体含量；为ch4最大产生潜力，27为ch4转换为co2e的系数。

50、由此可知，畜禽粪污管理碳排放通过单位面积氮排泄量、挥发性固体含量、最大产生潜力及甲烷转换系数相乘计算。公式中各参数在密闭储存、好氧堆肥、厌氧消化产沼气等不同减排情景下可取不同数值，例如好氧堆肥可降低挥发性固体含量vs的取值，厌氧消化可通过沼气回收影响mcf的取值，从而使得不同粪污处理方式的减排效果能够在统一的计算模型下实现可比可算，为畜禽粪污资源化路径的优选提供量化依据。

51、本发明的目标和其他优点可以通过下面的具体实施方式部分来实现和获得。