|
各辖市（区）农业农村局，常州经开区农业农村工作局：
为推进我市农业碳汇体系建设，引导农业绿色低碳生产方式，依据《市政府关于印发<常州市碳达峰实施方案>的通知》（常政发〔2024〕53号）有关规定，经专家技术论证，现发布《常州灌溉稻田全生命周期碳核算方法学》。
附件：常州灌溉稻田全生命周期碳核算方法学
常州市农业农村局
2025年1月26日
（此件公开发布）
附件
常州灌溉稻田全生命周期碳核算方法学
常州市农业农村局
常州市城市防洪工程管理处
河海大学
金坛区水利局
2024年12月
前言
为规范农田碳汇交易的实施，编制《常州灌溉稻田全生命周期碳核算方法学》。
分为7个部分：
1. 引言
2. 适用条件
3. 引用文件
4. 术语与定义
5. 项目边界及排放源（汇或库）
6. 减排量核算方法学
7. 参考文献：
本方法学由常州市农业农村局归口。
本方法学起草单位：河海大学、常州市城市防洪工程管理处、常州市农业农村局、金坛区水利局。
本方法学主要起草人：刘笑吟、朱献军、庄杨、徐俊增、李亚威、杨超、蔡思博、肖向阳、沈奕帆。
本方法学主要统稿人：刘笑吟、庄杨。
本方法学主要审稿人：金松、张正宇、黄磊、林晨、姜朋辉、金军。
1.引言
农田生态系统占陆地生态系统的38.5%，是其重要组成部分，也是碳循环最活跃的领域之一。农田碳汇包括土壤碳汇和农作物碳汇，极易受人类活动影响。通过提升土壤碳储量和减少温室气体排放，可有效实现粮食安全与应对气候变化的双重目标。在我国2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标下，农田生态系统的减排增汇成为关键环节。
农田土壤碳汇主要指通过土地经营管理措施（如耕作、作物选择、肥料与灌溉管理等）增加土壤有机碳含量的过程，其动态性强，对全球碳循环和土壤生态功能具有重要意义。根据《2019年IPCC国家温室气体清单指南》，农田土壤碳汇是一个变量，不同于土壤碳库。例如，水稻田的碳汇量可通过季节性稻田土壤碳库量差值计算。另一方面，稻田是温室气体排放的主要来源，约占全球农田温室气体排放量的48%。通过优化稻田管理（如减少氮肥施用、改进灌溉方式等），可显著降低甲烷等温室气体排放。
在国际碳市场中，农田减排增汇项目已获广泛认可，多种国际标准发布了与农田土壤碳汇相关的方法学，但这些标准在适用范围和方法学覆盖上有所差异。我国的温室气体减排交易市场（CCER）自2013年启动后发布了多个方法学，其中涉及农田的仅有两个，分别针对稻田供水管理和保护性耕作。由于部分项目执行不规范等问题，2017年后CCER新项目开发被暂停，2023年生态环境部发布的新规进一步明确，仅首批四种方法学（如造林碳汇）适用于温室气体交易，农田碳汇相关方法学仍处于空白。
为填补这一空白，本项目以稻田水分管理为核心，通过优化灌溉模式降低温室气体排放，同时提升土壤有机碳含量和农作物碳增汇能力。项目编制了《常州灌溉稻田全生命周期碳核算方法学》，涵盖适用条件、项目边界、减排量计算及监测方法等内容，以期推动我国农田碳汇方法学研究，为农田碳汇交易市场注入活力，并探索农田生态产品价值实现的新途径。
2. 适用条件
灌溉稻田全生命周期减排增汇项目是指改变水稻灌溉模式，在水稻生长期将水分管理由连续淹灌改为间歇灌溉或控制灌溉的节水灌溉模式。适用条件：（1）以人工/自动调控灌溉为主要灌溉方式的淹水稻田，不适用于旱作稻田、雨养及深水稻田。（2）只针对稻田本田期，直播稻为播种后生育阶段，机插稻为插秧后生育阶段产生的碳排放。（3）不考虑秸秆处理、粮食加工等后续碳排放。（4）稻田有灌溉和排水设施。（5）不能因水分控制导致水稻减产。（6）对项目区农民进行田间准备、灌溉、排水晒田及施肥等培训并提供技术支撑，科学施肥，提高肥料利用率，相关资源要存档并可核证。（7）耕作措施不违反当地法规。（8）采用IPCC提供的默认值计算减排量，或采用静态箱法测定稻田温室气体排放并进行实验室分析（减排量为基线，即未采取水分控制措施时的温室气体排放量与项目实施后温室气体排放量的差值）。（9）适用于常州地区常用水稻品种和水稻种植期（单季晚稻）。
3. 引用文件
中华人民共和国《温室气体自愿减排交易管理办法（试行）》
《2006 IPCC
国家温室气体排放清单编制指南2019年修订版》
《气候智慧型农业作物生产固碳减排监测与核算规范》（NY/T
4300-2023）
《农作物温室气体排放核算指南》（RB/T
095-2022）
IPCC第五次评估报告的《气候变化2013：物理科学基础》
4. 术语与定义
温室气体（Greenhouse
Gas）大气中能够吸收并释放红外辐射的气体的统称。
全球增温潜势（Global
Warming Potential）温室气体在一定时间内产生的累积辐射强迫与相应当量的二氧化碳在等时间内累计辐射强迫的比值，是衡量温室气体增温能力的通用指标。
碳源（Carbon
Source）：向大气中释放二氧化碳的过程、活动或机制，可以分为自然碳源和人为碳源。
碳汇（Carbon
Sink）：从大气中清除二氧化碳的过程、活动或机制，可以分为自然碳汇和人工碳汇。
土壤有机碳库（Soil
Organic Carbon Pool）土壤中有机碳的存储量。
植被碳储量（Carbon
Storage in Vegetation）作物在其生长过程中，通过光合作用固定在植物体（包括地上部分和地下部分）中的有机碳总量。
碳通量（Carbon
Flux）碳循环研究中的基本概念，表示生态系统通过某一个生态断面的碳元素总量。
基准线情景（Baseline
Scenario）在没有实施水分控制减排增汇项目的情景下，原本会在项目边界内实施传统灌溉的种植情景。
灌溉稻田（Irrigated
Paddy Field）指通过人为管理水资源，为稻田提供必要的水分以满足水稻正常生长需求的农业生产方式，与完全依靠自然降水的雨养稻田相对应。
稻田全生命周期（Full Life
Cycle of Paddy Fields）稻田在其整个农业生产周期中，从资源投入、种植、管理到收获所经历的完整过程。
本田期（Main Growing Period in Paddy Fields）特指水稻从移栽或直播之后，进入正常生长到收割前的田间管理期。
淹水灌溉（Flood
Irrigation）一种传统的灌溉方式，指在稻田中持续保持一层水层，使土壤表面长期处于淹水状态，以满足作物生长的水分需求。
间歇灌溉（Intermittent
Irrigation）一种在稻田种植过程中，将稻田交替经历“淹水”和“非淹水”状态的灌溉方法。
控制灌溉（Controlled
Irrigation）一种基于精确控制灌水量和灌水时间的现代化灌溉方法，灌溉需水量小于间歇灌溉。
5. 项目边界及排放源（汇或库）
项目的空间边界：实施水分控制的农田地理边界。
项目核算边界：水稻种植和生长过程中（插秧、播种、翻耕、收割等）使用能源（燃料、用电）带来的温室气体间接排放，灌溉水提水耗能造成的温室气体间接排放，水稻生长过程中稻田甲烷、氧化亚氮、二氧化碳排放，以及土壤、水稻植株碳储量变化等。
项目的开始日期：水稻插秧/播种前开始土壤取样监测土壤有机碳库的日期。项目开始日期原则上不应早于向国家主管部门提交项目备案的日期。如果项目活动日期早于向国家主管部门提交项目备案的日期，项目参与方须提供透明和可核实的证据，证明减排增汇项目最初的主要目的。这些证据必须是发生在项目开始之前，并且是官方的或具有法律效力的文件。
碳汇计入期：项目开始后，相对于基准线情景，由于水分控制产生的土壤有机碳、农作物碳储量增汇和农田生态系统温室气体减排的计入周期。
表1基准线和项目实施阶段碳库的选择
|
碳库种类
|
理由
|
|
水稻植株碳储量
|
作物地上地下部分生物量受水分控制的影响。
|
|
土壤有机碳库
|
水分调控直接影响土壤有机碳库。
|
表2基准线和项目实施阶段温室气体排放源
|
|
排放源
|
气体
|
包括/不包括
|
理由
|
|
气体排放源
|
施用化肥
|
CO2
|
不包括
|
|
|
CH4
|
不包括
|
|
|
N2O
|
包括
|
适用氮肥是N2O主要排放源
|
|
化石燃料消耗
|
CO2
|
包括
|
农用机械、提水灌溉产生的碳排放
|
|
CH4
|
不包括
|
|
|
N2O
|
不包括
|
|
|
土壤有机碳库
|
CO2
|
包括
|
土壤呼吸作用产生碳排放
|
|
CH4
|
包括
|
厌氧条件下土壤甲烷菌产生CH4
|
|
N2O
|
不包括
|
|
|
作物呼吸作用
|
CO2
|
包括
|
作物呼吸作用产生CO2
|
|
CH4
|
不包括
|
|
|
N2O
|
不包括
|
|
6. 减排量核算方法学
6.1情景识别
基准线情景是指在传统水稻种植模式下，原本在项目空间边界内实施灌溉、施肥、用药的管理活动情况。项目实施情景是指实施水分控制，其他条件不变的情况下，在项目空间边界内的管理活动情况。本方法学采用的基准线为相对基准线，项目主体应按照如下步骤执行计算：
1. 识别水稻生产情景，确定核算主体的稻田地理边界及田块类型；
2. 明确功能单位和核算边界，识别温室气体排放源和类型；
3. 确定传统种植模式下，稻田灌溉模式；
4. 确定施肥器械使用化石能源的量、灌溉提水耗电量；
5. 针对碳足迹各组分，选择核算方法，制定方案；
6. 开展田间实测，收集活动数据和排放因子（重点关注传统种植模式下，土壤有机碳库变化情况和稻田碳排放量，在不改变稻田其他种植习惯的情况下，灌溉用水作为项目唯一变量要关注由此改变的温室气体排放量）；
7. 计算核算净温室气体排放量与植物土壤碳储量变化量；
8. 确保数据的准确性和可靠性，进行必要的校验和审核；
9. 将核算结果整理成报告，分析基准线情景和项目实施情景下的农田碳排放和碳汇情况。
6.2碳核算方法
碳核算方法主要包括排放因子法、质量平衡法和实测法3种主要方法。排放因子法是通过已知的排放因子来估算特定活动的碳排放量；质量平衡法是通过输入和输出的差值来计算碳排放；实测法则是直接测量碳排放量。
1. 排放因子法
排放因子是表征单位生产或消费活动量的温室气体排放系数，包括单位热值含碳量或元素碳含量、氧化率等。可以直接采用IPCC、美国环境保护署、欧洲环境机构等提供的已知数据（即缺省值），也可以基于代表性的测量数据来推算。
2. 质量平衡法
质量平衡法可以根据每年用于国家生产生活的新化学物质和设备，计算为满足新设备能力或替换去除气体而消耗的新化学物质份额。对于二氧化碳而言，在碳质量平衡法下，碳排放由输入碳含量减去非二氧化碳的碳输出量得到：
CO2排放=（原料投入量×原料含碳量-产品产出量×产品含碳量-废物输出量×废物含碳量）×44/12
其中，44/12是碳转换成CO2的转换系数。采用基于具体设施和工艺流程的碳质量平衡法计算排放量，可以反映碳排放发生地的实际排放量。
3. 实测法
实测法基于排放源实测基础数据，汇总得到相关碳排放量，通过安装监测仪器、设备，并采用相关技术文件中所要求的方法测量稻田排放到大气中的温室气体，以及土壤、植被碳储量的变化。
6.3项目固碳减排量核算
项目固碳减排量=E基准线情景-E项目实施情景
E=Em+C+ECO2+EN2O+ECH4+S+ΔCsoil
式中各数据参数具体见表3。
表3项目固碳减排量核算所需数据来源
|
输入量
|
单位
|
来源
|
输出量
|
单位
|
|
|
农用机械总用电量（W）
|
kWh
|
当地调研
|
农业机械消耗化石燃料所产生的碳排放（Em）
|
kg
|
项目实施情景固碳减排量（E项目实施情景）
|
|
农用柴油消耗量（T）
|
kg
|
当地调研
|
|
电力碳排放因子（EFCO2）
|
kgCO2·kWh-1
|
生态环境部和国家统计局
|
|
农用柴油排放因子（δ）
|
kg*kg-1
|
IPCC
|
|
水稻播种面积（A）
|
亩
|
当地调研
|
稻田温室气体排放量（ECH4、EN2O、ECO2）
|
kg
|
|
水稻生长期长度（L）
|
d
|
当地调研
|
|
化肥施用量（M）
|
kg*亩-1
|
当地调研
|
|
基础温室气体排放因子（FCH4、FN2O、FCO2）
|
亩-1*d-1
|
稻田实测
|
|
与水分管理方式相关的温室气体调节系数（KCH4、KN2O、KCO2）
|
/
|
稻田实测
|
|
土壤有机碳储量（SOCS0）
|
kg C亩-1
|
稻田实测
|
土壤碳储量变化量（ΔCsoil）
|
kg
|
|
水稻不同灌溉模式下的矫正因子（CSF）
|
/
|
稻田实测
|
|
作物产量（Q）
|
kg*亩-1
|
当地调研
|
作物植被碳储量（S）
|
kg
|
|
收获部分水分系数（f）
|
/
|
罗怀良[5]
|
|
经济系数（Ei）
|
/
|
罗怀良[5]
|
|
植株含碳率（C）
|
/
|
罗怀良[5]
|
|
根冠比（R/T）
|
/
|
稻田实测
|
6.4水稻碳足迹计算
本项目中水稻碳足迹计算分别从农机燃料消耗的CO2排放、稻田土壤CO2排放、稻田CH4、N2O排放、土壤碳储量、作物碳储量几部分来计算。
1. 农机燃料消耗时的CO2排放
水稻生产投入农资（包括农膜、农药、肥料等）、土地翻耕、播种、收割、提水灌溉等过程中农业机械燃料消耗所产生的碳排放由下式计算：
Em=（W×EFCO2）+（T×δ）×44/12 （1.1）
式中，
EFCO2：电力碳排放系数，见表4；
W：农业机械总用电量，kWh；
δ：农用柴油或汽油碳排放系数，见表4；
T：农用柴油或汽油消耗量，kg；
44/12：将C转换成CO2的系数。
2. 稻田土壤呼吸CO2排放
实测法采用静态箱-气相色谱监测法监测稻田甲烷排放，排放因子法估算按下式计算：
ECO2=FCO2×KCO2×A×L （1.2）
式中，
FCO2：基础二氧化碳排放因子，具体参数见表5；
KCO2：与水分管理方式相关的二氧化碳调节系数，具体参数见表5；
A：稻田面积，亩；
L：生长期长度，天。
3. 稻田CH4排放
实测法采用静态箱-气相色谱监测法监测稻田甲烷排放，排放因子法估算按下式计算：
ECH4=FCH4×KCH4×A×L×GWPC （1.3）
式中，
FCH4：基础甲烷排放因子，具体参数见表5；
KCH4：与水分管理方式相关的甲烷调节系数，具体参数见表4；
A：稻田面积，亩；
L：生长期长度，天；
GWPC：CH4增温潜势，取值25；
4. 稻田N2O直接排放
实测法采用静态箱-气相色谱监测法监测稻田氧化亚氮直接排放，排放因子法根据下式计算：
EN2O=FN2O×KN2O×A×L×GWPN （1.4）
式中，
FN2O：基础氧化亚氮排放因子，具体参数见表5；
KN2O：与水分管理方式相关的氧化亚氮调节系数，具体参数见表4；
A：稻田面积，亩；
L：生长期长度，天；
GWPN：N2O增温潜势，取值298。
5. 稻田N2O间接排放
EF-N2O=（EN2O-沉降+EN2O-淋溶及流失）×GWPN （1.5）
式中，
EF-N2O：稻田施肥造成的N2O间接排放量；
EN2O-沉降：施肥造成的气态氮N2O排放量；
EN2O-淋溶及流失：稻田氮淋溶及流失引起的N2O排放量；
GWPN：N2O增温潜势，取值298。
（1）施肥造成的气态氮N2O排放估算公式如下：
EN2O-沉降=(FSN×FRACGASF+FON×FRACGASM)×EF沉降×44/28（1.6）
式中，
FSN：化肥氮用量，单位为kg N ha-1；
FON：有机肥中的氮含量，单位为kg N ha-1；
FRACGASF：施用化肥中含有的氮，以 NH3和NOx形式挥发的比例，具体参数见表6；
FRACGASM：施用有机肥中含有的氮，以 NH3和NOx形式挥发的比例，具体参数见表6；
EF沉降：施用肥料中含有的气态氮损失到大气中，再沉积到土壤和水面引起的 N2O间接排放的排放因子，kg N2O-N
kgN-1，见表6；
44/28：N2O-N 转化成N2O的系数。
（2）稻田氮淋溶及流失引起的N2O排放估算公式按下式计算：
EN2O-淋溶及流失=（FSN+FON）×FRAC淋溶及流失×EF淋溶及流失×44/28 （1.7）
式中，
FSN：化肥氮用量，单位为kg N ha-1；
FON：有机肥中的氮含量，单位为kg N ha-1；
FRAC淋溶及流失：施用肥料通过淋溶和流失的氮损失比例，具体参数见表6；
EF淋溶及流失：施用肥料中的氮素通过淋溶和流失后以N2O排放的比例，kg N2O-N
kgN-1，具体参数见表6。
6. 土壤碳储量变化量
土壤有机碳储量（SOCS0）可根据干燃烧法、通量梯度法、便携式土壤碳通量测定仪、激光诱导击穿光谱（LIBS）、中红外光谱法、重复采样和碳循环模型预测、高锰酸钾氧化法、重铬酸钾氧化-分光光度法等方法监测，其变化量（ΔCsoil）计算见下式。
ΔCsoil=（CSF×SOCS0?SOCS0)×A×44/12 （1.9）
式中，
SOCS0：监测前土壤碳储量，单位为kg C亩-1；
CSF：水稻不同灌溉模式对应的矫正因子，本项目中CSF取值见表7；
A：稻田面积，亩；
44/12：将C转换成CO2的系数。
7. 作物植被碳储量
作物碳储量考虑从地上部分和地下部分两部分进行核算。
S=（S地上+S地下）×A×44/12 （1.10）
S地上=C×Q×（1-f）/Ei （1.11）
S地下=R/T×S地上 （1.12）
式中，
S：区域作物植被碳储量，kg；
C：植株含碳率，%，具体参数见表8；
Q：作物产量，kg/亩；
A：稻田面积，亩；
f：作物收获部分的水分系数，%，见表8；
Ei：作物的经济系数（收获指数），见表8；
R/T：作物地下部分与地上部分的鲜重或干重的比值，不同水分管理下水稻根冠比取值见表8。
44/12：将C转换成CO2的系数。
本项目不考虑秸秆处理、粮食加工等后续碳排放，因为常见的秸秆处理方式主要有焚烧、堆肥两种，不同处理方法产生的温室气体排放量不尽相同；水稻后续脱粒、加工、包装、运送等工序繁多，类型多样，农户均可以根据实际情况自行选择，难以控制，不能定量。虽然由此产生的碳排放也加入了地区碳循环，但已经脱离了灌溉水分控制的影响范畴，为提升计算精度和研究针对性，本项目不予考虑。
表4燃料消耗相关碳排放系数
|
碳源因子
|
碳排放系数
|
参考来源
|
|
农用柴油（汽油）
|
0.5927 kg·kg-1
|
联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）
|
|
农业机械用电
|
0.6451 kgCO2·kWh-1
|
生态环境部和国家统计局《2021年电力二氧化碳排放因子》
|
表5稻田不同灌溉方式下的温室气体相关排放因子
|
温室气体
灌溉模式
|
CH4
|
N2O
|
CO2
|
|
FCH4
|
KCH4
|
FN2O
|
KN2O
|
FCO2
|
KCO2
|
|
淹水灌溉
|
0.044799
|
1
|
5.69×10-5
|
1
|
0.148402
|
1
|
|
间歇灌溉
|
0.044799
|
0.372305
|
5.69×10-5
|
1.504867
|
0.148402
|
1.346911
|
|
控制灌溉
|
0.044799
|
0.251496
|
5.69×10-5
|
2.087208
|
0.148402
|
1.785308
|
表6稻田氧化亚氮间接排放因子
|
排放因子
|
总体
|
详细
|
|
数值
|
范围
|
类别
|
数值
|
范围
|
|
气态氮损失排放因子（EF沉降）
|
0.010
|
0.002~0.018
|
湿润气候
|
0.014
|
0.011~0.017
|
|
干燥气候
|
0.005
|
0.000~0.011
|
|
化肥气态氮损失比例（FRACGASF）
|
0.11
|
0.02~0.33
|
尿素
|
0.15
|
0.03~0.43
|
|
铵盐肥料
|
0.08
|
0.02~0.30
|
|
硝酸盐肥料
|
0.01
|
0.00~0.02
|
|
硝酸铵肥料
|
0.05
|
0.00~0.20
|
|
有机肥气态氮损失比例（FRACGASM）
|
0.21
|
0.00~0.31
|
-
|
-
|
-
|
|
氮淋溶及流失排放因子（EF淋溶及流失）
|
0.011
|
0.000~0.020
|
-
|
-
|
-
|
|
氮肥淋溶及流失比例（FRAC淋溶及流失）
|
0.24
|
0.01~0.73
|
-
|
-
|
-
|
|
注：湿润气候为年降水量与潜在蒸散量之比>1的温带和北方地区，以及年降水量>1000mm的热带地区；干燥气候在为年降水量与潜在蒸散量之比<1的温带与北方地区，和年降水量<1000mm的热带地区。
数据来源于《2019 Refinement to the 2006 IPCC Guidelines for National
Greenhouse GasInventories》。
|
表7水稻不同灌溉模式下土壤碳储量矫正因子
|
灌溉模式
|
CSF
|
|
淹水灌溉
|
0.917
|
|
间歇灌溉
|
0.954
|
|
控制灌溉
|
1.001
|
表8水稻植被碳储量估算参数值
|
经济系数[5]
|
收获部分水分系数[5]
|
平均含碳率[5]
|
根冠比
|
|
0.4562
|
0.0872
|
0.4197
|
淹水灌溉
|
0.2
|
|
间歇灌溉
|
0.23
|
|
控制灌溉
|
0.25
|
参考文献：
[1] 段华平,张悦,赵建波,等.中国农田生态系统的碳足迹分析[J].水土保持学报,2011,25(05):203-208.DOI:10.13870/j.cnki.stbcxb.2011.05.020.
[2] 李波,张俊飚.基于投入视角的我国农业碳排放与经济发展脱钩研究[J].经济经纬,2012,(04):27-31.DOI:10.15931/j.cnki.1006-1096.2012.04.004.
[3] 贺亚亚,田云,张俊飚.湖北省农业碳排放时空比较及驱动因素分析[J].华中农业大学学报(社会科学版),2013,(05):79-85.DOI:10.13300/j.cnki.hnwkxb.2013.05.003.
[4] 田云,张俊飚,李波.中国农业碳排放研究:测算、时空比较及脱钩效应[J].资源科学,2012,34(11):2097-2105.
[7]Dubey A ,Lal R .Carbon Footprint and Sustainability of Agricultural
Production Systems in Punjab, India, and Ohio, USA[J].Journal of Crop
Improvement,2009,23(4):332-350.
[5] 罗怀良. 2009. 川中丘陵地区近55年来农田生态系统植被碳储量动态研究——以四川省盐亭县为例[J]. 自然资源学报, 24(2): 251-258.
[6] 杜江,罗珺,王锐,等.粮食主产区种植业碳功能测算与时空变化规律研究[J].生态与农村环境学报,2019,35(10):1242-1251.DOI:10.19741/j.issn.1673-4831.2019.0192.
[7] 曹黎明,李茂柏,王新其,等.基于生命周期评价的上海市水稻生产的碳足迹[J].生态学报,2014,34(02):491-499.
扫一扫在手机打开当前页  |
党政信息