基于LCA法对农产品物流碳足迹的计算

张佳雯

摘 要：为响应国家节能减排的号召，发展低碳农业，降低农产品物流过程的碳排放是经济可持续发展的有效措施。本文以新鲜马铃薯为例，采用生命周期评价法，通过目的与系统边界设定、数据收集、清单分析，计算了马铃薯在其生命周期各个阶段的碳排放。

关键词：生命周期评估；碳足迹；农产品；物流

碳足迹（Carbon Footprint，CF）被定义为在产品或生命周期内，包括原料获取、生产加工、运输耗能、废弃物处理、回收等环境导致的温室气体排放量总和，这是评估人类活动对环境影响的一种例行方法。在农业生产方面，碳足迹可以被用来评估农作物在生产过程（一个生命周期或作物季）中各项农业活动引起的温室气体排放总量，以此探索农业碳减排的途径或措施。

1 碳足迹计算方法

本文对于产品碳足迹的计算主要是以英国标准协会、碳信托公司与Defra联合发布的以PAS2050为依据的生命周期评估法LCA（Life Cycle Assessment）。LCA法作为一种环境评估工具，能够对当前的环境冲突进行有效的定量分析与评价，同时可以对产品及其“从摇篮到坟墓”的过程所涉及的环境问题进行评价，它的评估方法包括四步：目的和调查范围设定、清单分析、环境影响评估和结果解释。

2 生命周期评价

2.1 目的与调查范围设定

本文通过收集相关数据对新鲜土豆（Solanum lycopersicum）的生命周期过程进行分析，进而得出土豆碳足迹的数据。研究范围是北京市内某企业销售至山东省（运输范围）包括生产种植、运输配送、回收等各阶段所产生的温室气体排放。

2.2 功能单位

功能单位描述了一个产品系统满足的主要功能，决定了产品进行比较的尺度和计量基准，并表明了生命周期评价研究中这一功能的大小本研究中功能单元有单位产量碳足迹（产品碳足迹），单位为kg CO2-eq kg-1。为了给研究提供一个可参考的单位，从而对生鲜农产品的生命周期进行分析，本文取10t土豆为研究对象。

2.3 系统边界

本文中作物生产碳足迹的系统边界确定为种植土豆所输入的生产资料、能源生产过程以及产品的运输等。由于地理位置和气候的影响，我国的土豆生产主要以地膜覆盖为主，运输方式有公路运输、海运、铁路运输等，本文将运输起点设置为北京，消费终端为山东省。为简化系统边界，本文不将产品分销与回收废弃阶段的GHG排放计入评价。

2.4 清单分析

本文将碳源分为柴油、电力及其他排放源（氮磷鉀化肥），碳排放量单位为t CO2e/hm2，马铃薯生产活动的碳排放系数及排放量如表2-1所示：

3 碳足迹计算

3.1 生产过程的排放

北京市地区处于位于北纬39O56分，东经116O20分，地处华北大平原的北部，东南部距渤海约150千米，其余均与河北省交界。北京气候属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，春秋较短，冬夏较长。夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。因此，在夏秋季时马铃薯可以在农田或塑料大棚自然生长，其他季节则需要在温控条件下生长。

种植马铃薯使用化肥、农药、农用薄膜、灌溉用电所导致的温室气体排放，使用以下公式计算：

CFM=∑（Ali×EFi）

CFM表示第i项农业投入引起的温室气体排放的总和，单位为tCO2-eq；i表示某种农业投入或来源；Ali是第i种农业投入或来源的数量（化肥、农药单位为t）；EFi是第i种农业投入的温室气体排放因子，单位为tCO2-eq每单位体积或质量。

收集的化肥及油电耗能数据如表3-1所示：

在生产环节方面，每生产1000kg块茎需要：氮（N）5-6kg；磷（P2O5）1-3kg；钾（K2O）12-13kg；氮磷钾三要素之比为2.2：1：4.6。经过计算，本文假设生产10吨土豆，使用化肥所导致的碳排放数据为353.73 kg CO2-eq kg-1。

3.2 运输过程的排放

运输子环节分为小型货车、重型货车，存储条件在这里假设为批发商及零售商的冷藏存储，废弃方式选择填埋处理。其中为计算运输的碳排放数据，本文从中国碳排放计算网站收集出相关环节的排放数据，如表3-2所示。

从山东青岛到北京市土豆批发市场的公路运输距离为300km，从北京最大的农产品批发市场到零售商的距离假设为100km。经过计算得出，由生产商到批发商运输时10t土豆的碳足迹为147.31kg CO2-eq kg-1，由批发商到零售商运输产生的碳足迹为81.71 kg CO2-eq kg-1。若使用铁路运输，则产生的碳足迹为137.7 kg CO2-eq kg-1。

3.3 存储、废弃处理过程的排放

根据《GBT 25868-2010 早熟马铃薯预冷和冷藏运输指南》规定，马铃薯的预冷和运输温度应控制在10OC—12OC，存储过程导致的CO2排放主要是由于进行温度控制时的耗电[7]，不同发电方式造成的温室气体排放不同，存储过程造成的排放为：

0.3kWh/t·day×785g/kWh+1×103kg=0.2355g/kg·day

4 结果解释

由上述分析可知，马铃薯生产过程中的使用化肥时氮肥所导致的碳排放占比最大，钾肥次之，生产方式以及化肥比例对马铃薯生命周期的CO2排放量影响很大。运输过程中，铁路运输造成的CO2排放比公路运输高，因此，运输配送应尽量选择公运。存储及温度预冷过程的CO2排放为0.2355g/kg·day，废弃选择为填埋处理，CO2排放为41.21kg/t。在农业研究领域中采用生命周期评价法，对农产品的碳足迹进行计算，分析农产品物流过程中各个环节的碳排放量，从而为农业碳减排提供依据和措施。

参考文献：

[1] 白洁. 网络购物和实体店购物方式的物流碳足迹比较[D].北京交通大学，2015.

[2] 毛国华. 基于LCA的农产品碳足迹评价及碳标签评测方法研究[D].太原理工大学，2017.

[3] 闫明. 农业生产碳足迹及氮肥去向的计量研究[D].南京农业大学，2015.

[4] 张丹. 中国粮食作物碳足迹及减排对策分析[D].中国农业大学，2017.

[5] 蔡依平，张文娟，张世翔，谷金蔚.基于生命周期评估的冷链物流碳足迹计算[J].物流技术，2015，34（01）：120-123+130.