一种柑橘园碳汇碳排放核算方法

本发明涉及果园数据监督，具体涉及一种柑橘园碳汇碳排放核算方法。

背景技术：

1、全球气候变化是当今世界面临的一个严重问题，温室气体的排放是导致气候变化的主要原因之一。农业活动，包括果园管理，涉及到土地利用和生产过程，可能对温室气体的排放和吸收产生影响。柑橘是中国种植面积最大的果树类经济作物，同时也是农业领域最重要的碳排放源之一。柑橘园等生态系统可作为碳汇，通过植物的光合作用吸收二氧化碳，将其储存在植物体内、土壤中或者果园周围的生态系统中，起到减缓气候变化的作用。针对果园生态系统，了解其碳汇碳排放的情况对于全球和国家层面的气候政策非常重要。

2、虽然柑橘园类似于农田，需要进行施肥、管理等多项措施以获取经济产量，但柑橘属多年生木本，其碳源与碳汇特征明显区别于农田作物及森林生态系统。此外，柑橘园面临施肥量大、土壤酸化严重、管理粗放，碳源碳汇现状及潜力不清楚等，难以支撑果园的绿色高效生产，果园固碳减排迫在眉睫。然而迄今为止，尚没有关于果园全链条碳排放和碳汇核算的定量办法，急需建立柑橘园碳汇碳排放标准方法体系，为柑橘园提供科学合理的碳排放和碳储量测算方法，有效引导柑橘园种植主体减排增汇，助力农业绿色高质量发展，加速推动区域碳中和。因此，开发一种准确、科学的柑橘园碳汇碳排放核算方法对于深入了解农业对气候变化的影响，采取有效的应对措施具有重要意义。

3、目前常见的获取果园的碳排放量的方法为，根据历史碳排放量对当前果园的碳排放量进行预估，但由于不是每年的果园内所种植的果树数量和果园类型都相同，且在考虑果园的碳排放量时仅考虑了柑橘园内的果树以及间作作物对果园碳排放的影响，而未从柑橘园生产实际的全链条出发，未考虑柑橘园内果树种植时的其他因素，故在对当前果园的碳排放量进行核算时存在一定的误差。

技术实现思路

1、为了解决未从柑橘园生产实际的全链条出发，未考虑柑橘园内果树种植时的其他因素，故在对当前果园的碳排放量进行核算时存在一定的误差的技术问题，本发明的目的在于提供一种柑橘园碳汇碳排放核算方法，所采用的技术方案具体如下：

2、获取柑橘园生产台账，包括：施肥台账、废弃物台账、务农机械工具的燃料台账、电量台账、样本果树体内的元素含量、间作作物的种植面积比及干基总生物量、草本层的种植面积比及干基总生物量、土壤中有机质投入的库变化因子和果园果实的总经济产量；

3、根据柑橘园的施肥台账和废弃物台账，确定施肥及废弃处置时的过程温室气体排放量；根据柑橘园管理过程中的燃料台账，确定燃料燃烧时的燃料温室气体排放量；根据柑橘园的电量台账，确定电力产生的电力温室气体排放量；由过程温室气体排放量、燃料温室气体排放量和电力温室气体排放量，确定柑橘园的温室气体的总排放量；

4、根据柑橘园内的样本果树的生长时期，确定果树的果树固碳量；根据柑橘园内间作作物的种植面积比、间作作物干基总生物量和碳含量，确定间作作物的间作固碳量；根据柑橘园内草本层的种植面积比及草本层干基总生物量和碳含量，确定草本层的草本固碳量；根据土壤中有机质投入的库变化因子，确定土壤固碳量；由果树固碳量、间作固碳量、草本固碳量和土壤固碳量，确定柑橘园的果园总固碳量，即果园碳储量；同时根据柑橘园内果树碳库、间作作物碳库、草本层碳库以及土壤碳库的变化速率，确定果园的固碳速率；

5、根据核算年果园果实的总经济产量、核算年柑橘园的温室气体的总排放量和核算年固碳速率的差异，确定核算年柑橘园的碳排放强度。

6、优选的，所述根据柑橘园的施肥台账和废弃物台账，确定施肥及废弃处置时的过程温室气体排放量，包括：

7、过程温室气体排放量的计算公式为：

8、其中，e1为过程温室气体排放量；为施用化肥和有机肥所产生的温室气体排放量；efire为废弃物处置时产生的温室气体排放量；

9、施用化肥和有机肥所产生的温室气体排放量的计算公式为：

10、其中，为单位面积柑橘园施肥引起的n2o排放量；s为柑橘园的面积；为n2o的全球增温潜势值；

11、柑橘园施肥引起的n2o排放量的计算公式为：

12、其中，1.96为单位面积果园氧化亚氮损失基础值；fsn为单位面积果园施用无机氮的总施用量；fon为单位面积果园施用动物粪肥、堆肥等有机氮总量；ef1为氮肥n2o直接排放系数；为n2o与n的分子转化比例。

13、优选的，所述废弃物处置时产生的温室气体排放量的计算公式为：

14、其中，mi为第i种可用于燃烧的废弃物的质量；为废弃物燃烧的n2o排放系数；废弃物燃烧的ch4排放系数；为n2o的全球增温潜势值；为ch4的全球增温潜势值；a为果园废弃物的燃烧系数；n为燃烧的废弃物种类数量。

15、优选的，所述燃料温室气体排放量的计算公式为：

16、其中，e2为燃料温室气体排放量；fui为第i种燃料的年消耗量；ncvi为第i种燃料的低位发热值；cci为第i种燃料的单位热值含碳量；ofi为第i种燃料的碳氧化率；为co2与碳的分子质量之比；n为燃烧的燃料种类数量。

17、优选的，所述电力温室气体排放量的计算公式为：

18、其中，e3为电力温室气体排放量；ad为柑橘园年购买电量；ef为电力生产排放因子；1000为单位转换系数。

19、优选的，所述根据柑橘园内的样本果树的生长时期，确定果树的果树固碳量，包括：

20、当果园处于盛果期时：

21、其中，c果树为果树固碳量，也即果树碳库；n为柑橘园内柑橘果树的数量；gz为柑橘树除果实外第z部分组成的干基生物量；tz为柑橘树除果实外第z部分组成的干基碳含量；gg为柑橘树果实的干基生物量；tg为柑橘树果实的干基碳含量；当果树处于未结果或者处于结果初期时：

22、优选的，所述根据柑橘园内间作作物的种植面积比、间作作物干基总生物量和碳含量，确定间作作物的间作固碳量；根据柑橘园内草本层的种植面积比及草本层干基总生物量和碳含量，确定草本层的草本固碳量，包括：

23、对于任意种类的间作作物cv，单一间作固碳量的计算公式为：

24、c2＝s×b2×w2×t2；其中，c2为间作作物cv的单一间作固碳量；s为柑橘园的面积；b2为柑橘园内间作作物cv的种植面积比例；w2为柑橘园单位面积内间作作物cv的的干基总生物量；t2为间作作物cv的干基含碳率；

25、将不同种类的间作作物的单一间作固碳量之和，作为间作作物的间作固碳量c间作，也即为间作作物的间作作物碳库；

26、对于任意种类的草本层植物cn，单一草本固碳量的计算公式为：

27、c3＝s×b3×w3×t3；其中，c3为草本层植物cn的单一草本固碳量；s为柑橘园的面积；b3为柑橘园内草本层植物cn的种植面积比例；w3为柑橘园单位面积内草本层植物cn的干基总生物量；t3为柑橘园内草本层植物cn的干基含碳率；

28、将不同种类的草本层植物的单一草本固碳量之和，作为草本层的草本固碳量c草，也即为草本层碳库。

29、优选的，所述土壤固碳量和果园总固碳量的获取方法为：

30、土壤固碳量的计算公式为：

31、soc＝socck×flu×fmg×f1×s；其中，soc为土壤固碳量，也即为土壤碳库；s为柑橘园的面积；socck为单位面积土壤参考固碳量；flu为柑橘园利用中土地利用系统或亚系统的库变化因子；fmg为土地管理的库变化因子；f1为有机质投入的库变化因子；

32、果园总固碳量的计算公式为：

33、c＝c地上+soc＝c果树+c草+c间作+soc

34、其中，c为果园总固碳量，也即果园碳储量；soc为土壤固碳量；c果树为果树固碳量，也即为果树碳库；c草为草本层的草本固碳量，也即为草本层碳库；c间作为间作作物的间作固碳量，也即为间作作物碳库；c地上为果园地上生物量碳库，也即为果园地上生物量的固碳量，由果树碳库、草本层碳库和间作作物碳库共同组成。

35、优选的，所述根据柑橘园内果树碳库、间作作物碳库、草本层碳库以及土壤碳库的变化速率，确定果园的固碳速率的获取方法为：

36、土壤碳库变化速率可根据土壤有机质碳库变化计算，果园土壤中的年度碳库变化速率的计算公式为：

37、

38、其中，△soc为果园土壤中的年度碳库变化速率；soct为核算期最后一年的土壤有机碳库；soc0为核算期初始年的土壤有机碳库；t为核算周期；

39、果园地上生物量碳库变化速率的计算公式为：

40、

41、其中，△c地上为果园地上生物量碳库变化速率；c地上t为核算期最后一年的果园地上生物量碳库；c地上0为核算期初始年的果园地上生物量碳库；t为核算周期；△c果树为果园果树碳库变化速率；△c间作为果园间作作物碳库变化速率；△c草为果园草本层碳库变化速率；c果树t为核算期最后一年的果园果树碳库；c果树0为核算期初始年的果园果树碳库；c间作t为核算期最后一年的果园间作作物碳库；c间作0为核算期初始年的果园间作作物碳库；c草t为核算期最后一年的果园草本层碳库；c草0为核算期初始年的果园草本层碳库；其中，果园的果树碳库即为果树固碳量，间作作物碳库即为间作固碳量，草本层碳库即为草本固碳量；

42、果园的固碳速率是地上部生物量碳库的变化速率与土壤碳库的变化速率之和，果园的固碳速率的计算公式为：

43、△c＝△c地上+△soc；

44、其中，△c为果园的固碳速率。

45、优选的，所述碳排放强度的计算公式为：

46、其中，p为核算年柑橘园的碳排放强度；e为核算年柑橘园的温室气体的总排放量；△c为核算年的果园的固碳速率；为co2与碳的分子质量之比；cl为核算年果园果实的总经济产量；norm为归一化函数。

47、本发明实施例至少具有如下有益效果：

48、本发明涉及果园数据监督技术领域。该方法首先获取柑橘园生产台账数据，因为农作物生长过程中，因施肥以及燃油耕作工具的使用，致使农作物园区产生大量温室气体；化肥和有机肥中含有氮元素，例如铵态氮(nh4+)或硝态氮(no3-)。当这些氮源进入土壤后，土壤中的微生物会参与氮的代谢和转化过程，导致温室气体n2o的产生；现代化务农工具的原动力多为汽油、柴油的燃烧等，在使用过程中产生了部分温室气体co2，且柑橘园的面积越大则使用的现代化务农工具的时间就越久，燃烧燃料的时间就越长，所产生的温室气体co2就越多；农业互联网+的出现，让农作物的管理有了科技的协助，比如远程操控的灌溉系统、监控对夜间果园影像的实时录制等，这些电子产品的运作都需要电力，而我国的电力行业主要还是依据燃烧煤炭的热力发电，其也会导致温室气体产生；故从柑橘园内施用化肥和有机肥以及果园废弃物处置产生的过程排放、果园管理过程中机械用能燃料燃烧、果园内用于生产、运输、田间管理等所需购入电力生产时所排放的温室气体排放量进行统计，即分别对施肥及废弃处置时、燃料燃烧排放时以及电力产生排放的温室气体排放量进行统计分析，从多个方面考虑柑橘园在周年生产过程中各个阶段各个方面所排放的温室气体排放量，以保证柑橘园农务管理过程中所产生温室气体的排放量结果准确性，进一步提高了碳排放强度的结果准确性。

49、果园内的碳储量主要由果园的地上生物量碳库以及土壤碳库构成，其中，果园的地上生物量碳库包括果树、果园间作作物和草本层。而不同生长时期的果树的固碳量是不同的，故依据柑橘园不同的生长时期获得柑橘园内果树的固碳量，为了实现对土地资源的合理利用，柑橘园内果树之间的间隙中，通常会种植一些间作作物，例如花生和绿豆等，这种模式被称为套种，也被称为间套作，有些果园还会进行果园生草，比如三叶草、黑麦草等，其能够改善生态环境、促进生态平衡，故进一步的再结合柑橘园内间作作物以及草本层的碳库获得柑橘园地上生物量碳库，提高了柑橘园的碳库结果准确性，进一步提高了碳排放强度结果的准确性。