12中国果树，2021（10）：12-17试验研究1DOI：10.16626/j.cnki.issn1000-8047.2021.10.003天水花牛苹果特色农产品碳足迹评价及碳标签制度分析沙建英，齐鹏（甘肃农业大学，兰州730070）摘要介绍了目前碳足迹核算的主要方法，在此基础上详细说明了基于生命周期评价法（LCA）评价农产品碳足迹的核算步骤，并以天水花牛苹果为研究对象，对花牛苹果生命周期内的碳足迹进行了核算，得出1kg花牛苹果碳足迹为0.0698249kgCe，即每千克花牛苹果在整个生命周期中CO2排放量为0.2560246kg。其中CO2排放热点环节为施肥环节和生产加工电能消耗环节，分别占CO2总排放量的52.20%和29.82%。最后基于国内碳标签研究进展，对花牛苹果碳标签制度的建立提出了构想。关键词花牛苹果；碳足迹；生命周期评价；碳标签中图分类号：S661.1文献标志码：A文章编号：1000-8047(2021)10-0012-06EvaluationofcarbonfootprintofTianshuiHuaniuapplespecialagriculturalproductsandanalysisofcarbonlabelingsystemSHAJianying,QIPeng(GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070)AbstractThispaperintroducesthecarbonfootprintcalculationmethod,onwhichthecalculationstepsofagriculturalproducts’carbonfootprintbylifecycleassessment(LCA)isexplained.TakingTianshuiHuaniuappleastheresearchexample,wedrawaconclusionthatcarbonfootprintinakiloofHuaniuappleis0.0698249kgCebycalculatingcarbonfootprintinHuaniuappleLCA,thatis,CO2emissionsinHuaniuappleLCAis0.2560246kg.Andthedischargehotspotsarefertilizingandpowerconsumptioninproducing,whichaccountfor52.20%and29.82%ofthetotalrespectively.Intheend,thispaperproposestobuildHuaniuapplecarbonlabelingonthebasisofdomesticcarbonlabelingresearchdevelopments.KeywordsHuaniuapple;carbonfootprint;lifecycleassessment;carbonlabel气候变暖已经成为当前全球面临的重大挑战，人为CO2排放总量的30%[3]。农业生产的整个过程人类生产生活所排放的温室气体已经引起诸多环都伴随着大量的能源消耗和农资投入，能源的消耗境问题，例如气候变暖、臭氧层破环、大气污染等，和农资的生产、使用等活动均会产生大量的CO2，这给人类生存环境和社会经济发展都带来了消极例如化肥、农药、农膜等农资生产的过程，播种、影响[1]。2018年全球温室气体总排放量上升1.79%，翻耕、灌溉和收获等环节中农机燃油的消耗过程等其中与能源相关的CO2排放量创历史新高，达到均会不同程度地产生CO2[4]。有研究表明，未来一个33.1亿t[2]。近年来我国工业发展迅速，与之相应的世纪全球气温还会持续增长，这样会不可避免地对环境问题也愈发严重，CO2排放量每年达10357万社会经济和生态环境造成显著的负面影响[5]。t，是世界上碳排放量最多的十大国家之一。农业活动是CO2重要排放源，联合国粮农组织指出，农业在环境因素和经济发展趋势的影响下，世界农活动中耕地释放的CO2约为150亿t，占比超过全球业即将进入可持续发展的低碳农业经济时代，碳足迹这个新生词的出现成为了衡量低碳农业的重要本文于2020-07-27收到，2021-04-15收到修改稿。沙建英电话：17794251705，E-mail：1345986868@qq.com；齐鹏为通信作者，E-mail：gsauqip@163.com。沙建英，齐鹏：天水花牛苹果特色农产品碳足迹评价及碳标签制度分析13指标。对农业生产活动进行碳足迹评价，可以系统能源输入、中间产品输出、废弃物输出等的数据清地计算出各项农资投入和人为活动引起的直接和单，采用“自上而下”的模型计算出其碳足迹[12]。间接的CO2排放量，通过量化CO2排放量可以有效LCA法具体包括4个步骤，分别是目标和范围定义、评估农业活动所排放的CO2对全球环境的影响，继清单分析、影响评价及结果解释[13]。当研究对象符而对农业生产活动提出有效的减排措施[6]。碳标签合系统边界比较容易划分、基础数据较易获取、核是碳足迹的延伸，也是碳足迹的载体，碳标签可直算允许一定误差时，较适合采用生命周期法进行核观告知消费者产品的碳排放信息，可提供给消费者算分析[14]。选购产品或服务的参考依据[7]。产品碳标签可以标1.2投入产出法识出产品整个生命周期中的碳排放量，可以引导消费者选购低碳产品或服务，以促进低碳经济的发投入产出法（Input-OutputAnalysis，IQA）是展，日本从2011年4月开始实施农产品碳标签制由美国经济学家华西里·列昂惕夫（Wassily度，要求摆放在商店的农产品通过碳标签向消费者Leontief）于20世纪30年代提出。该方法是一种从显示其生产过程中排放的CO2量；美国在2009年就上至下的碳足迹计算方法，通过投入产出表中初始已经以法律的形式确立了碳标签制度[8]。因而碳标和中间投入、中间和最终产品输出、系统平衡关系签成为继生态标签、能效标签等环境友好标签之后等核算研究对象的碳足迹[12]，投入产出法核算碳足的又一大标签系统。迹所需的人力、物力资源较少，适用于宏观系统的分析。我国是世界上最大的水果生产国，改革开放以1.3混合生命周期评价法来，随着水果市场开放力度与日俱增，2019年我国的水果产量达到全球水果生产总量的15%以上[9]。混合生命周期评价法（HybridLifeCycle水果是我国的重要农产品，也是重要的出口产品。Assessment，HLCA）是将生命周期评价法和投入产天水是西北地区农业大市，以花牛苹果为主的特色出法相结合的一种碳足迹计算方法。混合生命周期果品产业主导着农业经济的发展，2019年，天水市评价法保留了2种方法的优点，减少了碳足迹计算花牛苹果产量达243万t，果品产业在打赢脱贫攻过程的复杂性，适用于宏观和微观系统的碳足迹分坚战、助力乡村振兴中发挥着重要作用。本研究评析。因混合生命周期评价法在实践中对研究人员的价了果类农产品“从摇篮到坟墓”整个生命周期中理论要求较高，所以目前运用混合生命周期评价法的碳排放情况，并以天水花牛苹果为研究对象，通核算碳足迹的研究不多[15]。过评价其碳足迹，对其低碳种植提出了建议，为花牛苹果碳标签制度的建立提供了新思路，为相关部2基于LCA法评价果类农产品碳足迹门推行碳标签制度提供理论及数据支持。通过对碳足迹核算方法进行对比，再结合目前1碳足迹计算方法国外碳标签制度推行国家中对产品碳足迹核算方法的研究情况可以得知，目前对产品碳足迹进行核碳足迹（CarbonFootprint）指定量评价人类活算广泛采用的方法为生命周期评价法。由于各国对动对全球气候变化的影响，用来衡量某种活动引起产品碳足迹进行核算时大多采用生命周期评价法，的（或某种产品在其生命周期内积累的）直接和间说明用生命周期评价法计算产品碳足迹有一定的接的碳排放总量[10]。结合国内外对碳足迹的研究，可靠性。生命周期评价（LCA）法是评价产品或服碳足迹的主要评价方法有以下3种：生命周期评价务对环境产生多少影响的一种方法，可以核算产品法、投入产出分析法、混合生命周期法[11]。到商品的各个环节碳排放量，主要包括商品到消费1.1生命周期评价法者的环节和商品到商品的环节。果类农产品的评价步骤为：确定过程图、确定系统边界、收集数据、生命周期评价（LifeCycleAssessment，LCA）计算碳足迹、检查不确定因素[3]。指通过过程分析罗列出所研究对象与碳足迹相关2.1确定过程图的输入和输出数据清单，包括研究对象生产、加工、销售、使用、废弃、回收等过程环节的原料投入、农产品的生命过程图包括产品的种植、生产、消费和废弃物处置的所有环节。绘制过程图可以大14沙建英，齐鹏：天水花牛苹果特色农产品碳足迹评价及碳标签制度分析致了解农产品生命周期中的CO2排放环节，因此，通过碳足迹计算公式核算产品不同环节耗能绘制过程图是碳足迹计算过程的重要部分。根据生活动的碳排放量，将各个环节碳排放量加和就是农命周期所属阶段的不同建立不同的过程图，首先应产品的总碳排放量。其中每个环节的活动水平数据确定选定产品对象属于商业到消费者（B2C）还是与相应排放因子的乘积为这一环节的碳排放量。商业到商业（B2B）[16]。B2C的评价内容包含产品2.5检查不确定性的整个生命周期，即“从摇篮到坟墓”。B2B的评价内容包括原材料通过生产再到产品到达一个新不确定性检验是为了确认碳足迹计算的准确的阶段，即所谓的“从摇篮到大门”。B2C过程图性，不确定性检验不是必要的执行事项，但执行不和B2B过程图是不同的，如图1、图2所示。确定性检验可以提高农产品碳足迹计算的可信度，可以进一步评估收集数据的质量。原材料→生产加工→销售→消费者使用→废弃或再生利用3天水花牛苹果碳足迹评价图1B2C过程图3.1产品背景与功能单位原材料→生产加工→运输至下游商户甘肃是苹果生产大省，产量约占我国苹果产量图2B2B过程图的1/10，2019年苹果产量291.5万t，仅天水花牛2.2确定系统边界农产品的碳足迹核算的系统边界包括产品从苹果产量就达243万t（国家统计年鉴）。本研究以种植到处置的全过程，由农资的生产开始，至农产花牛苹果为研究对象，核算花牛苹果在整个生命周品收获处置完废弃物结束。边界确定，是指在计算碳足迹之前，要确定产品生命周期中的各阶段是否期中的碳排放情况，找出花牛苹果碳足迹热点环在碳足迹核算的范围之内，各阶段产生的CO2排放是否属于核算范围，确定系统边界要将产品全生命节，为企业针对花牛苹果碳减排提供依据。花牛苹周期中CO2排放包含在内[17]。在确定系统边界时应将所有实质性贡献（指某一活动、某一耗能碳排放果凭着色泽艳、果形美、口感好等特点已经走进了量预期占产品碳足迹的1%以上）纳入核算范围，非实质性贡献（碳排放量预期占产品碳足迹1%以欧洲市场，但苹果的出口在未来极可能会面临碳标下的排放源；消费者到零售店的交通能耗；畜力运输）不需要纳入核算范围。签贸易壁垒，因此对花牛苹果进行碳足迹评价和碳2.3收集数据标签核算有极大的现实意义。本研究通过调研天水绘制完过程图，核定计算碳足迹系统边界后需进行数据收集，一般收集产品生命周期各个阶段中花牛苹果（集团）有限责任公司获取数据，对花牛活动水平数据和排放因子。苹果进行了碳足迹评价。调研得知该公司花牛苹果活动水平数据指产品生命周期中的耗能数据。活动水平数据有初级和次级之分，初级活动水平数果园面积约100hm2，年产量约为3000t，每667m2据可直接测量获得，如农业协会的行业报告中的数据；次级活动水平数据无法直接获取，一般通过对年产量约2t。当选定目标产品后需要确定该产品功同一原料或同类产品进行测量而获取平均数据。收集数据要尽量保证收集准确性高的初级活动水平能单位，本研究将花牛苹果的功能单位确定为1kg，数据。当无法获取初级活动水平数据时，应尽量获取有效性高的次级活动水平数据，例如从文献或行即核算1kg花牛苹果的碳足迹。业协会的数据中获取。排放因子是每个阶段碳排放的转换媒介，可以将每个阶段活动水平中的数据转3.2花牛苹果碳足迹计算换为碳排放量。2.4计算碳足迹3.2.1绘制过程图本研究选取的是产品从种植到消费的过程，因为消费者在苹果食用阶段和废弃果核阶段基本不会产生碳排放，所以本研究采用B2B评价模式来绘制花牛苹果过程图，如图3所示。原料获取管理活动生产加工肥料机械使用入预清农药（燃油）分农药喷洒（燃油）人工果品库选洗产品分销劳作运输装分分运输箱级干3.2.2图3天水花牛苹果碳足迹过程图确定系统边界沙建英，齐鹏：天水花牛苹果特色农产品碳足迹评价及碳标签制度分析15花牛苹果的系统边界包括苹果的种植、收获、喷洒、耗电、燃油、人工等耗能过程。运输、生产加工、运输分销5个阶段，不包括产品3.2.3收集数据的零售阶段。由于苹果加工企业至分销中心距离少于1km，因此分销运输环节碳排放忽略不计，其次，通过对天水花牛苹果（集团）有限公司调研，苹果在包装过程中使用的薄膜和套装碳排放相对获得了相关的活动水平数据，包括果园面积、产量、于1kg苹果而言微乎其微，也忽略不计。因而在核肥料施用量、农药喷洒量、农药喷洒燃油、生产加算花牛苹果碳足迹时应重点关注肥料施用量、农药工耗电量、人工、果园到企业的运输距离等。花牛苹果园基本数据及其消耗的主要生产资料见表1。表1花牛苹果园基本数据及其消耗的主要生产资料项目果园面积667m2果园施用果园施用化肥/kg果园机械生产加工耗电农药/kg果园到加工用工/个/hm2产量/kg有机肥/t氮肥磷肥钾肥燃油/L/（kW·h）企业的距离/km2000杀菌剂杀虫剂23数量1002000150024150144002137542000250000206.83571.625注：氮肥指纯N量，磷肥指P2O5量，钾肥指K2O量；农药指有效成分。下表同。依据所收集到的数据，计算出每千克花牛苹果耗能情况，详见表2。表2每生产1kg花牛苹果消耗的生产资料项目有机肥/kg化肥/kg农药/kg机械燃油生产加工耗电/（kW·h）磷肥/L0.0833氮肥钾肥杀菌剂杀虫剂数量0.50000.00800.00480.00710.0000690.0000240.0140通过查阅文献，获得每生产1kg花牛苹果的碳排放系数，详见表3。表3每生产1kg花牛苹果的碳排放系数项目有机肥化肥/（kgCe/kg）农药/（kgCe/kg）柴油电能人工耗能公路运输/（kgCe/kg）氮肥磷肥钾肥杀菌剂杀虫剂/（kgCe/L）/［kgCe/（kW·h）］/（kgCe/工）/［kgCe/（kg·km）］碳排放系数0.041[18]1.74[3]0.20[3]0.15[3]10.57[10]16.61[10]0.72[18]0.25[19]0.23[19]5.19×10-5[3]3.2.4碳足迹计算Eh＝∑Ai×Ci产品生产过程中各项活动和能源消耗产生的得出的天水花牛苹果各环节的碳排放量见表碳排放（Eh）用碳当量（Ce）表示[14]，计算公式为：4。每千克天水花牛苹果碳足迹为0.0698249kgCe，其中，苹果原材料获取阶段中化肥、有机肥施用和Ehi＝Ai×Ci农药喷洒的碳排放为0.0375730kgCe，苹果栽培管理活动中燃油消耗和人工耗能碳排放为0.0102330式中，Ehi表示第i种活动的碳排放量；Ai表kgCe，苹果生产加工阶段电能碳排放为0.0208250示第i种活动的活动水平；Ci表示第i种活动的排kgCe，运输阶段碳排放为0.0011937kgCe。放因子。碳排放总量计算公式为：表4每生产1kg花牛苹果的碳排放kgCe项目有机肥化肥农药柴油电能人工耗能公路运输碳足迹（合计）碳排放0.02050000.01594500.00112800.01008000.02082500.00015330.00119370.06982493.2.5不确定性检查种植环节肥料施用过程中由于有机肥施用较多，所虽然苹果各个阶段活动水平数据都是从天水以有机肥施用造成的碳排放贡献较多，达到29.36%，为0.0205000kgCe/kg；其次是电能消耗花牛苹果（集团）有限责任公司直接调研获取，但碳排放，为0.0208250kgCe/kg，占29.82%。在化在苹果种植过程中，企业并未针对所有环节进行统肥施用过程中，氮肥施用造成的碳排放也相对较一的能源消耗监测，也可能会存在不同种植基地农多，占19.94%，为0.01392kgCe/kg。燃油消耗的资投入情况不同，因而获取的初级数据存在些许误碳排放为0.0100800kgCe/kg，占14.44%。相对而差，导致最后核算结果也存在一定偏差。言，人工劳作、杀虫剂、杀菌剂、公路运输、磷肥3.3花牛苹果碳足迹构成分析和钾肥所产生的碳排放占比较小，分别为0.22%、从苹果生长过程中碳足迹构成比例来看，苹果16沙建英，齐鹏：天水花牛苹果特色农产品碳足迹评价及碳标签制度分析0.57%、1.04%、1.71%、1.37%和1.53%（表4、图排放量，建立以消费者为主的低碳消费模式[22]。2015年中共中央、国务院印发的《生态文明体4）。可以得出，花牛苹果生命周期中的碳排放热点制改革总体方案》提出了“建立统一的绿色产品体环节为施肥环节和生产加工电能消耗环节。系”，指出要将目前的环保、节能、节水、循环、低碳、再生、有机等产品统一整合为绿色产品，从人工公路运输而建立统一的绿色产品标准、认证、标识等体系[23]。0.22%1.71%氮肥西方部分国家已经提出了碳关税方案并且获得了19.94%认可，碳标签制度可以进一步为企业产品出口提供电能磷肥保障。建立花牛苹果碳标签制度，加大对碳标签工29.82%1.37%作的推动，对花牛苹果市场竞争力和发展力都具有重大意义。通过前期市场调研和数据分析，我们对钾肥花牛苹果碳标签制度的建立提出以下建议。1.53%（1）落实碳标签认证。产品认证标志是消费柴油杀菌剂有机肥者辨别产品质量、功能和是否低碳的依据，产品认14.44%1.04%29.36%证应由第三方权威机构进行认证，产品认证不仅可以保证苹果低碳的有效性，还可以为消费者购买低杀虫剂碳苹果提供参考依据[24]。碳标签认证在提高企业低0.57%碳竞争力的同时，还可以大致告知消费者该产品对环境的影响，让消费者更好地做出判断，增强对碳图4每生产1kg苹果的碳足迹构成标签的信任度。3.4花牛苹果碳减排措施（2）普及低碳知识，大力宣传碳标签。碳标对花牛苹果碳足迹构成进行分析得知，花牛苹签制度建设的前期工作主要在于提高公民公共文明素养，保证消费者、经销商和企业等政府部门对果碳排放热点主要是化肥施用、电能消耗和机械燃碳标签制度的信任。政府应加大对低碳理念的宣传油。结合花牛苹果种植实际情况，对减排环节提出推广，加强人们对碳标签的重视程度，使碳标签渐如下建议。渐融入市场。继而扩大碳标签制度的影响程度，让消费者认识到低碳减排对环境带来的积极意义，使（1）减少氮肥施用量，增加有机肥或农家肥消费者自愿购买贴有碳标签的花牛苹果。政府在保施用量。花牛苹果在肥料施用环节，氮肥施用量115证消费者权益的同时可以引导消费者渐渐养成绿kg，占肥料施用环节碳排放的37.05%；每667m2色消费的习惯，为促进低碳经济的发展作贡献。有机肥施用量为1000kg，占肥料施用环节碳排放的54.56%，每千克氮肥施用的碳排放大约是每千克（3）提高企业社会责任感。加强对花牛苹果有机肥施用碳排放的42倍。有研究[20]发现，我国水生产加工企业的监管力度，使企业将低碳减排当成果种植每667m2施用氮肥10.0～16.7kg较为合适。一种责任，让企业积极维护碳标签公信度，让企业通过减少氮肥、增加有机肥或农家肥投入，不仅会认识到碳标签制度带来的品牌效益和经济收益，使提高肥料利用率，还会较大程度减少花牛苹果种植企业自己积极推广碳标签制度，达成碳标签设立的阶段碳排放量。初衷。政府也可制定企业低碳生产规范，使企业自觉履行社会责任。（2）加工企业投入低能耗设备。花牛苹果生产加工阶段碳排放量接近苹果整个生命周期碳排（4）政企投入补贴，助力碳标签起步。政府放的1/3，这是相当重要的碳热点环节。加工企业应扶持企业的绿色生产，打造生态与经济一体化的在权衡利润的同时可以投入环保设备或尽量减少创新发展，使企业不断探索低碳公益新模式。政府高耗能设备的运转，例如在农药喷洒阶段用植保无在碳标签推行过程中应起到带头引领作用，积极推人机喷洒代替燃油机械喷洒，苹果清洗阶段可以以进碳标签制度的实施。对推广产品碳标签的生产企人工清洗取代机器清洗等。4天水花牛苹果碳标签制度分析碳标签也被称为碳标识，指为了缓解气候变化，减少CO2排放，推广低碳排放技术，把产品生命周期全过程的CO2排放量在产品标签上用量化的指数标示出来，以标签的形式告知消费者产品的碳信息[21]，消费者可以直观地知道所购买产品的CO2沙建英，齐鹏：天水花牛苹果特色农产品碳足迹评价及碳标签制度分析17业而言，政府可引入资金和相关政策扶持，减少企经济与科技，2016（20）：138-140.业推广低碳产品的成本投入；对于消费者而言，政[8]张庭溢，计国君.碳排放标签政策的实施及问题研究.生态经济，府也可对购买加贴碳标签苹果的消费者适当予以补贴，以鼓励消费者购买低碳排放的苹果，进而助2015，31（3）：39-44，100.力碳标签的推广。[9]巴勒江·马迪尼也提，布娲鹣·阿布拉.中国水果出口贸易的比较5结论与展望优势及影响因素分析.世界农业，2019（7）：57-68.[10]张丹.中国粮食作物碳足迹及减排对策分析.北京：中国农业大在全球气候变暖的大环境下，农产品生产活动产生的温室气体量不容小觑，减少温室气体排放量学，2017.刻不容缓。本研究基于生命周期评价法对天水花牛[11]夏明.碳足迹评价标准及其在服装领域的应用研究.北京：北京苹果进行了碳足迹评价分析，通过核算，每千克天水花牛苹果碳足迹为0.0698249kgCe，即每千克花服装学院，2012.牛苹果在其生命周期中CO2排放量为0.2560246[12]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.太kg，其中CO2排放的主要环节为施肥环节和生产加工电能消耗环节，分别占到总排放量的52.20%和原：太原理工大学，2017.29.82%，因此生产企业可通过减少化肥投入比率、[13]汪恒.面向信息系统的产品碳足迹的语义建模及应用.杭州：浙优化产品生产工艺、优先选择环保设备等措施来减少花牛苹果碳排放。江农林大学，2017.[14]葛晓华，苏旭东，袁进，等.工业领域碳足迹研究进展.生态经作为世界最大的发展中国家和货物贸易出口国，我国要以积极的态度面对碳标签带来的影响。济，2013（5）：120-125.首先，要积极应对贸易壁垒，维持我国对外贸易地[15]计军平，马晓明.碳足迹的概念和核算方法研究进展.生态经济，位；其次，要顺应低碳经济发展趋势，减少温室气体排放，尽大国减排的责任和义务[25]。农产品碳足2011（4）：76-80.迹计算是碳标签制度推行的关键，作为企业应适应[16]田彬彬，徐向阳，付鸿娟，等.基于生命周期的产品碳足迹评价与国际规则积极发展低碳经济；作为消费者应培养低碳意识，养成环境友好型消费习惯；作为政府应积核算分析.中国环境管理，2012（1）：21-26.极扶持，助力企业对产品进行低碳化和标签化发[17]康丹.企业产品碳足迹核算及碳标签制度设计.西安：西安理工展。当下应结合“一带一路”战略，加快特色农产品碳标签制度进程的推进，促进低碳农业的发展。大学，2018.[18]陈琳，闫明，潘根兴.南京地区大棚蔬菜生产的碳足迹调查分参考文献析.农业环境科学学报，2011，30（9）：1791-1796.[1]张孝宇，马佳，张继宁，等.城市居民低碳农产品支付意愿及影[19]刘巽浩，徐文修，李增嘉，等.农田生态系统碳足迹法：误区、改响因素研究—基于上海市低碳蔬菜的实证.农业现代化研究，2019，40（1）：89-97.进与应用—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