1、不同产品碳足迹与生产周期评价研究目录不同产品碳足迹与生产周期评价研究11 碳足迹相关概念21.1 碳足迹的产生21.2碳汇21.3碳足迹的转移41.4 生命周期评价52 不同产品碳足迹与生产周期评价研究62.1 生物乙醇水62.2 茶产业10雷山县茶叶产业绿色发展存在的问题122.3 菜籽油16a.菜籽油生产全过程中间点特征化评价结果16b.菜籽油全生产过程终点特征化评价结果17c.种植阶段能源、碳和水足迹终点类别空间分布结果172.4 汽车保险杠182.5 装修垃圾203 结论221 碳足迹相关概念1.1 碳足迹的产生碳足迹是指社会活动过程中排放的温室气体（二氧化碳）集合。基于现有研究，碳足
2、迹有两种解释：一种是将碳足迹理解为区域生产活动过程中排放的碳类气体（温室气体）总量，也即区域碳排放量；另一种是将碳足迹理解为吸收（中和）区域生产活动产生的碳类气体所需要的生态土地面积。本文将尝试基于碳排放量的概念计算区域碳足迹。在碳排放量的概念框架下，碳足迹的测算主要涉及以下两大环节：（1）煤炭、石油、柴油等化石能源作为直接投入作为生产要素。在该类情形下，为核定不同能源的碳排放问题，一般采用标准煤的概念。也即，将各类不同能源通过折算标准煤系数进行等价转换。对于将化石能源作为中间投入的社会生产活动，就目前的主要消费去向为发电。也即，将化石能源作为一种投入要素，通过燃煤机组为发电提供中间产品；（2
3、）碳排放产生的关键环节是燃烧。化石能源不管作为直接投入还是作为中间投入，都会通过燃烧的方式产生碳。具体过程是，在能源燃烧后会产生热量，每单位的热量中均会含有一定比例的碳，当碳遇到空气即会氧化，从而形成温室气体-一二氧化碳。该过程也是碳转化为二氧化碳的过程。在实际中，为更简便的描述碳转化为二氧化碳的过程，一般用碳排放系数来衡量。因不同化石能源产生的热量及含碳量不一致，导致不同化石能源的碳排放系数也存在差异。基于上述过程，形成了碳足迹的测算方法：排放因子法。政府间气候变化专门委员会（IPCC）、国际能源署（IEA）、英国石油公司（BP）以及美国橡树岭国际实验室信息分析中心（CDIAC）等机构均采用
4、该方法测算各国和各地区的碳足迹。1.2碳汇碳汇主要指具备碳吸附能力的自然界物种通过化学或非化学作用中和空气中的二氧化碳，达到减少大气中的温室气体浓度的过程。根据联合国气候变化框架公约（UNFCCC），温室气体包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氢、氢氯碳化物、全氣化碳和六氣化硫等六种温室气体。但在实际分析过程中，二氧化碳排放量占主要比重，且数据相对容易获取，故大部分文献意指的碳汇均指自然界吸收二氧化碳的量。根据吸收二氧化碳的主体不同，碳汇可以分为森林碳汇、草地碳汇、耕地碳汇、土壤碳汇和海洋碳汇等。（一）森林碳汇森林碳汇指森林植物吸收空气中的二氧化碳，然后将其进行固定，以降低空气中的二氧化碳浓度。据不完全
5、统计，森林碳汇是碳汇的最主要来源，大概占全球碳汇总量的50%以上。基本过程是，林木等利用光合作用，将吸收的二氧化碳转变为氧气、有机物等，为枝叶、果实或者种子等提供营养。（二）草地碳汇草地碳汇指草原等草类植物通过光合作用将二氧化碳固定在土壤中。与森林碳汇相比，草类植物的碳汇较少，吸附碳的能力相对较弱，仅占10%左右。但是，随着退耕还林、植树造林等国家战略工程的实施，草地碳汇总量逐渐提升。（三）耕地碳汇耕地碳汇指吸附在农作物枯秤中的二氧化碳被固定到土壤中的量。具体地，耕地在用过生产的要素中，表现为两种形式：粮食和枯杆。其中，粮食被社会生产活动所消耗，无碳吸附的过程。枯秤则被燃烧，在燃烧过程中会产生
6、碳排放，增加大气中的二氧化碳浓度。但是，在燃烧完成后，残留物质会作为有机肥料用作新的生产活动中。这部分存在有机肥料中的碳，即可认为是被耕地吸附的碳。从上述过程可以看出，耕地碳汇的量相对较小，在实际碳汇测算过程中测算难度较大，一般在定量分析时较少考虑。（四）土壤碳汇土壤碳汇指土壤中的微生物能够吸附碳，从而减少大气中的温室气体。但是，也有探究表明，土壤中也存在着微生物会释放碳。因此，关于土壤碳汇是否存在，其吸附碳足迹的能力又是多少，在学界尚存在争议。（五）海洋碳汇海洋碳汇指利用海洋生物（如，海草、藻类植物、有机生物、沼类植物等）捕获空气中的二氧化碳。据不完全统计，地球上有50%以上的生物碳或绿色碳
7、是由海洋碳汇吸附的，单位海洋的固碳量是森林的10倍、草原的20倍。但是，海洋碳汇的最主要问题是数据难以获取。主要原因在于，海洋因其地理位置，很难对其进行区域性进行界定，甚至是难以从国家间进行界定。因此，海洋碳汇虽然是现实中吸附二氧化碳的主要方式，但在研究中很少学者将其进行定量分析。1.3碳足迹的转移碳足迹的转移有两类过程：一类是通过自然过程，以有机碳的形式实现碳足，迹的转移，另一类是通过自然界的空气流转，以非有机碳的形式实现碳足迹的转移。通过非有机碳的方式，主要指空气中的碳足迹随天气现象（如，风、云、雾、雨等）从一个区域转移到另一个区域。因此，该种方式的碳足迹转移主要指区域间的碳足迹转移。同时
8、，该种方式转移的碳足迹量还受到气温、湿度和气压等其他因素的影响，准确测定碳足迹的转移量有较大的难度。通过有机碳的方式，实现碳足迹的转移，是自然界中普遍存在的形式，相对容易测定。其基本过程根据有机碳的依附形式分为两种。第一种为植物通过光合作用，吸收大气中的二氧化碳，形成自身有机碳。部分有机碳随着生长与调落会离开植物体，被微生物分解的碳进入大气，未被微生物分解的碳则会成为土壤有机碳的主要来源。在此过程中，因空气流动，不同区域间吸附的碳来源是不同的，会导致碳足迹的转移，这种通过植物吸附的碳足迹转移往往依托外部环境存在，在实践中同样难以测定；第二种为通过产品生产的方式实现碳足迹的转移。产品在生产过程中
9、的碳一部分会排放到大气，另一部分则会依附在产品中。当生产的产品被其他部门或其他地区使用，相应的碳足迹业随之转移。这类碳足迹转移是实践中最为普遍存在的，也称为依靠价值链的碳足迹转移。碳足迹的影响因素通过对碳足迹的影响因素的研究，可以找出影响碳足迹大小的关键因素，从而比较分析不同地区、不同时间的碳足迹的差异性，量化各因素对环境压力的影响程度。人口因素包括人口总量、人口城镇化水平、人口年龄构成等人口结构以及居民消费等要素。人口、消费与二氧化碳排放之间存在长期稳定的关系，且具有比较显著的影响。经济发展促进了国家的发展，同时也产出了环境问题。经济规模是推动碳排放增加的主要因素。技术水平是引起碳足迹增减变
10、动的关键驱动力。技术进步体现在能源强度、高能耗产业能源结构、高能耗产业、清洁能源使用等方面，可以反应一个国家或地区的资源利用效率、经济发展与环境保护之间的平衡关系。碳足迹影响因素还涉及碳减排政策，包括碳交易政策和碳税收政策等。碳足迹的广度和深度传统的碳足迹模型能够体现碳盈余情况，在一定程度上反映碳排放对生态系统造成的压力，但无法评估碳在生态系统空间累积效应。测算经森林和草原等植被吸收后的区域碳足迹，即区域生态赤字。碳足迹广度是指在区域碳吸收承载力范围内，吸收当期区域碳排放所需占用的生态性面积；碳足迹深度是指碳生态赤字背景下，吸收当期碳排放需要消耗的碳汇情况。1.4 生命周期评价生命周期评估（L
11、CA）是国际标准ISO8中规定的一项成熟的技术，已被广泛用于评估废物管理系统中的环境影响。按照ISO 14040和ISO 14044的定义，生命周期评估是指在产品生命周期内，对产品系统的输入、输出和潜在环境影响进行汇编和评估。LCA由以下四个步骤组成：（1）目标和范围的定义。明确研究的目的和对象，是生命周期评价的首要步骤，是整个生命周期评价最重要的一个环节，直接关系到评价工作和研究结果的准确性9。（2）生命周期清单分析。生命周期清单（LCI）阶段是将给定产品系统整个生命周期或单个过程的输入和输出进行汇编和量化的过程10，11，是生命周期影响评价的重要组成部分。清单分析包括数据收集和生命周期清单
12、表中的数据汇编。（3）生命周期影响评估。生命周期影响评估识别和评估由生命周期影响产生的潜在环境影响的数量和重要性。在生命周期中的输入和输出首先被分配到影响类别，再根据表征因素对其潜在影响进行量化。在研究范围内，生命周期影响评估包含强制性要素和可选要素，其中，强制性要素包括影响类别、分类和特征化，可选要素包括归一化、分组和加权。（4）生命周期解释。生命周期解释是LCA分析的最后阶段，旨在突出生命周期中的最终论点并提出可能的出现的变化，以减少活动过程带来的的环境影响。2 不同产品碳足迹与生产周期评价研究2.1 生物乙醇水中国生物乙醇产量占比超过70%的第一代粮食乙醇的主要原材料为玉米及小麦，主要产
13、地为中国几大粮食主产省份，分别为黑龙江、吉林、河南以及安徽，以木薯为原材料的第1.5代生物乙醇占比约20%，主要产地位于中国中南部地区省份，如湖北、广西。安徽省内以小麦为原材料加工生产的生物乙醇单位质量水足迹最大，为4251m3/t，而广西省以木著为原材料生产的生物乙醇单位质量水足迹最小，仅为809.29m3/t。在几大主产区中，安徽省内的玉米生物乙醇水足迹与小麦生物乙醇水足迹表现出双高现象，小麦乙醇水足迹是中国生物乙醇水足迹的峰值，玉米乙醇水足迹横向对比也高于其他省份以玉米为原材料生产的生物乙醇水足迹，达到2499.12 m3/t，仅低于玉米乙醇最高值黑龙江的2716.71 m3/t。安徽省
14、内所产生物乙醇水足迹表现出绿水占比十分突出的特征，其中小麦绿水占比高达85.73%，玉米绿水占比83.73%，这两项指标均高于其他三省份。绿水对水足迹总量的高贡献率，是安徽省生物乙醇水足迹均高于中国平均水足迹的原因。造成这种现象的主要原因是安徽省内农作物生长过程中作物需水量主要供给者为土壤水，同时安徽省内土壤又具有比北方省份较高的土壤含水率，以上情况共同导致了安徽省作物水足迹中绿水足迹较大的事实，进而使得生产链下游生物乙醇的水足迹总量偏大且绿水足迹占绝对优势，安徽省内玉米乙醇的总水足迹为2499.12 m3/t，小麦为4251.49m3/t，玉米水足迹仅为小麦水足迹的58.78%，绝对差值为1
15、752.37m3/t，尽管玉米乙醇在水足迹中表现出明显优势，但在实际生产中，安徽省内生物乙醇的主要原材料却为小麦，造成这种落差的主要原因是原材料获取难度的不同。安徽地处中国华东地区，长江、淮河中下游，长江三角洲腹地，在地理气候上和其他几个北方省份有较大差异，这充分体现在各省之间的种植结构上。安徽省内玉米播种面积常年在880千公顷左右，产量在500万吨上下，小麦播种面积在2450千公顷浮动，产量在1400万吨上下。从上述数据中可以看到，相对于玉米，安徽省内玉米获取难易度明显大于小麦。需要注意到的是玉米在水足迹上的优势，这种相对于小麦的优势是全球性的，在全球尺度上，玉米平均水足迹小于小麦平均水足迹
16、。在中国，从省级尺度整体比较，玉米水足迹也低于小麦水足迹，同时考虑到生物乙醇“不与人争地、争粮”的要求，安徽选择小麦作为其生物乙醇的主要原材料是较为合理的。鉴于第一代粮食乙醇存在上述描述中出现的“与人争地、争粮”、淡水资源消耗较大、原材料获取难度较大等问题，安徽正加大力度发展第1.5代非粮乙醇，选用在中国南方具有较好种植优势的木薯作为生产原材料，有关以木薯为原材料生产的生物乙醇将于下文进行更为详细讨论。a.中国以玉米为原材料的生物乙醇水足迹在第一代以粮食为原材料生产的生物乙醇中，从水足迹的角度可以清晰地看到，以玉米为原材料的生物乙醇具有比较明显的优势，中国玉米乙醇水足迹的最大值发生在黑龙江省内
17、，为2716.71 m3/t，这仅仅比中国以小麦为原材料的生物乙醇最小值，发生在河南的2712.56 m3/t高出个位数水足迹。单一省内比较，吉林省玉米乙醇具有最大的水足迹优势，玉米乙醇水足迹同比为省内小麦乙醇水足迹总量的53%，绝对值差值为1753.64m3/t。在省内玉米乙醇与小麦乙醇水足迹对比上，安徽省及黑龙江省表现出与吉林省相同的水足迹特征，玉米乙醇有明显水足迹优势。某作物的水足迹优势在一定程度上反向证明着该地区具有此种作物的种植优势。吉林省处于黄金玉米带，在种植玉米上有得天独厚的优势，是中国玉米单产最高的省份，单产比第二名的黑龙江高出20%，同时玉米种植面积第二大、玉米总产量第二高。
18、黑龙江是中国玉米种植面积最大与总产量最高的省份，虽种植优势没有吉林省突出，但玉米相对小麦优势仍明显，这也表现在黑龙江省近几十年来的种植模式改变上，自1993年后黑龙江省玉米种植面积成明显上升趋势，从1993年的177.7万公顷，上升到2015年峰值772.3万公顷，同比小麦从1993年的133.7万公顷，一路下降至2015年谷值7.5万公顷。2000年后黑龙江省玉米种植面积扩大趋势进一步加快，年产量也逐年提高，2001年为了解决大量“陈化粮”处理问题，同时改善大气及生态环境质量，调整能源结构，国家启动了生物燃料乙醇试项目，黑龙江省与吉林省也选用了玉米作为其生物乙醇的原材料。从水足迹角度出发，黑
19、龙江和吉林的玉米均具有明显优势，两省均选择玉米作为生物乙醇原材料，这符合国家启动生物乙醇研发应用的初衷，较为出色地完成了解决“陈化粮”、减少温室气体排放，优化能源结构的任务。吉林是中国以玉米作为生物乙醇原材料产能最大的省份，其玉米种植优势明显，生物乙醇水足迹的构成也呈现出与其他省份的不同。吉林省玉米乙醇水足迹是中国第一代粮食乙醇水足迹中的最小值，为1997.23 m3/t，其中绿水足迹1569.14 m3/t，占比78.57%，蓝水足迹为428.09m3/t，占比21.43%。在蓝水足迹中，生产过程中消耗电能所产生的水足迹为398.00 m3/t，占蓝水足迹的92.97%，生产过程中消耗淡水产
20、生的水足迹为10.53m3/t，占蓝水足迹的2.46%，玉米蓝水足迹为10.73 m3/t，占蓝水足迹比例为2.42%，生产过程中消耗天然气所产生的蓝水足迹为8.68m3/t，占蓝水比例2.03%，煤炭蓝水足迹0.51 m3/t，比例为0.12%。中国各省玉米乙醇水足迹中，绿水足迹均占据主要比重，全部超过了75%，其中安徽更是达到了83.73%，安徽绿水占比高的原因已于前文讨论，此处不再赘述。中国生物乙醇绿水足迹处于主导地位，生物乙醇的总水足迹的最终大小在相当大的程度上取决于绿水足迹的多少，即原材料的绿水足迹，这种结果符合现有国内外相关研究的主流观点，这种特点不仅体现在第一代粮食乙醇，也体现在
21、第1.5代非粮乙醇，有关非粮乙醇具体讨论见后文。虽然玉米乙醇中绿水足迹贡献率显著，但决不能忽视这其中的蓝水足迹，蓝水足迹除安徽省外，贡献率均超过20%，玉米乙醇蓝水足迹在各个省份中也出现明显差异。河南省玉米乙醇中玉米原材料的蓝水足迹最高，为216.50 m3/t，占总蓝水足迹的41.45%，其余三省为吉林的10.37m3/t，占比2.42%，黑龙江的16.96 m3/t，占比2.89%，安徽的47.35 m3/t，占比11.64%。河南省原材料蓝水足迹的在数值与蓝水贡献率上均为几省份中最高，吉林与黑龙江两省呈现出极为相似的蓝水分布，安徽省的蓝水分布趋同于东北两省。造成以上现象的原因主要取决于两
22、方面：一是各省份由于地理位置、气候条件以及种植习惯的不同导致的原材料蓝水足迹数值上的不同，河南身为中国中部省份，位于黄河流域，种植玉米有较大的灌溉耗水量，这就导致其拥有最大的原材料蓝水足迹，安徽位于中国长江三角洲，有更为丰富的土壤水，玉米只需较少的灌溉水便可满足其正常的生理需要，而吉林和黑龙江地处中国东北，玉米种植模式多为雨养，且当地地面及地下径流较少，无更多淡水资源供玉米种植消耗，这就造成了两省玉米原材料蓝水足迹的低下现象；二是各省份单位电能水足迹有较大差异。本文单位能源水足迹结果采用同期（2000-2009）各省份能源平均水足迹，其中由于电能消耗在所有能源消耗中占绝大比例，故生产过程中消耗
23、电能所产生的水足迹占总蓝水足迹比例极大。各省份消耗电能水足迹分别为河南294.71m3/t，占总蓝水比例41.45%，吉林398.00 m3/t，比例92.97%，黑龙江551.89m3/t，比例94.15%，安徽348.06m3/t，比例85.58%。东北两省份电能消耗所产生的大量蓝水足迹，协同两省份玉米种植的低蓝水足迹，直接导致了电能消耗蓝水足迹占总蓝水足迹的90%以上，河南省由于较高的玉米蓝水足迹，较低的电能水足迹，两者水足迹持平，玉米蓝水占比41.45%，电能蓝水足迹56.42%。b.中国以小麦为原材料的生物乙醇水足迹河南省是中国传统农业大省，耕地面积和粮食产量均为全国第二，其中小麦占
24、省内主要耕地面积，是全国最大的小麦播种省份，小麦产量一直占全国总产量的20%以上，高居全国第一。玉米是仅次于小麦的河南省第二大粮食作物，种植面积少于黑龙江和吉林，和内蒙古、山东及河北持平。基于河南省种植结构的均衡，河南省生物乙醇的原材料也表现出异于其他省份的特点，小麦与玉米作为原材料的供给比例更为均衡，这相较于其他省份的单一化原材料选取有很大优势，这也使河南省淀粉基生物乙醇工艺发展更为成熟先进。河南省以小麦为原材料的生物乙醇总水足迹为2712.56 m3/t，远低于其他三省，吉林3750.87 m3/t，黑龙江3458.43 m3/t，安徽4251.49 m3/t，体现出巨大优势。这种优势的主
25、要原因是河南省小麦原材料水足迹较低，尤其是小麦蓝水足迹。河南省小麦乙醇水足迹分布同比其他省份更为均衡，其中小麦原材料绿水足迹1964.51 m3/t，占总水足迹72.42%，总蓝水748.05m3/t，占比27.58%。安徽省小麦绿水足迹总量大，占比高，直接导致安徽省小麦水足迹的高数值，进而小麦乙醇的水足迹也水涨船高。东北两省份小麦蓝水足迹表现完全不同于玉米，出现了吉林的1969.04 m3/t与黑龙江的1600.24m3/t的高额水足迹，如此高额的小麦蓝水足迹对生物乙醇总水足迹做出了巨大贡献，分别达到了52.50%和46.27%，该比例远远高于河南安徽两省。巨大的小麦蓝水足迹意味着原材料种植
26、过程中需要消耗大量的淡水资源，这与两省份的水资源现状产生巨大矛盾，东北两省种植小麦表现出高度的水资源不适性。c.中国以木著为原材料的生物乙醇水足迹“十二五”期间，中国为贯彻“不与人争粮，不与粮争地”的指导思想，开始积极推广非粮生物乙醇发展，出台了一系列鼓励生物乙醇生产的政策，主要包括税收优惠和补贴、政府指导销售价格和原料生产基地补贴政策。在非粮生物液体燃料产业政策引领下，中国多家生物燃料公司积极响应国家号召，启动了燃料乙醇产业非粮化改造的升级工作，在综合考虑了生产工艺成熟度、原材料获取保障度、生物乙醇转化率及经济效益等多方面因素后，木薯、甘薯及其薯干逐渐成为第1.5代非粮乙醇的主要原材料，目前
27、中国以木薯或薯干为生物乙醇原材料且产能成规模的厂商主要分布在湖北和广西两省。中国木著生物乙醇在水资源消耗上，表现出与第一代生物乙醇总体持平，绿水足迹更大的特点。湖北省木著乙醇总水足迹为2368.39m3/t，其中绿水足迹2156.57 m3/t，占比91.06%，蓝水足迹211.82m3/t，占比8.94%；广西木薯乙醇总水足迹为2046.65 m3/t，其中绿水足迹1938.58 m3/t，占比94.72%，蓝水足迹108.07m3/t，占比5.28%。如图4-9以湖北木著为原材料单位质量生物乙醇水足迹贡献中所示，木薯乙醇相较第一代粮食乙醇，在水足迹分布上体现出新的特点，由于木薯乙醇在加工环
28、节中选择了不用于粮食乙醇的能源沼气，所以在木薯乙醇最终水足迹结算中出现了新的绿水消耗，即沼气生产的绿水足迹。沼气生产的原材料多为玉米秸杆等农作废弃物，沼气在生产加工过程中消耗淡水资源所产生的蓝水足迹相对于沼气生产原材料所产生的水足迹可忽略不计，沼气生产过程中不涉及木著，故该水足迹计算中未发生循环嵌套现象。木著乙醇加工环节消耗的沼气所产生的水足迹占木薯乙醇总水足迹的11.79%，其中绿水占11.63%，该部分绿水对木薯乙醇总水足迹中绿水比例的提高有比较明显的贡献，这是明显区别于第一代粮食乙醇的特征。2.2 茶产业茶产业绿色发展是茶叶的整个生命周期始终坚定不移贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展
29、理念，从源头茶树的施肥、病虫害防控上坚持种群间动态平衡的原则，最大限度减少化学肥料与农药的使用0。在茶叶加工中选择清洁的原料、使用清洁的能源、加工过程的清洁化控制，减少或避免产生和排放出对人体和环境有害的物质。在茶叶包装上坚持减量化、生态循环、可降解、无公害、无污染、统一性的原则2。强调在生产全过程“清洁化”，包括茶园环境清洁化、茶树种植清洁化、茶叶加工清洁化以及茶产品包装、储藏和销售的清洁化。茶产业绿色发展实践中，结合区位优势、生态环境优势、种质资源优势等，建立标准化茶园、“产、学、研”基地，培育新型职业茶农，强化科技支撑与创新，加强精深加工能力，提升茶旅结合，促进茶产业健康可持续发展。综上
30、，本研究将茶产业绿色发展的概念界定为以绿色发展理念为指导，培育新型职业茶农，在茶树种植与管理过程中增加有机肥投入比，采用生物、物理等无害化防控方式，减少和避免使用化肥和农药，改善和保护生态环境环境，提高茶叶产量和品质，增加茶农收入。a.绿色农业理论欧洲在20世纪20年代开始出现绿色农业，到30-40年代时绿色农业在瑞士、日本、英国等国家得到发展。我国最早提出绿色农业是在20世纪80年代的全国农业绿色经济研讨会上5。2003年我国正式提出了“绿色农业”的概念，至今绿色农业得到了积极和广泛的实践并逐渐形成为了发展的共识。绿色农业是指充分运用先进科学技术、先进工业装备和先进管理理念，以促进农产品安全
31、、生态安全、资源安全和提高农业综合经济效益的协调统一为目标，以倡导农产品标准化为手段，推动中国农业发展走全面、协调、可持续发展的模式图。段清斌等（2015）认为绿色农业的核心是生产并加工销售绿色食品，应有益于食品安全卫生和环境保护48。黄雨（2017）认为绿色农业实质是一场农业创新和农业技术革命，具有高效化、标准化、国际化、多样化和现代化六大特征发展绿色农业是促进农业与农村可持续发展的重要举措，有效促进农业生态环境改善与保护，不断满足消费者日益增长的绿色消费需求，提高城乡居民的生活水平和生活质量，对我国农业及整个国民经济的发展都有着重要意义。b.可持续农业理论20世纪50-60年代后，科学技术
32、快速发展，为了提高农业生产效率，农药、化肥、农膜以及农业机械等被大量应用在农业中，提高经济效益的同时引起了生态破坏、环境污染、资源不足等一系列问题，影响了农业协调发展的可持续性；在此背景下，1981年，美国农业科学家莱斯布朗对可持续发展概念进行了系统阐述，为后来农业可持续发展的提出莫定了良好的理论基础；1985年，美国科学家首次提出了“可持续农业”；可持续农业并不是一种万能的具体农业模式，而是一种广泛的农业发展指导思想，在自然资源的角度上，应用可持续农业的发展模式，可以保持农业生产的经济效益、保护和改善环境、保持和提升自然资源储备；在生态农业的角度上，可持续农业是指农业系统能够在持久的生态环境
33、限制和社会经济压力下依然能够维持生产力。结合我国的国情，可持续农业的选择应结合实际，因地制宜，走以提高效率和增加效益为中心，以基础设施与科技投入为重点，以增强农业持续发展能力和发展农村经济为目标，实现人口、资源、生态与经济社会发展的协调共进和良性循环之路。雷山县茶叶产业绿色发展存在的问题雷山县茶叶产业发展经历了开始起步平稳发展阶段、较快发展阶段，现在正处于快速发展阶段，茶叶产业给雷山县带来了巨大的经济效益和社会效益，有力地推动了乡村振兴的进程。然而，经济效益和社会效益提高的同时不能忽视茶叶产业的生态效益，2015年，习近平总书记在十八届五中全会提出了五大发展理念，其中“绿色发展”理念旨在使生态
34、文明建设更加科学化、具体化和鲜明化。雷山县茶叶产业在快速发展的机遇期，茶园绿色发展得到了一定程度的改善，但不可避免的还存在着诸多问题和不足。a.基础设施不完善，茶农绿色生产积极性低基础设施不完善，原因一是雷山地处雷公山自然保护区腹地，多数茶园位于高山之中，茶园基础设施建设投入大、成本高、完善速度慢；二是多数茶农家中茶园单丘面积较小且分散，相关配套基础设施建设难度大、耗费高；三是茶叶初级加工厂较少，未能惠及所有种茶村庄。在茶园绿色发展中，公路和产业路的影响较大，是“硬件设施”之一，茶园与公路或产业路距离的远近关系着茶农绿色生产积极性的高低。在调查中发现，三角田村多在公路边，每年肥料销售商人下乡售
35、卖肥料时，可将肥料直接卸载在农户的茶园附近，待到施肥时期或者如若正值施肥时期，农户可以省时省力省钱就把肥料搬运到茶园进行施肥，即使不在公路边，只要路程不是很远，农户的时间和财力成本亦不会太高，农户在施肥时对投入量虽大、绿色环保的有机肥选择意愿与积极性也更高；青山村的茶园虽较集中连片，但距离公路较远，没有茶园产业路，在茶园施基肥时，施用有机肥每亩需要上百公斤，仅依靠肩挑背驼难度太大，因此，青山村茶园肥料投入种类主要是化肥，选择有机肥的积极性低。基础设施中茶叶初级加工厂对于茶农的绿色生产积极性也具有很大的影响。村里有自己的茶叶初级加工厂-一茶叶合作社，茶农采摘茶青时就不会被恶意压价，有的合作社会延
36、长茶青收购期，如三角田村茶叶合作社在延长收购期间仅接收本村茶园采摘的茶青，茶农收益得到提高和保障，对茶园的绿色防控投入积极性也很高，干河沟茶园距离公路较近，村中有合作社，茶农自发性加强茶园的绿色防控投入。如杨柳村和青山村村中没有自己的合作社，茶农采摘完茶青后，需要在“外来”收购者收工前提前赶到收购点，缩短了茶农的采摘时间，茶青保质期很短，需要当天采摘当天处理，如果遇上压价，也只能无奈卖掉。因而，茶农收入不稳定，对茶园绿色生产积极性不高。b.茶农整体文化程度偏低，绿色发展理念认识不足茶产业绿色发展理念是一种可持续发展观，主张尊重自然、回归自然、人与自然和谐相处。雷山县茶农文盲与小学文化程度劳动力
37、人数占比高，高中及以上文化程度劳动力人数占比少，整体文化程度偏低。进行茶园生产过程中以经济利益为主，追求短期带来的经济增长，没有将经济、社会和生态三大系统有效兼顾，茶园随着耕作年限的增长，土壤具有酸化和板结化的趋势，限制了茶园土壤和茶树根系的固碳能力，同时土壤板结化会致使茶树根系活动受限，对肥料吸收不充分，没有被吸收的肥料挥发形成温室气体，增加了茶园的碳排放。茶农对茶园用肥用药认识不深入，缺乏施用的针对性，重治疗轻预防。许多茶农不知道农药的用途，茶树出现病情或虫害时，通常治病和杀虫的农药混合施用，造成了资源的浪费，增加了碳排放。预防性防控要素粘虫黄板、太阳能杀虫灯等的使用率较低，往往这些预防性
38、要素是由政府免费提供，茶农自主性购买较少，轻预防重治疗，农药杀掉害虫的同时害虫的天敌也被杀掉，茶园生态系统变得单一化，原生的茶园小生态系统遭到破坏，病虫害提高了抗药性，茶农就需要增加用量，而绿色要素使用率低，无疑增加了碳排放量相对较高要素的投入。茶农对茶园土壤养分含量结构的认识不足，每年重复施用同一类肥料，引起茶园土壤养分结构失衡，茶树对某种养分元素吸收达到饱和后无法再有效吸收，造成肥料的流失和碳排放的增加，降低茶树的抗病虫害能力。c.茶人才匮乏，缺少茶园绿色发展科学技术保障科学技术是第一生产力，茶叶产业绿色发展离不开科学技术的指导与使用，不仅是要有科学技术，还要有会使用科学技术的茶人才。雷山
39、县茶人才比较匮乏，主要表现为：一是雷山县茶农整理文化程度较低，青壮年劳动力流失，农村中劳动力年龄偏大，缺乏茶树种植管理的科技人才；二是农村致富带头人之一的村干部，从业面广、处理事务多，时间和精力有限，精通茶树科学种植管理的极少；三是茶叶企业的茶人才有限，通常只在与企业有合作和帮扶的村庄中指导。四是与科研机构或高校的合作少，茶园科研示范基地欠缺。缺少茶人才的科学指导，茶园绿色发展得不到有效科学技术保障，有机、无公害、标准化茶园的科学技术推广将变得缓慢，小散户茶农的茶园建设得不到技术保障，易造成粗放式生产与管理，进而影响整体茶园的绿色发展进度。d.政策支持力度与激励措施不够雷山县全县茶农达7.8万
40、余人，种茶小散户多，农户自身能力有限，筹集资金难，投入能力弱，仅依靠内生动力无法满足茶园绿色可持续发展的要求，需通过政府或企业等外部力量支持。而雷山县总体经济能力较弱，财政困难，对基数较大的小散户整合难度较大。茶叶专业村、重点村、老茶区及有初级加工厂的村点政策倾斜度稍大，茶园基地管理相对较好，茶青下树率高，效益较好；其余村点的政策支持力度小，茶青下树率低，效益较差，茶农管理较为粗放。对茶叶产业的政策支持缺乏长期性和稳定性；政策资金用途主要投入于新茶园基地的建设与拓展、茶叶品牌打造、茶叶重点村、专业村上，用于散户茶农培训、茶园绿色发展建设方面支持力度不够。茶园绿色生产与管理的激励措施少，没有形成
41、树榜样、立标杆的人人效仿现，象。雷山县茶园生产与管理中，一些具有前瞻性的茶农严格以生态绿色茶园标准，进行经营管理，然而缺乏相应的激励措施，做得好与差，与同类茶品种收购同价，收益并没有因此得到提高，反而增加了投入的时间和资金成本，长此以往，茶农对茶园绿色投入的稳定性与长期性受到影响。通常茶叶种植大户会间断性得到一些有机肥、粘虫黄板、太阳能灭虫灯等补贴，而小散户则比较困难。激励“大”和激励“强”还未能同时兼顾。e.茶园生产劳动力不足，茶园绿色发展成本高在劳动力大量向城市和优势产业转移的背景下，农村从事茶叶生产的劳动力数量在急剧减少，据研究，茶园管理阶段的用工量占茶叶生产总用工量的70%以上80。雷
42、山县茶农家庭中从事茶叶生产的劳动力较少，劳动力为2人的茶农家庭占比达到了70%，劳动力人数为1人和2人的茶农家庭占总调查户的82%。茶农家庭中从事茶叶生产的劳动力少，在进行茶园施肥、修剪、施药、采摘时，就需要花费一笔费用雇佣其他的劳动者。随着经济社会的发展，社会用工成本在不断的增加。茶农为了降低生产成本，尽可能亲力亲为，减少茶园生产要素的投入，而茶园绿色要素投入对于病虫害的见效时间相对较长，物理和生物防治灭虫治病没有化学药物彻底，需要少量多次；雷山县山高坡陡，化肥施用方便快捷，有机肥施用量多，劳动强度大，增加了用工时间。每年2月下旬与3月初，品质好、价格高的茶树嫩芽开始集中萌动，是一年中采茶最
43、忙、采茶收益高的时期，采茶工更加偏好于长势好、数量多、采摘连续性强的茶叶种植大户茶园进行采摘，劳动力少的散户茶农存在招不到工人的现象，采摘不及时又担忧茶叶老化影响下批新茶叶生长，只能忍痛将部分不能及时采摘的茶园送给亲朋好友采摘或直接搁慌，导致茶叶老化、茶园经济效益低，茶农不愿增加茶园投入，有机肥、物理与生物防治农药的施用率降低，不利于茶园生态系统的良性发展，降低了碳汇能力，增加了碳排放。f.集约化程度低，茶园管理参差不齐雷山县茶园位于高山处居多，入户调查的茶树种植农户167户中，种植面积在5亩及以下的农户最多，占总调查农户的58.08%，种植面积10亩及以下的农户占比为88.62%，且多数茶农
44、的茶园丘块小、散、多。从内生角度上，村庄内部小散户茶农进行茶园生产主要有三种模式，一是独自生产与管理，茶农按照自己的经验或咨询种茶大户获得部分管理信息进行投入与管理；二是几户按照一种生产方式种植生产，由一户具有茶园管理知识的茶农指导，通常统一用肥用药，指导者还会无偿帮助被指导茶农修剪，往往被指导的农户为年龄较大的女性劳动者；三是由部分村干指导茶园用肥用药，茶农各自管理。而这三种模式的经营管理效果不是很理想，没有达到茶园的绿色发展要求。从外生角度上，由政府部门或大型茶叶企业的“政府+公司+合作社+农户”、“公司+合作社+农户”等顶层设计管理模式进行统一规划、统一管理、统一监督，较为严格按照标准化
45、、绿色化生产管理，效果较好。茶叶专业村、重点村、老茶区及有初级加工厂的村点集约化、组织化、标准化程度相对较高。然而，其他种茶村茶园茶树品种杂多，管理参差不齐，且不占少数。多数由内生动力经营管理的种茶村自身能力较差，筹集资金难，投入能力弱，不能采取中耕施肥、绿色病虫防治、适时定型修剪等管理措施，茶青下树率低，效益差，形成恶性循环。2.3 菜籽油目前国内拥有较多的单一足迹的研究，其主要集中在水足迹研究和碳足迹的研究上。国内的水足迹研究主要使用体积法对水足迹进行研究35，36，涵盖农业、工业等各个领域，近年来只有少量研究是采用基于影响的水足迹评价方法对产品进行水足迹评价。国内的碳足迹研究中，早期研究
46、主要采用投入产出模型对碳足迹计算，研究集中于能源消费的碳足迹研究以及区域和行业的碳足迹分析；近年来的主流碳足迹研究是采用基于生命周期评价的碳足迹计算方法，研究集中于产品的全生命周期碳足迹分析。国内关于能源足迹的研究主要集中于区域的能源足迹研究41-43，以及对于能源利用的碳排放研究和全面评估上，少有关于产品的能源足迹研究，而且缺少相关的研究方法。此外，目前国内缺少多种足迹的耦合研究，近年来只有少量此类研究集中于钢铁行业的工艺优化，而缺乏农业方向的研究。目前国内关于菜籽油的研究主要集中于菜籽油经济的研究、菜籽油精炼的研究、以菜籽油为原料合成生物柴油的研究，且合成生物柴油的研究主要集中于工艺研究，
47、没有在环境角度上对菜籽油的生产开展的研究。a.菜籽油生产全过程中间点特征化评价结果本研究对菜籽油生产全过程的能源、碳和水足迹进行评价，其中中间点特征化评价结果如表4-1所示。每吨菜籽油生产的碳足迹（全球变暖影响类别）为3889.75kg CO2 eq，能源足迹（化石资源消耗影响类别）为726.07 kg oileq。与水足迹相关的中间点影响类别中，酸性化对环境的潜在影响为14.24 kg SO2eq，富营养化对环境的潜在影响为4.53 kg PO43-eq，致癌性对环境的潜在影响为6.72x10-5 Case，非致癌性对环境的潜在影响为1.88x10-5 Case，淡水生态毒性对环境的潜在影响
48、为.43x104 PAF.m3.d，水稀缺对环境的潜在影响为437.62 m3 deprived。b.菜籽油全生产过程终点特征化评价结果对菜籽油全生产过程的能源、碳、水足迹评价的终点特征化影响结果如表4-2所示。如表所示，人类健康影响类别的潜在环境影响值为4.35x10-3 Daly，生态系统质量影响类别的潜在环境影响值为1.74x104 Species.year，资源影响类别的潜在环境影响值为2258.05$。而中间点影响类别对终点影响类别的贡献结果如图4-1所示，生态系统质量影响类别主要由淡水生态毒性影响类别所贡献，剩余的少量影响由全球变暖、酸性化、富营养化和水稀缺四个影响类别所贡献；人类
49、健康影响类别主要由全球变暖影响类别所贡献，其次是致癌性影响类别，剩下的少量影响由非致癌性和水稀缺影响类别引起；资源影响类别其主要由直接的淡水消耗（源自清单）所贡献，剩下的少量贡献则源于化石资源消耗影响类别。c.种植阶段能源、碳和水足迹终点类别空间分布结果菜籽油生产全过程中，农业种植过程占据了绝对的主导地位，因此，为了进一步探求农业种植过程于全国层面对环境造成的影响，针对中国15个主要油菜籽种植省份进行了农业种植过程的能源、碳、水足迹在终点影响类别层面的评估。研究得出了中国各个省份单位油菜籽种植过程在终点影响类别上的环境影响的差异，同时由于结合了各省的油菜籽总产量，得出了中国各油菜种植省份在油菜籽农业种植过程中在终点类别上总体的环境影响的差异。中国油菜籽种植有着明显的地域特征，中国的油菜籽种植
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