3.1 土地利用碳排放核算体系的构建

3.1.1 核算体系的构建原则

土地利用碳排放核算体系的构建主要有五项总体原则。我们在构建核算体系和编制碳排放清单报告时，都要遵循以下五项原则：

一是相关性原则，即要体现出不同土地利用类型碳排放的基本特征，确保核算体系恰当地反映土地利用碳排放的基本情况，服务于决策需要。

二是重要性原则，即在识别和筛选出主要的碳排放源和温室气体排放类型的基础上，尽量覆盖土地利用碳排放清单边界内的所有温室气体的碳排放源与活动。

三是一致性原则，即核算方法体系内部与外部均要保持一致性。内部一致性是为了增加碳排放水平趋势分析与减排措施提出的可靠程度，而在土地利用碳排放清单的编制过程中，无论是边界确定还是核算方法、活动水平，均需要保持一致性与系统性。内部一致性也有利于对不同土地利用类型、地区、时间段进行对比分析；外部一致性是要与国际和国家主流方法体系保持一致，符合国际和国家关于温室气体排放核算方法及排放系数的选择。

四是透明性原则，即体系构建的过程中，每一步均保证数据透明、计算过程和方法清晰并且说明数据来源，以便数据能够被检查。

五是准确性原则，即核算方法、碳排放系数、活动水平都需要尽可能保证其数据的准确性，所以在基础数据的来源、处理和计算等环节都要表述清楚，以便给予管理者科学的决策依据。

3.1.2 核算体系的构建思路

土地利用碳排放核算体系就是对土地利用过程中所有碳排放源进行识别、筛选、归类、统计和计算。本书构建土地利用碳排放核算体系的基本思路如图3.1所示。

图3.1 本书构建土地利用碳排放核算体系的基本思路

相关步骤如下：

第一步，确定土地利用温室气体排放的类型。根据重要性原则，本书对主要的温室气体排放类型进行了识别。

第二步，明确土地利用类型。本书以全国土地分类标准和土地利用现状分类标准为依据，对要核算的土地利用类型进行分类。

第三步，确定土地利用碳排放源。根据重要性原则，本书以IPCC排放清单、中国省级温室气体碳排放清单和各位学者研究列出的碳排放源为依据，对照土地利用类型进行筛选、识别和归类，选出不同土地利用类型上承载的碳排放源，将碳排放源一一对应于不同的土地利用类型。

第四步，确定碳排放估算方法和碳排放系数。本书主要采取以下三种途径获取碳排放系数：一是直接采用IPCC排放清单和我国《省级温室气体清单编制指南（试行）》提供的数据；二是根据IPCC排放清单和我国《省级温室气体清单编制指南（试行）》提供的计算公式推算出具体碳源的碳排放系数；三是根据学术界相关学者的研究成果科学合理地选取碳排放系数。为了体现出西北地区的差异性特征，我们在选取碳排放系数时首先考虑《省级温室气体清单编制指南（试行）》中的西北地区标准，其次考虑《省级温室气体清单编制指南（试行）》给出的国家标准，最后考虑国际标准（IPCC标准）。

第五步，土地利用碳排放量计算。本书根据碳排放源活动水平和排放系数，计算出土地利用碳排放的绝对量和相对量，形成具体年度、不同土地利用类型、不同省份的碳排放清单。

3.1.3 核算体系内的温室气体类型

广义的人为活动温室气体包括《京都议定书》《蒙特利尔破环臭氧层物质管制议定书》和《联合国气候变化框架公约》中的CO2、臭氧、CH4、N2O、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫、三氟化氮8种气体。这些气体在大气中的体积、增温效应和潜伏时间如表3.1所示，可以明显看出，CO2、CH4、N2O的增温效应所在份额累计达到82%，在所有温室气体中体积所占比重也较大。无论是从对全球变暖的贡献上，还是从体积比例来看， CO2、CH4、N2O都是最核心和绝对主要的3种温室气体。因此，本书重点考察土地利用过程中CO2、CH4、N2O的排放情况，并统一换算成碳（C）当量来分析。

表3.1 8种气体在大气中的体积、增温效应和潜伏时间

数据来源：IPCC（2007）。

3.1.4 核算体系的边界和排放的范围

土地利用碳排放核算体系的边界和排放的范围如表3.2所示。

表3.2 土地利用碳排放核算体系的边界和排放的范围

注：本表均为土地利用碳排放的过程，没有包括土地利用碳汇过程；“∗”表示无排放过程。

一般情况下，温室气体排放清单可以从温室气体排放过程和排放部门（行业）两个角度划分。基于碳排放过程的划分侧重突出排放机理和过程，碳排放可分为能源活动、工业过程、农林业和废物处理；基于部门（行业）的划分方法侧重于各个独立部门的排放，碳排放可分为工业、建筑业、交通运输业碳排放等。各类土地利用类型上承载着不同的碳排放源，以IPCC、我国《省级温室气体清单编制指南（试行）》以及学者的研究成果为依据，从不同土地利用类型的视角出发，结合数据可得性和计算难易程度去编制土地利用碳排放清单，应具有一定的可操作性。该清单基本上涵盖了土地上承载着的所有的碳排放源，计算出的碳排放量更接近实际情况。

3.1.5 核算方法及碳排放系数的确定

碳排放的核算方法主要有实测法、物料平衡法、排放系数法和模型法，每种方法都有其自身的优缺点，适用于不同国家和不同条件下的碳排放计算。四种碳排放核算方法的比较如表3.3所示。

表3.3 四种碳排放核算方法的比较

本书核算的碳排放源主要以社会经济排放源为主，而且社会经济排放源活动水平较为稳定，数据容易获取。因此，本书选取排放系数法作为土地利用碳排放核算的具体操作方法，排放系数法的普适计算公式如式（3.1）所示。

其中，Ci表示土地利用温室气体的排放量，Ai表示第i类碳排放源的活动水平，Fi表示第i类碳排放源的排放因子或排放系数。本书核算的温室气体包括 CO2、CH4、N2O 三类，为了便于统计，将这三类温室气体统一折算为C当量进行研究分析。CO2与C之间的转化系数为0.272 7, CH4与C之间的转化系数为6.818 2, N2O与C之间的转化系数为81.272 7。

3.1.5.1 农用地碳排放系数的确定及数据的来源

（1）耕地及园地

使用农资物品产生的直接或间接碳排放，包括化肥、农药、地膜、柴油在生产使用过程中产生的碳排放，据此可以估算出耕地及园地上承载的碳排放量。由于统计数据没有对耕地及园地上农资物品的使用量分别进行统计，本书以各地区耕地及园地各自的比重将其区分，即耕地农资物品使用碳排放量＝［耕地面积/（耕地面积+园地面积）］×农资物品使用碳排放总量，园地农资物品使用碳排放量＝［园地面积/（耕地面积+园地面积）］×农资物品使用碳排放总量。各农资物品的碳排放系数如表3.4所示，其中，农资物品使用量以中国农村统计年鉴上的实际值为标准。

表3.4 各农资物品的碳排放系数

农作物生长过程中产生的直接或间接碳排放。在水稻、小米、玉米、棉花等农作物种植生长过程中，作物根系破坏土壤表层或与土壤中的化学物质相互作用导致土壤释放出 N2O 和CH4，而CH4主要是由水稻生长释放。我国主要农作物生产过程中N2O排放系数如表3.5所示。

表3.5 我国主要农作物生产过程中N2O排放系数

水稻CH4排放系数采用《省级温室气体清单编制指南（试行）》推荐值，西北地区为231.2千克/公顷。各农作物播种面积的数据来源于各省统计年鉴。本书将此部分碳排放归入耕地碳排放。

农作物秸秆燃烧产生的直接碳排放。随着我国对秸秆资源综合利用效率的提高，农作物秸秆燃烧比例在不断下降。因此，农作物秸秆燃烧产生的碳排放应用农作物秸秆实际燃烧量乘以碳排放系数进行估算。本书通过谷草比与农作物经济产量估算农作物秸秆产生量，以相关政府报告和学术研究成果为依据，确定秸秆综合利用效率，进而确定秸秆实际燃烧比率。农作物秸秆燃烧碳排放系数采用王革华（2006）的研究成果作为估算依据，为1.247 t C. t－1①。中国主要农作物谷草比如表3.6所示。农作物经济产量数据来自各省（自治区、直辖市）统计年鉴。国家发展改革委和原农业部的数据显示，2010年全国农作物平均秸秆综合利用率为60%左右，2015年全国农作物平均秸秆综合利用率达到80%。本书按照每年农作物平均秸秆综合利用率上升2个百分点的增长比例估算西北地区2005—2015年的农作物平均秸秆综合利用率。本书将此部分碳排放归入耕地碳排放。

表3.6 中国主要农作物谷草比

数据来源：《农业技术经济手册（修订本）》。

灌溉、翻耕产生的间接碳排放。翻耕破坏了土壤碳库和土壤生态系统的稳定性，进而导致碳排放，灌溉耗能也导致碳排放，耕地的种植制度与园地存在较大差异，耕地一年多种，所以本书将翻耕导致的碳排放归入耕地，翻耕面积以农作物播种面积为准，数据来源于各省（自治区、直辖市）统计年鉴。翻耕和灌溉碳排放系数及来源如表3.7所示。西北五个省（自治区、直辖市）地处干旱区，属于灌溉农业，耕地、园地均需要大量用水。本书同样以各地区耕地及园地各自的比重将其区分，即耕地灌溉碳排放量＝［耕地面积/（耕地面积+园地面积）］×灌溉碳排放总量，园地灌溉碳排放量＝［园地面积/（耕地面积+园地面积）］×灌溉碳排放总量。灌溉面积数据来源于中国农村统计年鉴。

表3.7 翻耕和灌溉碳排放系数及来源

（2）牧草地

牲畜胃肠发酵、粪便管理过程碳排放。本书将牲畜胃肠发酵、粪便管理过程排放的CH4和N2O归为牧草地上承载的碳排放。估算的畜禽种类确定为牛、马、驴、骡、骆驼、猪、羊和家禽。不同地区畜禽生存的环境和养殖模式存在较大差异，本书主要采用《省级温室气体清单编制指南（试行）》中对西北地区畜禽CH4和N2O排放系数的推荐值。畜禽养殖规模为年底存栏量和该年出栏量的总和，该数据即牧草地碳源的活动水平，畜禽存栏量、出栏量数据来源于各省（自治区、直辖市）统计年鉴和中国农村统计年鉴。西北地区主要牲畜品种的CH4和N2O年排放系数见表3.8。

表3.8 西北地区主要牲畜品种的CH4和N2O年排放系数

数据来源：《省级温室气体清单编制指南（试行）》。

（3）林地

活立木消耗间接碳排放。在生长期内，植被通过光合作用可以固定大量CO2，采伐木材用于其他用途时，碳从植被内部释放出来。估算该部分碳排放需要的数据包括活立木总蓄积量、活立木蓄积消耗率、平均基本木材密度、生物量转换系数和含碳率，它们的乘积即活立木消耗间接碳排放。其中，活立木总蓄积量数据来源于中国林业统计年鉴，活立木蓄积消耗率、平均基本木材密度、生物量转换系数如表3.9所示。

表3.9 活立木消耗碳排放相关指标数据

数据来源：《省级温室气体清单编制指南（试行）》。

柴薪燃烧直接碳排放。柴薪燃烧会产生 CO2、CH4和 N2O三类温室气体。柴薪燃烧CO2排放量的估算需要的数据包括柴薪燃烧量、燃烧生物量氧化系数、地上生物量碳含量，它们的乘积即柴薪燃烧CO2排放量。柴薪燃烧量的数据来源于中国林业统计年鉴，后两者采取IPCC国家温室气体清单指南中的推荐值，分别为0.9和0.5。而柴薪燃烧CH4和N2O排放系数引用《省级温室气体清单编制指南（试行）》中的推荐值，分别为2.550克/千克和0.080克/千克。

森林火灾毁林直接碳排放。该过程同样产生 CO2、CH4和N2O三类温室气体。森林火灾毁林CO2排放量估算需要的数据包括毁林量、燃烧生物量氧化系数、地上生物量碳含量，它们的乘积即森林火灾毁林CO2排放量。毁林量数据来源于中国林业统计年鉴，后两者采取IPCC 国家温室气体清单指南中的推荐值，分别为0.9和0.5。根据《省级温室气体清单编制指南（试行）》推荐公式计算得出，森林火灾毁林CH4排放量为CO2排放量的0.012倍，森林火灾毁林 N2O 排放量为 CO2排放量的0.000 7倍。

3.1.5.2 建设用地利用碳排放的估算及其系数的确定

（1）工矿用地

能源消耗直接碳排放。本书将采掘业、制造业和建筑业能源消耗碳排放归入工矿用地上承载的碳排放。本书将要测算的能源类型确定为原煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气和液化石油气。能源消耗会产生CO2和CH4两类温室气体，IPCC公布了能源消费的总碳排放系数，各种能源碳排放系数如表3.10所示，各类能源消耗量数据来源于中国能源统计年鉴和各省（自治区、直辖市）统计年鉴。

表3.10 各种能源碳排放系数

数据来源：IPCC以及《省级温室气体清单编制指南（试行）》。

石油和天然气系统直接或间接碳排放。石油和天然气系统碳排放主要集中在开采加工环节，运输环节也有少量排放，不在本次估算范围。《省级温室气体清单编制指南（试行）》提供的石油和天然气系统CH4逃逸排放系数分别为54.2吨/亿立方米和0.05吨/万吨。石油和天然气生产量数据来源于中国能源统计年鉴和各省（自治区、直辖市）统计年鉴。

煤炭开采及矿后直接或间接碳排放。煤炭开采过程中会有部分CH4逃逸。煤炭开采和矿后活动CH4逃逸碳排放可以利用各个矿井的实测CH4涌出量进行计算，无须确定排放因子，但是实测数据的获得较为困难。按照《省级温室气体清单编制指南（试行）》提供的方法，可将煤矿分为国有重点、国有地方和乡镇（包括个体）煤矿三大类。煤炭开采及矿后CH4逃逸排放系数如表3.11所示，我们取其平均值作为计算依据。煤炭生产量数据来源于中国能源统计年鉴和各省（自治区、直辖市）统计年鉴。

表3.11 煤炭开采及矿后CH4逃逸排放系数

数据来源：《省级温室气体清单编制指南（试行）》。

工业生产过程碳排放。由于工业生产过程的复杂性和工艺的多样性，工业产品生产碳排放机理较为复杂，许多行业生产过程的基础数据收集难度很大，本书重点估算水泥、钢铁、电石、烧碱、玻璃和合成氨等产品生产过程中的CO2排放。这些工业产品生产过程中的CO2排放系数及来源如表3.12所示，工业产品产量数据来源于各省（自治区、直辖市）统计年鉴。

表3.12 工业产品生产过程中CO2排放系数及来源

（2）商服用地

能源消耗直接碳排放。本书将批发业、零售业、餐饮业、住宿业能源消耗的碳排放归入商服用地上承载的碳排放。能源消耗类型及消耗量、碳排放系数及来源与工矿用地一致。

（3）交通用地

能源消耗直接碳排放。本书将运输业、仓储业、邮电业能源消耗碳排放归入交通用地上承载的碳排放。能源消耗类型及消耗量、碳排放系数及来源与工矿用地一致。

（4）居住用地

能源消耗直接碳排放。本书将居民生活能源消费碳排放归入住宅用地上承载的碳排放。能源消耗类型及消耗量、碳排放系数及来源与工矿用地一致。

（5）公共管理与公共服务用地

能源消耗直接碳排放。本书将电力、煤气、水生及供应业能源消耗碳排放归入公共管理与公共服务用地上承载的碳排放。能源消耗类型及消耗量、碳排放系数及来源与工矿用地一致。

电力调配间接碳排放。因为电力能源对CO2的排放也有影响，所以需要核算电力调入调出中间接带来的CO2排放量。国家发展改革委原应对气候变化司公布了西北地区电网CO2的排放因子，如表3.13所示，电力调入与调出的数据来源于中国能源统计年鉴和各省（自治区、直辖市）统计年鉴。

表3.13 西北地区电网CO2排放因子

数据来源：根据国家发展改革委原应对气候变化司（2013）的数据整理而得。

固体废弃物处理碳排放。固体废弃物填埋产生大量 CH4，而焚烧则会产生大量CO2。本书借鉴《省级温室气体清单编制指南（试行）》推荐的公式计算出固体废弃物处理中的CH4与CO2排放系数，如表3.14所示。固体废弃物产生量、处理量的数据来源于各省（自治区、直辖市）统计年鉴。

表3.14 固体废弃物处理中的CH4与CO2排放系数

数据来源：根据《省级温室气体清单编制指南（试行）》推荐公式计算整理而得。

废水处理碳排放。生活污水和工业废水处理产生大量CH4和N2O，我们用生活污水中有机物总量与排放系数的乘积而得，采用《省级温室气体清单编制指南（试行）》的推荐公式计算出废水处理N2O和CH4排放系数，如表3.15所示。但在我国只有化学需氧量（COD）的统计数据资料，采用《省级温室气体清单编制指南（试行）》的推荐的数值，西北地区BOD/COD＝0.41, COD数据来源于中国统计年鉴和各省（自治区、直辖市）统计年鉴。

表3.15 废水处理N2O和CH4排放系数

数据来源：根据《省级温室气体清单编制指南（试行）》推荐公式计算整理而得。

① 1.247 t C. t－1意指1吨农作物秸秆燃烧会产生1.247吨的碳。