华北平原春绿豆-夏玉米种植模式经济效益和碳足迹评价

华北平原是我国重要的粮食生产基地,长期集约化的冬小麦-夏玉米种植导致氮肥施用过量、地下水超采及碳排放增加等生态环境问题日益突出。因此,调整现有种植结构,构建资源节约型种植制度对缓解该区域生态环境问题具有重要意义。为明确新型春绿豆-夏玉米模式的可行性,本研究基于大田试验和生命周期评价方法(life cycle assessment, LCA),定量评估了春绿豆-夏玉米模式与冬小麦-夏玉米模式的产量、经济效益、碳排放和碳足迹。结果表明,春绿豆-夏玉米模式中绿豆与玉米的产量分别为1 760.1 kg·hm~(-2)和8 775.8 kg·hm~(-2),当量产量(换算为玉米产量)为18 833.4kg·hm~(-2),比冬小麦-夏玉米模式低20.4%(P0.05);周年净收入为27 085$·hm~(-2)(包括每年7 500$·hm~(-2)的冬季休耕补贴),比冬小麦-夏玉米模式高20.2%;周年碳排放为4 642.1 kg(CO2-eq)·hm~(-2),比冬小麦-夏玉米模式低36.1%;单位产值碳足迹为0.17kg(CO_2-eq)·$~(-1),比冬小麦-夏玉米模式低48.5%(P0.01)。综合来看,在华北平原引入春绿豆-夏玉米模式部分替代传统冬小麦-夏玉米模式,能够改善种植结构,同时提高农民收入、降低农业生产系统碳排放和碳足迹。