黄淮海玉米生产能源利用效率和净生态系统碳平衡时空特征

黄淮海地区是我国重要的玉米产区之一,定量化该区域玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡对提高资源利用效率和实现碳中和具有重要意义。基于国家统计数据,利用生命周期评价(LCA)、能值分析和碳平衡等方法,定量化了2004-2018年黄淮海地区(包括河北、河南、山东、安徽和江苏5个省)玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡,并阐明其时空变化特征。结果表明:黄淮海地区玉米生产的平均能源利用效率、温室气体排放量、净生态系统碳平衡和可持续性指数分别为3.9、3.8 t CO₂-eq/hm²、12.6 t C/hm²和6.8。不同年份间黄淮海地区玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡存在显著差异,能源利用效率在2012年最高,为4.3,在2005和2007年最低,为3.7;净生态系统碳平衡在2015年最高,为14.2 t C/hm²,在2005年最低,为10.1 t C/hm²。各省份中以河北省玉米生产的能源利用效率、净生态系统碳平衡和可持续性指数最高,分别高于区域平均15.3%、9.6%和26.4%,较最低的江苏省高45.5%、22.0%和88.8%。河北省、河南省和山东省的综合得分均为正值,具有较高的资源利用效率和生态环境效益。黄淮海地区玉米生产资源投入、能源利用效率、生态环境效益和净生态系统碳平衡在时空尺度上存在较大的差异,应制定区域特异性优化管理策略,减少化肥和农药的施用,施用增效肥料和高效生物农药等,采用秸秆还田等保护性耕作措施,积极推进规模化和机械化的发展,实现黄淮海地区玉米生产的绿色可持续发展。