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【农业生产-JIE】技术选择模型应用于归果型生命周期评价:秘鲁农业部门案例研究

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2022/03/30 02:15发布
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获奖论文推荐——【农业生产-JIE】技术选择模型应用于归果型生命周期评价:秘鲁农业部门案例研究

原文摘要

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      在2030年,秘鲁南海岸用于生产皮斯科酒的葡萄需求预计会翻一倍。然而,这种酒的产区限制了产量,也限制了农业扩张空间,可以预见到这些限制将带来潜在的资源竞争。因此,本研究的目的是了解皮斯科酒销量上升带来的与伊卡河谷和皮斯科地区农业动态发展相关的环境影响,尤其是气候变化和水资源消耗。为此,考虑到农业扩张、作物替代、集约化生产等可预见的变化,研究运用归果型生命周期评价分析了葡萄栽培系统环境影响的相应变化。基于前人归因型环境影响的研究结果,本研究采用两阶段归果型生命周期评价模型,其中,边际效应采用随机技术选择模型进行估计。研究结果表明,通过作物替代,伊卡河谷和皮斯科地区的皮斯科酒产量可以得到提升,同时,本地温室气体排放和水资源消耗将减少,然而,农业生产转移造成的环境影响呈现相反趋势。除了研究结果可以提供政策启示之外,本研究中提出的研究方法可以用于其他高限制条件的农业系统,即受地理条件限制的农业系统。

 

编者按

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    关于归果型生命周期评价(Consequential Life Cycle Assessment, CLCA)和归因型生命周期评价(Attributional Life Cycle Assessment, ALCA)的讨论久已有之,普遍认为传统的归因型评价(ALCA)实际带有这样的前提:新产品或技术的替代过程中,原有其他条件保持不变。因此,ALCA往往针对的是系统静态截面的评价,但难以对经济条件变化带来的影响进行评价,这也限制了其在生产系统中的应用。针对这一问题,归果型生命周期评价(CLCA)在ALCA的基础上纳入行为-经济的影响建立了新的评价框架。

 

      本文研究背景是在2025年和2030年,秘鲁皮斯科酒需求预计分别将达1430万和1680万升,为此,秘鲁政府发布了一系列产业政策保障供应。本研究旨在探究这一系列政策落实之后对相应产区整体农业系统带来的影响。鉴于研究对象是政策冲击下的系统变化,本研究采用CLCA,并基于不同的供需假设设置了两个不同的情景:其他地区的供应确保国内需求得到满足,因为生产条件改变,国内需求无法得到满足。在两种不同情景下,考虑不同层级的环境影响,对于情景计算全球尺度的环境影响,即全球变暖潜势(GWP),对于情景,考虑本地环境影响,即水资源消耗。两种情景对应的系统边界有所差异,见原文图2, 情景的系统边界包括原产地以外的其他地区的农业系统,而情景仅考虑原产地农业系统的变化。

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原文图2 | 归因型生命周期评价(ALCA)和归果型生命周期评价(CLCA)系统边界

     在明确了情景之后,本研究采用两阶段的CLCA,见原文图3,第一步基于ALCA的研究结果确定系统中的环境影响较大的阶段,即“热点”,同时确定系统中的排放因子、技术矩阵、环境影响矩阵,第二步目的在于确定边界系数,从而确定需求变动造成的环境排放变动,在这一过程中,作者引入了随机技术选择模型,随机过程通过蒙特卡洛模拟实现,在模型中,作者主要考虑的农业系统动态变化是农业用地扩张、作物替代、种植技术。

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原文图3 | 两阶段归果型生命周期评价方法流程

      最终研究结果见原文图5和原文图6,横坐标等间隔地将最终需求划分到每一年,图5中左侧纵坐标表示土地替代的百分比,右侧纵坐标表示对应二氧化碳排放情况。图6中纵坐标分别表示水资源消耗以及二氧化碳当量排放情况。在情景中,实现2025年目标和2030年目标均会带来二氧化碳排放的上升,情景中,则会带来二氧化碳排放的下降,但由于两个情景对应边界不同,结果并不具有可比性。

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原文图5 | 葡萄需求持续增长情况下的不同作物相对贡献

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原文图6 | 2025和2030年需求目标下运用蒙特卡洛模拟得到的环境影响

      需要注意的是,尽管研究中引入了农民的决策模型,但决策逻辑的设定相对简单,部分影响因素由于量化困难并没有纳入考虑,这也是本研究不确定性的重要来源之一。

 

 

*文章来源:产业生态

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