综述：可可初级生产碳足迹的荟萃分析综述

本综述系统评估全球可可种植的温室气体排放与碳汇潜力，揭示农林复合系统（agroforestry）和有机生产能显著降低单位面积碳足迹（ACF），而豆荚残渣处理与氮肥施用是主要排放源。研究为制定零毁林原则下的12项干预措施提供数据支撑，强调通过改进农业管理可实现碳中和甚至负排放。

　　

摘要

可可生产全球占地约12万平方公里，是非洲四国最重要的农业出口产品。本研究通过荟萃分析评估可可初级生产的碳足迹（carbon footprint）和二氧化碳移除率（CO₂ removal rates, CDR），旨在确定典型值、识别影响因素、比较不同生产系统，并提出减排增汇策略。研究排除毁林相关排放，聚焦种植至收获阶段的农业管理实践。

1. 引言

1.1 背景与意义

农作物生产占全球温室气体排放的4%（2007–2016年），可可作为第六大 perennial crop，其气候影响备受关注。数百万农民通过认证体系禁止毁林生产，但农业阶段的排放管理仍需优化。本研究首次全球性分析可可生产的碳足迹和CDR，为气候减缓行动提供依据。

1.2 碳足迹与CO₂移除率

碳足迹包括单位面积碳足迹（ACF, kg CO₂e ha^?1 year^?1）和产品碳足迹（PCF, kg CO₂e kg^?1干豆）。CDR通过生物量碳积累测算，转换系数为CO₂/C=44/12。需注意生物固碳的额外性（additionality）和可逆性（reversibility）影响其中和潜力。

1.3 研究范围与目标

聚焦现有可可种植园的农艺实践，通过荟萃分析比较农林复合与无荫蔽系统、有机与非有机生产，提出减少碳足迹和增强CDR的策略。

2. 荟萃分析方法

2.1 碳足迹数据提取

从Scopus数据库筛选20篇文献，提取ACF、PCF、产量和氮肥施用量数据。统一功能单位为1kg干豆，调整系统边界排除加工环节排放。分类记录农林复合、无荫蔽、有机系统特征。

2.2 CO₂移除率分析

筛选14篇文献，收集地上/地下生物量CO₂移除数据，忽略土壤碳因缺乏基线。典型值定义为第1–9十分位数范围。

3. 碳足迹研究结果

3.1 数据代表性

20项研究涵盖拉丁美洲（65%）、东南亚（15%）和西非（20%），但非洲产量占全球69%，存在区域偏差。农林复合（66%案例）和有机生产（22%）占比高于全球实际比例。

3.2 统计特征与典型值

ACF和PCF中位数分别为732 kg CO₂e ha^?1 year^?1和1.55 kg CO₂e kg^?1。典型范围：ACF为26–1691，PCF为0.05–3.74。氮肥和豆荚残渣分解是主要排放源。ACF与氮肥施用量显著正相关（R²=0.45, p=0.01）。

3.3 生产系统比较

农林复合系统ACF显著低于无荫蔽系统（24.5%，p=0.05），但产量低48%（p=0.04）。有机生产ACF和PCF分别为非有机系统的18.5%和37.0%（p<0.05）。氮肥施用量无显著差异。

3.4 土地利用变化影响

包含毁林排放时，ACF中位数升至12,257 kg CO₂e ha^?1，凸显避免毁林的重要性。

4. CO₂移除率研究结果

农林复合系统CDR中位数（10,237 kg CO₂ ha^?1 year^?1）显著高于无荫蔽系统（3445 kg CO₂ ha^?1 year^?1）。有机与非有机系统CDR无差异。典型范围：农林复合为4863–13,906，无荫蔽为590–6713。

5. 综合讨论

5.1 排放与移除平衡

可可生产ACF低于农业基准值，但PCF较高，源于低收获指数（harvest index）。农林复合系统CDR可达ACF的14倍，但固碳中和潜力需考虑时间尺度与可逆性。

5.2 关键排放源

氮肥生产（Haber-Bosch工艺排放1–10 kg CO₂e kg^?1 N）和豆荚残渣厌氧分解（产CH₄）是主导因素。堆弃残渣的甲烷校正因子（0.4–0.5）表明其普遍性。

5.3 干预措施框架

提出12项干预选项（图4）：

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  残渣管理：分散堆放（选项1）、堆肥（选项2）、厌氧消化（选项3）
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  氮管理：有机肥（选项4）、固氮覆盖作物（选项5）、固氮树木（选项6）、减量施肥（选项7）、分次施用（选项8）、增效肥料（选项9）
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  增产措施：优产实践（选项10）
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  增汇策略：转农林复合（选项11）、优化荫蔽管理（选项12）、长效木制品固碳（选项13）

5.4 实施条件

需构建支持框架：资金获取、技术推广、种苗供应、知识整合。避免毁林是首要原则，需结合地方政策遏制种植扩张。

6. 结论

可可生产减排潜力集中于残渣管理、氮肥优化和农林复合系统。通过科学干预可实现碳中和，但需因地制宜设计策略，平衡生产力、盈利性与气候目标。未来需加强非洲地区研究，完善生命周期评估标准。