[发明专利]一种农作物生产温室气体减排潜力估算方法及系统

权利要求书

1.一种农作物生产温室气体减排潜力估算方法，其特征在于，包括：

获取各县域某种农作物的环境投入变量、物资投入变量和产出变量；所述环境投入变量包括累积降雨量、有效积温、土壤有机质和pH数值；物资投入变量包括氮肥、磷肥、钾肥、柴油、电力、农药、农膜和种子所对应的每亩物资投入量；产出变量包括每亩产量数据；

设置所述环境投入变量的松弛变量为0，建立种植所述农作物的各县域的生产效率评价函数；

根据所述环境投入变量、所述物资投入变量、所述产出变量和所述生产效率评价函数，得到所述物资投入变量的松弛变量以及所述产出变量的松弛变量；

根据所述物资投入变量的松弛变量、所述产出变量的松弛变量和温室气体减排潜力计算公式，得到所述农作物生产温室气体减排潜力；

所述设置所述环境投入变量的松弛变量为0，建立种植所述农作物的各县域的生产效率评价函数，具体包括：

根据

建立种植所述农作物的各县域的生产效率评价函数；

其中，n为待评价的县域个数，每个待评价的县域都有o个环境投入变量，p个物资投入变量和1个产出变量，其中n≥2(o+p+1)；x_rj表示第j个县域的第r个环境投入变量，X_j＝(x_1j,x_2j,…,x_oj)^T(x_rj＞0)，其中，X_j表示第j个县域的环境投入变量组，T表示转置；y_tj表示第j个县域的第t个物资投入变量，Y_j＝(y_1j,y_2j,…,y_pj)^T(y_tj≥0)，其中，Y_j表示第j个县域的物资投入变量组，T表示转置；Z_j表示第j个县域的产出变量，Z_j＞0；λ_j为第j个县域对应的权重，x_r0、y_t0和z₀分别为待评价县域“0”对应的第r个环境投入变量、第t个物资投入变量和产出变量，和分别为第t个物资投入变量和产出变量对应的松弛变量，ρ为待评价县域“0”的农作物生产效率评价函数，0＜ρ≤1；

所述根据所述环境投入变量、所述物资投入变量、所述产出变量和所述生产效率评价函数，得到所述物资投入变量的松弛变量以及所述产出变量的松弛变量，具体包括：

通过标量将所述生产效率评价函数转换为线性规划函数，所述线性规划函数为：

其中，n为待评价的县域个数，每个待评价的县域都有o个环境投入变量，p个物资投入变量和1个产出变量；x_rj表示第j个县域的第r个环境投入变量，X_j＝(x_1j,x_2j,…,x_oj)^T(x_rj＞0)，其中，X_j表示第j个县域的环境投入变量组，T表示转置；y_tj表示第j个县域的第t个物资投入变量，Y_j＝(y_1j，y_2j，…，y_pj)^T(y_tj≥0)，其中，Y_j表示第j个县域的物资投入变量组，T表示转置；Z_j表示第j个县域的产出变量，Z_j＞0；∧_j为第j个县域对应的权重，x_r0、y_t0和z₀分别为待评价县域“0”对应的第r个环境投入变量、第t个物资投入变量和产出变量，和分别为第t个物资投入变量和产出变量对应的松弛变量，γ为待评价县域“0”的农作物生产效率评价函数；

对所述线性规划函数进行求解，得到所述线性规划函数的最优解为γ^*，其中，γ^*为生产效率评价函数的最优解，为第t个物资投入变量对应的松弛变量的最优解，为产出变量对应的松弛变量的最优解，为第j个县域对应的权重的最优解，为标量的最优解；

根据所述线性规划函数的最优解得到所述生产效率评价函数的最优解为：

根据所述生产效率评价函数的最优解得到所述物资投入变量的松弛变量以及所述产出变量的松弛变量

所述根据所述物资投入变量的松弛变量、所述产出变量的松弛变量和温室气体减排潜力计算公式，得到所述农作物生产温室气体减排潜力，具体包括：

将所述物资投入变量的松弛变量以及所述产出变量的松弛变量代入温室气体减排潜力计算公式得到所述农作物生产温室气体减排潜力；

其中，GHG_p为所述农作物种植的全国温室气体减排潜力，n为种植所述农作物的县域的总数，SA_j为第j个县域所述农作物的种植面积，p为物资投入变量的总个数，为第j个县域所述农作物种植第t个物资投入变量对应的松弛变量，EF_t为第t个物资投入变量对应的生产前温室气体排放因子，为第j个县域所述农作物种植柴油投入变量对应的松弛变量，EF_d为柴油对应的生产中排放因子，为第j个县域所述农作物种植氮肥投入变量对应的松弛变量，EF_I和EF_D分别为氮肥对应的生产中间接和直接N₂O排放因子，为第j个县域所述农作物产量对应的松弛变量，ED_j为所述农作物单位产量下的温室气体排放量，298为100年尺度下单位质量N₂O的全球增温潜势为CO₂的倍数。