“动—静”结合视角下黄河中下游粮食生产全周期碳平衡测度及分区

摘要：研究目的：构建粮食生产全周期碳收支体系，基于“动—静”结合视角测算黄河中下游粮食生产碳平衡水平，针对不同碳平衡水平分区提出差异化调控策略，可为全面反映粮食生产碳平衡水平、协同推进粮食绿色生产提供支持与参考。研究方法：生命周期评价法，碳转化系数法，经验公式法，静态平衡指数，动态平衡指数，信息熵模型。研究结果：（1）黄河中下游粮食生产碳排放和碳吸收均为增长趋势，空间上均呈“西北低，东南高”态势。（2）黄河中下游粮食生产碳收支静态平衡指数呈“西北低，东南高”分布，地区均值波动下降，各地市存在直升型、直降型、U型和倒U型4种演变趋势，粮食生产碳收支动态平衡指数具有显著时空异质性。（3）黄河中下游粮食生产碳平衡水平分区呈“西北失衡，东南平衡”分布，格局结构有序性历经“较有序—较无序—有序—无序”波动。研究结论：贡献度视角下黄河中下游部分地市粮食生产碳收支仍存在失衡情况，需进一步施行针对性和差异性的粮食绿色生产策略。

关键词：粮食生产碳平衡；静态平衡水平；动态平衡水平；生命周期评价法；分区格局；黄河中下游

中图分类号：F301.24 文献标志码：A 文章编号：1001-8158（2024）08-0109-15

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（42301300）；山东省社科规划项目研究成果（24DGLJ24）；山东省社科联2024年度人文社会科学课题（24BJJ049）。

粮食生产对社会和国家至关重要，尤其在中国这一农业大国[1]。粮食安全是国家安全的基石，经济效益和社会效益是其重要衡量指标。然而，生态效益同样关键，“逆生态化”的粮食生产不可持续，增产上限极低[2]。粮食生产是一项“投入—产出—投入”的周期性活动，涉及丰富的碳源和碳汇，是农业碳排放主要源头，优化源汇结构对实现碳达峰和碳中和目标意义重大[3-4]。碳平衡指碳源与碳汇的等量关系，基于已有研究[5]，本文定义粮食生产碳平衡是粮食生产过程实现碳中和的水平，包括静态的碳源碳汇关系和动态的碳源碳汇变化，把握其演进规律有助于农业绿色转型和推动“双碳”目标实现。

在农业及粮食种植业碳排放方面，既有研究已有较为成熟的测算体系，粮食生产碳排放的计算通常直接将与粮食耕作相关的部分从农业碳排放中进行剥离，测算要素主要包括人类活动、物料投入、能源消耗、作物生长、畜禽养殖、废物处理、交通运输等[4，6-9]；研究方法主要为碳转化系数法[4]；研究内容包括碳排放测度[10]、时空演变[11]、驱动因素[4]、减排路径[3]等，驱动因素分析常用空间杜宾模型[4]、地理探测器[12]、面板Tobit模型[13]等；部分研究将农业碳排放与农业总产值[4]、科技创新[14]、粮食安全[15]等对象结合分析相互关系。农业碳汇研究主要是现状分析和影响因素，多以行政区划为研究单元[16-17]。碳平衡研究方法不统一，不同学者所用计算方法各不相同[18-19]，主流方法是基于碳排放公平性的碳生态承载系数法[5，20]；对于碳平衡分区的研究，已有研究多依据时点上碳源碳汇关系或结合碳排放经济效率实现碳平衡分区[20-21]。综上所述，现有研究综合考虑粮食生产碳源和碳汇的研究多为碳足迹分析[16]，少有从贡献率的角度将碳平衡研究对象设定为粮食生产全周期，该领域缺乏相关理论研究；研究方法上不少研究采用碳生态承载系数法测算区域碳收支平衡，但未消除不同研究时点的总量差异，年际数据间不可比；融合传统静态与动态的碳平衡分区可更为有效服务于地区发展策略的制定[22]，但现有研究视角多关注时点上静态的碳平衡情况，鲜有分析时段内碳平衡的动态变化特征。

基于已有研究，本文以包括黄淮海平原主产区、汾渭平原主产区和河套灌区主产区在内的黄河中下游为例：（1）构建“物料投入—种植培育—秸秆处理”三阶段粮食生产全周期碳收支体系，考虑粮食生产过程中包括耕作土壤在内的碳源和碳汇要素，计算2000—2020年粮食生产碳排放和碳吸收；（2）提出静态平衡水平和动态平衡水平的概念，立足时间截面和时间段对研究区粮食生产碳平衡水平进行分析；（3）结合粮食生产碳收支静态平衡水平和动态平衡水平特征进行碳平衡水平分区，借助信息熵模型对分区格局分析，提出区域差异性促进粮食生产碳平衡建议。研究对全面反映粮食生产碳平衡水平、协同推进粮食绿色生产提供支持与参考。

1 理论分析

1.1 粮食生产全周期碳收支体系构建

本文在现有研究[4]基础上，基于生命周期评价法（LCA）[23]，以粮食生产投入—产出全周期为依据，构建“物料投入—种植培育—秸秆处理”三阶段的粮食生产全周期碳收支体系（图1）。第Ⅰ阶段为“物料投入”，是指在粮食生产期初的劳动力、资本及物质资料的投入，其中劳动力和资本不参与粮食生产碳收支活动；第Ⅱ阶段为“种植培育”，是指粮食生产期中通过技术措施对耕地进行播种、灌溉并管理粮食作物生长发育的过程；第Ⅲ阶段为“秸秆处理”，是指粮食生产期末对粮食作物秸秆废弃物进行燃烧或还田等处理的过程。三阶段末首顺接，形成周期性闭环。

碳排放在粮食生产全周期内存在明显的阶段性差异。第Ⅰ阶段主要参与者为磷肥（P肥）、钾肥（K肥）、复合肥（C肥）、农药、农用柴油和农膜，其使用直接产生CO2排放，其中农用柴油主要在粮食生产过程中为农业机械所消耗而释放CO2[4]；第Ⅱ阶段中播种粮食作物对土壤表层有机碳库的破坏，以及灌溉对水中RHCO3（R为金属原子）的作用和电能的消耗[24]，都会产生CO2的排放，同时粮食作物的生长发育也存在碳排放过程，其中水稻产生大量CH4，小麦、玉米、大豆及其他粮食作物通过分解氮肥（N肥）及其残留物而产生N2O[4，25]；第III阶段对于秸秆废弃物的燃烧会排放大量污染物，包括N2O、CO2、CH4等，而未经燃烧的秸秆及燃烧后形成的废料则分别以还田和肥料的形式返回第I阶段。此外，耕作土壤作为贯穿粮食生产全周期的重要成员，由于土壤微生物分解有机质而释放CO2的土壤异养呼吸过程也是重要的碳源[26]。

粮食生产碳吸收较碳排放而言没有显著的阶段性特征，基于耕地利用，主要包括植被碳汇和土壤碳汇[27]。植被碳汇主要存在于第Ⅱ阶段中粮食作物光合作用的碳汇效应；土壤碳汇参考已有研究[28]，结合气候条件、土壤类型、土地利用方式、耕作制度、养分投入等因素的影响，考虑耕作土壤的固碳效应。

1.2 静态平衡水平和动态平衡水平的内涵和关系

静态平衡水平的概念源自于生态层面的碳排放公平性——碳排放产生的温室效应在各尺度上都具有明显的外部性，倘若某一地区碳汇无法有效消纳当地产生的碳，其导致的生态影响将对其他地区的利益造成侵害——当某一地区碳汇对碳吸收的贡献程度高于碳排放比例，表现出较强的碳吸收能力，将提高碳排放在各地区间的分配公平程度，缓解生态压力[29]。从这一角度出发，可以明确静态平衡水平对平衡的判定并非等价于“源汇相抵”，而更突出“汇盛源衰”，强调对生态环境影响的优劣差异[5]。将这一概念引入粮食生产领域，通过碳补偿的生态环境效益来反映时间截面的粮食生产碳平衡能力：若碳汇对粮食生产碳排放可形成有效消纳，则视为平衡状态；反之，粮食生产碳排放无法被碳汇足量吸收，则视为失衡状态。

动态平衡水平借鉴职住动态平衡的分析原理[30]，以源/汇增减幅度差异来刻画，其衡量标准是判断是否存在向平衡或失衡状态演变的趋势——在粮食生产碳源/碳汇变化的影响下，若出现碳汇效应明显增加的趋势，包括碳汇增加速率相对碳源更大、碳汇减少速率相对碳源更小或碳汇增加而碳源减少等，则视为动态平衡；反之，若出现碳源效应明显增加的趋势，如碳源增加速率相对碳汇更大、碳源减少速率相对碳汇更小或碳源增加而碳汇减少等，则视为动态失衡。

静态平衡水平在时间截面上，通过计算当年粮食生产碳排放和碳吸收，衡量碳吸收对碳排放的消纳能力来测定其碳平衡状态，反映静态时点上区域粮食生产碳收支关系；动态平衡水平在时间段内，关注粮食生产碳平衡状态受碳排放和碳吸收增减变化影响而动态变化的过程，反映出在时间区间内粮食生产碳收支向平衡或失衡状态的趋向。静态平衡水平反映动态平衡水平两端时点状态，动态平衡水平描述静态平衡水平时序演化规律，“动—静”结合刻画粮食生产碳平衡水平可全面阐明区域粮食生产碳收支关系分布及演变状况，是碳平衡水平分区的基础，有助于不同区域差异化调控策略的制定（图2）。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究区概况

本文以黄河自然流域地理单元为基础，在保证市域单元完整的前提下，将黄河中下游流经的内蒙古自治区、陕西省、山西省、河南省和山东省所涉共计39个地级市作为研究区，行政区划以2020年为基准。研究区总体位于33°N～42°N、106°E～120°E之间，面积约55.16万km2，地势东西差异较大，分布有黄绵土、褐土、潮土等多种土壤类型，属大陆性气候[31]。黄河中下游是我国重点农业产区，河南省、山东省、内蒙古自治区等是全国粮食核心产区[32]，2020年区域粮食作物产量约为0.89亿t，占黄河流域粮食总产量的82.41%。随着技术水平发展，粮食绿色生产为地区高质量发展带来推动作用，同时城乡融合互促也深刻影响着粮食生产方式及其环境效应，通过对粮食生产碳源和碳汇调节实现粮食生产碳平衡，是“双碳”目标下推动黄河流域农业绿色转型的有效路径。

2.2 数据来源

本文所使用耕地空间数据（2000年、2005年、2010年、2015年和2020年）为清华大学地球系统科学系所发布的中国年度耕地数据集（CACD）（https：//doi.org/10.5281/ zenodo.7936885）[33]，空间分辨率为30 m×30 m；DEM数据来源于地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn/），空间分辨率为30 m×30 m；年均温数据来自国家青藏高原科学数据中心（https：//data.tpdc.ac.cn/），空间分辨率为1 km×1 km；土壤类型、年降水、潜在蒸发率等数据来自中科院资源环境科学数据中心（http：//www.resdc. cn/），空间分辨率为1 km×1 km；粮食生产相关农业数据主要来自各年份内蒙古自治区、陕西省、山西省、河南省、山东省统计年鉴、相关地市统计年鉴和统计公报，以及《中国农村统计年鉴》。

对于上述数据进行以下处理：（1）所有栅格数据均统一使用Grid格式，空间分辨率重采样为30 m×30 m，地理坐标系统一采用CGCS 2000坐标系；（2）由于年鉴中的灌溉面积、要素投入量等数据大多未进行耕地用途区分，因此本文中粮食作物灌溉面积、粮食生产要素投入量等考虑非粮化因素，按粮食耕作面积占地市耕地面积比例估算[34]，地市耕地面积通过耕地数据集分区统计获取；（3）对于部分缺失或异常的作物种植面积、产量及物料投入量采用线性插值法进行了补齐或修正。

2.3 研究方法

2.3.1 粮食生产碳排放测算

3 结果与分析

3.1 粮食生产碳收支时空分异

3.1.1 粮食生产碳排放时空分异

2000—2020年，黄河中下游粮食生产碳排放从1 479.12万t增长到2 012.56万t，年增长率约1.56%，研究期整体粮食生产碳排放呈增长趋势，但各时段增速不稳定。空间分布上，黄河中下游粮食生产碳排放呈“西北低，东南高”态势，且具有较明显省际差异，聊城、德州、济宁、菏泽、新乡和渭南处于较稳定高值区，占研究区粮食生产碳排放比例介于29.20%～31.92%（图4）。

分解来看，黄河中下游粮食生产碳排放来源存在时间和空间上的差异：时间上，早期主要为种植培育和秸秆处理，后期物料投入和秸秆处理成主导，2010—2020年均有30个以上地市以秸秆处理为最高贡献度碳源；空间上，物料投入、种植培育和秸秆处理的碳排放均呈“西北低，东南高”态势，东南部地区粮食产量较高，西北部地区水稻种植量明显较少。耕作土壤碳排放贡献度多维持在31.08%以下，各地市自身年际差异较小，与粮食生产面积和气候条件有关（图5）。

3.1.2 粮食生产碳吸收时空分异

2000—2020年，黄河中下游粮食生产碳吸收从15 239.86万t增至20 132.23万t，年增率约1.41%，呈“增—减—增”趋势。2005—2010年碳吸收增速最快，年增率达3.97%，主要是粮食耕作面积扩大所致，土壤固碳量及作物光合碳汇效应增强。2010—2015年碳吸收小幅下降，年增率为-0.40%，因西安、济南、德州等地市粮食耕作面积减少导致土壤碳汇和作物碳吸收减少，2015年后碳吸收逐渐恢复。

空间分布上，黄河中下游粮食生产碳吸收呈“西北低，东南高”态势，直接原因是耕作面积分布不均。西北地区粮食耕作面积小于东南地区，导致土壤固碳效应和作物光合作用碳汇效应存在空间异质，从而形成了整体碳汇分布的差异（图6）。黄河中下游粮食生产碳吸收的时空演变主要由粮食产量提升引起，作物碳汇量从8 091.02万t增至12 285.95万t。各地市耕作土壤面积年际变化较小，土壤总碳汇基本稳定，变化幅度小于粮食产量（图7）。

3.2 粮食生产碳平衡水平分析

3.2.1 静态平衡水平分析

2000—2020年，黄河中下游粮食生产碳收支静态平衡指数呈现“西北低，东南高”的分布特点（图8）。以全区域全研究期内的总碳收支为基准，西北部分地市碳汇贡献度低于碳源贡献度，如鄂尔多斯碳汇贡献度0.002 3，碳源贡献度0.004 5，碳平衡水平低；而东南较多地市碳汇贡献度高于碳源，如泰安碳汇贡献度0.008 5，碳源贡献度0.005 4，碳平衡水平高。

黄河中下游粮食生产碳收支静态平衡水平在研究期内波动下降，FSBI均值从2000年的0.981降至2020年的0.954。根据平衡指数演变差异，将39个地市分为4类：直升型、直降型、U型和倒U型（表1）。直升型占20.51%，主要为山东和少数山西地市，忻州FSBI增加显著；直降型占33.33%，数量最多，主要为西北和少数河南地市，商洛FSBI下降最多；U型占28.21%，主要为河南地市；倒U型占17.95%，数量最少，主要为陕西、山西地市及山东的济南和泰安。

3.2.2 动态平衡水平分析

2000—2020年，黄河中下游粮食生产碳收支动态平衡指数存在显著的时空差异（图9）。动态平衡指数FDB（I2000，2005）<0的地市主要位于东南部地区，山东各地市因耕作模式转变，碳源贡献度提高，其中济源等地碳汇贡献度略降，碳源贡献度持平，主要因粮食减产；开封等地碳源贡献度显著增加，强于碳汇贡献度增量，原因是耕作面积扩大和化肥投入量增加。FDBI（2000，2005）>0的地市主要集中在陕西，这些地区2000—2005年粮食作物增产明显，作物碳汇增量大，有助于促进粮食生产碳平衡。FDBI（2005，2010）和FDBI（2010，2015）均为正的地区主要为忻州、聊城和菏泽，忻州和菏泽持续增产，碳汇增量大于碳源；聊城虽减产造成碳汇损失，但物料投入减少，碳源贡献度低于碳汇。FDBI（2015，2020）在东部地区基本为正，相关地区粮食生产方式表现为低碳化模式；另有部分地市在中期调整源汇结构，提高碳汇消纳能力，如晋城、新乡、三门峡等。陕西和部分山西地市FDBI（2015，2020）为负，其粮食生产物料投入与产出多表现为不经济状态。

3.3 粮食生产碳平衡水平分区

3.3.1 分区格局分析

依据粮食生产碳收支静态平衡指数的初末期大小和动态平衡指数表征的演化趋势，遵循式（11）—式（12）的分区规则，对黄河中下游粮食生产碳平衡水平进行分区，分区具有显著的空间分异特征，基本呈“西北失衡，东南平衡”的分布规律（图10）。通过对比不同时期格局熵值特征，黄河中下游粮食生产碳平衡分区格局结构有序性整体经历了“较有序—较无序—有序—无序”的波动式演变历程，说明分区类型丰富性和空间分布集中程度变化明显，不同区域之间粮食生产碳平衡水平分布和演化特征差异显著，同时优势度变化特征与格局结构有序程度一致，优势分区类型存在时序变化，主要在平衡提升和平衡衰退之间转换。

2000—2005年分区类型空间分布相对集中，西北部地区以失衡缓和区为主，增产带来的碳汇效应提升缓和了粮食生产碳收支失衡；平衡衰退区面积占比在40%以上，为优势分区类型，集中在河南和山东大部分地市。2005—2010年平衡异变类型的出现使整体格局结构有序性下降，西北部地区失衡加剧区面积扩大，而山东各地市依靠粮食增产提升碳汇能力，出现大规模平衡提升区。2010—2015年西北地区的失衡加剧区范围继续扩张，投入与产出的失衡现象较为明显，同时东南部地区出现大量平衡衰退型区域——这一时期格局结构熵值为1.290 Nat，“西北失衡，东南平衡”的分布规律尤为显著，优势分区类型为失衡加剧和平衡衰退，二者空间分布较为集中。2015—2020年失衡加剧区明显减少，出现失衡缓和的情况，并且平衡提升区也大幅增加，新乡和焦作随着源/汇关系改善从失衡状态进入平衡状态，这可能得益于对碳减排政策的落实和耕作条件的调整，但处于失衡状态的区域仍较多，占比约为45%，还需加大农业生产的绿色转型力度；这一时期分区类型较多，格局结构熵值为1.543 Nat，优势分区类型为平衡提升。

3.3.2 分区调控策略

2015—2020年黄河中下游粮食生产碳平衡水平分区格局结构熵值为1.543 Nat，格局结构混乱程度高，分区类型空间分布破碎，在一定程度上反映了地区间推动粮食低碳生产的协同度较弱，地市间差异较大。当前平衡提升区为主导分区类型，平衡异变区为优势度最低类型，说明黄河中下游粮食生产碳平衡正处于一个向好发展态势。因此，针对不同粮食生产碳平衡水平分区，提出各区域促进粮食生产碳平衡水平的调控策略，以期为地市间共同促进农业生态提供指导意义：（1）平衡提升区应继续保持粮食生产碳源和碳汇的健康关系，化身探路人探索更优平衡路径，通过政策支持发挥领头人作用，带动周边平衡状态欠佳地区改善粮食生产碳收支关系；（2）平衡衰退区多位于平衡区与失衡区的过渡带，继续实行现有粮食耕作方式，维持短期内碳收支平衡关系，充分汲取平衡提升区发展经验，积极配合探索优化路径，提升长期平衡能力；（3）平衡异变区应及时纠正投入—产出不对等问题，通过科技兴粮战略提高作物碳汇，削减物料投入，及时扭转碳平衡下降趋势，实现增产、增汇和降碳的三赢局面；（4）失衡加剧区为政府决策重点帮扶对象，通过提升粮食生产机械化水平、调整物料投入比例和秸秆还田比例等整治撂荒、土地退化问题，引入生物炭等绿色技术改良耕作模式；（5）失衡缓和区处在平衡和失衡两种状态的夹缝中，状态不稳定，极易受失衡加剧区影响再跌低谷，需稳住状态回升的势头，与平衡衰退区一道学习平衡提升区绿色耕作经验，根据自身实际将经验形成地区特色，积极调整失衡状态；（6）失衡良变区为落实碳减排政策的受益者，要进一步巩固生产模式转变带来的优势，继续以科学的投入—产出关系经营生产，加大物料利用率，通过高新技术提高产量，提升粮食生产碳平衡水平。

4 结论与讨论

4.1 结论

本文通过静态平衡水平和动态平衡水平测算，分析了黄河中下游2000—2020年粮食生产碳平衡，并进行了碳平衡水平分区，得出主要结论如下：

（1）黄河中下游粮食生产碳排放和碳吸收均为增长趋势，空间上均呈“西北低、东南高”态势，早期以种植培育和秸秆处理为主要碳源，后期物料投入和秸秆处理成为主导碳源，粮食生产碳吸收变化主要由粮食产量引起，耕作土壤碳收支年际变化基本稳定。

（2）黄河中下游粮食生产碳收支静态平衡指数呈“西北低、东南高”的梯度式空间分布，地区均值为波动下降趋势，各地市存在直升型、直降型、U型和倒U型4种演变趋势类型，直降型地市占比最大，同时动态平衡指数时空异质性显著。

（3）黄河中下游粮食生产碳平衡水平分区大致呈“西北失衡、东南平衡”的分布规律，地市间粮食生产碳平衡水平分布和演化特征差异显著，2015—2020年分区格局空间破碎度高，地市间应实行差异化调控策略，协调促进粮食低碳生产。

4.2 讨论

2021年《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》强调建设高标准农田、实施保护性耕作、开展绿色循环高效农业试点，确保黄河流域对粮食安全的重要性。粮食绿色低碳生产是农村生态文明建设、乡村振兴的关键步骤，也是与新型城镇化协同、推动高质量发展的关键环节。研究发现，黄河中下游粮食生产碳汇效应强于碳源，与陈罗烨等[17]研究的全国农业碳源/汇特征类似，但在贡献度视角下部分地市仍存在碳收支失衡。

本文构建了“物料投入—种植培育—秸秆处理”三阶段的粮食生产全周期碳收支体系，全面考虑了黄河中下游粮食生产过程中的碳收支情况，并分析了不同阶段粮食生产碳排放的时空差异，通过“动—静”结合思想，测定了时间截面的碳平衡状态，衡量了时间段的碳平衡趋势，并实现了研究区碳平衡水平分区，这对提出地区针对性和差异性的粮食绿色生产策略具有指导意义。但研究仍存在不足之处：（1）研究所用数据基于统计年鉴，存在异常或缺失，且缺乏细分，采用线性插值法进行补齐和修正存在误差，未来可利用高光谱数据提高结果确定性；（2）作物生长排放的N2O主要源于氮肥[25]，故本文将氮肥碳排放分配到不同作物生长时N2O的释放，而现有研究多统一处理氮肥、磷肥等化肥投入，对不同处理方式的准确性和差异性需进一步商榷；（3）本文将秸秆利用方式仅粗分为还田和燃烧，对更具体细分的秸秆处理方式未做考量，因此存在一定的误差；（4）研究未考虑粮食运输过程，其纳入粮食生产或与生产端剥离仍存在异议[9]。在国家高质量发展背景下，协同推进农业绿色转型和新型城镇化战略是健全城乡融合发展机制的重要过程，未来应对粮食生产碳平衡与新型城镇化耦合机理进一步研究。

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Measurement and Zoning of the Full-cycle Carbon Balance of Food Production in the Middle and Lower Reaches of the Yellow River from the Dynamic and Static Perspectives

LU Chang， WANG Zhiyu， GUO Qinlin， CAI Xueqin， HAO Canshu， SUN Zengyu

（School of Management Engineering， Shandong Jianzhu University， Jinan 250101， China）

Abstract： The purposes of this study are to construct a carbon budget system for the full cycle of food production， to measure the carbon balance level of food production in the middle and lower reaches of the Yellow River from the dynamic and static perspective， and to put forward differentiated control strategies through the zoning of the carbon balance level， to provide support and reference for comprehensively reflecting the carbon balance level of food production and synergistically promoting green food production. The research methods of life cycle assessment， carbon conversion coefficient method， empirical formula， static balance index， dynamic balance index and information entropy model are used. The results show that： 1） carbon emissions and carbon sinks of food production in the middle and lower reaches of the Yellow River increase with a spatial trend of “low in the northwest and high in the southeast”. 2） The static balance index of the carbon balance of food production in the middle and lower reaches of the Yellow River shows a distribution of “low in the northwest and high in the southeast”， with fluctuating and decreasing regional averages， and four types of evolutionary trends， including helicoidal， straight-down， U-shape and inverted U-shape， exist in each city. The dynamic balance index of the carbon balance of food production exhibits significant spatiotemporal variations. 3） Carbon balance zoning of food production in the middle and lower reaches of the Yellow River are distributed as “imbalance in the northwest and balance in the southeast”， and the structural orderliness of the pattern fluctuates through “more orderedless ordered-ordered-disordered”. In conclusion， there is still an imbalance in the carbon balance of food production in some cities in the middle and lower reaches of the Yellow River from the perspective of contribution， which requires further implementation of targeted and differentiated green food production strategies.

Key words： carbon balance of food production； static balance level； dynamic balance level； life cycle assessment； zoning pattern； the middle and lower reaches of the Yellow River

（本文责编：张冰松）