林 玲

（貴州省甕安縣猴場(chǎng)鎮(zhèn)鄉(xiāng)村振興和移民工作站，貴州 甕安 550400）

1 引言

農(nóng)業(yè)是全球溫室氣體（Global Greenhouse Gas）排放的主要來(lái)源。它占全球人為非二氧化碳溫室氣體排放總量的11%，不包括土地利用變化產(chǎn)生的排放。大棚蔬菜生產(chǎn)對(duì)全球農(nóng)業(yè)溫室氣體排放有很大貢獻(xiàn)，因?yàn)樗枰叻柿虾透咄度胨?。我?guó)是世界上主要蔬菜生產(chǎn)國(guó)，蔬菜產(chǎn)量占全球的一半，蔬菜收獲面積占全球的41%。我國(guó)大棚蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)是肥料投入高，活性氮損失大，對(duì)全球農(nóng)業(yè)溫室氣體排放有很大貢獻(xiàn)。因此，評(píng)估我國(guó)蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放是減緩全球氣候變化的迫切需要。

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價(jià)格和質(zhì)量問(wèn)題日漸突出，可持續(xù)農(nóng)業(yè)通過(guò)生產(chǎn)更多的食物，使用更少的土地，并減少所有負(fù)面環(huán)境影響來(lái)解決問(wèn)題。塑料溫室蔬菜栽培（plastic greenhouse vegetable cultivation，PGVC）便成為加強(qiáng)農(nóng)業(yè)的有效選擇。實(shí)施PGVC所需的結(jié)構(gòu)由木材、磚塊或鋼條組成，這些材料通常是就地收集、框架支撐，屋頂在冬天可以用稻草覆蓋，以提供額外保溫。在全球范圍內(nèi)，玻璃和塑料溫室的使用正在擴(kuò)大，20年來(lái)全球溫室覆蓋的總面積從70萬(wàn)公頃增加到397萬(wàn)公頃。廣泛使用溫室的國(guó)家有中國(guó)、西班牙、韓國(guó)、日本等。這些國(guó)家塑料溫室均占蔬菜溫室總面積的95%，玻璃溫室占全球溫室總面積的5%。

PGVC有以下優(yōu)點(diǎn)：該技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)較低，在許多地區(qū)PGVC與傳統(tǒng)蔬菜栽培相比，能提供更多豐富的反季節(jié)和優(yōu)質(zhì)蔬菜。此外，PGVC在每單位蔬菜生產(chǎn)中使用的資源（如水、化肥、農(nóng)藥）更少。但與PGVC相關(guān)的耕作季節(jié)延長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)需要更多的資源（如化肥和農(nóng)藥）導(dǎo)致了更大的負(fù)面環(huán)境影響。

2 PGVC對(duì)環(huán)境的影響

除了上述5種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)外，PGVC和所有集約化種植系統(tǒng)也會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，主要有以下3個(gè)方面。

2.1 溫室效應(yīng)

PGVC比CVC產(chǎn)生更多的二氧化碳和一氧化二氮的排放。在溫帶和亞熱帶地區(qū)，因?yàn)槭褂昧舜罅康慕ㄖ牧希ㄈ玟撹F、塑料薄膜）和殺蟲(chóng)劑，PGVC系統(tǒng)比CVC排放更多的二氧化碳。與CVC相比，PGVC還會(huì)導(dǎo)致更多的一氧化二氮排放，因?yàn)槭┯玫挠袡C(jī)肥數(shù)量更多，而PGVC結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度更易增加礦化率。若將甲烷（CH4）排除在溫室氣體排放計(jì)算之外，PGVC和CVC土壤都是好氧，這樣的土壤就會(huì)吸收CH4。在溫帶和亞熱帶地區(qū)，當(dāng)考慮到土壤固存時(shí)，PGVC比CVC排放更低水平的溫室氣體，PGVC對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蛞灿兄苯拥睦鋮s效果，因?yàn)樗芰细采w物增加了表面反照率，減少了凈入射能量，反之又減少了向大氣傳遞感熱（從物質(zhì)中傳遞的熱能會(huì)導(dǎo)致溫度的變化）。然而，PGVC對(duì)局地和全球氣候的凈溫室效應(yīng)有待進(jìn)一步研究，采用生物化學(xué)（溫室氣體調(diào)節(jié)）和生物物理（白蛋白調(diào)節(jié)）的方法。

2.2 土壤鹽漬化

PGVC比CVC使用的氮肥更多。在PGVC系統(tǒng)中，由于施肥量超過(guò)作物需求，土壤中經(jīng)常發(fā)生大量離子積累（尤其是硝酸鹽），累積的殘余硝酸被認(rèn)為是土壤鹽漬化的主要來(lái)源，可以通過(guò)夏季降雨或廣泛的洪水灌溉有效地過(guò)濾掉。然而，這種浸出過(guò)程可能導(dǎo)致硝酸流失和地下水污染，在兩種不良結(jié)果之間形成權(quán)衡。解決這一困境的3種有效方法是：（1）種植能夠在夏季迅速吸收土壤養(yǎng)分的作物，以減少過(guò)量的硝酸。（2）使用適當(dāng)?shù)墓喔确椒ǎㄈ绲喂啵?，以幫助控制土地，保持土壤鹽漬化在可接受的水平。（3）在不降低蔬菜產(chǎn)量的前提下，采用場(chǎng)地特有的氮肥管理措施。上述方法在技術(shù)上是可行的，但其經(jīng)濟(jì)影響需進(jìn)一步研究，以評(píng)估大規(guī)模應(yīng)用的可能性。

2.3 塑料廢物

PGVC中使用的塑料覆蓋通常每3年更換一次。覆蓋置換后，土壤中殘留廢塑料對(duì)土壤物理性質(zhì)產(chǎn)生了負(fù)面影響，導(dǎo)致作物產(chǎn)量減少了約10%。約28%的塑料覆蓋被送往垃圾填埋場(chǎng)，約70%的廢棄塑料薄膜被回收用于其他用途，原因?yàn)橛糜诮ㄔ鞙厥业乃芰媳葮O薄的塑料更厚，從而難以回收。

3 PGVC對(duì)農(nóng)民和公眾的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

3.1 土地節(jié)約

PGVC提供的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量增加可以轉(zhuǎn)化為有限土地資源的節(jié)約。直至2021年，我國(guó)379萬(wàn)公頃塑料大棚所覆蓋土地生產(chǎn)的蔬菜量，相當(dāng)于使用CVC所需要的870萬(wàn)公頃土地。如果我國(guó)種植的所有蔬菜都是通過(guò)PGVC生產(chǎn)的，那么潛在的復(fù)墾面積約760萬(wàn)公頃，加上已經(jīng)被拯救的土地440萬(wàn)公頃，可以彌補(bǔ)我國(guó)從1996～2005年失去的830萬(wàn)公頃耕地。同時(shí)，多余的土地可用于提供其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，如保護(hù)自然棲息地和生物多樣性，減少將物種豐富的自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為農(nóng)田需要。

3.2 扶貧

在發(fā)展中國(guó)家，PGVC初始投資低、回報(bào)率快，可幫助快速脫貧。我國(guó)90%的PGVC經(jīng)營(yíng)規(guī)模在0.1～0.2公頃之間，由低收入的小農(nóng)戶擁有和經(jīng)營(yíng)。隨著PGVC的引入，農(nóng)民的個(gè)人收入迅速增加。2020年90%以上的農(nóng)民收入來(lái)自PGVC。我國(guó)政府實(shí)施了一項(xiàng)小額貸款信貸計(jì)劃，為農(nóng)民提供建造塑料大棚所需的啟動(dòng)資金。例如，2009年吉林省（位于北部二區(qū)）約2200名種植可再生木材的農(nóng)民平均獲得了15萬(wàn)元每公頃的貸款。到年底，他們的平均凈利潤(rùn)為28萬(wàn)元每公頃。大多數(shù)我國(guó)農(nóng)民喜歡種植水稻，因?yàn)樗葌鹘y(tǒng)農(nóng)業(yè)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。

4 PGVC產(chǎn)生的溫室氣體

4.1 大棚蔬菜生產(chǎn)溫室氣體排放特征

我國(guó)大棚蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)因其高投入而成為全球溫室氣體排放的超級(jí)熱點(diǎn)。2016年我國(guó)大棚蔬菜種植系統(tǒng)的溫室氣體排放總量為1.39億噸二氧化碳。我國(guó)蔬菜生產(chǎn)占全國(guó)收獲面積的13.4%，消耗化肥為27.6%，排放的農(nóng)業(yè)溫室氣體占全國(guó)的19.2%。因此，我國(guó)大棚蔬菜種植系統(tǒng)應(yīng)重視緩解干預(yù)。我國(guó)蔬菜生產(chǎn)的溫室氣體排放量分別比小麥和玉米生產(chǎn)高出68.4%和40.8%。同時(shí)，這些指標(biāo)也高于其他國(guó)家，這表明我國(guó)大棚蔬菜生產(chǎn)的溫室氣體排放具有相當(dāng)大的減緩潛力。氮肥是溫室氣體排放的最大貢獻(xiàn)者，占我國(guó)大棚蔬菜生產(chǎn)溫室氣體排放量的78.2%。我國(guó)大棚蔬菜生產(chǎn)的氮肥投入量分別比小麥和玉米生產(chǎn)高出67.6%和60.0%，比美國(guó)蔬菜種植高出約2.1倍。因此，降低氮肥施用量對(duì)于減少我國(guó)蔬菜生產(chǎn)的溫室氣體排放至關(guān)重要。

4.2 溫室氣體減排潛力

減少作物生產(chǎn)產(chǎn)生的溫室氣體排放是可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。研究表明，我國(guó)蔬菜生產(chǎn)種植系統(tǒng)的溫室氣體排放可得到實(shí)質(zhì)性的緩解。減少氮肥投入是有效的溫室氣體減排措施。我國(guó)大棚蔬菜生產(chǎn)中存在過(guò)量施氮現(xiàn)象，施氮量超過(guò)作物實(shí)際需水量，將氮肥施用量降低到最佳水平可減少土壤氮過(guò)剩，減少溫室氣體總排放量16.7%。與此同時(shí)仍保持合理的土壤氮積累水平，并適應(yīng)作物的氮需求。北方地區(qū)的蔬菜生產(chǎn)每公頃溫室氣體減排潛力相對(duì)較大，其減少氮肥的潛力相對(duì)較大。施用高效肥料（如硝化抑制劑）可控制土壤硝化，抑制微生物氨氧化，阻斷代謝氮損失途徑，減少溫室氣體排放。南方地區(qū)的蔬菜生產(chǎn)，其種植面積越大，氮肥消耗減少幅度相對(duì)較大。減少氮肥與增效肥聯(lián)合施用比單獨(dú)減少氮肥能更有效地減少溫室氣體排放。由于種植面積較大，有機(jī)肥蔬菜比生長(zhǎng)激素蔬菜具有更高的溫室氣體減排潛力。因此，優(yōu)化氮肥施用量和施用高效能肥料可有效減少未來(lái)蔬菜生產(chǎn)種植系統(tǒng)的溫室氣體排放。

5 結(jié)論

可持續(xù)的PGVC可在各地方、各區(qū)域甚至全球范圍內(nèi)提供重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，可增加糧食產(chǎn)量，但也存在負(fù)面環(huán)境影響。農(nóng)業(yè)工作者對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的研究有待深入，目前僅有小部分生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和環(huán)境影響可量化。我國(guó)大棚蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)排放的溫室氣體排放量超過(guò)了其他國(guó)家的蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)以及我國(guó)的谷物作物生產(chǎn)，我國(guó)的蔬菜作物生產(chǎn)需要非常高的氮肥施用率。在蔬菜生產(chǎn)中的溫室氣體排放量和強(qiáng)度的巨大空間差異，主要是肥料投入和栽培方法存在區(qū)域差異。氮肥攝入影響溫室氣體排放和強(qiáng)度的空間分布，其相對(duì)影響隨地區(qū)和省份的變化而變化。氮肥投入占溫室氣體排放量的78.2%。北方地區(qū)每公頃溫室氣體減排潛力高于南方地區(qū)，因?yàn)榍罢呓档褪┑康臐摿ο鄬?duì)較大。根據(jù)個(gè)別作物的需求優(yōu)化氮肥量并使用高效肥料，可幫助研究人員和政策制定者大幅減少我國(guó)蔬菜生產(chǎn)中的溫室氣體排放。