重慶市露地蔬菜生產(chǎn)施肥現(xiàn)狀與活性氮損失及溫室氣體排放估算

程泰鴻，吳吉，，梁濤，3，譚慶軍，戴安勇，陳新平，，王孝忠，*

（1.西南大學資源環(huán)境學院，重慶 400716；2.西南大學長江經(jīng)濟帶農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究中心，重慶 400716；3.重慶市農(nóng)業(yè)科學院，重慶 401329；4.重慶市銅梁區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會，重慶 401120）

蔬菜在人們生活中占有重要地位，隨著生活水平的不斷提高，人們對蔬菜的需求量越來越高。我國蔬菜種植面積和產(chǎn)量分別占全世界的41.2%和50.9%，且蔬菜產(chǎn)量以每年1.1%的速度增長。大部分蔬菜根系淺，導致其養(yǎng)分吸收能力弱，農(nóng)戶為了追求高產(chǎn)量和高收益，常投入大量的化肥，投入量超過了蔬菜養(yǎng)分需求，因此在蔬菜種植中氮、磷盈余量居高不下，遠超糧食作物。硝酸鹽淋洗和氧化亞氮、氨揮發(fā)等氮損失現(xiàn)象嚴重，加劇了土壤酸化效應和水體富營養(yǎng)化等風險，導致我國蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境代價較高。因此，明確農(nóng)戶蔬菜生產(chǎn)的施肥現(xiàn)狀及其環(huán)境代價，對于實現(xiàn)養(yǎng)分高效管理與減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境代價具有重要意義。

近年來，蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)由于其高投入和高環(huán)境代價的特性而受到廣泛的關注。生命周期評價（Life cycle assessment，LCA）是一種ISO標準化方法，用于評估與任何給定活動相關的各種環(huán)境影響，包括與產(chǎn)品生命周期每個階段相關的材料、輸入和能量，并量化每個生命周期步驟對特定環(huán)境影響類別的貢獻。LCA被廣泛應用于評價作物全生產(chǎn)過程中對環(huán)境產(chǎn)生的影響。目前對于蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境代價的研究主要集中于對特定區(qū)域和特定蔬菜系統(tǒng)的定量化，然而，不同地區(qū)的氣候、土壤和資源投入等條件各異，導致不同地區(qū)的環(huán)境代價差異大。如ZHANG等的研究表明，我國北方氮肥施用量比南方高18.2%~58.2%，北方地區(qū)的溫室氣體排放量比南方地區(qū)高9.7%~30.0%；郭金花的研究表明，北京設施番茄的溫室氣體排放潛值（379 kg COe·t）比山東壽光設施番茄溫室氣體排放潛值（263 kg COe·t）高44.1%。肥料是蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境代價最主要的貢獻因素。大量研究表明，蔬菜生產(chǎn)中氮肥施用導致的溫室氣體排放占總溫室氣體排放的比例高達58.0%~84.2%。同時，不同蔬菜種類的生理特性等不同，田間管理措施和資源投入差異大，進而導致不同蔬菜類型間環(huán)境代價差異大。如胡亮等定量比較了瀏陽市8種蔬菜（黃瓜、苦瓜、青椒、茄子等）生產(chǎn)中的溫室氣體排放，發(fā)現(xiàn)黃瓜和苦瓜顯著高于其他種類的蔬菜。ADEWALE等定量比較了8種不同種類蔬菜生產(chǎn)中的溫室氣體排放，發(fā)現(xiàn)花椰菜、土豆和辣椒的溫室氣體排放量最高。降低肥料用量是降低作物生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境代價的關鍵。我國不同種類蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)施肥投入量高、環(huán)境代價大，同一區(qū)域蔬菜生產(chǎn)肥料投入差異大，導致環(huán)境代價差異大，具有較大的節(jié)肥減排潛力。例如，本課題組前期研究表明，基于作物養(yǎng)分需求優(yōu)化氮肥管理策略能夠減少我國蔬菜系統(tǒng)1.77 Mt的氮肥消耗，同時減少23.3 Mt COe溫室氣體排放。我國蔬菜種植區(qū)域分布廣泛，種植種類多，不同區(qū)域土壤、氣候和田間管理等條件差異大，因此亟需對我國典型蔬菜生產(chǎn)區(qū)域的主要蔬菜類型進行施肥現(xiàn)狀和環(huán)境代價評價，明確節(jié)肥減排潛力并提出合理的調(diào)控途徑，實現(xiàn)蔬菜可持續(xù)生產(chǎn)。

重慶是我國蔬菜生產(chǎn)的優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)之一。2000年到2018年重慶蔬菜種植面積增加了41.2萬hm，增幅為20.1%，蔬菜種植面積占整個種植業(yè)的比例由9.1%增加到21.1%，是重慶增長最快的作物種類之一。銅梁區(qū)位于重慶最大的蔬菜生產(chǎn)區(qū)域——遂渝高速公路沿線蔬菜生產(chǎn)優(yōu)勢帶，該地蔬菜種植面積大，化肥施用強度遠高于其他糧油生產(chǎn)區(qū)縣。本研究以重慶市典型露地蔬菜為研究對象，采用農(nóng)戶問卷調(diào)查方法，并結合LCA方法系統(tǒng)評價該地區(qū)露地蔬菜生產(chǎn)的施肥現(xiàn)狀與環(huán)境代價（活性氮損失和溫室氣體排放），并比較蔬菜種類間肥料投入及其環(huán)境代價的差異。最后，基于推薦施肥量估算節(jié)肥減排潛力并明確節(jié)肥減排措施，為該地區(qū)蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)的綠色可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

本研究區(qū)域為重慶市銅梁區(qū)（105°46′~106°16′E，29°31′~30°05′N），該地區(qū)為典型的亞熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫18.1℃，年平均降水量1 070.6 mm。本研究區(qū)域蔬菜種植面積2.3×10hm，是我國西南低山丘陵區(qū)一個非常重要且典型的露地蔬菜生產(chǎn)區(qū)域。

1.2 農(nóng)戶調(diào)研

本研究分別于2020年7月和2021年7月對重慶市銅梁區(qū)的蔬菜生產(chǎn)狀況進行實地調(diào)研，重點關注蔬菜生產(chǎn)過程中各階段的投入情況。基于蔬菜在銅梁區(qū)的種植分布情況，采用農(nóng)戶調(diào)研的方法，在該地區(qū)選取了6個典型的蔬菜生產(chǎn)優(yōu)勢鎮(zhèn)，每個鎮(zhèn)選取2~3個蔬菜生產(chǎn)優(yōu)勢村，每個村隨機選取12~15戶農(nóng)戶開展問卷調(diào)研。問卷指標主要包括：蔬菜種類、種植年限、輪作方式、產(chǎn)量、戶種植面積、農(nóng)藥、地膜、柴油消費量、施肥情況（底肥/追肥施用種類及施用量、底肥/追肥施肥方法、施肥時間和追肥次數(shù)）等。對得到的原始數(shù)據(jù)進行整理，剔除缺失施肥量或產(chǎn)量的樣本，同時剔除施肥量和產(chǎn)量明顯不合常理的樣本，對于獲得的對應樣本量較少的蔬菜種類不納入統(tǒng)計。最終共得到有效的蔬菜調(diào)研問卷180份，其中白菜45份、番茄23份、辣椒35份、蘿卜17份、茄子19份、絲瓜26份、萵筍15份。

1.3 環(huán)境影響評價

1.3.1 系統(tǒng)邊界和評價單元

本研究通過LCA對重慶市銅梁區(qū)主要露地蔬菜種類生產(chǎn)過程中的環(huán)境代價進行定量研究。系統(tǒng)邊界為蔬菜從播種到收獲的整個生育期，分為農(nóng)資階段和農(nóng)作階段兩個階段。農(nóng)資階段主要關注各投入物（無機和有機肥料、農(nóng)藥、柴油燃料和塑料薄膜等）的生產(chǎn)和運輸過程。農(nóng)作階段主要關注肥料施用、農(nóng)藥施用和機械使用過程中消耗的柴油。目前環(huán)境代價指標很多，本研究重點關注與肥料投入量顯著相關的活性氮損失和溫室氣體排放。研究表明糧食生產(chǎn)系統(tǒng)的活性氮損失和溫室氣體排放有顯著的線性相關關系，對這兩者的分析有助于更全面評價作物系統(tǒng)的環(huán)境效應。為了更方便評價和理解其環(huán)境代價，將此系統(tǒng)環(huán)境代價評價單元設為單位面積（每公頃）和單位產(chǎn)量（每噸）。

1.3.2 計算方法

（1）活性氮損失和氮足跡

根據(jù)ISO-14040國際標準，從LCA的角度對活性氮損失進行了量化。活性氮損失和氮足跡分別為生產(chǎn)每公頃蔬菜和每噸蔬菜在農(nóng)資階段和農(nóng)作階段總活性氮損失量。活性氮損失的計算公式為：

式中：PM為生產(chǎn)和運輸?shù)牡趥€投入類別（化肥、農(nóng)藥、塑料薄膜和柴油的機械消耗）的活性氮排放因子；Rate為蔬菜生產(chǎn)過程中第個投入類別的使用量，kg·hm。

氮足跡計算公式為：

式中：NF為第種蔬菜的氮足跡，kg·t；Nr為第種蔬菜每公頃的活性氮損失，kg·hm；Y為第種蔬菜的鮮質(zhì)量，t·hm。

（2）溫室氣體排放和碳足跡

根據(jù)政府間氣候變化專門委員會（Intergovern?mental Panel on Climate Change，IPCC）提出的方法估算了蔬菜生產(chǎn)整個生命周期中的溫室氣體排放，分為農(nóng)資階段（Materials stage，MS）和農(nóng)作階段（Farm?ing stage，F(xiàn)S）兩個階段，計算公式為：

式中：PM為生產(chǎn)和運輸?shù)牡诜N投入的溫室氣體排放因子；Rate為蔬菜生產(chǎn)期間第種投入類別（如肥料、農(nóng)藥、塑料薄膜和柴油）的使用量，kg·hm。

碳足跡定義為每噸產(chǎn)品的溫室氣體排放量，通過公式（8）計算：

式中：CF為第種蔬菜的碳足跡，kg COe·t；GHG為第種蔬菜每公頃的溫室氣體排放量，kg COe·hm；Y為第種蔬菜的鮮質(zhì)量，t·hm。

1.4 節(jié)肥減排潛力分析

優(yōu)化施肥用量是實現(xiàn)作物生產(chǎn)減排的重要措施。數(shù)據(jù)整合分析方法是揭示區(qū)域作物優(yōu)化施肥用量的重要手段。基于此方法，本研究通過中國知網(wǎng)搜索2021年1月1日之前發(fā)表的有關蔬菜推薦施肥量的文章。搜索的關鍵詞為：蔬菜/白菜/番茄/辣椒/蘿卜/茄子/絲瓜/萵筍、施肥量/最佳施肥量等。為了最大程度保證數(shù)據(jù)的代表性，本文采用以下標準進行數(shù)據(jù)二次篩選：（1）試驗地點位于中國，僅限于田間試驗，排除土培與盆栽試驗；（2）剔除采用緩/控釋肥、穩(wěn)定性肥料和其他功能性肥料的試驗。通過以上過程得到不同蔬菜種類推薦氮、磷、鉀肥施肥量，去掉異常值后取算術平均值，并基于有機肥代替化肥合理比例為30%優(yōu)化有機肥用量。基于此，采用LCA方法，估算出優(yōu)化施肥條件下活性氮損失和溫室氣體排放，最終得出各蔬菜種類不同養(yǎng)分（N、PO和KO）的節(jié)肥潛力與活性氮損失和溫室氣體排放的減排潛力。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。使用Sigmaplot 14.0繪圖。化肥養(yǎng)分含量參照農(nóng)戶所用化肥的產(chǎn)品參數(shù)，畜禽糞便養(yǎng)分含量參照中國主要作物施肥指南，商品有機肥按N 2%、PO1.0%、KO 1.0%計算。

2 結果與分析

2.1 產(chǎn)量

由調(diào)查結果可得，不同蔬菜類型產(chǎn)量差異較大（圖1）。白菜的平均產(chǎn)量為（54.3±22.1）t·hm，范圍為18.8~112.5 t·hm；番茄的平均產(chǎn)量為（73.9±16.3）t·hm，范圍為20.5~108.0 t·hm；辣椒的平均產(chǎn)量為（28.4±16.2）t·hm，范圍為6.0~75.0 t·hm；蘿卜的平均產(chǎn)量為（82.5±26.6）t·hm，范圍為 4 5.5~120.0 t·hm；茄子的平均產(chǎn)量為（64.7±28.2）t·hm，范圍為15.5~113.0 t·hm；絲瓜的平均產(chǎn)量為（54.1±20.9）t·hm，范圍為 1 8.8~97.5 t·hm；萵筍的平均產(chǎn)量為（43.7±10.5）t·hm，范圍為30.5~67.5 t·hm。

圖1 不同蔬菜種類的產(chǎn)量水平Figure 1 Yield levels in different vegetable species

2.2 資源投入現(xiàn)狀

如表1所示，銅梁主要蔬菜氮、磷、鉀平均施用量分別為 4 83、321 kg·hm和 3 69 kg·hm，不同蔬菜種類的施肥量存在較大的差異。茄子的氮、磷肥投入量均最高，分別比其他種類蔬菜高12.2%~63.8%和2.5%~59.1%。番茄的鉀肥投入量最高，比其他種類蔬菜高0.46%~70.5%。從總養(yǎng)分來源看，化肥的氮、磷、鉀平均投入量分別為328、226、268 kg·hm，占肥料投入總量的比例分別為67.9%、70.5%、72.5%。其中茄子的化肥氮、磷、鉀投入量均最高，比其他種類蔬菜投入量分別高27.0%~144.4%、10.7%~127.2%和1.3%~150.0%。7種蔬菜有機肥的氮、磷、鉀平均投入量分別為155、94、101 kg·hm，占肥料投入總量的比例分別為32.1%、29.5%、27.5%。辣椒的有機肥氮、磷、鉀投入量均最高，比其他種類蔬菜分別高6.8%~43.3%、10.3%~56.3%和6.9%~55.3%。不同蔬菜種類的農(nóng)藥、柴油和薄膜的投入存在差異，其中蘿卜的農(nóng)藥和柴油投入最高，比其他種類蔬菜分別高4.8%~95.8%和6.3%~47.8%；番茄的薄膜投入最高，比其他種類的蔬菜高11.0%~394.0%。

表1 不同蔬菜種類資源投入情況Table 1 Investigated inputs in different vegetable species

如表2所示，從不同時期養(yǎng)分施用量來看，不同蔬菜種類的基肥氮、磷、鉀平均投入量分別為344、242 kg·hm和270 kg·hm，追肥氮、磷、鉀平均投入量分別為139、79、99 kg·hm。從不同蔬菜種類的基肥和追肥的比例來看，基肥和追肥的氮、磷、鉀肥料的平均比例分別為0.71∶0.29、0.75∶0.25和0.73∶0.27，在氮肥投入中，蘿卜和萵筍的基肥比例最高，分別為87%和85%，其次分別為辣椒（72%）、白菜（70%）、絲瓜（70%）、番茄（67%），茄子（63%）的比例最低；萵筍磷肥和鉀肥基肥比例最高，均為90%。

表2 不同時期肥料養(yǎng)分施用量Table 2 Average application rates of fertilizers at different growth stage

2.3 活性氮損失和溫室氣體排放

如圖2所示，不同蔬菜種類單位面積上的平均總活性氮損失為141 kg·hm，其中NO淋洗、NH揮發(fā)和NO排放分別占總活性氮損失的67.9%、25.2%和4.3%。不同蔬菜種類活性氮損失差異較大，其中茄子的活性氮損失最高（165 kg·hm），比白菜、番茄、辣椒、蘿卜、絲瓜和萵筍分別高28.4%、13.3%、13.0%、38.2%、12.8%和18.6%。不同蔬菜種類的平均溫室氣體排放分別為6 352 kg COe·hm，其中，茄子的溫室氣體排放最高（7 934.3 kg COe·hm），比白菜、番茄、辣椒、蘿卜、絲瓜和萵筍分別高34.8%、14.4%、23.0%、63.9%、21.8%和31.1%。其中，肥料是蔬菜生產(chǎn)中主要的溫室氣體排放源，農(nóng)資階段肥料生產(chǎn)和運輸及農(nóng)作階段肥料施用對溫室氣體排放貢獻率分別為49.1%~53.2%和36.5%~37.3%，其中，氮肥的生產(chǎn)、運輸和施用是溫室氣體排放的主要貢獻因素，由氮肥引起的溫室氣體排放占總溫室氣體排放量的86.6%~88.9%。此外，農(nóng)藥、柴油和農(nóng)膜的貢獻率較小，為2.1%~9.6%。

圖2 不同蔬菜種類單位面積活性氮損失和溫室氣體排放Figure 2 The reactive nitrogen loss and greenhouse gas emission per hectare of different vegetable species

如圖3所示，在單位產(chǎn)量上，蔬菜平均氮足跡為3.67 kg·t，不同蔬菜種類氮足跡差異較大，其中辣椒氮足跡最大，比白菜、番茄、蘿卜、茄子、絲瓜和萵筍分別高159%、255%、319%、94.9%、122%和117%。蔬菜平均碳足跡為162.1 kg COe·t，其中辣椒碳足跡最大，比白菜、番茄、蘿卜、茄子、絲瓜和萵筍分別高142%、220%、345%、68%、114%和113%。

圖3 不同蔬菜種類單位產(chǎn)量活性氮損失和溫室氣體排放Figure 3 The reactive nitrogen loss and greenhouse gas emission per metric ton of different vegetable species

2.4 節(jié)肥與減排潛力分析

基于文獻匯總的各蔬菜種類推薦施肥量，對比各種蔬菜的施肥現(xiàn)狀，估算了各類蔬菜種植的節(jié)肥減排潛力，結果如表3所示，可知銅梁蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)具有較大的節(jié)肥減排潛力。與優(yōu)化施肥量相比，單位面積氮肥、磷肥和鉀肥的平均節(jié)肥潛力分別為48%、55%和39%，蔬菜活性氮和溫室氣體平均減排潛力分別為46%和48%。不同蔬菜種類節(jié)肥減排潛力差異較大，該地區(qū)蔬菜生產(chǎn)單位面積氮、磷、鉀節(jié)肥潛力的范圍分別為26%~59%、39%~59%和26%~45%，其中茄子的氮、鉀節(jié)肥潛力，辣椒和絲瓜的磷節(jié)肥潛力高于其他蔬菜種類。減排潛力因蔬菜種類的不同而異，活性氮和溫室氣體的減排潛力范圍分別為16%~59%和25%~58%，其中茄子的減排潛力高于其他蔬菜種類。

表3 不同種類蔬菜的節(jié)肥減排潛力分析Table 3 Mitigation potentials of fertilizer rate and environmental cost in different vegetable species

3 討論

3.1 施肥現(xiàn)狀

近年來，通過我國實施的“國家測土配方施肥項目（2005）”和“化肥使用零增長行動（2015）”等政策干預，蔬菜的施肥量有所減少，但是目前整體施肥量仍處于較高水平。調(diào)查結果表明，銅梁區(qū)蔬菜系統(tǒng)肥料用量過高，平均氮、磷、鉀肥料投入總量分別為483、321 kg·hm和 3 69 kg·hm，比全國露地蔬菜施肥量高41%~95%，氮肥用量分別比我國小麥和玉米高130%和120%，但銅梁區(qū)蔬菜系統(tǒng)肥料投入量仍低于我國其他地區(qū)的設施蔬菜系統(tǒng)。與糧食作物施肥量相比，銅梁區(qū)蔬菜施肥量總體較高，原因主要在于：一方面，蔬菜的根系淺，養(yǎng)分需求量大，其生長過程中需要大量養(yǎng)分的投入；另一方面，由于大部分農(nóng)民對肥料和土壤管理等方面的知識和技能缺乏，加上蔬菜的高附加價值，為了提高產(chǎn)量獲得高回報，降低蔬菜減產(chǎn)風險，農(nóng)民習慣性依賴于通過提高肥料投入量這單一途徑來提高產(chǎn)量。此外，西南地區(qū)以山地丘陵為主，坡度較大的地形和過多的降雨都會增加肥料的流失，間接提高了農(nóng)民的肥料用量。研究表明，在20°的坡度下，氮和磷的總流失量分別比5°下的高18.1%和10.8%。不同蔬菜種類間氮、磷、鉀施肥量差異大，總體而言茄果類（番茄、辣椒、茄子）氮、磷、鉀肥料用量高于其他蔬菜類型，主要原因在于茄果類生長周期長、產(chǎn)量大、采收次數(shù)多、施肥次數(shù)多，所以其施肥量相對較高。

不同時期氮、磷、鉀投入比例差異較大，目前農(nóng)民普遍重基肥、輕追肥。銅梁區(qū)不同蔬菜種類的氮、磷、鉀肥料投入量基追比平均為7∶3，然而蔬菜基肥養(yǎng)分用量占總養(yǎng)分投入量（基肥+追肥）的適宜比例一般為20%~30%。基肥養(yǎng)分比例過高不利于蔬菜苗期根系的發(fā)育，同時會影響全生育期蔬菜生長。因此，需要降低基肥養(yǎng)分比例，提高追肥養(yǎng)分比例。肥料的分次施用不但可以滿足蔬菜不同生育時期的養(yǎng)分需求，而且可以降低肥料損失。本研究地區(qū)蔬菜施肥一般分為基施和一次追施，追肥次數(shù)偏少，與蔬菜生長的養(yǎng)分吸收規(guī)律不匹配。造成這種現(xiàn)象的原因主要是施肥勞動力成本和氣候，目前施肥多數(shù)采用人工施肥，因為勞動力成本高，所以農(nóng)民傾向于通過增加單次施肥量、減少施肥次數(shù)來節(jié)省人工成本。同時該地區(qū)降水較多，部分蔬菜鋪設地膜，不利于施肥操作。

3.2 環(huán)境代價分析

高投入導致銅梁區(qū)蔬菜系統(tǒng)環(huán)境代價高。在單位面積上，該生產(chǎn)系統(tǒng)平均活性氮損失和溫室氣體排放分別為 141 kg·hm和6 352 kg COe·hm，較我國蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)高29.4%和6.5%，溫室氣體排放較我國小麥和玉米生產(chǎn)系統(tǒng)高47.7%和34.1%。導致該差異的原因主要在于肥料投入量的不同，氮肥的投入是活性氮損失和溫室氣體排放的主要貢獻因子，分別貢獻了95.9%~98.1%和86.6%~92.9%，與前人的研究結果類似。本研究中銅梁蔬菜平均氮肥投入量為 483 kg·hm，比我國蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)高 40%，比我國玉米和小麥氮肥投入量高119%和130%。同時區(qū)域活性氮損失排放因子差異也是導致此差異的主要因素。銅梁地處西南低山丘陵區(qū)，常年高溫多雨，NO排放因子和硝酸鹽淋洗因子高于其他系統(tǒng)，這些因素共同導致了該地區(qū)蔬菜生產(chǎn)的高環(huán)境代價。

不同種類蔬菜的活性氮損失和溫室氣體排放存在較大的差異。不同種類蔬菜的肥料用量差異，尤其是氮肥投入的差異，是導致不同蔬菜類型環(huán)境代價差異的主要原因。例如茄果類的氮肥用量比其他種類的蔬菜顯著高12.2%~63.8%，進而導致其活性氮損失和溫室氣體排放比其他種類的蔬菜高12.8%~63.9%。綜上所述，由于不同蔬菜類型肥料用量、環(huán)境代價差異大，銅梁區(qū)的蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)具有較大的節(jié)肥減排潛力，所以在農(nóng)戶生產(chǎn)過程中針對不同蔬菜類型必須要嚴格把控肥料的投入，在避免浪費的同時保護農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。

3.3 節(jié)肥減排潛力分析

優(yōu)化施肥管理，尤其是優(yōu)化肥料用量是降低蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境代價的重要舉措。當前銅梁地區(qū)蔬菜生產(chǎn)肥料用量高且變異大，遠超于自身養(yǎng)分需求，因此節(jié)肥潛力大。基于蔬菜養(yǎng)分需求特征和氣候土壤特征優(yōu)化肥料用量是蔬菜精準施肥的關鍵。研究表明，基于作物需求減少施肥量后，土壤依然能夠保持合適的養(yǎng)分含量并滿足作物的需要，維持作物產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)不同類型蔬菜能夠節(jié)肥26.5%~59.2%，高于糧食作物的節(jié)肥潛力，與其他蔬菜系統(tǒng)的研究結果類似。由于蔬菜系統(tǒng)節(jié)肥潛力大，因而銅梁區(qū)蔬菜具有較大的環(huán)境減排潛力。本研究發(fā)現(xiàn)單位面積活性氮損失和溫室氣體排放分別可以減少15.9%~50.0%和9.50%~47.9%，與先前的研究一致，如ZHANG等通過優(yōu)化施氮量使我國蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)溫室氣體排放總量減少16.7%。

為進一步降低該系統(tǒng)環(huán)境代價，本文提出以下建議：（1）有機無機配施。研究發(fā)現(xiàn)，用有機肥部分代替化肥可以調(diào)整土壤中的碳氮比例和氮的轉化過程，更好地使土壤氮素供應與作物氮素需求同步，從而增加氮肥利用率，減少氮素損失。目前，銅梁區(qū)的菜地有機肥用量較低，在果菜茶有機肥替代化肥大背景下，需要適當提高有機肥用量，同時優(yōu)化化肥用量。（2）使用新型增效肥料，如硝化抑制劑、緩控釋肥料等，調(diào)控土壤中氮轉化過程，提高氮肥利用率。大量的研究表明，硝化抑制劑能顯著減少作物氮淋洗損失（38%~56%）和NO排放（39%~48%），同時增加蔬菜產(chǎn)量（0~10%）和作物肥料氮的回收率（34% ~93%）。然而，在調(diào)研過程中未發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶在生產(chǎn)中使用增效肥料，周邊農(nóng)資店也未發(fā)現(xiàn)相關產(chǎn)品。（3）提高肥料生產(chǎn)技術。ZHANG等的研究結果表明，改善氮肥生產(chǎn)工藝能夠顯著降低20%~63%與氮肥相關的溫室氣體排放。因此，可以通過改善肥料生產(chǎn)工藝降低蔬菜生產(chǎn)的溫室氣體排放。

4 結論

（1）銅梁區(qū)蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)的肥料投入高，平均氮、磷、鉀肥料投入量分別為483、321 kg·hm和369 kg·hm。不同蔬菜種類的肥料投入量差異大，其中茄果類的肥料投入量最高。

（2）該地區(qū)蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境代價較高，平均活性氮損失和溫室氣體排放分別為141 kg · hm和6 352 kg COe·hm，這主要是由于肥料投入量高造成的，其中氮肥投入的貢獻分別為95.9%~98.1%和86.6%~92.9%。由于不同蔬菜種類肥料投入量差異大，蔬菜種類之間的活性氮損失和溫室氣體排放存在較大的差異。

（3）基于推薦施肥量，銅梁區(qū)的蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)有巨大的節(jié)肥減排潛力，平均氮、磷、鉀肥料的節(jié)肥潛力分別為48%、55%和39%，平均活性氮損失和溫室氣體減排潛力分別為46%和48%。因此，亟需通過優(yōu)化施肥管理策略在維持蔬菜產(chǎn)量的條件下降低生產(chǎn)成本并減少環(huán)境代價，實現(xiàn)銅梁區(qū)蔬菜產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

對銅梁區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村委產(chǎn)業(yè)科科長熊杰，西南大學資源環(huán)境學院肖然老師，西南大學植物保護學院楊宇衡老師，西南大學資源環(huán)境學院郭超儀、張芬、劉發(fā)波、劉栩辰、楊林等同學在蔬菜生產(chǎn)調(diào)研過程中提供的幫助表示衷心的感謝。