大棚蔬菜的利弊

林 玲

（貴州省甕安縣猴場鎮鄉村振興和移民工作站，貴州 甕安 550400）

1 引言

農業是全球溫室氣體（Global Greenhouse Gas）排放的主要來源。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生的排放。大棚蔬菜生產對全球農業溫室氣體排放有很大貢獻，因為它需要高肥料和更高投入水平。我國是世界上主要蔬菜生產國，蔬菜產量占全球的一半，蔬菜收獲面積占全球的41%。我國大棚蔬菜生產系統的特點是肥料投入高，活性氮損失大，對全球農業溫室氣體排放有很大貢獻。因此，評估我國蔬菜生產系統的溫室氣體排放是減緩全球氣候變化的迫切需要。

隨著農業生產資料價格和質量問題日漸突出，可持續農業通過生產更多的食物，使用更少的土地，并減少所有負面環境影響來解決問題。塑料溫室蔬菜栽培（plastic greenhouse vegetable cultivation，PGVC）便成為加強農業的有效選擇。實施PGVC所需的結構由木材、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，玻璃和塑料溫室的使用正在擴大，20年來全球溫室覆蓋的總面積從70萬公頃增加到397萬公頃。廣泛使用溫室的國家有中國、西班牙、韓國、日本等。這些國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有以下優點：該技術應用簡單，價格相對較低，在許多地區PGVC與傳統蔬菜栽培相比，能提供更多豐富的反季節和優質蔬菜。此外，PGVC在每單位蔬菜生產中使用的資源（如水、化肥、農藥）更少。但與PGVC相關的耕作季節延長，農業需要更多的資源（如化肥和農藥）導致了更大的負面環境影響。

2 PGVC對環境的影響

除了上述5種生態系統服務外，PGVC和所有集約化種植系統也會對環境產生負面影響，主要有以下3個方面。

2.1 溫室效應

PGVC比CVC產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，因為使用了大量的建筑材料（如鋼鐵、塑料薄膜）和殺蟲劑，PGVC系統比CVC排放更多的二氧化碳。與CVC相比，PGVC還會導致更多的一氧化二氮排放，因為施用的有機肥數量更多，而PGVC結構內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算之外，PGVC和CVC土壤都是好氧，這樣的土壤就會吸收CH4。在溫帶和亞熱帶地區，當考慮到土壤固存時，PGVC比CVC排放更低水平的溫室氣體，PGVC對當地氣候也有直接的冷卻效果，因為塑料覆蓋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（從物質中傳遞的熱能會導致溫度的變化）。然而，PGVC對局地和全球氣候的凈溫室效應有待進一步研究，采用生物化學（溫室氣體調節）和生物物理（白蛋白調節）的方法。

2.2 土壤鹽漬化

PGVC比CVC使用的氮肥更多。在PGVC系統中，由于施肥量超過作物需求，土壤中經常發生大量離子積累（尤其是硝酸鹽），累積的殘余硝酸被認為是土壤鹽漬化的主要來源，可以通過夏季降雨或廣泛的洪水灌溉有效地過濾掉。然而，這種浸出過程可能導致硝酸流失和地下水污染，在兩種不良結果之間形成權衡。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分的作物，以減少過量的硝酸。（2）使用適當的灌溉方法（如滴灌），以幫助控制土地，保持土壤鹽漬化在可接受的水平。（3）在不降低蔬菜產量的前提下，采用場地特有的氮肥管理措施。上述方法在技術上是可行的，但其經濟影響需進一步研究，以評估大規模應用的可能性。

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土壤物理性質產生了負面影響，導致作物產量減少了約10%。約28%的塑料覆蓋被送往垃圾填埋場，約70%的廢棄塑料薄膜被回收用于其他用途，原因為用于建造溫室的塑料比極薄的塑料更厚，從而難以回收。

3 PGVC對農民和公眾的社會經濟效益

3.1 土地節約

PGVC提供的農業產量增加可以轉化為有限土地資源的節約。直至2021年，我國379萬公頃塑料大棚所覆蓋土地生產的蔬菜量，相當于使用CVC所需要的870萬公頃土地。如果我國種植的所有蔬菜都是通過PGVC生產的，那么潛在的復墾面積約760萬公頃，加上已經被拯救的土地440萬公頃，可以彌補我國從1996～2005年失去的830萬公頃耕地。同時，多余的土地可用于提供其他生態系統服務，如保護自然棲息地和生物多樣性，減少將物種豐富的自然生態系統轉化為農田需要。

3.2 扶貧

在發展中國家，PGVC初始投資低、回報率快，可幫助快速脫貧。我國90%的PGVC經營規模在0.1～0.2公頃之間，由低收入的小農戶擁有和經營。隨著PGVC的引入，農民的個人收入迅速增加。2020年90%以上的農民收入來自PGVC。我國政府實施了一項小額貸款信貸計劃，為農民提供建造塑料大棚所需的啟動資金。例如，2009年吉林省（位于北部二區）約2200名種植可再生木材的農民平均獲得了15萬元每公頃的貸款。到年底，他們的平均凈利潤為28萬元每公頃。大多數我國農民喜歡種植水稻，因為它比傳統農業帶來更高的經濟回報。

4 PGVC產生的溫室氣體

4.1 大棚蔬菜生產溫室氣體排放特征

我國大棚蔬菜生產系統因其高投入而成為全球溫室氣體排放的超級熱點。2016年我國大棚蔬菜種植系統的溫室氣體排放總量為1.39億噸二氧化碳。我國蔬菜生產占全國收獲面積的13.4%，消耗化肥為27.6%，排放的農業溫室氣體占全國的19.2%。因此，我國大棚蔬菜種植系統應重視緩解干預。我國蔬菜生產的溫室氣體排放量分別比小麥和玉米生產高出68.4%和40.8%。同時，這些指標也高于其他國家，這表明我國大棚蔬菜生產的溫室氣體排放具有相當大的減緩潛力。氮肥是溫室氣體排放的最大貢獻者，占我國大棚蔬菜生產溫室氣體排放量的78.2%。我國大棚蔬菜生產的氮肥投入量分別比小麥和玉米生產高出67.6%和60.0%，比美國蔬菜種植高出約2.1倍。因此，降低氮肥施用量對于減少我國蔬菜生產的溫室氣體排放至關重要。

4.2 溫室氣體減排潛力

減少作物生產產生的溫室氣體排放是可持續農業發展的一項重大挑戰。研究表明，我國蔬菜生產種植系統的溫室氣體排放可得到實質性的緩解。減少氮肥投入是有效的溫室氣體減排措施。我國大棚蔬菜生產中存在過量施氮現象，施氮量超過作物實際需水量，將氮肥施用量降低到最佳水平可減少土壤氮過剩，減少溫室氣體總排放量16.7%。與此同時仍保持合理的土壤氮積累水平，并適應作物的氮需求。北方地區的蔬菜生產每公頃溫室氣體減排潛力相對較大，其減少氮肥的潛力相對較大。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。南方地區的蔬菜生產，其種植面積越大，氮肥消耗減少幅度相對較大。減少氮肥與增效肥聯合施用比單獨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，有機肥蔬菜比生長激素蔬菜具有更高的溫室氣體減排潛力。因此，優化氮肥施用量和施用高效能肥料可有效減少未來蔬菜生產種植系統的溫室氣體排放。

5 結論

可持續的PGVC可在各地方、各區域甚至全球范圍內提供重要的生態系統服務，可增加糧食產量，但也存在負面環境影響。農業工作者對農業系統的研究有待深入，目前僅有小部分生態系統服務和環境影響可量化。我國大棚蔬菜生產系統排放的溫室氣體排放量超過了其他國家的蔬菜生產系統以及我國的谷物作物生產，我國的蔬菜作物生產需要非常高的氮肥施用率。在蔬菜生產中的溫室氣體排放量和強度的巨大空間差異，主要是肥料投入和栽培方法存在區域差異。氮肥攝入影響溫室氣體排放和強度的空間分布，其相對影響隨地區和省份的變化而變化。氮肥投入占溫室氣體排放量的78.2%。北方地區每公頃溫室氣體減排潛力高于南方地區，因為前者降低施氮量的潛力相對較大。根據個別作物的需求優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蔬菜生產中的溫室氣體排放。