我国露地与设施番茄生产的温室气体排放比较

储霞玲，郑林秀，叶高松，陈俊秋

（广东省农业科学院蔬菜研究所，广东省蔬菜新技术研究重点实验室，广州粤港澳大湾区菜篮子研究院，广州510640）

农业“靠天吃饭”，是对气候变化最敏感的产业，也是温室气体的主要贡献者。联合国气候变化框架公约（UNFCCC）2019 年发布的《气候行动与支持趋势》（Climate Action and Support Trends）报告显示，来自农业部门的温室气体排放量占全球总温室气体排放量的13%。我国是农业大国，来自农地生产过程及农地利用变化过程的温室气体排放量占全国排放总量的17%，高于全球平均水平[1]，且1980—2020 年增长了近46%[2]。中国于2016 年签署了应对气候变化减少碳排放的《巴黎协定》，并于2020 年正式提出了2030 年“碳达峰”和2060 年“碳中和”的“双碳”目标。该目标的实现离不开农业的深度参与。

蔬菜是除粮食作物以外种植最广泛、经济地位最高的作物。我国是世界上最大的蔬菜生产国，2021年，蔬菜播种面积约为2 187.22 万hm2，产量达77 549万t[3]。大部分蔬菜是浅根系作物，养分吸收能力弱，需要较高的养分投入[4]。因此，定量测算我国蔬菜生产过程中的温室气体排放尤为重要。不少学者将生命周期评价（LCA）方法应用于蔬菜生产，研究主要集中于以下几个方面：定量化研究大区域或特定区域整个蔬菜产业的温室气体排放[5-6]；研究特定区域和特定作物生产系统的环境代价[7-11]；在特定区域内，比较不同蔬菜种类[12-16]、不同施肥管理措施[17]、不同栽培方式[18-23]下，温室气体排放等环境代价差异性；明确各投入环节对蔬菜温室气体排放的贡献率[24-25]。这些研究的研究区域大部分集中在欧洲，如西班牙、伊朗、意大利等；研究种类主要有番茄、黄瓜、辣椒、生菜、莴苣、茄子等；设施栽培系统是研究的焦点，而露地蔬菜栽培系统研究较少；大部分研究表明肥料（尤其是化肥）、温室结构材料是蔬菜生产系统温室气体排放的主要来源。

番茄是除洋葱、土豆外的三大世界性贸易蔬菜之一，在全球蔬菜贸易中占有重要地位。2020 年，全球番茄种植面积达505.5 万hm2，总产量为18 205 万t。我国是全球番茄生产第一大国。据行业统计数据，2021 年，我国番茄种植面积为111.3 万hm2，产量为6 609 万t，占全球番茄产量的1/3。其中，番茄设施栽培位居我国设施栽培播种面积第一位，设施面积占番茄总面积的57.2%。因此，定量研究番茄的温室气体排放及固碳效果具有较好代表性。国内外学者对番茄温室气体排放研究比较丰富，涉及设施、露地番茄生产系统温室气体排放及其比较、不同种植方式（有机、传统）下番茄生产系统温室气体排放、番茄生产碳足迹年间和年内变化等。针对设施番茄，国外学者Bojacá 等[8]、Payen 等[26]研究了哥伦比亚高里卡托省日光温室大棚番茄、摩洛哥设施番茄生产系统的环境代价，国内学者王效琴等[9]、He 等[20]、郭金花[10]分别研究了西安郊区设施番茄生产的环境代价、北京郊区有机和无机温室番茄生产的环境代价比较、北京和山东寿光的设施番茄生产系统的温室气体排放比较。针对露地番茄，Pishgar-Komleh 等[25]发现伊朗露地番茄生产的温室气体排放主要来源是材料和能源使用，张芬等[16]发现4 种典型露地蔬菜（番茄、黄瓜、大白菜和萝卜）生产中，番茄的净温室气体排放量最高，且排放空间差异大。针对露地、设施番茄比较，Ntinas 等[27]、Maureira等[28]均发现，相比设施种植，露地番茄种植的温室气体排放、能源用量较低，而供应给悉尼的番茄碳足迹和水足迹取决于季节和生产系统类型，将番茄运往市场是大田生产的碳足迹热点，而人工加热是温室系统的主要碳排放来源[29]。不同种植方式下，Ronga等[23]对意大利南部的研究表明，对每吨番茄生产而言，有机种植系统的碳排放比传统种植系统高22%，对每公顷番茄生产而言，有机种植系统的碳排放比传统种植系统低40%。纵向比较看，西班牙和葡萄牙埃斯特雷马杜拉地区的露地番茄生产碳足迹年内有20%的变化、年间有28%的变化[30]。

可见，当前国外对番茄环境代价的研究较多，国内相对较少；对设施番茄研究较多，对露地番茄研究较少；对设施、露地番茄生产的比较研究，国外研究多，国内尚未发现。由于不同栽培方式下化肥、农药、农膜等投入不同，产量及效益也会有所差异，从而会造成温室气体排放有所不同。且我国各省份由于土壤、气候等生态条件和管理措施（肥料投入等）差异，不同区域番茄生产系统的环境代价差异显著[10]。因此，研究比较我国不同栽培方式下、不同省份番茄的温室气体排放及碳评价差异，对我国番茄生产方式选择、调整全国蔬菜种植业布局、减少区域间环境代价具有一定的指导意义。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

在本研究的温室气体相关指标基本数据中，露地和设施番茄的单位面积产量、产值，农业生产过程中劳动力投入、化肥施用量、厩肥施用量、农药投入、农膜投入及柴油消耗等数据来自《全国农产品成本收益资料汇编—2020》。其中，柴油费用通过公式计算得出[31]：柴油费用=（机械作业费+排灌费-水费）×21%+燃料动力费，柴油单价数据来源于我国油价网数据库。数据年份是2019 年，研究范围涵盖全国23 个露地番茄生产省份和21个设施番茄生产省份。

1.2 研究方法

1.2.1 确定系统边界和温室气体

本研究的系统边界设置为番茄生产系统，包括露地和设施番茄生产中物资、人力等投入到收获的过程。根据刘巽浩等[32]的全环式路径的温室气体界定标准，番茄生产系统的净温室气体平衡公式为：

式中：ΔGHG为空气中温室气体增减量；GWPNPP为净初级生产率（包括籽粒和秸秆残茬根系）的增温潜势；GWPSOC为土壤有机碳的增温潜势（此项短期试验可忽略）；GWPSOILEXPORT指土壤排放CO2（主要是秸秆还田）、N2O（主要决定于施N 量）、CH4（非稻田可忽略）的增温潜势；GWPINPUT指间接投入的增温潜势（包括机、油、电、化肥、农药、厩肥、人畜力等）。

本研究为番茄生产系统，为非稻田且不考虑秸秆还田，土壤有机碳的增温潜势在短期内可忽略。根据上述公式及说明，本研究不考虑土壤有机碳的增温潜势、土壤排放的CO2和CH4，主要关注柴油燃烧、人工和粪便自然堆放产生的直接碳排放，化肥、农药和农膜生产过程中的间接碳排放，施N 引起的土壤N2O 排放，以及番茄通过净初级生产力产生的碳固定。选取单位面积（每公顷）为系统评价单元。

1.2.2 计算方法

参考刘巽浩等[32]的研究方法，构建番茄生产系统温室气体排放、碳固定和净温室气体排放的计算公式。

（1）温室气体排放（GHGE）

式中：GHGE表示生产1 hm2番茄产生的温室气体排放量，kg CO2e·hm-2；Ci表示生产1 hm2番茄时资源投入产生的温室气体排放量，kg CO2e·hm-2；Nt表示在农作物生长过程中由N 肥施用造成的N2O 排放总量，kg·hm-2，分为N2O 直接排放和间接排放；44/28 是将N2O-N 转化成N2O 的系数；265 表示N2O 的100 a 全球增温潜势[33]。AIi表示资源i（肥料、农膜、农药、柴油、人工）的投入量，EFi表示资源i的温室气体排放参数，如表1所示。

表1 各投入环节温室气体排放参数Table 1 Greenhouse gas emission parameters of different inputs

式（3）～式（6）参考王孝忠等[34-36]基于Meta-analysis 建立的我国露地蔬菜系统氮素损失模型，Nd表示N2O直接排放，Nid表示N2O间接排放，Nv表示N2O间接排放中的NH3挥发性排放，Nl表示N2O 间接排放中的淋洗相关排放，N表示施N 量，1.0%和2.5%分别表示与NH3挥发和淋洗相关的N2O 间接排放系数[37]。

（2）碳固定（CS）

式中：CS表示生产1 hm2番茄固定的碳，kg CO2e·hm-2；CSNPP表示番茄通过净初级生产力固定的碳，kg CO2e·hm-2；Yw表示经济产量（鲜质量），kg·hm-2；Cf、W、H分别表示番茄的碳吸收率、含水量和经济系数，分别取值0.45 kg CO2e·kg-1、90%和0.60[38]。

（3）净温室气体排放（NGHGE）

式中：NGHGE表示生产1 hm2番茄的净温室气体排放，kg CO2e·hm-2。NGHGE为正值时代表此系统为温室气体的源，反之则为汇。

1.2.3 环境评价指标

本研究选择土地碳强度、碳生态效率、碳生产效率和碳经济效率4 项指标对番茄生产系统的碳足迹进行评价。

（1）土地碳强度，表示单位作物种植面积上产生的碳排放，计算公式如下：

式中：ρ为土地碳强度，kg CO2e·m-2；H为土地面积，m2。ρ越大，说明该生产系统使用单位土地所产生的温室气体排放越多，反之越少。

（2）碳生态效率，是指作物在生产过程中产生的光合作用碳汇与温室气体排放的比值，是评估农业生产可持续性的指标之一[39]。碳生态效率计算公式如下：

式中：ℓC为碳生态效率，为无量纲性指标。0≤ℓC＜1，说明番茄生产中的温室气体排放大于光合作用碳汇，数值越接近0 说明该生产系统的可持续性越低；ℓC=1，说明番茄生产中的温室气体排放等于光合作用碳汇，该生产系统对生态环境是中性的；ℓC＞1，则说明番茄生产中的温室气体排放小于光合作用碳汇，该生产系统对生态环境产生正的外部性，数值越大说明该生产系统的可持续性越高。

（3）碳生产效率，是指经济产量与温室气体排放的比值，是衡量作物生产系统每1 单位的温室气体排放所产生的经济产量的效率指标。根据上述定义，碳生产效率的计算公式可表示为：

式中：ℓY为碳生产效率，kg·kg-1CO2e；Y为经济产量，kg·hm-2。ℓY越大，说明该生产系统单位温室气体排放产生的经济产量越高。

（4）碳经济效率，是指总产值与温室气体排放的比值，可衡量作物生产系统每1 单位温室气体排放所带来的经济效益。根据上述定义，可将碳经济效率的计算公式表示为：

式中：ℓI为碳经济效率，元·kg-1CO2e；I为总产值，元。ℓI越大，说明该生产系统单位温室气体排放产生的经济效益越高。

2 结果与分析

2.1 露地、设施番茄生产的温室气体排放及评价总体比较

我国番茄露地、设施栽培方式下每公顷种植面积上的温室气体排放及组成、碳固定、净排放、碳评价等结果见表2。

表2 我国露地与设施番茄的温室气体排放特征及评价比较Table 2 Comparison of greenhouse gas emission characteristics and evaluation between open-field and facility-grown tomatoes in China

在露地栽培方式下，番茄生产系统的温室气体排放总量为4 630.09 kg CO2e·hm-2，各排放构成中，土壤N2O 排放占比最高，为32.07%，其余依次为化肥、柴油、农膜、人工、厩肥、农药，其中由化肥（农资阶段化肥投入和农作阶段N 肥施用造成的土壤N2O 排放）产生的温室气体排放占比为56.05%，由肥料（化肥和厩肥）投入产生的温室气体排放占比为62.31%，说明肥料是露地番茄生产的主要温室气体排放源，人工、柴油、农膜、农药产生的温室气体排放占比为37.69%。露地番茄光合作用碳汇为6 289.76 kg CO2e·hm-2，大于温室气体排放量，净温室气体排放为-1 659.67 kg CO2e·hm-2；碳生态效率为1.36，说明露地番茄生产系统每产生1 单位的温室气体，光合作用形成的碳汇为1.36单位。净温室气体排放为负，碳生态效率大于1，说明露地番茄碳生产对生态环境具有正外部性。土地碳强度为0.46 kg CO2e·m-2，说明露地番茄生产系统每1 m2种植面积上产生的温室气体为0.46 kg CO2e；碳生产效率、碳经济效率分别为18.11 kg·kg-1CO2e 和36.37 元·kg-1CO2e，即露地番茄生产系统每排放1 kg CO2e温室气体，可获得18.11 kg的经济产量和36.37元的经济效益。

在设施栽培方式下，每公顷番茄生产系统的温室气体排放总量为8 697.52 kg CO2e·hm-2，各排放构成中，农膜的占比最高，为36.51%，其次为土壤N2O 排放，由化肥（农资阶段化肥投入和农作阶段N肥施用造成的土壤N2O）产生的温室气体排放占比为36.99%，与农膜相当。设施番茄光合作用碳汇为5 586.51 kg CO2e·hm-2，小于温室气体排放量，净温室气体排放为3 111.00 kg CO2e·hm-2；碳生态效率为0.64。净温室气体排放为正，碳生态效率小于1，说明设施番茄碳生产对生态环境具有负外部性，可持续性低。土地碳强度为0.87 kg CO2e·m-2，说明设施番茄生产系统每1 m2种植面积上产生的温室气体为0.87 kg CO2e；碳生产效率、碳经济效率分别8.56 kg·kg-1CO2e和31.59元·kg-1CO2e，即设施番茄生产系统每排放1 kg CO2e温室气体，可获得8.56 kg的经济产量和31.59元的经济效益。

将露地和设施栽培方式下的番茄生产温室气体排放特征及碳评价指标进行比较发现，设施番茄温室气体碳排放总量显著大于露地，比露地高87.85%；露地番茄的主要温室气体排放源为化肥，而设施番茄的主要温室气体排放源为农膜和化肥；露地番茄的净温室气体排放为负、碳生态效率大于1，对生态环境具有正外部性；设施番茄的净温室气体排放为正、碳生态效率小于1，具有负环境外部性，主要是由于产量较低导致碳固定低于露地（低11.18%），且农膜使用增多导致温室气体排放高于露地（高87.85%）；土地碳强度、碳生产效率、碳经济效率方面，设施种植的可持续性均低于露地种植。

2.2 我国露地、设施番茄生产的温室气体排放及评价的空间特征

2.2.1 温室气体排放的空间特征

露地栽培方式下我国23 个省份每公顷番茄生产系统的温室气体排放空间分布如图1（a）所示。各省份温室气体排放量介于2 849.24～7 524.61 kg CO2e·hm-2之间，最高的海南省是最低的黑龙江省的2.64倍，11 个省份的排放量在全国平均值以上，23 个省份可以分为4 个梯队：第一梯队包括黑龙江、北京、湖北3 个省份，温室气体排放量均小于3 000.00 kg CO2e·hm-2；第二梯队包括江西、广东、河北等11 个省份，温室气体排放量介于3 000.00～5 000.00 kg CO2e·hm-2；第三梯队包括云南、江苏、山东等8个省份，温室气体排放量介于5 000.01～7 000.00 kg CO2e·hm-2；第四梯队为海南省，温室气体排放量最大。

图1 每公顷露地、设施番茄生产的温室气体排放空间特征Figure 1 Spatial distribution of greenhouse gas emissions per hectare of open-field and facility-grown tomato production in China

设施栽培方式下我国21 个省份每公顷番茄生产系统的碳排放空间分布见图1（b）。各省份温室气体排放量介于5 788.83～13 779.69 kg CO2e·hm-2之间，总体上显著高于露地栽培方式。最高的山西是最低的宁夏的2.38 倍，7 个省份的排放量在全国平均值以上，21 个省份也可以分为4 个梯队：第一梯队包括宁夏、上海、内蒙古等7 个省份，温室气体排放量均小于7 000.00 kg CO2e·hm-2；第二梯队包括北京、浙江、甘肃等7 个省份，温室气体排放量介于7 000.01～9 000.00 kg CO2e·hm-2；第三梯队包括山东、吉林等5个省份，温室气体排放量介于9 000.01～11 000.00 kg CO2e·hm-2；第四梯队包括黑龙江、陕西，温室气体排放量均大于11 000.00 kg CO2e·hm-2。

2.2.2 温室气体排放构成的空间特征

各省份露地番茄生产的温室气体排放构成如图2 所示。各省份露地番茄生产的主要温室气体排放源均为化肥，包括农资阶段化肥投入和农作阶段N肥施用造成的土壤N2O 排放，两者排放量在1 345.32～5 648.52 kg CO2e·hm-2之间，两者占排放总量比例在35.30%～75.07%之间，空间差异均较大，23 个省份中有10 个省份两者占比在60%以上。其次是柴油、农膜、人工、厩肥，各省份的温室气体排放量和占比均存在较大的空间差异，规律性不明显。相较于其他构成，农药的温室气体排放量较低，在10.76～207.63 kg CO2e·hm-2之间，其中，云南、海南、广西等华南蔬菜主产区由于气候高温高湿导致病虫害严重，农药使用量相对较多，其温室气体排放量相对较大，占比也较高。

图2 各省份露地番茄温室气体排放及构成Figure 2 Greenhouse gas emissions and main contributors of open-field tomato production in China

各省份设施番茄生产的温室气体排放构成见图3。化肥方面，设施番茄农资阶段化肥投入和农作阶段N 肥施用造成的土壤N2O 排放的两者排放量在933.77～4 640.47 kg CO2e·hm-2之间，两者占排放总量比例在13.63%～55.59%之间，占比小于露地。农膜方面，由于设施栽培方式下农膜使用量显著增加，呈现出与露地栽培的显著不同，温室气体排放量普遍偏高，在1 658.40～6 434.59 kg CO2e·hm-2之间，成为设施番茄的主要温室气体排放源之一，最高占比为55.59%（安徽），最低占比也达到21.19%（新疆）。其次是柴油、人工、厩肥，与露地种植类似，呈明显的空间差异且无明显规律性。农药的贡献最小，大部分（19/21）省份的构成比例在1%以下。

图3 各省份设施番茄温室气体排放及构成Figure 3 Greenhouse gas emissions and composition of facility-grown tomato production in China

将露地和设施番茄温室气体排放构成进行比较发现，两种栽培方式下，各构成的省间差异均较大，存在空间分布不均衡性，表明各省份在番茄种植中，对投入品的使用存在显著不同。大部分省份的露地栽培以化肥（农资阶段化肥投入和农作阶段N肥施用造成的土壤N2O 排放）为主要温室气体排放源，设施栽培则有所不同，化肥的贡献小于露地，而农膜成为主要的温室气体排放源。

2.2.3 环境评价的空间特征

各省份露地、设施番茄生产系统的碳生态效率空间分布如图4 所示。露地栽培方式下，我国番茄生产系统的碳生态效率在0.48～2.38 之间，河北最大、海南最小；河北、宁夏、新疆等14 个省份的碳生态效率大于1，说明这14 个省份的温室气体排放小于碳固定，对环境具有正外部性；安徽、辽宁等9 个省份的碳生态效率小于1，具有负的环境外部性。如图4（b）所示，设施栽培方式下的碳生态效率明显小于露地栽培，处于0.48～1.31 之间，最高的宁夏不足露地生产的平均水平；只有宁夏、内蒙古的碳生态效率大于1，其余19个省份均小于1，说明大部分地区的设施番茄生产的环境外部性为负，其中黑龙江最小，为0.48。

图4 露地、设施番茄生产的碳生态效率空间特征Figure 4 Spatial distribution of carbon ecological efficiency of open-field and facility-grown tomato production in China

各省份露地、设施番茄生产系统的碳生产效率空间分布如图5 所示，其空间分布差异性与碳生态效率结果趋于一致。露地栽培方式下，我国番茄生产系统的碳生产效率在6.40～31.80 kg·kg-1CO2e 之间，河北最大、海南最小，省际之间相差近5 倍。设施栽培方式下的碳生产效率明显小于露地栽培，处于6.38～17.53 kg·kg-1CO2e 之间，最高的宁夏不足露地生产的平均水平，黑龙江最小。说明无论是何种栽培方式，我国省际之间的番茄碳生产效率都存在显著的差异。

图5 露地、设施番茄生产的碳生产效率空间特征Figure 5 Spatial distribution of carbon production efficiency of open-field and facility-grown tomato production in China

各省份露地、设施番茄生产系统的碳经济效率空间分布特征见图6。露地栽培方式下，我国番茄生产系统的碳经济效率在25.97～60.30 元·kg-1CO2e 之间，广东、湖北、宁夏名列前三，海南、河南处于末两位。与露地相比，除宁夏、辽宁、内蒙古外，其余省份（露地和设施栽培都有统计的地区）设施生产的碳经济效率普遍偏低，处于17.74～56.33 元·kg-1CO2e 之间，宁夏最高，是最低的河南的3.18倍。

图6 露地、设施番茄生产的碳经济效率空间特征Figure 6 Spatial distribution of carbon economic efficiency of open-field and facility-grown tomato production in China

3 讨论

3.1 我国露地、设施番茄生产温室气体排放

本研究结果表明，我国露地番茄生产系统的温室气体排放总量为4 630.09 kg CO2e·hm-2、温室气体排放产量强度为55.21 kg CO2e·t-1。与其他露地蔬菜相比，本结果均低于Zhang 等[6]测算的中国蔬菜生产的加权平均温室气体排放量（6 244 kg CO2e·hm-2）和强度（116 kg CO2e·t-1），是西班牙露地莴苣的3.5 倍、西班牙露地生菜的4.4 倍[40]，这主要是由于瓜果类露地蔬菜生育期较长、需肥量大，施氮量显著高于叶菜类[16]；比西南露地辣椒高14%、比长江流域露地辣椒则低27.7%[34]，比张芬等[16]研究的4 种露地蔬菜（番茄、黄瓜、大白菜、萝卜）均低。与前人露地番茄的研究相比，本研究得出的温室气体排放产量强度与西班牙露地番茄类似[27]，但却远低于伊朗的200 kg CO2e·t-1[25]，与张芬等[16]的研究结果相比，低39.7%。本研究发现，我国设施番茄生产系统的温室气体排放总量为8 697.52 kg CO2e·hm-2，分别是伊朗黄瓜的18.7%[13]、伊朗番茄的19%[13]、法国番茄的24.3%[41]，这主要是因为国外研究多将设施建造过程的温室气体排放纳入总排放；与国内同类研究相比，本研究结果也远低于He 等[20]对北京设施番茄（19 820 kg CO2e·hm-2）的研究结果，低于宋博等[42]对北京设施蔬菜（9 073.95 kg CO2e·hm-2）的研究结果。本研究得到设施番茄温室气体排放产量强度为116.77 kg CO2e·t-1，也低于郭金花[10]对北京设施番茄（379 kg CO2e·t-1）和山东寿光设施番茄（246 kg CO2e·t-1）的研究结果。本研究结果表明，我国设施番茄的温室气体排放总量显著大于露地，比露地高87.85%，碳生态效率、土地碳强度、碳生产效率、碳经济效率也均小于露地，设施种植的可持续性低于露地种植，这与Zhang 等[6]对我国设施、露地蔬菜生产的研究及Maureira 等[28]对美国华盛顿的研究结果一致。

3.2 我国露地、设施番茄生产温室气体排放与固定主要贡献因子及节能减排措施分析

本研究结果表明，露地番茄的主要温室气体排放源为化肥（占56.05%），包括农作阶段N 肥施用造成的土壤N2O 排放（占32.07%）和农资阶段化肥投入（占23.98%），这与张芬等[16]对我国露地番茄的研究结果有所差异，其结果也表明，肥料是我国露地蔬菜生产中主要的温室气体排放源，但农资阶段温室气体排放贡献率比农作阶段肥料施用的贡献率更高。这主要是由于其选择的N 肥排放系数（8.30 kg CO2e·kg-1）较高，本研究选择常用的中国LCA 基础数据库（CLCD0.7）中的标准（1.526 kg CO2e·kg-1），导致计算得到的农资阶段化肥温室气体排放量较小。本研究中，我国内蒙古、山东、陕西的露地番茄生产中N肥投入量高于武良[43]基于文献汇总的番茄推荐施肥量（390 kg·hm-2），说明这3 个省份露地番茄生产还具有较大的减肥减排潜力。鉴于此，针对露地番茄种植，应从优化N 肥用量、提高N 肥利用率等方面加强研究，以减少温室气体排放。设施番茄生产的温室气体排放构成中，农膜和化肥是主要排放源，占比分别为37.17%、36.99%，安徽、天津、辽宁3 个省份的农膜贡献率在50%以上。因此，针对设施番茄生产，除了减少化肥使用量外，减少农膜的使用也是主要的减排措施。如应推广使用增厚农膜，采取合理的农艺措施，加大农膜回收支持力度，以增加农膜的重复使用率，相对减少农膜用量。

3.3 我国番茄生产温室气体排放及环境评价的空间差异

省域尺度农业水、土、碳足迹具有较大的空间差异，这归因于自然条件、社会经济、产业结构、耕作方式及种植结构等的区域差异[44]。如我国北方地区的蔬菜温室气体排放量比南方地区高9.7%～30.0%，主要是由于北方地区的N 肥施用量高18.2%～58.2%[6]；美国温室番茄生产的温室气体排放量是哥伦比亚的3.38 倍[8，24]；北京设施番茄温室气体排放潜值（379 kg CO2e·t-1）高于山东寿光（246 kg CO2e·t-1）[10]。我国地大物博，不同省份经济发展状况、资源禀赋情况不一，番茄种植的方式、技术、投入品等不同，露地、设施番茄生产的温室气体排放及排放构成存在显著的空间差异。同时，由于不同地区、不同栽培方式下的番茄产量、效益不同，导致露地、设施番茄的固碳量、碳生态效率、碳生产效率、碳经济效率也存在显著的省际差异。因此，比较我国露地、设施番茄温室气体排放及环境评价的空间差异，对合理调整我国番茄生产方式、优化番茄产业发展布局具有一定的参考意义。对于碳生态效率、经济效率都低的省份，要重点开展产业结构和生产方式的调整；对碳生态效率低、但碳经济效率高的省份，要注重开发绿色生产技术，挖掘节能减排潜力；对碳生态效率高、但碳经济效率低的省份，要注重品牌打造，以提升价格和效益；对碳生态效率、经济效率都高的省份，要加大支持力度，发展成为番茄优势产区。

3.4 不确定性分析

本文对我国露地、设施番茄生产中的温室气体排放进行了核算和分析，但计算分析过程中存在不确定性，其主要来源于物质投入确定、系统边界界定和排放参数选择。一是物质投入确定方面，本文是基于《全国农产品成本收益资料汇编—2020》各省份的番茄生产肥料、农药、人工、农膜及其他投入等进行计算分析，但该汇编中无柴油用量数据，只能借鉴Xue等[31]的方法进行估算。二是系统边界界定方面，本研究的边界界定为包括露地和设施番茄生产中物资和人力投入到收获的过程。但目前不同研究之间还存在一定争议，如种植之前的基础建设、耗水、土壤固碳等是否被纳入，都会对研究结果产生影响。三是参数选择方面，本研究基于参数本地化原则，N2O 排放计算参数选择基于Wang 等[34-36]建立的我国露地蔬菜系统氮素损失模型，但由于目前相关研究少，参数无法做进一步的省际区分，但不同区域存在差异，采用单一参数会带来一定的不确定性。还有如肥料、农膜、农药的排放参数，不同国家、不同研究计算出的差异很大，如农膜的排放系数，Coinvent2.2 版中为22.72 kg CO2e·kg-1，CLCD0.7 中为6.91 kg CO2e·kg-1，陈琳等[45]的研究中为0.68 kg CO2e·kg-1，He 等[20]的研究中为0.1 kg CO2e·kg-1，不同的参数会导致结果有所不同。本研究虽然存在一定的不确定性，但仍可为了解我国番茄生产系统温室气体排放的栽培方式差异、空间差异提供基础信息，从而为我国番茄生产方式选择、产业布局优化提供一定参考。

4 结论

（1）不同栽培方式比较方面，我国番茄生产系统的平均温室气体排放量显著大于露地，比露地高87.85%；露地番茄的主要温室气体排放源为化肥，而设施番茄的主要温室气体排放源为农膜和化肥；依据净温室气体排放量、碳生态效率、土地碳强度、碳生产效率、碳经济效率等碳评价指标，番茄设施种植的可持续性低于露地种植。

（2）不同区域比较方面，各省份露地、设施番茄的温室气体排放存在显著的空间差异，最高省份分别是最低省份的2.64、2.38 倍。同时，由于不同省份经济发展状况、资源禀赋情况不一，番茄种植的方式、技术、投入品等不同，番茄产量、效益也不同，导致露地、设施番茄的温室气体构成、固碳量、碳生态效率、碳生产效率、碳经济效率也存在显著的省际差异。