中国设施栽培温室气体排放特征与减排潜力：基于全生命周期分析的实证研究

针对中国设施农业温室气体(GHG)排放被低估的问题，中国科学院生态研究所团队构建了涵盖塑料/日光/连栋温室的全生命周期核算框架，首次量化了农膜使用、气候调控能耗、CO2 施肥等关键排放源。研究发现2008-2020年设施农业年排放达122.05-371.96 Mt CO2 equiv.，土壤有机质分解占主导(67%)，通过清洁能源替代可实现18.57%减排潜力，为农业碳中和政策提供精准空间调控依据。

　　

在应对全球气候变化与粮食安全的双重挑战中，设施农业作为高投入高产出的现代农业生产方式，正面临严峻的碳排放问题。中国以占世界9%的耕地养活18%的人口，设施蔬菜产量已占全国蔬菜总产量的30%，但其单位面积温室气体(GHG)排放强度高达露天栽培的4.3倍。现有研究多聚焦塑料大棚，对日光温室、连栋温室等主流设施类型的排放特征缺乏系统认知，且普遍忽视农膜降解、气候调控能耗等隐蔽排放源。这种认知空白严重制约着农业碳减排政策的精准制定，亟需建立符合中国设施农业特点的排放核算体系。

中国科学院生态研究所联合辽宁省多家科研机构，在《Environmental Development》发表的研究首次构建了覆盖塑料/日光/连栋温室的全生命周期核算框架。研究团队采用改进的IPCC(政府间气候变化专门委员会)排放因子法，整合Logarithmic Mean Divisia Index(LMDI)分解模型与情景分析法，系统量化了2008-2020年中国设施农业的碳排放动态。数据来源包括国家统计局农业成本收益数据、省级能源平衡表，以及团队在辽宁等主产区的实地调研数据。

时空分布特征部分揭示，中国设施农业年排放量呈现122.05-371.96 Mt CO₂
equiv.的波动区间，相当于全国作物生产排放总量的37.4%-103.6%。排放强度呈现日光温室(226 t/ha)＞连栋温室(198 t/ha)＞塑料大棚(83 t/ha)的阶梯分布，这种差异主要源于北方日光温室冬季燃煤供暖的能源结构。空间分析发现辽宁省排放贡献率超其面积占比3.2倍，该省老旧温室占比达61%且燃煤热效率不足45%，形成典型的"高碳锁定"效应。

驱动机制解析通过LMDI模型将排放变化分解为结构扩张、效率改进等五个维度。结果显示：温室面积增长累计促进排放199.23 Mt CO₂
equiv.，而能效提升带来213.96 Mt CO₂
equiv.的减排贡献。值得注意的是，CO₂
施肥技术的普及使相关排放占比从2008年3.7%升至2020年8.9%，成为增长最快的排放源。土壤有机质分解因高有机肥投入(平均78 t/ha·yr)持续释放大量CO₂
，占总排放量的42.3%。

情景预测表明，在清洁能源替代(地源热泵+光伏)、结构优化(淘汰低效日光温室)、智能调控(物联网精准施肥)的协同策略下，2030年可实现18.57%的减排潜力。其中辽宁省通过燃煤锅炉改造可削减区域排放量的23.8%，验证了"重点区域突破"策略的有效性。

该研究创新性地将农业塑料薄膜降解动力学模型引入排放核算，使薄膜相关排放估算精度提高29%。建立的"类型-区域-技术"三维分析框架，为制定差异化的碳减排政策提供了科学依据。研究结果直接支撑中国"双碳"战略在农业领域的实施，证明通过技术创新与空间优化协同，完全可以在保障粮食安全的前提下实现农业碳中和目标。未来研究需进一步关注有机肥替代材料开发与设施光伏一体化技术，这些突破可能带来更大的减排空间。