栽培基质的生命周期评价：面向欧洲园艺业的基准数据集

《Journal of Cleaner Production》：Life cycle assessment of growing media: a baseline dataset for European horticulture

　　

**要点**
- 基准数据集包含十二种主要成分和三十种代表性混合料。
- 纳入了八种成分的一手数据，并对六种成分的局部不确定性进行了量化。
- 结果性蔬菜、观赏植物、树木苗圃和休闲市场领域具有实现大量碳减排的潜力。
- 与单一评分结果相比，排名变化反映了与酸化及富营养化之间的权衡。
- 绿堆肥的估算仍存在高度不确定性，需要改进清单数据。

**引言**
全球食品和植物源资源的产出面临日益严峻的挑战——既要确保供应稳定以满足不断增长的人口需求，又要减缓环境退化（Edgerton, 2009; Halpern et al., 2022）。无土栽培和容器栽培系统已成为现代园艺生产的核心，在越来越多的食品和观赏应用中提供了可控条件下的稳定产量（Gruda and Fernández, 2022）。这些系统依赖于栽培介质，也称为基质或盆栽土，它是代替原位土壤使用、用于支持植物或蘑菇生长的材料（Caron et al., 2023）。栽培介质可以由有机和无机材料制成，由单一或多种成分混合而成，并根据特定的农艺需求进行配方（如结构支撑、保水性、透气性和养分供给）（Gruda, 2022）。

2022年全球使用约1.16亿立方米的栽培介质，预计2050年需求将增长2.5至2.9倍（Nguyen et al., 2026）。过去数十年间，高碳强度和不可更新材料带来的环境担忧使行业开始关注量化栽培介质所用材料的环境性能，并制定资源的可持续使用策略（Boron et al., 1987; Gruda et al., 2024; Mander et al., 2024）。这些担忧越来越被规范化为法规，栽培介质现已纳入园艺产品环境足迹（Broekema et al., 2024; Weststrate et al., 2026），并受欧盟肥料产品法规（EU:2019/1009; https://eur-lex.europa.eu/）约束。随着需求的增长和栽培介质在园艺生产中的关键作用，可持续采购对于确保无土栽培系统维持高生产效率同时最大限度减少环境影响至关重要（Barrett et al., 2016）。

栽培介质的环境影响可从三个不同层次来理解（图1）。在成分层面，每种材料都有其自身的生产、运输和排放特征。在混合料层面，成分与石灰和肥料等添加剂结合形成配方产品，其中各组分之间的相互作用、混合比例以及包装和运输影响整体足迹。在应用层面，环境影响不仅取决于栽培介质本身的影响，还取决于其使用表现：如何影响水和肥料需求、作物产量、栽培介质使用寿命以及最终处置结果（Erdal and Akta?, 2025）。在成分层面影响较大的栽培介质，在混合料层面与其他材料混合后可能变得不那么重要，而在应用层面的影响则可能因所需用量、栽培介质特性和所用作物系统的不同而显著不同（Aurdal et al., 2026）。栽培介质在"摇篮到大门"的全生命周期温室气体排放中占比在1%至50%之间，具体取决于作物类型、栽培系统的能耗强度以及是否将泥炭氧化纳入计算（Boneta et al., 2019; Goglio et al., 2025）。

关于栽培介质环境影响的讨论大多集中在园艺泥炭上（Boldrin et al., 2010; Gruda et al., 2024; Stichnothe, 2022; Vandecasteele et al., 2024），原因在于对温室气体排放、土地利用变化和生物多样性丧失的担忧（Boron et al., 1987; Gruda et al., 2024）。因此，减少泥炭使用已成为多个欧洲国家的特定政策目标（Aurdal, 2025; Gruda, 2019）。尽管材料替代——尤其是当地采购且经技术优化的——可以大幅降低环境影响，但必须妥善管理其对植物保护和农艺性能的权衡（Barrett et al., 2016; Kahn et al., 2005）。为最大程度避免对这一本质上是多层次且依赖背景的问题进行过度简化（Aurdal et al., 2026），必须基于最新的开采、生产和加工实践信息来评估栽培介质的环境性能。评估替代策略有效性以降低栽培介质整体环境影响，将取决于底层环境清单数据的准确性和方法学的严谨性。这些信息包括每种材料如何生产和运输、不同混合物如何配方以及它们在特定栽培应用中的表现（Fussy and Papenbrock, 2022; Mariotti et al., 2023）。

欧洲园艺中最常用的材料包括泥炭、椰糠、木纤维、树皮、堆肥、膨胀珍珠岩和岩棉（Quantis, 2012; Schmilewski, 2017）（表1）。它们在来源、加工强度和排放特征方面差异显著，却极少在一致且相关的系统边界下进行比较，并且通常未纳入环境清单数据库。缺乏这些材料之间可靠且可比较的环境数据，使得生产者、政策制定者和研究人员无法对单个成分和配方选择的环境可持续性做出可靠评估（Barrett et al., 2016; Licastro et al., 2024）。本研究旨在弥补这一空白。

生命周期评估（LCA）是一种国际上标准化的方法，用于评估产品和服务系统的环境影响（ISO 14040:2006; ISO 14044:2006），过去十年来，关于栽培介质的研究逐渐增多（Licastro et al., 2024）。然而，这些文献在范围、方法和覆盖面上仍然分散，限制了其在研究、产业和政策中的实用性（Aurdal et al., 2026）。底层数据集往往不透明，无法说明其反映的是当前的生产实践还是供应到欧洲市场的实际产品。来自栽培介质成分生产企业的代表性、企业特定的一手数据至今大多未被纳入生命周期评估研究，限制了所得环境评估的准确性和市场相关性。由Quantis（2012）主导的行业生命周期评估研究是最全面的一次，在成分和混合料层面提供了几种栽培介质的早期比较评估。然而，所考察的具体影响类别有限，且特征化方法已被更新取代，使得与较新的评估结果直接比较变得困难。Stichnothe（2022）展示了产品环境足迹（PEF）方法在泥炭上的适用性，但该分析仅限于单一成分。Hashemi等人（2024）最近的一项研究比较了多种生物基成分和混合料，发现木纤维的碳足迹最低，并强调了在含泥炭混合物中提高生物基成分比例的重要性。Boldrin等人（2010）考察了堆肥和泥炭，发现堆肥排放是气候变化影响的重要贡献者；然而，与Hashemi等人（2024）类似，系统边界和特征化系数的差异使得这些结果难以比较。

针对应用层面的研究——环境影响的最终结果在此确定——仍然有限，仅有少数孤立的针对单一植物物种的研究，限制了结果的可比性（D'Amico et al., 2023; Mariotti et al., 2023）。Bonaguro等人（2017）表明，用10%的新鲜稻壳替代10%的膨胀珍珠岩可以降低仙客来盆栽生产的环境影响，而不影响最终产品质量；然而，超过一定比例后，增加新鲜稻壳也会增加水和肥料需求，恶化环境表现。Erdal和Akta?（2025）比较了使用含椰糠栽培介质混合物对番茄产量的影响，但该研究未纳入任何环境指标。Ruett等人（2024）进行了首次创新尝试，在应用层面比较栽培介质的经济性和碳足迹，考察每千克番茄生产的影响。然而，该研究依赖较旧的环境足迹数据和宽泛的假设，限制了结果的精确度，从而凸显了需要可靠、标准化且更新及时的基础环境足迹数据的需求。

为实现栽培介质在生命周期评估中更先进的方法一致性，一项由行业驱动的倡议促成了《栽培介质环境足迹指南》（Growing Media Europe, 2024）的制定，并开发了一个用于栽培介质生产商的协调计算工具（https://blonksustainability.nl/tools/gme-lca-platform）。这些指南已纳入更广泛的欧洲园艺生命周期评估框架，包括用于切花和盆栽植物的FloriPEFCR（Broekema et al., 2024）以及用于果蔬的（shadow）FreshProducePEFCR（Weststrate et al., 2026）。尽管取得了这些进展，目前仍缺乏在一致的系统边界和影响评估方法下，对欧洲主要栽培介质成分进行整合的、具有市场代表性的评估。

为弥补这一空白，本研究的目的是收集具有行业代表性的数据，并按照一致的方法学指南，量化主要栽培介质成分和混合料的环境影响。本研究中呈现的混合料分为七个应用类别：结果性蔬菜（如番茄、辣椒或黄瓜）、软水果（即浆果）、盆栽植物和观赏植物、育苗生产、树木苗圃、休闲市场和蘑菇。目标是支持获取具有代表性的欧洲栽培介质环境数据，在相关汇总层面提供洞察，揭示单一指标评估所掩盖的环境权衡。

**方法论**
本研究采用生命周期评估（LCA）方法的四个阶段（如ISO 14040/14044所述），量化广泛园艺应用中栽培介质成分和混合料的环境影响。为收集具有市场代表性的信息并产生可作为基准或现状合理近似的结果，清单数据纳入了通过问卷调查和人员沟通收集的一手行业数据，

**成分影响评估**
1立方米栽培介质成分的与气候变化影响和总体环境影响（单一评分）相关的结果呈现在图3中。来自全部16个中点指标的完整结果见补充材料B。

**成分层面的环境影响**
在气候变化影响和单一评分两个维度上，均出现一致的分层结构。木纤维、膨胀珍珠岩、陈化树皮和黏土属于最低影响层级（范围为15至40 kgCO?eq/m3），而白泥炭、绿堆肥和黑泥炭呈现最高结果（分别为219、249和390 kgCO?eq/m3）。其余成分（椰糠、岩棉和堆肥树皮）处于中间范围（在60至125 kgCO?eq/m3之间）。重要的是，结果显示在某些情况下

**结论**
本研究遵循GMEF指南并应用EF 3.1方法，使其结果纳入更广泛的持续发展中——欧洲园艺行业正在努力基于PEF方法整合可持续性绩效评估（如FloriPEFCR（Broekema et al., 2024）和FreshProducePEFCR（Weststrate et al., 2026））。在此背景下，本研究所呈现的数据集旨在作为参考值做出贡献

**CRediT作者贡献声明**
Elizabeth Migoni Alejandre：写作——审阅与编辑、写作——初稿撰写、可视化、方法论、正式分析、概念化。Alexander Sentinella：写作——审阅与编辑、写作——初稿撰写、调查、概念化。Nele Ameloot：写作——审阅与编辑、调查、概念化。Gerald Schmilewski：写作——审阅与编辑。Jeroen Weststrate：写作——审阅与编辑、方法论、正式分析、概念化。

**AI辅助技术使用声明**
在本文的准备过程中，使用了LeapSpace进行文献检索。作者已对输出内容进行审阅和编辑，并对发表文章的内容承担全部责任。

**利益冲突声明**
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本研究所报告的工作。

**致谢**
我们感谢匿名审稿人提出的宝贵反馈，这些反馈有助于提高本研究的严谨性和清晰度。我们也感谢为本次研究提供数据和信息的所有组织和企业。我们特别感谢Marco Zevenhoven以及RHP的其他专家对此的贡献并回答了众多与栽培介质相关的问题。我们同样感谢Van Nguyen、Ulrike Wegener、Folkert Moll和Koen van den

Elizabeth Migoni Alejandre|Alexander Sentinella|Nele Ameloot|Gerald Schmilewski|Jeroen Weststrate