我国露地与设施番茄生产的温室气体排放比较.pdf

农业环境科学学报Journal of AgroEnvironment Science2023，42（8）:1870-18812023年8月储霞玲，郑林秀，叶高松，等.我国露地与设施番茄生产的温室气体排放比较J.农业环境科学学报,2023,42（8）：1870-1881.CHU X L,ZHENG L X,YE G S,et al.Comparison of greenhouse gas emissions of open-field and facility-grown tomato production systems in ChinaJ.Journal of Agro-Environment Science,2023,42（8）：1870-1881.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）Comparison of greenhouse gas emissions of open-field and facility-grown tomato production systems inChinaCHU Xialing,ZHENG Linxiu,YE Gaosong,CHEN Junqiu（Vegetable Research Institute,Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Guangdong Key Laboratory of New Vegetable TechnologyResearch/Guangzhou Guangdong-Hong Kong-Macao Great Bay Area Vegetable Basket Research Institute,Guangzhou 510640,China）Abstract：To compare the differences in the greenhouse gas emissions between tomato production in different cultivation modes（open-field and facility）and different provinces in China,based on the life cycle assessment method and following the comprehensive loop path offarmland ecosystem,as well as utilizing the data of the National Collection of Cost Benefit of Agricultural Products in 2020,this studycomparatively analyzed the greenhouse gas emissions and carbon assessment indicators of the open-field and facility-grown tomatoproduction systems in China.The results showed that the average greenhouse gas emissions of the open-field and facility-grown tomatoproduction systems in China were 4 630.09 kg CO2ehm-2and 8 697.52 kg CO2ehm-2,respectively,whereas that of the facility-growntomatoes was 87.85%higher than that of open-field tomatoes.In open-field tomato production,the main contributor of greenhouse gasemissions was chemical fertilizer,whereas,for facility-grown tomatoes,the main contributors were agricultural film and chemical fertilizer.收稿日期：2022-12-06录用日期：2023-03-17作者简介：储霞玲（1985），女，安徽安庆人，硕士，副研究员，从事蔬菜产业绿色发展研究。E-mail：基金项目：2022年广东省乡村振兴战略专项资金省级项目（第一批）（2021-440000-24010603-8817）Project supported：The Provincial Project of Special Fund for Rural Revitalization Strategy of Guangdong Province in 2022（The First Batch）（2021-440000-24010603-8817）摘要：为比较我国不同栽培方式（露地与设施）及不同省份番茄生产的温室气体排放差异，基于生命周期法，遵循农田生态系统的全环式路径，根据 全国农产品成本收益资料汇编2020 数据，对我国露地与设施番茄的温室气体排放及碳评价指标进行了测算和比较分析。结果显示：我国露地、设施番茄生产系统的平均温室气体排放量分别为4 630.09、8 697.52 kg CO2ehm-2，设施比露地高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，而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；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。各省份露地、设施番茄温室气体排放量分别在2 849.247 524.61、5 788.8313 779.69 kg CO2ehm-2之间，最高省份分别是最低省份的2.64、2.38倍，露地、设施番茄的温室气体排放、构成、固碳量、碳生态效率、碳生产效率、碳经济效率均存在显著的省际差异。研究表明：我国番茄生产的温室气体排放具有显著的栽培方式差异和省间差异，针对露地番茄生产应优化化肥用量、提高化肥利用率，针对设施番茄生产除减少化肥使用量外，应推广使用增厚农膜，加大农膜回收力度，减少农膜用量。对于碳生态效率、经济效率都低的省份，重点开展产业结构和生产方式调整；对碳生态效率低、但碳经济效率高的省份，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，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，加大支持力度，打造番茄优势产区。关键词：露地番茄；设施番茄；温室气体排放；环境评价；空间差异中图分类号：S626；S641.2文献标志码：A文章编号：1672-2043（2023）08-1870-12doi:10.11654/jaes.2022-1252储霞玲，等：我国露地与设施番茄生产的温室气体排放比较2023年8月农业“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 19802020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t3。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Bojac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The net greenhouse gas emissions of the open-field tomatoes were negative,and the carbon ecological efficiency was greater than one,which demonstrated that open-field tomato production had a positive externality.However,the net greenhouse gas emission of the facility-grown tomatoes was positive,and the carbon ecological efficiency was less than one,which meant that the facility-grown tomato productionhad a negative environmental externality.Regarding land carbon intensity,carbon production efficiency,and carbon economic efficiency,the sustainability of facility-grown tomato production was lower than that of open-field tomato production.The greenhouse gas emissions ofthe open-field and facility-grown tomato productions in different provinces were 2 849.247 524.61 kg CO2ehm-2and 5 788.8313 779.69 kg CO2e hm-2,respectively.The highest value was 2.64 times and 2.38 times the lowest value,respectively.There weresignificant provincial differences in the greenhouse gas emissions,main contributors,carbon fixation,carbon ecological efficiency,carbonproduction efficiency,and carbon economic efficiency of tomato production in the open-field and facility-grown systems.The greenhousegas emissions of tomato production in China demonstrated significant differences in different cultivation methods and various provinces.Inopen-field tomato production,the amount of chemical fertilizer should be optimized and the utilization rate of chemical fertilizer should beimproved;for facility-grown tomato production,in addition to reducing the use of fertilizer,we should promote the use of thickenedagricultural film and increase the recovery of agricultural film to reduce the amount of agricultural film.For provinces with low carbonecological efficiency and economic efficiency,we should focus on industrial structure and production mode adjustment.For provinces witha low carbon ecological efficiency but high carbon economic efficiency,we should pay attention to the development of green productiontechnologies,and realize the potential of energy conservation and emission reductions.For provinces with a high carbon ecologicalefficiency but low carbon economic efficiency,we should pay attention to brand building to improve prices and benefits.Provinces withhigh carbon ecological efficiency and economic efficiency should be prioritized as dominant tomato production areas.Keywords：open-field tomatoes;facility-grown tomatoes;greenhouse gas emissions;environmental assessment;spatial differences1871农业环境科学学报第42卷第8期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：GHG=GWPNPP+（-）GWPSOC-GWPSOILEXPORT-GWPINPUT式中：GHG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）GHGE=Ci+Nt（44/28）265（1）Ci=（AIiEFi）（2）Nt=Nd+Nid=Nd+1.0%Nv+2.5%Nl（3）Nd=0.007 3N+0.75（4）Nv=0.084N+0.50（5）Nl=0.22N+0.60（6）式中：GHGE表示生产 1 hm2番茄产生的温室气体排放量，kg CO2ehm-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 CO2ehm-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，kghm-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。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1872储霞玲，等：我国露地与设施番茄生产的温室气体排放比较2023年8月NO-3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 NO-3淋洗相关的 N2O 间接排放系数37。（2）碳固定（CS）CS=CSNPP=CfYw（1-W）/H（7）式中：CS 表示生产 1 hm2番茄固定的碳，kg CO2ehm-2；CSNPP表示番茄通过净初级生产力固定的碳，kgCO2ehm-2；Yw表示经济产量（鲜质量），kghm-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 CO2ekg-1、90%和0.6038。（3）净温室气体排放（NGHGE）NGHGE=GHGE-CS（8）式中：NGHGE 表示生产 1 hm2番茄的净温室气体排放，kg CO2ehm-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：=GHGE/H（9）式中：为土地碳强度，kg CO2em-2；H 为土地面积，m2。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：C=CS/GHGE（10）式中：C为碳生态效率，为无量纲性指标。0C1，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：Y=Y/GHGE（11）式中：Y为碳生产效率，kgkg-1CO2e；Y为经济产量，kghm-2。Y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：I=I/GHGE（12）式中：I为碳经济效率，元 kg-1CO2e；I为总产值，元。I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。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 CO2ehm-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 CO2ehm-2，大于温室气体排放量，净温室气体排放为-1 659.67 kgCO2ehm-2；碳生态效率为1.36，说明露地番茄生产系参数名称Parameter氮肥Nitrogenous fertilizer磷肥Phosphate fertilizer钾肥Potash fertilizer复合肥Compound fertilizer农家肥Farmyard manure农膜Agricultural film农药Pesticides柴油Diesel oil劳动力Labor force参数值Parameter value1.526 kg CO2ekg-11.631 kg CO2ekg-10.654 5 kg CO2ekg-11.772 kg CO2ekg-10.027 kg CO2ekg-16.91 kg CO2ekg-16.58 kg CO2ekg-13.32 kg CO2ekg-10.86 kg CO2ed-1数据来源Data sourceCLCD 0.7CLCD 0.7CLCD 0.7CLCD 0.7文献38CLCD 0.7文献32文献32文献32表1 各投入环节温室气体排放参数Table 1 Greenhouse gas emission parameters of different inputs1873农业环境科学学报第42卷第8期统每产生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 CO2em-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 kgCO2e；碳生产效率、碳经济效率分别为 18.11 kgkg-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 CO2ehm-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 5 586.51kg CO2ehm-2，小于温室气体排放量，净温室气体排放为3 111.00 kg CO2ehm-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 CO2em-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 kgkg-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项目Item人工Labor柴油Diesel oil厩肥Barnyard manure化肥Chemical fertilizer农药Pesticides农膜Agricultural film土壤N2O Soil N2O温室气体排放总量Total greenhouse gas emissions/（kg CO2ehm-2）碳固定Carbon fixation/（kg CO2ehm-2）净碳排放Net carbon emissions/（kg CO2ehm-2）土地碳强度Land carbon intensity/（kg CO2em-2）碳生态效率Carbon ecological efficiency碳生产效率Carbon production efficiency/（kgkg-1CO2e）碳经济效率Carbon economic efficiency/（元 kg-1CO2e）排放量/（kg CO2ehm-2）占比/%排放量/（kg CO2ehm-2）占比/%排放量/（kg CO2ehm-2）占比/%排放量/（kg CO2ehm-2）占比/%排放量/（kg CO2ehm-2）占比/%排放量/（kg CO2ehm-2）占比/%排放量/（kg CO2ehm-2）占比/%露地Open-field469.8210.15645.2713.94290.056.261 110.3523.9841.200.89588.7312.721 484.6732.074 630.096 289.76-1 659.670.461.3618.1136.37设施Facility-grown756.338.701 077.1412.38433.314.981 325.6315.2437.170.433 175.8436.511 892.1021.758 697.525 586.513 111.000.870.648.5631.59设施较露地增长率Increase rate of facility-grown to open-field60.98%-14.30%66.93%-11.14%49.39%-20.47%19.39%-36.44%-9.79%-51.98%439.44%187.17%27.44%-32.16%87.85%-11.18%-287.45%87.85%-52.72%-52.72%-13.15%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 China1874储霞玲，等：我国露地与设施番茄生产的温室气体排放比较2023年8月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 2 849.247 524.61 kg CO2ehm-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 kgCO2ehm-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3 000.005 000.00 kg CO2ehm-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5 000.017 000.00 kg CO2ehm-2；第四梯队为海南省，温室气体排放量最大。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5 788.8313 779.69 kg CO2ehm-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 CO2ehm-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 7 000.019 000.00 kg CO2ehm-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9 000.0111 000.00 kgCO2ehm-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 CO2ehm-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 1 345.325 648.52 kg CO2ehm-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10.76207.63 kgCO2ehm-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。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933.774 640.47 kg CO2ehm-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1 658.406 434.59 kg CO2ehm-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。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（a）露地栽培首都省级行政中心国界省、自治区、直辖市界审图号：GS（2023）1819号（b）设施栽培首都省级行政中心国界省、自治区、直辖市界审图号：GS（2023）1819号7 000.00无数据单位：kg CO2ehm-25 000.007 000.007 000.019 000.009 000.0111 000.0011 000.00无数据单位：kg CO2ehm-21875农业环境科学学报第42卷第8期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0.482.38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0.481.31之间，最