本期视点 中国蔬菜 CHINA VEGETABLES
气候变化对全球环境和生态系统已产生着重要
影响，发展低碳农业的目标之一就是使农业生产系统
适应全球变暖并减缓温室气体排放。温室气体或温室
效应气体主要是二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化
二氮（N2O）等气体。
低碳农业是以低能耗、低排放、低污染为基础的
农业生产模式，其关键在于提高农业生态系统对气候
变化的适应性并降低农业发展对生态系统碳循环的
影响，维持生物圈的碳平衡，其根本目标是促进实现
碳中性，使人为排放的 CO2与通过人为措施吸收的
CO2实现动态平衡。
我国是一个设施农业大国，据统计，2008年我国
设施蔬菜（包括西甜瓜）栽培面积达 335万 hm2，设施
蔬菜占设施园艺面积的 95 %以上，占世界设施蔬菜
总面积的 80 %以上。2008 年我国设施蔬菜年种
植面积比 2000年翻了近一番，占全国蔬菜种植总面
积的 %。2008年我国设施蔬菜产量亿 t，占
蔬菜总产量 %，设施蔬菜总产值达4 100亿元，
占蔬菜总产值的 51 %。实践证明，设施蔬菜产业在
我国一些区域已成为农业的支柱产业，也成为现代农业
的重要标志。因此，在设施农业领域推行温室气体
减排和适应气候变化措施，发展低碳生产技术，不
仅对提高设施农业应对气候变化能力，促进其可持续
发展有着重要的意义，也能为实现中国政府公布的
《节能中长期专项规划》中，争取 2010～2020年的 10
年中把年均节能率提高到3 %这一目标作贡献（邢继
俊和赵刚，2007）。
1 我国设施蔬菜低碳生产存在的问题
设施资源高效利用技术水平低
我国目前设施蔬菜资源利用率低，缺乏配套的资
源高效利用和设施蔬菜低碳生产技术，主要表现在能
源、水资源、土地资源及劳动力资源等方面。长期以
来设施蔬菜生产多偏重于获得高产，不惜投入大
量的资源，肥料、能源和水资源等浪费严重。我国设施
农业单位面积水资源的利用率仅为以色列的 1/5左
右，而且肥料利用率更低，如氮素利用率只有 30 %～
35 %，与先进国家相比低 20个百分点左右，不仅造
成资源浪费，还会引起面源污染，严重影响我国设
施农业的持续高效发展。大型温室，特别是国产的
大型温室对环境的调控能力较差，表现在耗能高、
单产低、年利用率不高。我国地处北纬 40°左右，温
室每年每 667 m2燃煤消耗 40～100 t，能源耗费占生
产成本的 50 %以上。而荷兰地处北纬 52°，能源耗
费仅占生产成本的 20 %左右。我国温室在冬季有
100多天不能满足果菜生长最理想的温度要求，果菜
只能维持生长。在夏季的 7～8月份，大部分温室因高
温处于休闲，利用率不高。我国日光温室虽节能性能
较好，但日光温室的土地利用率仅为 50 %左右，绝大
多数日光温室设备比较简陋，生产设施和配套设
备总体水平较低，环境控制的现代化水平和劳动生产
率较低。
产品安全质量亟待提高
我国的节能型日光温室和塑料大棚，棚室优化环
境能力有限，与露地生态系统相比，棚室环境中具有
温差大、高湿和弱光等特点，病虫害易于发生。同时，
设施连作障碍已经成为影响我国设施农业土壤资源
持续高效利用的重要瓶颈。由于设施结构不合理，加
上对环境的调控能力差，造成病虫害大量发生，致使
农药使用过量，给产品造成污染，从而降低了产品效
发展设施蔬菜低碳生产技术的探讨
张志斌
张志斌，男，研究员，博士生导师，中国农业科学院蔬菜花卉研究所，
北京中关村南大街 12号，100081，电话：010- 82109507，E- mail：
zhangivf@
收稿日期：2010- 04- 17；接受日期：2010- 04- 21
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中国蔬菜 CHINA VEGETABLES 本期视点
益。有些温室蔬菜作物生产为了单纯追求产量，盲目
过量施用化肥，重茬连作，产品和土壤污染严重。随
着设施作物栽培年限的增加，引起土壤微生物种群的
改变、土壤结构的破坏和次生盐渍化以及养分障碍的
发生，造成土壤质量退化。据估计，我国常年发生的
重要设施园艺作物病虫害多达百种以上，而造成严重
危害的约有 50余种，产量损失超过 25 %，防治药剂
不合理施用，严重污染园艺产品和生态环境（张志斌，
2008）。
设施蔬菜低碳生产配套栽培技术体系尚未建立
我国设施蔬菜低碳生产从品种到栽培技术和病
虫害防治等栽培技术体系尚未建立，设施蔬菜专用品
种的研究与利用相对较落后，特别是低能耗、抗逆强、
高品质的设施专用品种的研究与开发力度不够，许多
优质主栽品种如适宜设施环境种植的番茄、甜椒等还
依赖进口，具有完全自主知识产权的专用品种尚不能
占领主导市场。由于缺乏设施蔬菜低碳生产栽培技术
体系，我国目前设施蔬菜的单位面积产量、质量、效益
和劳动生产率与国外相比还有较大的差距。设施蔬菜
平均年产仅约为 15 kg·m-2左右，是国际先进国家设
施蔬菜产量的 1/2～1/3。特别是单位能量蔬菜产出率
较低，严重影响了设施蔬菜产品的高效益，影响我国
设施蔬菜生产的持续性发展。要实现低碳发展和可持
续发展，节能减排是一种重要的方式和手段。节能就
是在尽可能地减少能源消耗量的前提下，获得与原来
等效的经济产出，有效地利用能源，提高能源利用效
率（付允 等，2008）。
2 设施蔬菜低碳生产技术对策
优化设施结构，提高节能效率
日光温室和塑料棚是我国设施蔬菜栽培的主要
类型。日光温室本身节能减排优势突出，目前全国节
能日光温室约 70万 hm2，按每公顷年节煤 750 t计
算，每年可节约煤炭 5亿 t，约占全国煤炭消耗量的
1/5。按每吨标准煤燃烧放出 CO2 t计算，每年可减
排 CO2 亿 t。
应对节能减排，要进一步优化温室结构，研发合
理采光、减少热损失和夜间保温技术，提高日光温室
的节能效果。研发节能性强的日光温室，要在保持其
采光性、保温性优于目前温室的前提下，进行大跨度
日光温室的自动化全季节安全利用研究，提高温室的
空间利用率、土地利用率和抗灾能力。研究开发不同
纬度地区大跨度日光温室结构材料、优化设计技术原
理与模型。优化的新型日光温室在冬季正常天气下，
夜间最低温度应高于外界 30 ℃以上。研究亚热带地
区冬夏两用连栋温室结构性能优化设计技术原理，
开发具有节能、节水、节药、节肥功能，有自主知识产
权的工程技术装备，实现我国设施农业高技术的国
产化。
研发设施综合节能减排技术
研发高透光、高保温多功能覆盖材料，大幅度提
高覆盖材料的透光率，增加太阳能的入射量。同时研
发防止设施内部长波向外辐射的材料，如对温室覆盖
材料的内侧进行镀膜处理等。同时研发保温技术与材
料设备，提高设施夜间保温能力。保温材料可研发墙
体和后坡面蓄热性能好、隔热性强的复合或相变材料
等。进行便于机械化操作的多层覆盖技术、合理通风
等量化节能管理技术，提高节能效果。
研发热能的多渠道利用和余热回收技术，开发浅
层地能的利用技术，将土壤作为蓄热源，夏季把低温
冷源抽到地里，把经过热交换的热量打到地下，使温
室降温；冬季用热泵把高温热源抽上来，升温至 45～
50 ℃，只需要少许加温就可以用于温室采暖，节能幅
度可达 60 %以上。
研究提高单位能量的作物产出率相关技术，重点
研究设施逆境管理技术、作物防衰老技术等，提高单
位面积蔬菜产量，主要是低温、弱光、高湿，高温、强光
等亚适宜环境作物的响应机理与代谢调控技术，特别
是散射光利用技术的研究。通过配套机械工程和微电
子技术，使设施内温度、湿度、光照、水分、养分、CO2
浓度等综合环境自动调控到作物生育所需的最佳状
态。生产作业高度自动化和机械化，达到科学配置利
用资源、能源，提高土地利用率、劳动生产率和优质农
产品产出率，大幅度提高作物单产水平。荷兰温室蔬
菜单位产量的耗能率低的原因之一，就是通过应用综
合高新技术，使温室番茄年平均产量可达 40～50 kg·
m-2，黄瓜年产 60 kg·m-2以上，商品率高达 90 %以上，
从而降低了温室蔬菜单位产量的耗能率。
研究开发设施蔬菜保质减药技术
减少化学农药使用，也是低碳农业的重要内容。
随着全球经济的发展和社会的进步，人们对生活的质
量和食品的品质提出了更高的要求，纯天然、无污染
的健康食品已成为人们一种新的追求。在设施农业发
达的国家，利用生物防治技术、生态调控技术防治设
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施蔬菜病虫害越来越普遍。荷兰设施蔬菜生物防治率
已达 90 %以上，但我国这样一个设施农业大国，根据
我国蔬菜生长的复杂自然环境以及我国目前的科技
水平，防治蔬菜病虫害仍然要使用化学农药。但要加
强病虫害诊断技术的研究、推广与应用，准确、合理使
用农药（李宝聚，2010）。同时要加强农药使用技术的
研究，用最少量的农药达到最佳的防治效果。目前我
国农药有效利用率只有 10 %～30 %，远低于发达国
家 50 %的平均水平，喷撒的大部分农药流失，造成了
严重的环境污染（中国农药网，2010）。研究生物防治
和物理防治相结合的综合防控技术，减少化学药剂的
使用，努力实现对蔬菜和环境的零污染。
为保障设施蔬菜保质减药，需要研究设施条件下
病虫害发生的规律和控制技术，重点研究主要设施病
虫害的发生的规律和生化与分子早期诊断技术，设施
毁灭性病虫害的高效专一性天敌和生物制剂的筛选
与研制，天敌与生物制剂规模化生产技术及其在不同
设施环境下的应用技术。
针对设施栽培中土壤线虫带来的毁灭性危害问
题，研究土壤耕作强度、方式、作物茬口、土质、土壤
pH、土壤微生物和杀线虫剂对线虫发生、流行与
控制的影响，研究综合治理技术。根据线虫流行、加重
的生态规律，在化学防治大幅度抑制的基础上，寻
求初步的微生物防治手段，最终使土壤生物环境趋于
平衡。
研究开发资源综合高效利用技术，建立设施蔬
菜低碳生产技术体系
研发低能耗、资源高效利用、无污染等设施蔬菜
低碳综合生产技术，研究利用农业废弃物等建立设施
蔬菜低碳生产技术体系。
我国每年农产秸秆 6亿 t左右，若燃烧将造成
CO2排放和空气污染，研发其利用技术意义重大。实
验表明，大气中的 CO2浓度约为 300 mg·kg-1，而当设
施内 CO2浓度达 600～900 mg·kg-1时，大部分蔬菜产
量可以提高1倍。CO2浓度充足可使蔬菜提早上市，
减少农药用量，抑制硝态氮的反硝化作用，改善作
物品质。一般瓜类、茄果类蔬菜CO2饱和点浓度为
1 500 mg·kg-1左右，而设施内白天在日出后至上午放
风前 CO2浓度往往不足，甚至低于外界大气中的 CO2
浓度，远远不能满足设施蔬菜光合作用的需要。所以
研究利用 CO2施肥技术和开发“碳基肥料”，不仅可以
提高农作物的产量，而且还可以大幅度减少 CO2排放
来发展低碳农业。
研究沼气利用和设施环境土壤有机栽培关键技
术，研究开发秸秆等农业废弃物无害化快速腐熟技
术，栽培系统的施肥、灌溉等量化管理及病虫害全过
程控制的绿色化技术，集成适合我国国情的土壤有机
栽培生产体系。研究替代草炭和岩棉的无土栽培生态
型基质和栽培基质理化性质的优化配比，研究作物营
养与水分精准管理技术，基质与营养液的环境友好型
消毒技术，建立园艺作物高产复合生态基质无土栽培
的操作技术规范。
研究配方量化科学施肥技术，通过测土壤养分，
根据作物生长所需的养分提出营养配方。重点是提高
化肥利用率和减少化肥用量技术。按提高氮肥利用率
10 %计算，我国每年可减少氮肥 250万 t，折成尿素
则为 540万 t。我国尿素约占氮肥的 50 %以上，按生
产 1 t尿素需要 1 t标煤计算，可减少 1 350万 t CO2
排放。研发缓释肥料应用技术，减缓或控制肥料中养
分化合物在土壤中的释放速度，减少肥料养分特别是
氮素在土壤中的损失，从而减少施肥次数，节省劳力
和费用。
研究开发节水模式和雨水收集利用技术，推广蔬
菜节水灌溉技术和蔬菜渗灌、微喷灌、滴溉等技术。
总之，通过低能耗、抗逆和抗病性强的设施专用
品种选育和低能耗、资源高效利用、无污染等设施
蔬菜综合生产关键技术研发，研究建立适合我国国
情的设施蔬菜低碳生产技术体系。为尽快建立该
栽培技术体系，提高设施蔬菜产品的科技含量和
国际竞争力，建议国家“十二·五”农业科技专项应向
设施蔬菜低碳技术研究倾斜，将之列入国家有关部委的
国家“支撑计划”、“863”计划、“973”计划等重点项目，
并将设施蔬菜低碳技术示范与产业化列入国家重大
专项。
参考文献
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