第1章　导论

1.1　选题背景与研究意义

1.1.1　选题背景

气候变化是当今人类面临的最为严峻的全球性环境问题。在过去的100年中，由二氧化碳等气体造成的温室效应使全球平均地表温度上升了0.3～0.6摄氏度；并有90%的可信度认为，近50年以来的气候变化主要是由人为活动排放的二氧化碳等温室气体造成的（马友华等，2009）。因此，人类不应该以气候变化微不足道的不确定性为借口而拒绝或消极采取减少温室气体排放的措施。全球二氧化碳浓度的持续升高虽然有助于光合作用，但由此而造成的海平面上升、极端气候事件以及病虫害高发等不利因素将抵消这一有利因素，造成农业生产及产出的不稳定。如果不采取相应措施，到2030年，中国种植业生产能力可能会下降5%～10%，中国将会面临严重的粮食安全问题（许广月，2010）。另一方面，农业已成为温室气体排放的第二大重要来源，在全球温室气体的排放总量中农业源温室气体占14.9%；中国是农业大国，我国的农业源温室气体排放占全国温室气体排放总量的17%，其中甲烷和氧化亚氮分别占全国排放总量的50.15%和92.47%（董红敏等，2008）。2009年11月，我国将二氧化碳排放作为硬性约束指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划中，并计划，到2020年，我国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%。因此，发展低碳农业符合我国应对气候变化的相关政策和行动目标。

目前，我国农业正处在从传统农业向现代农业的关键转型期，但我国的农业已经具有了明显的化学化特征。虽然这种农业生产方式为我国的农业发展和粮食安全作出了重要贡献，但也带来了一系列的生态环境问题。化肥、农药、农膜等工业化学制品的密集投入产生了大量的碳排放，进而对农业低碳化发展构成潜在威胁。同时，化肥的过度施用造成了土壤不同程度的板结和有机质含量不断下降，农药滥用破坏了生态系统的生物多样性和造成了严重的食品质量安全问题，农膜投入的急剧增加带来了难以降解的“白色污染”。诸如上述由农业化学化带来的种种问题都对我国农业的可持续发展形成了巨大挑战。2014年1月19日中共中央、国务院印发了《关于全面深化农村改革加快推进农业现代化的若干意见》这一21世纪以来的第11份中央一号文件。其中，建立农业可持续发展长效机制，促进资源节约型和环境友好型“两型农业”发展成为一大看点。在此背景下，以“低能耗、低排放、低污染、高效率”为典型特征的低碳农业受到广泛关注，如何实现农业低碳化已成为我国农业可持续发展的前提和基础。

1.1.2　研究意义

蔬菜是种植面积仅次于粮食的第二大农作物。随着设施农业尤其是日光温室大棚技术的推广，蔬菜生产的集约化程度得到了突飞猛进的提升。但蔬菜生产过程中化肥、农药、农膜、柴油和电力的密集投入也产生了大量的碳排放，在提高蔬菜自给率和保障周年均衡供应的同时也给食品安全和生态环境造成了巨大的压力。在加入WTO的国际贸易自由化的大背景下，蔬菜作为劳动密集型产品，在出口方面与其他农产品相比具有得天独厚的优势。但发达国家已经跨越了“温饱型—营养型—保健型”的消费阶段，目前正处在向更高阶段的“环保型”消费过渡（杨顺江等，2004）。我国的许多大中城市居民消费也是如此，以“绿色消费”为理念的蔬菜产业正酝酿着巨大商机。多年来，我国的蔬菜生产一直维持着数量规模惯性扩张而质量效益不高的状态。面对国际国内两个市场对绿色环保蔬菜越来越高的呼声，我国蔬菜产业往往因面临质量问题而望洋兴叹，空有产量优势。这种数量规模型的蔬菜生产已经快要走到尽头，应当加速向质量效益型的生产模式转变。根据我国蔬菜安全质量认证体系，蔬菜按质量等级从低到高可分为普通蔬菜、无公害蔬菜、绿色蔬菜和有机蔬菜。普通蔬菜对化肥和农药的使用量没有明确限制，而其他三类蔬菜均对化肥和农药的使用进行控制，分别为合理施用、限制施用和禁止施用。而化肥和农药的生产、包装以及施用过程均需要消耗大量的能源，根据陈琳等（2011）的研究，大棚蔬菜在生产过程中仅化肥的投入所产生的碳排放就占总碳成本的58.0%～82.4%。化肥和农药的投入是构成蔬菜生产中碳排放的主要原因。另一方面，绿色植物通过光合作用将空气中的二氧化碳转化成自身有机物仍然是生态圈碳循环中气态碳转化成固态碳的主要途径（Adams et al.，2002）。在人类进行耕作管理活动的干预下农田土壤中的有机碳不断发生变化，农田生态系统碳库是全球碳库中最为活跃的部分之一，具有巨大的碳汇潜力，在应对全球气候变化中具有重要作用。因此，通过蔬菜作物自身的光合作用和采用低碳生产技术，我国蔬菜生产系统具有巨大的固碳潜力。然而，采用低碳生产技术往往需要增加生产成本，出于对风险与利益的考虑，相关蔬菜生产主体在生产行为上缺乏主动采用低碳生产技术的动力。农业的低碳化和可持续发展也受到我国政府的高度重视，历年中央一号文件都从不同侧面强调其重要性。其中，“建立农业可持续发展长效机制，促进生态友好型农业发展”成为2014年中央一号文件的一大看点。在此背景下，探索我国蔬菜生产的碳足迹、低碳化及生态补偿机制，无论是对生态环境的改善还是对保障蔬菜质量安全均具有重要意义。