日光温室节能减排潜力估算与动态预测系统

日光温室不仅是解决我国菜篮子问题和农民增收的重要手段，也是我国重要的高效农业生态系统之一。相对于普通温室，日光温室不需加温即可进行作物生产，具有很大的节能减排潜力。准确估算日光温室节能减排潜力，对评估日光温室产业对农业节能减排的贡献具有重要意义。本研究针对我国日光温室生态系统节能减排估算方法欠缺的问题，综合分析日光温室生态系统中的能量投入和温室气体排放，利用模拟模型技术，在量化不同生产水平下日光温室生产所需的能量投入和温室气体排放量的基础上，建立日光温室生态系统能量投入预测模型与温室气体排放模型，集成上述模型，建立日光温室节能减排潜力估算与动态预测系统，为日光温室生态系统节能减排潜力估算提供有效的方法与工具。本研究建立的系统不仅可以定量估算日光温室节能减排现状，还可动态预测未来气候背景、生产规模和生产水平下的节能减排潜力，为农田生态系统的环保评估提供依据。

本项目以我国主要的温室类型——竹木材料日光温室（32°N-48°N共20个地区）、塑料大棚（32°N以南共10个地区）、连栋温室（全国31个地区）生态系统为研究对象，运用生命周期评价法，综合考虑温室建造和温室作物生产过程，将用国际上通用的能量当量模型与温室环境调控能耗预测模型和作物生长模型相结合，建立了温室生态系统节能减排估算与动态预测系统。以温室黄瓜生产为案例，利用所建立的系统定量估算了上述三种不同类型温室生态系统能源使用和CO2排放现状，确定了影响不同类型温室能源使用和CO2排放的关键要素。并进一步将情景分析法与本研究建立的系统相接合，模拟分析了提高作物生产资源利用率与改进温室建造材料后，三种温室生态系统的节能减排潜力。本项目研究结果为定量估算设施农业对农业节能减排的贡献提供了有效的模型工具，并为制定农业节能减排方案及优化设施农业布局提供理论依据和决策支持。本项目邀请了荷兰、比利时和法国3位专家来华进行学术交流，培养毕业了2名硕士研究生。本项目邀请了荷兰、比利时和法国3位专家来华进行学术交流，培养毕业了2名硕士研究生。.模型分析结果表明，对中国北方地区竹木材料日光温室生产单位产量黄瓜所需能耗和CO2排放贡献率最高的因素依次是温室建造、氮肥、灌溉水和农药；控温能耗和CO2排放是决定各地区塑料连栋温室生态系统单产能耗和CO2排放的关键因素；决定中国南方地区塑料大棚生产单位产量黄瓜所需能耗和CO2排放的主要因素是温室建造，其次是氮肥、灌溉水、农药与人力。对竹木材料日光温室进行了不同建造材料节能减排情景、不同资源利用率（氮肥、水分、农药利用率提高，输入量减少，保持产量不变）节能减排情景模拟、同时改进温室建造材料并提高资源利用率节能减排情景模拟。在目前温室作物产量水平下，将氮肥与水分利用率由目前国内水平提高到国外水平，农药利用率提高10%，日光温室、连栋温室、塑料大棚生产单位产量黄瓜所需能耗分别降低了7.1%~13.0%、0.2%~3.5%、12.6%~18.3%；CO2排放分别降低了5%~10%，13%~15%，4%。如将竹木土墙变为土墙钢架与砖墙钢架日光温室，与竹木土墙日光温室相比，生产单位产量黄瓜所需能耗和CO2排放降低幅度分别为6.5%~8.0%和7%；而砖墙钢架反而会增加单产所需能耗和CO2排放，增加幅度分别为和10.5%~12.8%和12%。