专业基质责任生产助力可持续园艺

专业基质责任生产助力可持续园艺

Gerald Schmilewski1　著　孟宪民2　译

(1　德国克拉斯曼-戴尔曼股份有限公司　格斯特　49744

2　东北师范大学泥炭沼泽研究所　长春　130024)

摘　要：过去，专业基质原料筛选技术是非常简单的。但今天要选择制备专业基质的原料却需要多种不同的方法和手段。除了要了解这些材料的物理性质、化学性质和生物学性质之外，还要考虑经济方面。而现在环境方面和社会方面也引起了决策者们的关注。在泥炭已经被欧洲和世界其他地区广泛关注的情况下，专业基质原料和专业基质产品生产的细致管理和科学评估对满足不断增长的专业基质用户、专业基质制备者、环境非政府组织、政府主管机构和其他股东们的需求是十分必要的。由于对泥炭的争论各执一词，莫衷一是。最近，欧洲泥炭与专业基质产业协会(EPAGMA)编制发布了基于泥炭和其他专业基质组分材料的生命循环定量评估，清晰地证明所有专业基质原料和专业基质都有环境影响，专业基质和园艺产业的可持续发展只有基于对所选专业基质原料整体分析才是可行的。

关键词：组分　环境影响　整体分析　生命循环评价　泥炭　长势　可持续发展

Producing Growing Media Responsibly to Help Sustain Horticulture

Gerald Schmilewski 1　write,Meng Xianmin2　translate

(1 Klasmann-Deilmann GmbH,Geeste,Germany,49744

2 Institute for Peat and Mire Research,Northeast Normal University,Northeast Normal University,Changchun,130024)

Abstract: Basic traditional knowledge of the characteristics of materials to formulate growing media was common in the past.Choosing growing media constituents and additives for the manufacture of growing media today,requires a much more differentiated approach.Besides knowing the chemical physical and biological properties of materials and considering general economic aspects,now environmental and social aspects are gaining importance for decisionmaking.The careful management and scientific evaluation of growing media constituents and production of such media are essential to satisfy the increasing demands of growers,growing media manufacturers,environmental NGOs,governmental bodies,and other stakeholders.In particular the ‘peat issue’ continues to gain attention in Europe and elsewhere.Debates are often based on biased approaches by any one stakeholders group.The recent comparative life cycle assessment of horticultural growing media based on peat and other growing media constituents,commissioned by the European Peat and Growing Media Association (EPAGMA),clearly shows that all growing media constituents and growing media have an environmental impact.Sustainable development of the growing media and horticulture industries is only feasible when based on a holistic approach when selecting constituents.

Key words: constituents;environmental impact;holistic approach;life cycle assessment;peat;performance;sustainable development

[收稿日期]2015-11-10

[译者简介]孟宪民，男，1956年生，教授，主要研究方向为泥炭科学与工程，E-mail：mengxm3711@163.com。

确保可持续发展的三个支柱是经济、环境和社会。对于园艺和专业基质产业来说，经济发展与环境发展、社会发展也是如此。严格限定的可持续专业基质正在受到挑战，因为不是所有的专业基质材料都能可持续地生产，所以专业基质的可持续生产只有在可持续发展环境中才更为现实。因此，专业基质的责任生产或专业基质的可持续生产将对专业基质生产商和用户产生深远影响。

可持续的概念可以追溯到1713年Hasarl von Carlowize表达的森林可持续利用理念。他的观念是只有计划造林生产量能够超过林地更新量才可以投入砍伐，因此这成为现代林业的一个指导性原则，后来又与生态和经济紧密联系在一起。从可持续性概念衍生出的可持续发展一词在布兰克林报告中得到普及(《环境和发展世界委员会1987》)，并被定义为可以满足现代人需求又不损害后代，满足他们需求能力的发展(联合国2010)。

尽管可持续发展趋于包含可持续性和可持续发展的三个支柱：经济、环境和社会，但可持续发展常常被划分为环境事务。但这三个支柱的独立性在1992年里约联合国环境和发展大会宣言中表述十分清楚：即环境保护只有在同时考虑政策、经济和社会事务时才是可行的。如果三个支柱中的任何一个软弱，整个发展系统就不是可持续的。然而事实却是，不同的股东和利益攸关方往往只是聚焦自己感兴趣的支柱。

泥炭是绝大多专业基质生产中的最佳原料，泥炭因其独一无二的对植物生长有益性状，已经赢得了专业基质生产者和用户的一致好评。特别是当今考虑泥炭园艺利用对环境的影响已经反映在无数的官方文件中。最近联邦德国新政府有一个终止泥炭开采的联盟法案。2011年英国政府发布了一份白皮书，在白皮书中规定，2020年前家庭专业基质中禁止使用泥炭，2030年前商业园艺市场中禁止使用泥炭。在瑞士，从1987年开始禁止开采泥炭，但含泥炭的专业基质仍然在蔬菜栽培中广泛使用，而瑞士政府正在考虑完全淘汰含泥炭专业基质。在奥地利只要无泥炭专业基质符合政府文件标准，这种栽培专业基质可以授予生态标识予以广泛应用。与此对应，专业基质质量标准也随之下降。而根据欧盟法令，如果专业基质中含有泥炭，则不能授予生态标识。

过去积累泥炭的泥炭沼泽被认为是废地而被大量排水用于建设和农业用地。今天泥炭沼泽和泥炭地被看作是极具价值的野生动植物栖息地，最近又被认为是大气碳汇。如何解读泥炭和专业基质原料可能引起的环境足迹问题是本文的意义所在。

1　材料和方法

欧洲泥炭与专业基质工业协会(EPAGMA)委托生命循环评估(LCA)的世界领军咨询机构——Quantis对泥炭和其他原料的园艺专业基质进行了定量生命循环分析，本文作者被邀请作为Quantis的客户联系人以帮助协调整个研究工作。

这项研究的目的是定量研究比较泥炭专业基质、泥炭与其他原料配合专业基质、无泥炭专业基质的环境影响，尤其是在一些特殊领域里。本研究的目的是：

(1)定量查明和表征所选定专业基质原料在生命循环过程中对环境的影响(从摇篮到坟墓)；

(2)比较确定的栽培专业基质在相同应用领域内生命循环对环境的影响；

(3)确认研究的关键参数，并且通过一个灵敏分析提供全部生命循环对环境影响的评估。

本研究由第三方专家进行独立严格评审，确保研究结论符合ISO 14040和14044标准。根据这些标准，只有具有相同功能的专业基质原料才能相互比较，这就是为什么绝大多数情况下这些专业基质自己不能被比较。尽管这些专业基质原料混合物的性质不确定，但在相同应用领域内可能具有相似的性质，在实际生产中能够相互替代。因此，一个基本的假设就是,专业基质在相同应用领域是可比较的。

研究中，专业基质原料的选择依据这些专业基质原料对专业基质生产的重要性。专业基质组分有树皮、椰糠、植物堆肥、矿物棉砖、中等分解和强分解泥炭、蛭石、稻壳和树木纤维。这些材料用于假定的而非实用的19个配方混合物中，功能单位(参考样品用于比较在同样应用领域内的所有专业基质)是1立方米，检测方法依据欧盟标准EN 12580。

1.1　试验处理

试验中选择了5个园艺试验组，即果类专业基质、盆钵专业基质、种苗专业基质、树苗专业基质和家庭专业基质(表1)。不同的专业基质采用不同的原料和不同的比例用量。

表1　选定的5种应用范围的专业基质组合及其组分百分比
Tab.1 Chosen mixes for the five areas of application and the percentages of their constituents(v/v)

注：*对于这个应用领域，假设椰糠和泥炭被用于生长袋，矿物棉用于预型板。

1.2　评价指标：

选择四个环境影响指标作为19个专业基质混合物的评估基础，影响越大、指标值越高。(1)气候变化：代表着专业基质对全球变暖的贡献，专业基质被定量为100年时间范围内的CO2-eq。(2)资源利用：对与人类活动和产品紧密相关的不可再生资源(100年内不能再生)利用进行定量，资源利用以一次能源的MJ来定量。(3)生态系统质量：测定人类活动对自然生境中物种发展的影响，潜在影响被定量为一定区域一定时间内物种消失比例(PDF)，定量的尺度因此为PDF/m2/a。(4)人类健康：定量与专业基质进入到环境中的排放有关的，潜在呼吸障碍导致的潜在致癌效应。对人类健康的影响以人口潜在提前死亡年龄的总数来定量，用失能调整生命年(DALY/m3)表示。

本研究“从摇篮到坟墓”的6个主要生命循环阶段是：(1)生产：将原地专业基质生产和专业基质原料在内的所有活动都纳入考虑。(2)运输：将专业基质组分从场地运输到专业基质混合厂的所有运输活动都考虑在内。(3)处理：将专业基质混合厂或加工厂所有活动统一考虑，包括其他原料的添加和基础设施建设。(4)市场配送：专业基质从工厂运送到终端用户纳入考虑。(5)应用：包括专业基质分解排放。(6)生命完结：考虑专业基质消耗后的最终处理。

LCA的质量取决于所采集数据的质量，显然任何假定都会影响LCA的结果。这样的假定可能包括专业基质容重、水分、碳含量(kg/m3)，或者温室气体CO2、N2O、CH4的摄取和排放。

为获取最可信、最有代表性的数据进行了大量工作。初级数据通过EPAGMA会员企业和专业基质组分供应商的问卷调查得到，二级数据从文献资料、网络和专家，例如温室气体排放专家的个人通讯收集得到。因此，得到的结果反映了整个欧洲所有参与企业(14)而不是一家企业的分析专业基质的平均影响。

2　结果

2.1　不同应用领域的环境影响

LCA结果显示，要根据四个环境指标明确地说19个配方中哪个配方组分对环境影响最大、哪个对环境影响最小是不太现实的。由于数据量巨大，要展现所有结果也是不可能的。这里选择家庭专业基质评估结果为例，介绍专业基质原料的环境影响评估结果(图1)。

图1　用于家庭专业基质的不同配方专业基质的环境影响
Fig.1 Environmental impacts of differently formulated growing media within application 5

注：5.1～5.4基质组分见表1。

从图1可见，在家庭园艺专业基质中，5.2组合对全球变化影响最大，5.4组合配方对全球变化影响最小。5.2和5.3组合对资源利用影响贡献最大，5.4对资源利用影响最小。5.4组合对人类健康影响最大，5.3对人类健康影响最小。同样，5.4组合对生态系统质量影响最大，5.3组合对生态系统质量影响最小。5.4是完全不采用泥炭为原料的家庭园艺专业基质，虽然对全球环境影响最小，但对人类健康和生态系统质量影响却最大。5.3组合的家庭园艺专业基质全部采用泥炭为原料，对资源利用影响最大，但对生态系统质量和人类健康影响却最小。

2.2　不同专业基质原料的环境影响

2.2.1　树皮和木纤维

这些物料的处理过程如锯末和处理中的电力消耗，运输过程的能量消耗对气候变化、资源利用、人类健康产生影响，木材砍伐和地面清理过程中产生对生态系统质量的影响。

2.2.2　椰糠

从印度和斯里兰卡运输椰糠到欧洲专业基质生产者手中，将因为CO2和CH4排放与柴油消耗对气候变化、资源利用产生强烈的环境影响，进而对椰糠缓冲处理过程中的电力和硝酸钙消耗也会产生气候变化和资源利用影响。椰壳收获季节的土地占用也对生态系统质量产生一定的环境影响(占影响的70%)，而运输主要影响人类健康水平。

2.2.3　植物堆肥

工业堆肥过程中的NH3和N2O的释放和堆肥的运输对生态系统质量、人类健康和气候变化产生重要影响。

2.2.4　矿物棉

在1500℃高温下液化提取玄武岩并将熔融的岩石纺成丝线需要消耗大量能量，对生态系统质量影响超过70%，对气候变化和资源利用的影响超过50%，因玄武岩开采对人类健康产生50%的影响，运输影响30%。

2.2.5　泥炭

一般来说，由于强分解泥炭容重大，含碳量高，比弱分解泥炭对环境有更大的影响。在生命周期最后阶段的分解度具有50%对气候变化的影响力。泥炭的开采氧化具有60%的资源利用指数。泥炭开采阶段具有30%对生态系统质量的影响，因氧化活动而导致土地利用方式改变。泥炭加工对这些环境影响指标只有很小的影响，而由于机械电力消耗产生的对生态系统质量的影响是最大的。

2.2.6　蛭石

在蛭石1200℃高温去角质化过程中的能量消耗占据70%的气候变化影响，爆破占据50%对生态系统质量的影响，运输和加工对人类健康影响最大。

2.2.7　稻壳

尽管水稻栽培因为资源利用、CH4排放和肥料使用，对生态系统质量影响70%。运输可能影响到人类健康，但稻壳却可以看成是所有专业基质组分中对环境最友好的物料。

3　讨论和结论

依据各自兴趣，利益集团的目标，有许多单独对专业基质生产和所用专业基质原料进行评估的方法。一个主要障碍就是很多利益相关者一般都不会理解其他方的观点。Quantis和EPAGMA共同发起的研究结果表明，尽管某些LCA假设可能被挑战，但所有的专业基质和专业基质组分都对环境有影响。这归因于专业基质生命循环阶段的生产、运输、加工、分配、使用，以及它们的生命完结阶段都有对环境的影响。这项研究还进一步验证了加拿大泥炭协会(CSPMA)2010年资助的一项研究项目结论：产品重量和卡车运输是一个导致环境影响的关键因素，所以泥炭产品应该尽可能降低水分。

专业基质生产者更加关心专业基质组分的物理、化学和生物学性质，因为这些性质决定了专业基质配方和产品的特殊性质。专业基质的质量必须根据用户的使用条件和作物需求进行测定。尽管按照配方生产出的专业基质特性可以排到前列，但绝对不能忽略产品的社会、环境和经济学标准。在上面描述的环境研究中，经济和社会标准并没有纳入考虑。

经济标准(图2)通常是从一个公司的角度考虑的，是非常特别的，归因于例如生产厂的坐落位置、资源的距离、原料的价格和加工成本。社会方面(图2)可能需要考虑开始阶段的当地规模和农村劳动力，但是童工雇佣和工作条件往往被忽略。根据国际泥炭学会(IPS)2010年对泥炭地责任管理定义，与Toosten和Clarkr(2002)对专业基质合理利用的定义类比，考虑局部、区域和全球价值，专业基质责任生产能够被解释为是一个平衡社会、经济和环境标准的评估条件。这个概念如果目前不被接受，但不久它将成为专业基质生产可持续发展的基础结构。在泥炭和其他原材料如蛭石、沙子、珍珠岩、玄武岩(用于生产矿物棉)等存在下，提取的材料争论泥炭没有可持续性时，其实关键在于良好的管理措施。

图2　选择专业基质和专业基质原料的评估指标
Fig.2 Indicators to be assessed when selecting growing media and constituents thereof

参考文献(略)

译自：Proc.IS on Growing Media &Soilless Cultivation，2014，299～305。