评估波兰传统和有机胡萝卜生产中用水的影响

随着全球水资源的减少和对水资源的需求不断增加，适当的水资源管理问题变得越来越紧迫。波兰是欧洲最大的蔬菜生产国之一，包括胡萝卜，出口量很大。但其淡水资源相对较少。本文介绍了常规和有机胡萝卜生产中水足迹 (WF) 生命周期评估 (LCA) 的研究结果。根据 PN-EN ISO 14046 使用计算 WF 的方法。发现，例如，与传统生产相比，有机生产胡萝卜 (WF = 1.9 m3ha-1) 的 WF 低五倍以上(WF = 10.4 米3公顷-1)。在常规生产的情况下，施肥过程(67.0-67.7%)对个体影响类别(即人类健康、生态系统质量和资源)中WF的形成影响最大。在有机生产中，影响 WF 的因素是胡萝卜收获(41.9-43.1%)。该研究可用于开发亲生态胡萝卜生产技术，以及制定农业领域的可持续发展计划。也可用于勾画有关耗水农产品对外贸易的政策方向。

作为最重要的自然资源之一，水对于维持生态系统的完整性以及人类社会和经济的发展1、2、3、4、5至关重要。全球经济和人口面临的重大威胁之一是淡水资源不断减少，全球越来越大的地区水资源日益短缺6,7,8,9。在资源枯竭的同时，人类对水的需求在过去 100 年中增加了近八倍10。

直到最近，淡水资源、其可用性、使用和管理主要在地方和国家层面处理11。多年来，人们一直关注气候变化对淡水资源的影响，而忽视了水管理问题的社会影响12。认识到水资源供应加速变化的问题，以及全球化对水资源管理的影响，促使许多研究人员提出了全球范围内淡水资源及其消耗的问题11。

在评估水资源时，除了水量之外，可用水的质量也很重要，正如许多研究人员所研究的那样13、14、15、16、17。世界范围内农业生产者和消费者的环保意识的提高激发了人们对农业生产WF的兴趣。WF 是引入水管理科学的直接和间接水消耗指数，以证明消耗模式的重要性和适当水管理的全球层面11,18。随着 ISO 14046 标准的发布19 ，WF 的考虑得到了发展。，这鼓励了食品生产系统中的认证活动20。在生命周期评估 (LCA) 的背景下，耗水量的重要性在很多年前就已被提及21,22,23,24,25,26。WF 的概念本身就是直接和间接用水的指标18。WF LCA 方法考虑了生产系统从摇篮(原材料提取)到坟墓(废物管理)的总用水量27。

个别国家的水资源管理通常基于纯粹的国家视角，力求使国内用水需求与国家水资源相匹配，而通常无视水资源管理的全球层面。许多国家都从事用水密集型产品的贸易，但并非所有政府都对通过进口用水密集型产品或利用相对丰富的水资源生产用于出口的用水密集型产品来节约用水感兴趣11。了解和计算农产品的 WF 对于制定深思熟虑的国家农业、经济和外贸政策至关重要。水资源密集型产品的合理国际贸易有助于减少水资源短缺或减少缺水地区的用水量28，29.世界上最大的用水者之一是农业30,31,32,33。事实上，水资源丰富是提高土地生产力、农业生产力和粮食安全的主要因素之一34。此外，由于人类消耗的淡水中有 70% 用于农业，因此必须更好地了解水与农业之间的复杂关系35。

波兰是欧洲最大的农业生产国之一，尤其是在蔬菜生产方面，包括胡萝卜。年产胡萝卜 700-80 万吨，其中出口 3 万吨以上36。因此，胡萝卜WF在其生产和出口方面的问题似乎很重要，特别是因为与其他欧洲国家相比，波兰是淡水资源相对较少的国家之一，大约有1000万美元。人均用水量比欧洲平均水平低 2.5 倍37。

目的和范围

胡萝卜生产技术因生产区域、土壤质量和收获作物的潜在质量(传统和有机生产)而异，因此它们的特点是生产材料的消耗和生产过程中使用的机器不同38.因此，可以假设不同的生产技术具有不同的WF。本研究旨在根据 LCA 分析波兰南部常规和有机胡萝卜生产的 WF。分析结果表明单个胡萝卜生产技术的哪些阶段耗水量最大，因此对环境的影响。该研究涵盖了 20 个种植园，其中 10 个是常规种植园，另外 10 个是有机种植园，并对生产区和收获作物进行了 WF 分析。根据 Jolliet 等人的说法。39，WF分析可用于支持可持续发展目标，因此结果可用于监测引入可持续生产的进展。此外，WF 被认为是评估与水有关的商品和服务的消费影响的重要工具40，所获得的研究结果可以通过例如指出胡萝卜中使用了哪种特别耗水的生产方式来实现这一目的生产应在水资源充足的国家生产，然后从那里进口。

材料和方法

研究对象

研究中的胡萝卜种植园位于波兰南部，那里有丰富的优质土壤。所有农场都有悠久的胡萝卜生产传统，并配备了专门的田间作业机械。选择同一土壤等级和位于同一地区的胡萝卜种植园进行研究，以便进行比较分析。使用的胡萝卜品种(Kalina、Kometa 和 Anka)在波兰最常见，有机生产的产量范围为 35 至 49 t ha-1(平均40 t ha-1 )和 43-65 t ha-1(54 公吨公顷-1平均)在传统生产中。有机种植园的平均种植面积为 0.94 公顷，常规种植园为 1.19 公顷。传统作物和有机作物都没有灌溉。有机种植园的平均运输距离为 0.9 公里，常规种植园为 1.2 公里。该研究涵盖了 10 个有机种植园和 10 个常规种植园。

系统边界

在生命周期评估 (LCA) 方法中，定义了一个系统边界来确定测试对象以及可能被省略的内容。LCA 研究中最常用的方法之一是所谓的“从摇篮到大门”的方法，即考虑从地面(摇篮)提取原材料到运输、精炼、加工的所有过程和生产，直到产品准备好离开工厂大门(在这种情况下为农场)以运送给消费者。图1显示了有机农业和传统农业的系统边界。在这两种情况下，都使用了从摇篮到大门的方法，省略了与将生产资料运输到农场和出售胡萝卜的收获后准备以及销售过程本身相关的过程。详细分析了与整地、矿物和有机施肥、播种、植物机械和化学保护、收获以及从田间运输到农场储存设施有关的过程。