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不同灌溉方式对设施菜地N2O排放的影响及其年际差异.pdf

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不同灌溉方式对设施菜地N2O排放的影响及其年际差异.pdf

摘 要 通过田 间 原 位 试验 ,利 用自 动 静 态 箱 -气相色 谱 法 对 设 施 黄 瓜 季 土壤 N 2 O排放 进行 了 连 续 两 年 的 观 测 ,探 讨 了 不同 灌溉 方 式 (传统 漫 灌 和 滴 灌 )对 N 2 O 排放 的影响 及其 年 际 差异 ,以 期为 设 施 菜 地 N 2 O减排提 供 数 据 支 撑 和理 论 基 础 。试验 设 置 3个 处理 , 分 别 为对 照 处理 ( CK)、 漫 灌 施肥 处理 ( FP)、 滴 灌 施肥 处理 ( FPD)。 CK处理不 施 氮 肥 , FP、 FPD处理 氮 肥施 用量 为 有机 肥 500kgN hm -2 、 化 肥 700kgN hm -2 , 其 中 化 肥 根 据 作 物 养 分 需 求 多 次施 入 。研究结果表明 设 施 菜 地 N 2 O排放 峰 主要 集 中于 施肥 和 灌溉 后 ,基 肥 持续 7d左右 ,追 肥 N 2 O排放 峰 持续 35d。土壤 温 度 、水分和 气 温 等 因 子 都 能 显著影响 N 2 O排放 通 量 的 变 化 ,但 不同 年 际之 间 对 N 2 O排放 的影响不同 , 2015年 N 2 O排放 通 量 的 变 化主要受 土壤 温 度 和 气 温 影响 ,而 2016年主要受 土壤 湿 度 和 温 度 影响 ; 改变 灌溉 方 式 ,对 土壤 温 湿 度变 化 没 有 产 生显著的影响 ;相 同 氮 肥施 用量 下 ,滴 灌 相 比 常 规 漫 灌 在 提 高 作 物产量 的同时, 能减 少 N 2 O排放 总 量 29.435.1,并 且 没 有 显著 年 际 差异; 滴 灌 相 比 常 规 漫 灌 能减 少 N 2 O排放 强 度 ( 即单位 经 济 产量 N 2 O排放 量 ) 34.537.5、排放 系 数 47.247.7, 两 年 的 观 测 没 有 显著的 年 际 差异 。 可见 , 滴 灌 相 比 漫 灌 在 提 高 蔬 菜 产量 的同时 ,能 显著 减 少 N 2 O排放 , 而 且 年 际之 间 没 有 显著 差异 , 是 设 施 菜 地 值 得 推 荐 的 一 种 减排 技 术 ,并 可 为 N 2 O 长期 减排 效 果的 估 算 提 供参 考 。 关键词 漫 灌 ;滴 灌 ;设 施 蔬 菜 ; N 2 O;年 际 变 化 中图分类号 X511 文献标志码 A 文章编号 1672-2043( 2018) 04-0825-08 doi10.11654/jaes.2017-1485 EffectofirrigationpatternonsoilN 2 Oemissionsandinterannualvariabilityingreenhousevegetablefields XIEHai-kuan 1 ,LIGui-chun 2 ,XUChi 1 ,DINGWu-han 1 ,JIANGYu-qian 1 ,WANGLi-gang 1 ,LIHu 1* ( 1.InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,MinistryofAgricultureKeyLabora- toryofAgriculturalNon-pointSourcePollutionControl,ChinaJointResearchLaboratoryforSustainableAgro-ecosystemResearchbetween ChineseAcademyofAgriculturalSciencesandUniversityofNewHampshire( CAAS-UNH) ,Beijing100081,China;2.InstituteofEnvironment andSustainableDevelopmentinAgriculture,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China) Abstract Greenhousevegetable( GV) fieldsareoneofthemostimportantsourcesofN 2 Oemissions,anddripirrigationhasattractedin- creasingattentionasaneffectivestrategyforreducingsuchemissions.Inthepresentstudy,weperedatwo-yearexperimentinaGV field,whichincludedtwocucumberseasons,andusedthestaticopaquechambertoquantifyN 2 Oemissions.Wealsodiscussedthe influencesofdifferentirrigations( traditionalfloodirrigationanddripirrigation) onN 2 Oemissionsanditsinterannualvariation, inordertoprovidedatasupportandtheoreticalbasisitigatingN 2 OemissionsinGVfields.Ourstudyinvolvedthreeirrigationtreat- ments,includingcontrol( CK) ,floodirrigation( FP) ,anddripirrigation( FPD) .TherewasnoNfertilizerfortheCKtreatment,whereas theorganicandsyntheticNsrateswere500and700kgN hm -2 ,respectively,forboththeFPandFPDtreatments,andmultiplesyn- theticNapplicationswereappliedaccordingtothenutrientdemandsofthecrops.TheN 2 OemissionpeaksoftheGVfieldswereinducedby bothfertilizationandirrigation,andtheyusuallylastedfor7dafterbasalfertilizerapplicationbutonly35daftertopdressingevents.Soil 收稿日期 2017-10-09 录用日期 2018-01-18 作者简介 谢 海 宽 ( 1991), 男 , 硕 士 研究生, 主要从事农 田生 态 系统 碳 氮 循 环 研究 。 E-mail *通信作者 李 虎 E-mail 基金项目 国家自然科学基金项目 ( 41671303 ) ;北 京 市 自然科学基金项目 ( 6162024 ) ;中 央 级 公 益 性 科 研 院 所 基 本 科 研 业 务费 ( 1610132016042 ) Projectsupported TheNationalNaturalScienceFoundationofChina ( 41671303) ; TheNaturalScienceFoundationofBeijing , China ( 6162024 ) ; TheFunda- mentalResearchFundsforCentralNon-profitScientificInstitution ( 1610132016042 ) 2018, 37( 4) 825-832 2018年 4月 农业环境科学学报 J0urnal0fAgr0-Envir0nmentScience 谢 海 宽 , 李 贵 春 , 徐 驰 , 等 .不同 灌溉 方 式 对 设 施 菜 地 N 2O排放 的影响 及其 年 际 差异 [J].农业环境科学学报 ,2018,37( 4) 825-832. XIEHai-kuan,LIGui-chun,XUChi,etal.EffectofirrigationpatternonsoilN 2 Oemissionsandinterannualvariabilityingreenhousevegetablefields[J]. JournalofAgro -EnvironmentScience ,2018,37( 4) 825-832. 不同 灌溉 方 式 对 设 施 菜 地 N 2 O排 放 的影响 及 其 年 际 差 异 谢 海宽 1 ,李 贵 春 2 , 徐 驰 1 , 丁武汉 1 , 江 雨 倩 1 ,王立 刚 1 ,李 虎 1* ( 1.中 国农业科学院农业资源 与 农业 区 划 研究 所 ,农业部面源污 染 控制重 点 实 验 室 ,中 国农业科学院 -美国新 罕 布 什 尔 大 学可 持续 农业 生 态 系统研究 联 合 实 验 室 , 北 京 100081; 2.中 国农业科学院农业环境 与 可 持续 发 展 研究 所 , 北 京 100081) 农业环境科学学报 第 37卷第 4期 temperature,moisture,andairtemperaturesignificantlyaffectedN 2 Oemissionflux,butthedominantfactorsweredifferentin2015and 2016;N 2 Oemissionfluxwasmainlyaffectedbysoilandairtemperaturein2015butwasmainlyaffectedbysoilmoistureandtemperaturein 2016.TherewerenosignificantdifferencesinthesoiltemperatureormoistureoftheFPorFPDtreatments.ComparedtoFP,FPDincreased cropyieldalsoreducedthetotalN 2 Oemissionsby29.435.1onanequivalentNapplicationrate.ComparedwithFP,FPDreducedN 2 O emissionintensity( N 2 Oemissionperunitofeconomicyield) by34.537.5,andtheemissionfactor47.247.7intwoyears.Com- paredtoFP,FPDcansignificantlyreduceN 2 Oemissionswhilealsoincreasingvegetableyield,anditsmitigationefficiencywasnosignifi- cantlyinterannualvariationbetween2015and2016.Therefore,FPDcouldbeaneffectiveN 2 OmitigationstrategyinGVfieldsandcould providereferenceforestimatingtheeffectsofN 2 Oemissiononalong-termscale. Keywords floodirrigation;dripirrigation;greenhousevegetable;N 2 O;interannualvariability 近 年 来 ,我 国 蔬 菜 种植 面 积 呈 现持续 增 加 的 趋 势 。 截 至 2015年 ,我 国 蔬 菜 种植 面 积 占全 国农 作 物 总播 种 面 积 比例 , 已 经 从 1995年 的 6.35增长 到了 13.22 [1] 。 其 中 设 施 菜 地 面 积 占 蔬 菜 种植 面 积 的 18 [2] 。 设 施 蔬 菜 种植系统不同于大田作 物 系统 ,不 仅 有 独 特的 土壤 环境 ,而 且 具 有 施肥 量 大、 灌溉频 繁 、复种指数 高等 特 点 。 而 大 量 氮 肥 投 入 引起 的 N 2 O排放 等 全 球 气 候 变 化 问题 已 经 引起 了 广 泛 关 注 。 有 研究表明, 农业 生 产 N 2 O排放 量 占全 球 排放 总 量 的 2030 [3] , 其 中 约 20来 源 于 蔬 菜 种植系统 [4] 。 随 着 社 会 的 发 展 和 人 们 生 活 水 平 的 提 高 , 设 施 蔬 菜 种植 面 积 在 未 来 几 年 中 仍 将 呈 现 增 加 的 趋 势 [2] 。 因此 研究 设 施 菜 地 N 2 O排放 对 于 农业 减排有 重要 意义 。同时 ,由 于 我 国 水 资源 供 需 矛盾 突 出 ,而 传统 灌溉 模 式 (大水 漫 灌 )不 仅 具 有耗 水 量 大、水 肥 利 用 效 率低 、作 物产量 与 品 质 低等 缺 点 [5] , 而 且 增 加了 土壤 N 2 O的 排放 [6] 。 近 年 来 , 滴 灌 施肥 作 为 设 施 菜 地 一 种 有 效 的 节 水 节肥 措 施 受到了 广 泛 的 推 广 和 关 注 。 滴 灌 施肥 技 术 是 将肥料 溶 解 于 灌溉 水 , 通过 管 道 将肥 水 溶 液 输 送 到 作 物 根 部 附 近 土壤 ,使 作 物 根 系的 土壤 保 持 适 宜 的水 肥 和 营 养 以 供 作 物 吸收 利 用 ,具 有 节 水、 节肥 、提 高产量 的特 点 [7] 。 滴 灌 施肥 技 术 与 常 规 漫 灌 技 术 相 比 ,不 仅 可 以提 高 作 物产量 10 20、 节 水 5080、 提 高 水 肥 利 用 效 率 30左 右 [8-10] ; 而 且 可 以 降低 N 2 O累积排放 量 3040 [11-12] 。 虽 然 近 些 年 来 关 于 滴 灌 施肥 技 术 对 设 施 菜 地 N 2 O排 放 特 征 影响的研究 逐渐 增 多 ,然 而 ,滴 灌 施肥 由 于 其 管 理的复 杂 性, 如 灌溉 时 间 长 、 频 率高 、水 肥 交 互作 用 较 强 ,对 N 2 O 的 减排 作 用 仍 存 在 较 大不 确 定 性 。 有 研 究表明 灌溉 方 式 的不同, 会 引起土壤 湿 度 间 存 在 差 异 。 而 在 土壤 温 度适 宜 的情 况 下 , 土壤 湿 度会成 为影 响 N 2 O排放 的 主要 因 素 , 从 而 造成 不同 灌溉 方 式 下 N 2 O排放 的 差异 [13] 。 这 是 由 于 土壤 水分不 仅 影响 微 生 物 活 性, 也 影响 N 2 O在 土壤 中的 运 输 及 向 大 气 的 扩 散 [14] 。 也 有 研究表明, 滴 灌 由 于 灌溉频 率 较 传统 漫 灌 更 高 ,通 常 会 形 成有利 于 反 硝 化 作 用 发 生的 厌 氧 环 境 ,反 而 增 加了 N 2 O排放 [15] 。 尤 其 是 在 高 温 高 湿 受人 为 干 扰 强 烈 的 设 施 菜 地系统 ,势 必 会 对 O 2 供 应 及 氮 素 的 迁 移 转 化产 生 重要 的影响 ,从 而 影响 N 2 O的 产 生和 排放 过程。 因此 , 探 讨 设 施 菜 地不同 灌溉 方 式 对 N 2 O排放 的影响 因 素 ,尤 其 是 滴 灌 技 术 对 N 2 O排 放 的影响的长期 年 际 效 应 ,将 会 为 N 2 O排放提 供 科 学 的数 据 支 撑 ,对于 制 定 合 适 的 农 田 温 室气 体 减排 措 施 有 重要 意义 。 本 研究 拟 通过对 京 郊 典 型 设 施 蔬 菜 黄 瓜 在不同 年 份 间 的 N 2 O排放 特 征 进行分析 ,以 探 讨 漫 灌 和 滴 灌 施肥 措 施 下 设 施 菜 地 N 2 O排放 特 征 及其 年 际 差异 ,分析 其 主要 因 素 ,以 明 确 N 2 O排 放 的长期 变 化 特 征 。 1 材料与方法 1.1供试材料 试验地 点 位 于 北 京 市 房 山 区 窦店 镇 芦 村 芦 西 园 , 地处 东 经 116 01、 北 纬 39 38, 属 于 暖 温 带 半 湿润 半 干 旱 季 风 性 气 候 , 四 季 分明 ,年 平 均 气 温 11.9℃ , 年 平 均 降 水 量 583mm, 年 相 对 湿 度 为 61,全 年 平 均 日 照 时数 2554h。 日 光 温 室 为 普 通的 半 拱 圆 形 塑 料 大 棚 ,长 155m、宽 6m。大 棚 塑 料膜 无 色 透 明 , 其 顶 部 和 底 部 分 别设 有 通 风 口 。 温 室 塑 料膜 上 盖 有 棉 被 , 以 保 持 严 寒 季 节 夜 间 的 温 度 ,雨 雪 天 气 时 封 闭 通 风 口 防止 雨 水进 入 。 蔬 菜 定 植后 覆盖 黑 色 地 膜 以 保 持 水分 、 提 高 地 温 、防止 杂 草 。 供 试 土壤 为 褐 土 ,质 地为 粉 质 壤 土 ,土壤 表 层 ( 020cm) 基 本 理 化 性 质 见 表 1。 1.2试验 设 计 本 试验 观 测 时 间 为 2015年 2 6月 、 2016年 3 7月 ,种植作 物 为 黄 瓜 。试验 设 置 3个 处理,分 别 为 对 照 处理 ( CK), 漫 灌 施肥 处理 ( FP), 滴 灌 施肥 处理 ( FPD)。 本 研究 主要 关 注 在 相 同 施 氮 量 条件下 ,漫 灌 施肥 和 滴 灌 施肥 N 2 O排放 的 差异 ,因此 没 有 设 置 滴 灌 不 施肥 处理。 每 个 处理 设 置 3次 重 复 ,共 9个 试验 小 826 第 32卷第 1期 2018年 4月 表 1 土壤 剖 面 基 本 理 化 性 质 Table1Soilphysicalandchemicalpropertiesforsoilprofile 土壤 有机质 / pH 全 氮 / 全 磷 / 全 钾 / 碱 解 氮 /mg kg -1 速 效 钾 /mg kg -1 有 效 磷 /mg kg -1 褐 土 5.5 7.57 0.32 0.16 2.69 145.56 782.84 105.04 表 32015年 黄 瓜季 和 2016年 黄 瓜季详 细 的 灌溉施肥 管 理 表 Table3Waterandfertilizermanagementpracticesduringthe2015 2016growthperiods 区 , 每 个小区由隔 离 带隔开 , 小区 面 积 为 6m 8m48 m 2 。不同 年 份 各 处理 施肥 量 和 灌溉 水 量 如 表 2所 示 。 有机 肥 为 牛 粪 ( 含 水 量 41.59), 氮 肥 为 尿 素 ( 含 氮 量 46.4), 磷 肥 为过 磷 酸 钙 ( P 2 O 5 12), 钾 肥 为 硫 酸 钾 ( K 2 O33)。 有机 肥 和过 磷 酸 钙 均做 底 肥 于 定 植前 一 次 性 施 入 ,硫 酸 钾 和 尿 素 分 基 肥 和 追 肥 在不同时期 施 用 于 各 小区 内 。 基 肥 撒 施 后 翻 耕 入 土 ,作 物 定 植后 漫 灌 ;追 肥 时 CK处理和 FP处理 灌溉 方 式 为 漫 灌 ,肥料 溶 于水后 随 水 施 入 , 而 FPD处理 采 用 滴 灌 方 式 进行 灌溉 ,整 个 生长 季 滴 灌 水 量 是 漫 灌 水 量 的 75( 基 肥 时统 一 为 漫 灌灌溉 ,各 小区 灌溉 量 相 同), 化 肥 氮 和 钾 基 肥 与 追 肥 比例 为 3 7。 供 试 黄 瓜 品 种为 金 胚 98, 2015 年 黄 瓜 季 于 2015年 2月 6日 定 植, 6月 26日 拉 秧 ; 2016年 黄 瓜 季 于 2016年 3月 9日 定 植, 7月 8日 拉 秧 。 2015年 和 2016年 黄 瓜 整 个 生长 季 基 肥 和 追 肥 详 细 的 施肥 灌溉 管 理 措 施 如 表 3所 示 。 1.3取样 和测定方法 采 用自 动 静 态 箱 -气相色 谱 法 进行 N 2 O气 体的 采 集 。 采 样 箱箱 体 由 不 锈钢 材 料 制 成 , 箱 体外 用 30 mm厚 的 塑 料 泡 沫 板 包 裹 保温 ,根 据设 施 蔬 菜 的 株 行 距 , 顶 箱箱 体 设 计 为 70cm 80cm 60cm的长 方 体, 从 而最 大 限 度 保证 取 样 气 体的 代 表性。当植 株 生长 超 过 60cm时,增 加 中 段 箱 ( 70cm 80cm 60cm) 以 保 证 植 株 的 正 常 生长和 取 样 的 顺 利 进行。 底 座 ( 70cm 80cm 25cm) 由 不 锈钢 制 成 ,于 定 植时 埋 入 地下。 采 样 时, 将 箱 体 置 于 底 座 上 ,用 水 密封 ,确 保密封 性 良 好 ;打 开 电 源 开 关 ,自 动 抽 取 箱 内气 体于 气 袋 中 , 每 隔 6min取 样 一 次 ,共 取 样 5次 。通过 箱 体 上 的显 示 屏 同 时 读 取 箱 体 内 温 度以 及 5cm土壤 温 度 。 每次 取 样 时 间 为 早 上 8 00 10 00, 施肥 和 灌 水后 逐 日 观 测一 周 ,基 肥 延 长 观 测 时 间 ,直 至各 处理与不 施 氮 处理的 N 2 O排放 量无差异 为 止 , 其 余 时 间每 周 采 样 12次 。 气 袋 中的 样 品 用 改 进的 Agilent7890A气相色 谱 仪 分 析 N 2 O浓 度 。 各 处理 15cm土壤 体 积 含 水 量用 TRIME-PICO64测定 。 1.4数据分析 根 据 气 体 浓 度 随 时 间 的 变 化速率 计 算 气 体 排放 通 量 。 气 体通 量 ( F) 计 算 公 式 为 Fρ H dc dt 273 273T P P 0 种植 季 处理 基 肥 、 灌 水 量 ( 日 期 施 氮 量 、 灌 水 量 ) / kg N hm -2 、 mm 灌 水 方 式 追 肥 、 灌 水 量 ( 日 期 施 氮 量 、 灌 水 量 ) / kg N hm -2 、 mm 灌 水 方 式 2015年 黄 瓜 季 CK 2/6 0、 77.48 漫 灌 3/14 0、 45.95; 3/29 0、 71.34; 4/14 0、 64.62; 5/11 0、 52.76; 5/25 0、 44.64; 6/8 0、 42.82 漫 灌 FP 2/6 210、 77.48 漫 灌 3/14 70、 45.95; 3/29 70、 71.34; 4/14 70、 64.62; 5/11 70、 52.76; 5/25 70、 44.64; 6/8 140、 42.82 漫 灌 FPD 2/6 210、 77.48 漫 灌 3/14 70、 34.4; 3/29 70、 53.52; 4/14 70、 48.47; 5/11 70、 39.58; 5/25 70、 33.48; 6/8 140、 32.12 滴 灌 2016年 黄 瓜 季 CK 3/9 0、 87.17 漫 灌 4/15 0、 59.22; 4/24 70、 42.34; 5/9 70、 47.81; 5/20 70、 85.31; 6/2 70、 59.53; 6/8 140、 36.56 漫 灌 FP 3/9 210、 87.17 漫 灌 4/15 70、 59.22; 4/24 70、 42.34; 5/9 70、 47.81; 5/20 70、 85.31; 6/2 70、 59.53; 6/8 140、 36.56 漫 灌 FPD 3/9 210、 87.17 漫 灌 4/15 70、 44.38; 4/24 70、 31.72; 5/9 70、 35.78; 5/20 70、 64.06; 6/2 70、 44.69; 6/8 140、 27.5 滴 灌 种植 季 处理 有机 肥 / kgN hm -2 总 灌溉 量 / mm 2015年 黄 瓜 季 CK 0 0 120 200 399 FP 500 700 120 200 399 FPD 500 700 120 200 319 2016年 黄 瓜 季 CK 0 0 120 200 418 FP 500 700 120 200 418 FPD 500 700 120 200 335 化 肥 /kg hm -2 N P 2 O 5 K 2 O 表 2 各 处理 施肥 量 和 灌溉 量 Table2Totalfertilizerandirrigationamountindifferenttreatments 谢 海 宽 , 等 不同 灌溉 方 式 对 设 施 菜 地 N 2 O排放 的影响 及其 年 际 差异 827 农业环境科学学报 第 37卷第 4期 式 中 F为 N 2 O的 排放 通 量 , 正 值 表 示 土壤 向 大 气排 放 , 负 值 表 示 吸收 , mgN 2 O-N m -2 h -1 ; ρ 为 标准状 态 下 气 体的 密 度 , g L -1 ; H为 采 样 箱 气室 高 度 , m; T为 采 样 箱 内气 温 ,℃ ; dc/dt为 采 样 箱 内 N 2 O气 体 浓 度 随 时 间 变 化 的 速率 , μ L L -1 h -1 ; P为 采 样 时 气 压 , mmHg; P 0 为 标准 大 气 压 , mmHg; P/P 0 ≈ 1。 利 用 内 插 法计 算 相 邻 两 次 监 测 之 间 未 监 测 日 期 的 排放 量 ,然 后 将每天 的 交 换 通 量 累 加可 得 到年 度气 体 排放 的 总 量 。 N 2 O排放 强 度 指 形 成 单位 经 济 产量 N 2 O排放 量 , 即 N 2 O排放 总 量 与 相应 处理作 物产量 的 比 值 。 N 2 O排放 系数指 施肥 处理 N 2 O排放 总 量 与对 照 处理 N 2 O排放 总 量 之 差 占 肥料 投 入 量 的 比 值 。 采 用 Excel2013和 SAS9.3统 计软 件对 实 验数 据 进行 计 算 、 制 图 和统 计 分析 。 2 结 果 与分析 2.1不同 灌溉 方 式 对 产 量 和环境 条件 的影响 从 不同 灌溉 方 式 下作 物产量 ( 图 1) 来 看 , 2015年 FP处理 产量 为 100.2t hm -2 , FPD处理 产量 增 加了 14.6, 达 到了 114.9t hm -2 。 2016年 结果 也 相似 , FP 处理 产量 为 119.5t hm -2 , FPD处理 产量 增 加了 2, 达 到了 121.8t hm -2 。 从 各 处理 土壤 孔 隙 含 水 量 ( WF- PS) 变 化 特 征 ( 图 2) 来 看 , CK、 FP、 FPD处理 2015年 土 壤 WFPS范围 分 别 为 56.077.5、 56.580.7、 58.078.8; 2016年 范围 分 别 为 57.181.3、 57.882.4、 56.480.4。 从 土壤 5cm温 度 ( 图 3) 来 看 , 各 处理 土壤 温 度 均 表 现 为 相似 的 变 化 特 征 , CK、 FP、 FPD处理 2015年 土壤 5cm温 度范围 分 别 为 9.127.1、 8.627.0、 9.126.3℃ ; 2016年 范围 分 别 为 15.426.3、 15.428.3、 16.225.4℃ 。 FP与 FPD处理 之 间 土壤 WFPS、 5cm温 度 没 有 显著 差异 , 说 明与 漫 灌 相 比 , 滴 灌 并 没 有 显著 改变 土壤 WFPS和 土壤 5cm 温 度 。 而 土壤 5cm温 度 在 2015年 和 2016年 间 存 在 极 显著的 年 际 差异 ( P﹤0.01 ), 这 主要 由 棚 内气 温 年 际 变 化 造成 , 2015年 棚 内气 温 变 化 范围 为 14.037.8 ℃ , 2016年 棚 内气 温 变 化 范围 为 22.535.8℃ , 比 2015年 明显增 加 。 2.2 不同 灌溉 方 式 对 N 2 O排 放 通 量 的影响 及 影响 因 素 从 N 2 O排放 通 量 ( 图 4) 来 看 , 2015年 和 2016年 黄 瓜 季 的 整 个 监 测 周 期 内 , N 2 O排放 通 量 表 现 出相似 的 变 化 趋 势 灌溉 、灌溉 施肥 后 各 处理 都 会出 现 N 2 O 排放 峰 ,施 入 基 肥 后 ,峰 值持续 7d左右 ,追 肥 后 峰 值 一 般 持续 35d,并 且 基 肥 期 N 2 O 排放 峰 高 于 追 肥 期 。 各 处理 N 2 O排放 通 量 平 均 值 的 次 序 为 FP﹥FPD﹥CK , 其 中 CK处理 N 2 O排放 通 量 一 直 保 持 着 较 低 水 平 , 2015年 为 0.044.40mgN m -2 h -1 , 2016年 为 0.16 4.02mgN m -2 h -1 。 CK、 FP、 FPD处理在 灌溉 、灌溉 施 肥 事 件后, 均 出 现 明显的 N 2 O排放 峰 ,说 明 施肥 和 灌 图 2各 处理 土壤 孔 隙 含 水 量 ( WFPS) 变 化 Figure2Dynamicchangesofsoilwater-filledporespaceforeachtreatment 90 80 70 60 50 40 日 期 CK FP FPD 图 1 各 处理 产 量 变 化 Figure1Dynamicchangesofyieldforeachtreatment 150 100 50 0 处理 CK FP FPD 2015年 2016年 c c bc a ab a 不同 字母 表明在 P﹤0.05 水 平 下 存 在显著 差异 。下同 Differentlettersindicatesignificantdifferentat0.05level.Thesamebelow 828 第 32卷第 1期 2018年 4月 表 4 土壤 N 2 O排 放 通 量 与 土壤 WFPS、土 温 和 气 温 的 相 关分析 ( r) Table4PearsoncorrelationcoefficientsofN 2 Ofluxeswithsoil moisture, soiltemperatureandairtemperatureindifferent managementtreatments( r) 注 *和 **分 别 表 示 在 0.05和 0.01水 平 下 差异 显著 。 Note *and**indicatesignificantdifferenceat0.05and0.01level, re- spectively. 溉 方 式 会 影响 N 2 O的 排放 通 量 。不同 灌溉 方 式 下 土 壤 N 2 O排放 通 量差异 明显 ,与 FP处理 相 比 , 2015年 FPD处理 N 2 O平 均 排放 通 量 减 少 26.3, 2016年 减 少 27.5。 从环境 因 子 与 N 2 O排放 通 量 的 关 系 来 看 (表 4), 2015年 各 处理 土壤 WFPS与 N 2 O排放 通 量 间 均没 有 显著 相 关关 系 ; 2016年 FP处理 土壤 WFPS与 N 2 O排放 通 量 达 到了 极 显著 相 关 ( P﹤0.01 )。 2015年 FPD处理 土壤 5cm温 度 与 N 2 O排放 通 量 没 有 显著 相 关关 系, 而 其 他 处理 两 年 的研究 均 表明 5cm温 度 与 N 2 O排放 通 量 呈 极 显著 负 相 关关 系 。 2015年 CK、 FP 处理 气 温 与 N 2 O排放 通 量 达 到 极 显著 负 相 关关 系 ( P﹤0.01) ; 2016年 各 处理 气 温 与 N 2 O排放 通 量 均没 有 显著 相 关关 系 。 2.3 不同 灌溉 方 式 对 N 2 O排 放 总 量 、排 放 强 度 、排 放 系 数的影响 及 年 际 差 异 从 N 2 O排放 总 量 ( 图 5) 来 看 , CK、 FP、 FPD3个 处 理 2015年 N 2 O排放 总 量 分 别 为 11.4、 29.8、 21.0kg N hm -2 ; 2016年 分 别 为 7.3、 28.7、 18.6kgN hm -2 。分析 表明 , CK、 FP处理 N 2 O排放 总 量 存 在显著 差异 ( P﹤ 0.05), 说 明 氮 肥 的 施 用 对 N 2 O 排放 总 量 影响 较 大 。 而 施 用 氮 肥 的处理中 , FP处理的 N 2 O排放 总 量 与 FPD 处理 之 间 也 存 在显著 差异 ( P﹤0.05 ),并 且 表 现 为 FP 图 3 各 处理 土壤 5cm温 度 和 气 温 的 变 化 Figure3Dynamicchangesof5cmsoiltemperatureandairtemperatureforeachtreatment 图 4 不同 处理 N 2 O排 放 通 量 动 态 变 化 Figure4YearsdynamicsofN 2 Oemissionfluxesindifferentmanagementtreatments 处理 015cm土壤 WFPS 05cm土壤 温 度 气 温 2015年 2016年 2015年 2016年 2015年 2016年 CK 0.47 0.68* -0.65** -0.51** -0.55** -0.16 FP 0.1 0.67** -0.61** -0.66** -0.46** -0.26 FPD 0.2 0.63* -0.24 -0.72** -0.34 -0.18 30 25 20 15 10 5 日 期 CK FP FPD 气 温 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 17.5 15.5 13.5 11.5 9.5 7.5 5.5 3.5 1.5 -0.5 日 期 CK FP FPD 箭 头 代 表 施肥日 期 Arrowsrepresentfertilizationdates 谢 海 宽 , 等 不同 灌溉 方 式 对 设 施 菜 地 N 2 O排放 的影响 及其 年 际 差异 829 农业环境科学学报 第 37卷第 4期 35 30 25 20 15 10 5 0 处理 CK FP FPD 2015年 2016年 c c a a b b 处理 N

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