不同灌溉施肥措施对夏玉米-冬小麦农田N2O排放和产量的影响

李昊儒，郝卫平，梅旭荣，郭 瑞

（中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，农业农村部旱作节水农业重点实验室，北京 100081）

0 引 言

氧化亚氮（N2O）是大气中主要的温室气体之一，对全球气候变化起到重要作用，也是导致臭氧层破坏的光化学反应主要参与者[1]，其体积分数已由 1750年的270×10–9上升到 2005 年的 319×10–9，相比工业化前提高了18%[2]。农业活动是N2O浓度增加的主要原因之一，2005年中国农业活动导致的N2O排放占N2O总排放量的73.79%[3]。华北平原是中国重要的粮食生产基地，该地区耕地面积占全国的 27%，小麦和玉米产量分别占全国的50%和 35%[4]。夏玉米-冬小麦一年两熟是华北平原主要的种植制度，大水漫灌和撒施氮肥是该地区普遍应用的灌溉施肥方式，常规的周年施氮量约为550～600 kg/hm2[5]，严重高于作物需求氮量[6]。这种“大水高肥”的粗放型管理措施不仅导致水肥利用效率低，而且还会增加N2O等温室气体排放，引起一系列环境问题。李虎等[7]利用DNDC（DeNitrification-DeComposition）模型模拟在传统农业管理措施下，该区域麦–玉轮作农田每年氮素通过N2O排放损失的量达到17.71 kg/hm2。因此，在保证粮食产量的同时，减少氮肥用量、降低N2O排放成为华北平原农业科学研究的重点内容之一。

不同的灌溉施肥方式能改变土壤结构和理化性质，造成土壤通气性、有效氮分布和微生物有效性发生改变，从而对土壤硝化、反硝化以及 N2O排放产生影响[8]。与传统的管理方式相比，滴灌水肥一体化技术可以根据作物需求通过微喷灌系统将水肥施入作物根区，使水分和养分在土壤中均匀分布，达到农田局部集中施肥和灌水的效果，以保证养分被根系快速吸收，大幅度地提高了肥料的利用率，降低了因过量施肥而造成的环境污染问题[9]。2012年，东北三省区实施“节水增粮”行动，投资380亿元推广喷滴灌施肥技术（253万hm2）。2014年，启动华北地下水超采区综合治理试点，将滴灌施肥列为关键技术，大力推广小麦和玉米滴灌技术应用面积，在河北省进行大面积推广。农业部也视滴灌施肥为现代农业“一号技术”，2016年4月，农业部办公厅印发《推进水肥一体化实施方案（2016-2020年）》，进一步明确了新形势下推进滴灌施肥技术发展的总体思路和目标任务。目前，关于滴灌和滴灌水肥一体化对华北平原农田 N2O排放的影响研究[10-11]主要分别针对玉米田和麦田，对玉米-小麦轮作农田土壤N2O周年排放特征的研究少有报道，并且对滴灌水肥一体化下不同施氮量农田土壤N2O排放规律和特征的研究较少。针对中国目前的资源环境现状，在国家各项政策的扶持推动下，滴灌水肥一体化技术在大田作物生产的应用日趋广泛，本文研究对等氮量下不同灌溉施肥技术以及在滴灌水肥一体化下减氮的产量效果和环境效应进行了比较，具有一定的生产指导意义。本研究以华北平原夏玉米-冬小麦轮作系统为研究对象，设置了常规施氮量下传统灌溉施肥、滴灌+传统施肥、滴灌水肥一体化以及滴灌水肥一体化下不同施氮量处理，以滴灌+不施氮肥为对照，研究了不同施灌溉施肥模式对土壤N2O排放特征及作物产量的影响；明确了既保证粮食产量又减少土壤N2O排放的合理氮用量及灌溉施肥模式，为滴灌水肥一体化技术的应用提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年6月至2016年6月在中国农业科学院河北廊坊试验基地进行。该试验站位于廊坊市万庄镇，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冷热干湿差异明显。廊坊市年平均气温（1971-2004年）为11.9 ℃，年平均降水量（1971-2004年）为554.9 mm，降水季节分布不均，多集中在 6-8月份。该地区土壤类型为砂壤质潮土，基本性质见表1。距试验田块30 m处安装有自动气象站，可以连续观测气温、风速、风向、辐射、降雨等气象数据，观测期内降雨量和气温见图1。

表1 廊坊试验基地土壤理化性质Table 1 Soil physicochemical properties of in Langfang experimental station

图1 观测期降雨量和气温的变化Fig.1 Precipitation and air temperature during whole observed period

1.2 试验设计

供试夏玉米品种为廊坊地区主栽品种郑单958，播种日期为2015年6月15日，收获日期为2015年9月30日。供试冬小麦品种为廊坊地区主栽品种廊研 43，播种日期为2015年10月3日，收获日期为2016年6月12日。试验设置了常规施氮量（夏玉米：205.5 kg/hm2；冬小麦：250 kg/hm2）下传统灌溉施肥（FP100%）、滴灌+传统施肥（DN100%）、滴灌水肥一体化（FN100%）以及滴灌水肥一体化下不同施氮量（减氮60%（FN40%）、减氮 30%（FN70%）、常规氮量（FN100%）和增氮 30%（FN130%））和滴灌+不施氮肥（CK）共 7个处理。每个处理3次重复，试验小区面积为42 m2（6 m´7 m），每个小区之间设2m宽的隔离带，冬小麦平均行距为30 cm，平均播种密度为4.2´106株/hm2，夏玉米平均行距为60 cm，株距为30 cm，播种密度为5.6´104株/hm2。

FP100%处理播种前施用复合肥（N∶P∶K=15∶15∶15）作为基肥，拔节期施用尿素追肥，施氮肥方式为撒施，灌水方式为沟灌；DN100%处理施氮肥种类为尿素，分别在播种前施基肥，拔节期追肥，施氮肥方式为撒施；滴灌水肥一体化处理施氮肥种类均为尿素，施氮肥方式为随灌水施入氮肥；各处理均施用相同的磷、钾肥做底肥，夏玉米季用量为67.5 kg/hm2；冬小麦季用量为165 kg/hm2。滴灌和滴灌水肥一体化处理在作物关键需水需肥期，根据测定的土壤实际含水量设置灌溉量，夏玉米整个生育期共进行 4次灌水，冬小麦季整个生育期共进行6次灌水，具体施肥灌溉时间和量详见表2。

试验采用以色列Netafim公司同一型号的滴灌带，灌水过程中的滴头工作压力为 15～20 kPa，滴头流量为0.6～0.65 L/h，额定流量为1.9 L/h。为了解试验田块灌水的均匀性，在灌水季节内，对滴头流量在试验田块内的变化进行了多次测试，结果表明，滴头流量均匀系数在95%以上。滴头间距为30 cm，夏玉米滴灌带布置间距为60 cm（每行玉米布设一条毛管），冬小麦滴灌带布置间距为30 cm（每两行小麦布设1条毛管）。试验水源采用地下井水，经滴灌首部过滤后进入比例式施肥泵（Mis Rite Model 2504，Tefen，以色列）进水管道，每个小区各接一个独立的施肥泵，并联接一个储液罐，施肥开始前按各小区所需氮肥分别加入储液罐，将储液罐充满水，充分搅拌，使其完全溶解。

1.3 N2O的采集和分析方法

采用密闭式静态箱法[12]测定N2O，采集N2O的装置为下端开口上部密封，直径25 cm×高25 cm的柱形圆筒，由PVC材料制成，圆柱体顶部安装有一个带有螺旋开关的气密性气体抽气阀门，在试验小区中部，以滴灌带为直径，滴头为圆心，安装一个插入土壤 5 cm深的 PVC塑料圆形底座，底座内径为21.5 cm，底座外径为31.5 cm。采样时，将箱体置于底座上，向底座中倒入少量水，进行水封确保密封性良好。密封后立即用100 mL注射器抽取气体并注入带有聚乙烯涂层的铝箔真空气袋内（大连普莱特公司）内，每隔10 min取样1次，共取样5次，并准确记录采样时间和箱内气温。取样结束后，立即将采样箱从底座移开。每次滴灌施肥后逐日采样7 d；每次10 mm以上日降雨后，逐日采样3 d；每次播种后连续取样3 d；其他情况下，3-11月每周采样1次，12月、1月和2月份每2周采样一次。为了便于比较和消除日变化所导致的通量差异，取样监测时间维持在当地时间的9:00-11:00之间进行。每次取气样的同时，测定气温、土壤5 cm深度温度及15 cm深度土壤含水量。N2O气体样品在中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所采用改进的气相色谱仪（Agilent 7890A）分析测定。

表2 不同灌溉施肥处理下夏玉米-冬小麦施氮时期和施氮量、灌溉时期和灌溉量Table 2 Nitrogen (N) application date, rates and irrigation date, amounts under different treatments during summer maize- winter wheat growing stage

1.4 计算公式及数据分析

土壤N2O排放通量计算公式为[13]

式中F为N2O的排放通量，mg/m2·h，正值为排放，负值为吸收；r为标准大气压下N2O的密度，g/L；H为采样箱气室高度，cm；T为采样箱内气温，℃；P为采样时气压，kPa；P0为标准大气压，kPa，P/P0≈1；/ctDD为采样箱内 N2O 浓度的变化速率，uL/L·min。用内插法计算相邻两次监测之间未观测日期的排放通量，然后将观测值和未观测日计算值逐日累加得到N2O 排放总量。

土壤孔隙含水率（water-filled pore spaces, WFPS）计算公式为[14]

式中vq为土壤体积含水量，%；BD为土壤容重，g/cm3；2.65为土壤密度，g/cm3。

采用SAS9.2统计分析软件处理试验数据进行统计分析和差异显著性检验，采用LSD方法对试验数据进行方差分析和显著性测验。作图采用Origin 8.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 夏玉米季农田土壤N2O排放日通量的变化特征

由图2可以看出，在夏玉米整个观测期内，N2O排放通量的增加多发生在降水或灌溉施肥后的1～4 d，4 d后N2O排放通量逐渐减弱，最后直至消失，这说明玉米季土壤硝化、反硝化作用基本在降水或灌溉施肥后4 d内完成。CK处理除了7月16日-18日集中降雨后，N2O排放出现明显的排放峰外，其余时间N2O排放波动较小，排放通量最高值发生在7月19日，达到0.17 mg/m2·h。滴灌水肥一体化不同施氮量处理N2O排放动态变化趋势基本一致，且施氮量越低，N2O排放通量越小，FN40%处理N2O排放通量最高值仅为0.10 mg/m2·h，这说明N2O排放通量与施氮量密切相关。DN100%处理的 N2O排放通量具有较大的波动，变化范围在0.00～1.64 mg/m2·h之间，最大排放峰出现在7月18日降雨后，持续5 d左右，峰值出现在7月19日。FP100%处理的第一次排放峰出现在基肥+第一次灌溉后，持续5 d左右，峰值出现在6月 20日，达到 0.27 mg/m2·h；与 DN100%处理一致，FP100%处理的最大排放峰出现在7月18日降雨后，峰值出现在7月19日，达到0.34 mg/m2·h，这说明在传统撒施氮肥下，降雨对玉米田N2O排放影响较大。FN100%处理的N2O排放通量最高值（0.27 mg/m2·h）出现在抽雄期滴灌施肥后。夏玉米季 FN40%处理（DN100%除外）的 N2O平均排放通量较 FP100%处理显著降低 70.8%（P<0.05）（图 2）。

图2 不同灌溉施肥方式下2015年夏玉米季土壤N2O排放通量Fig.2 N2O emission flux under different management in summer maize fields during 2015 growing season

2.2 冬小麦季农田土壤N2O排放日通量的变化特征

由图 3可以看出，在冬小麦整个观测期内，CK和FP100%处理的N2O最大排放通量出现在撒施基肥后，分别达到0.31和0.21 mg/m2·h，其余时间波动较小，这说明传统灌溉施肥下，施肥对麦田 N2O影响较大。DN100%和FN100%处理排放规律基本一致，第一个排放峰出现在第一次灌溉后，持续6 d左右，峰值出现在10月10日，分别达0.20和0.10 mg/m2·h；第二个排放峰出现在返青期灌水后，峰值出现在灌溉后第三天（3月10日），分别达到0.88和0.56 mg/m2·h。与玉米季相同，滴灌水肥一体化不同施氮量处理N2O排放动态变化趋势基本一致，且施氮量越低，N2O排放通量越小，FN40%处理的最大排放通量发生在第一次滴灌施肥以及4月2日降雨后的第二天，均为0.05 mg/m2·h。与FP100%处理相比，FN40%处理在冬小麦季的 N2O平均排放通量显著降低 66.7%（P<0.05）（图 3）。

图3 不同灌溉施肥方式下2015-2016年冬小麦季土壤N2O排放通量Fig.3 N2O emission flux under different management in winter wheat fields during 2015-2016 growing season

2.3 农田N2O排放的影响因素

土壤温湿度影响微生物活性，进而影响土壤硝化反硝化作用，最终影响农田土壤N2O的产生和向大气中的扩散，为明确不同灌溉施肥方式下农田N2O排放的影响因素，需对各处理土壤温湿度变化进行进一步分析。研究结果显示，在滴灌水肥一体化处理中，减氮60%的N2O排放通量最小，显著改善环境效应，因此，在农田土壤N2O排放的影响因素和作物产量构成分析中只采用FN40%处理试验结果与其他处理进行分析比较。

2.3.1 土壤温度

各处理0～5 cm土层平均温度均表现出相似的变化趋势，夏玉米季先上升后下降，冬小麦季先下降后上升，7月10日土壤温度达到最高值（28.4～30.9 ℃），冬小麦越冬期至返青期，土壤温度低于0 ℃，1月16日土壤温度达到最低值（–10.0 ℃）（图4）。通过剔除灌溉施肥引起的N2O排放峰值，对不同灌溉施肥措施N2O排放通量与5 cm深度土壤温度的相关分析表明，整个轮作周期内CK和FN40%处理5 cm深度土壤温度与N2O排放通量呈现极显著的正相关关系（P<0.01），其他处理5 cm深度土壤温度与N2O排放通量之间无显著相关性（表3），这说明对整个轮作周期而言，低施氮量处理土壤温度升高可显著促进农田 N2O排放。而对玉米和小麦生长季分别进行分析发现，在夏玉米季，DN100%和FN100%处理N2O排放通量与5 cm土壤温度呈现显著正相关关系，FN40%处理呈显著负相关关系（P<0.05），CK和FP100%处理N2O排放通量与5 cm深度土壤温度的关系均无统计显著性。在冬小麦季，DN100%和FP100%处理N2O排放通量与5 cm土壤温度呈现显著负相关关系，FN40%呈显著正相关关系（P<0.05），CK和FN100%处理无显著相关性。

表3 不同灌溉施肥措施下夏玉米和冬小麦农田N2O排放通量与0～5 cm土层地温相关性分析Table 3 Correlation analysis between N2O emission fluxes and soil temperature in 0-5 cm soil depth under different management of summer maize and winter wheat fields

图4 不同灌溉施肥措施下夏玉米-冬小麦田（0～5 cm）土壤平均温度变化特征Fig.4 Dynamics of average soil temperature with different irrigation and fertilization methods in layer (0–5 cm) of summer maize-winter wheat field

2.3.2 土壤湿度

夏玉米季整个观测期土壤孔隙含水率在 19.4%～42.2%范围内变化，冬小麦返青期后土壤孔隙含水率在3.7%～58.1%范围内变化，每次灌溉降雨后土壤水分含量略有上升（图5）。通过对各处理N2O排放通量与土壤孔隙含水率进行相关分析发现，周年内两者之间存在显著的正相关关系（P<0.05），其中，FN100%和FP100%达极显著水平（P<0.01）（表4），这说明对整个轮作周期而言，增加土壤湿度可显著提高农田 N2O排放。就 FP100%处理而言，高于整个观测期平均值（0.05 mg/m2·h）的N2O排放通量中有57.1%出现在WFPS在29%～35.5%的条件下，其余42.9%出现在WFPS<29%和WFPS>23.5%的水分条件下，从该结果可以看出，29%～35.5%的湿度条件有利于N2O的产生和排放。对各处理玉米季和小麦季分别进行分析发现，夏玉米季，CK、FP100%和 FN40%处理N2O排放通量与WFPS呈现极显著正相关关系（P<0.01）；冬小麦季，DN100%、FN100%和FP100%处理N2O排放通量与WFPS呈现极显著正相关关系（P<0.01）（表4）。

图5 不同耕作措施下夏玉米和冬小麦田（0～20 cm）土壤充水孔隙度变化特征Fig.5 Dynamics of water filled porosity space under irrigation and fertilization managements in layer (0–20 cm) of summer maize and winter wheat field

表4 不同灌溉施肥措施下夏玉米和冬小麦农田N2O排放通量与土壤孔隙含水率相关性分析Table 4 Correlation analysis between N2O emission fluxes and WFPS under different management of summer maize and winter wheat fields

2.4 不同灌溉施肥方式下夏玉米-冬小麦产量与排放系数

与CK处理相比，夏玉米季各施肥处理产量显著增加了21.8%～31.4%；冬小麦季产量增加了42.3%～123.3%；周年产量显著增加了 28.8%～53.4%。与 FP100%处理相比，FN40%处理夏玉米季产量显著降低了7.4%，冬小麦产量和周年产量并没有显著性差异（P<0.05）。从产量构成要素来看，夏玉米FN40%的穗粒数和有效穗数没有显著减少，千粒重显著低于其他灌溉施肥处理（DN100%除外），与CK相比，FN40%的有效穗数和千粒质量均显著增加（表5）；冬小麦FN40%的每穗粒数、有效穗数和千粒质量均没有显著低于其他灌溉施肥处理，且千粒质量显著高于DN100%，与CK相比，FN40%的有效穗数显著增加（表 5）。综上所述，与其他灌溉施肥处理相比，夏玉米FN40%处理产量的减少主要是千粒质量降低的结果，而冬小麦FN40%处理产量没有显著性降低是由于每穗粒数、有效穗数和千粒质量均没有显著性减少。

表5 不同灌溉施肥处理夏玉米和冬小麦产量及其构成要素Table 5 Maize and wheat grain yield and yield components under different irrigation and fertilization management

从夏玉米-冬小麦周年轮作来看，不同处理夏玉米-冬小麦轮作农田土壤N2O排放总量为0.98～8.84 kg/hm2，排放次序为：DN100%>FN100%>FP100%>FN40%>CK，CK处理N2O年排放总量最低，为（0.98±0.28）kg/hm2；与FP100%相比，FN40%处理N2O年排放总量显著减少了1.80 kg/hm2，降幅为62.9%；DN100%处理N2O年排放总量显著高于其他处理。对各处理玉米和小麦生长季的N2O排放总量分别进行分析发现，玉米季N2O排放总量占全年 N2O排放总量的 25.8%～49.2%，小麦季占50.8%～74.2%。在夏玉米季，与 FP100%相比，CK和FN40%处理分别减少62.3%和58.4%（P<0.05），CK处理排放N2O最少，FN40%次之；而DN100%处理N2O排放总量增加208.0%，这与N2O排放通量规律一致。在冬小麦季，与FP100%相比，CK和FN40%处理的N2O排放总量分别降低68.4%和66.4%，CK处理排放N2O最少，FN40%排放N2O次之，但二者差异不显著（表6）。

夏玉米-冬小麦轮作农田土壤 N2O的排放系数介于0.04%～1.72%之间，其次序是：DN100%>FN100%>FP100%>FN40%，其中，FN100%、FP100%和FN40%处理排放系数均低于Bouwman[15]提供的粮田土壤N2O排放系数1.25%。不同灌溉施肥方式下冬小麦生长季N2O排放系数为0.01%～1.79%，其中，FP100%和FN40%处理低于IPCC建议氮素肥料N2O-N排放系数的1%，夏玉米生长季N2O排放系数在0.06%～1.65%之间。综合考虑各处理N2O的排放量、玉米-小麦产量和施肥量等因素，本研究认为，FN40%玉米-小麦轮作周期内农田土壤N2O排放总量为1.06 kg/hm2，排放系数为0.04%，显著低于其他处理，周年产量为11 493.65 kg/hm2，与FP100%处理相比没有显著差异（表6）。

表6 不同灌溉施肥方式下夏玉米-冬小麦轮作产量、农田N2O排放总量、平均排放通量和排放系数Table 6 Grain yields, cumulative emissions, average N2O emission flux and emission factors coefficient during winter wheat-summer maize growing season

3 讨论

3.1 管理措施对农田N2O排放的影响

N2O是硝化反应的重要副产物和反硝化反应的中间产物，不同的灌溉方式能改变土壤结构和理化性质，造成土壤通气性等发生改变，从而对土壤硝化、反硝化以及 N2O排放产生影响[9]。已有研究显示，漫灌条件下农田土壤N2O排放主要来自于有氧条件下的硝化反应[16]，而沟灌条件下农田土壤N2O排放主要来自于厌氧条件下的反硝化作用。也有研究认为漫灌条件下N2O主要来源于反硝化反应，硝化反应是滴灌条件下 N2O的主要来源[17]。本试验结果显示，与FP100%相比，DN100%处理玉米田和小麦田平均排放通量分别增加了 237.5%和116.7%，这与郭树芳等[18]的研究结果规律一致，这可能是因为滴灌方式下土壤水分含量高于漫灌，促进了土壤微生物作用下的硝化和反硝化反应，从而增加了土壤N2O排放量；也可能由于撒施氮肥后进行漫灌造成施入的氮肥淋入土壤深层，减少土壤表层多余氮素残留，从而减少FP100%处理农田土壤N2O排放。而Wu等[19]和Wang等[10]分别对新疆棉田和华北麦田的研究认为，与漫灌相比，滴灌减少了28.8%和14.6%的农田N2O排放量，并认为滴灌方式下土壤含水量相对低，且土壤局部湿润，改善了土壤通气性，提高了O2含量，促进硝化作用，在一定范围内抑制了反硝化反应。

另一方面，氮肥施用方式也影响农田土壤N2O排放。与DN100%相比，FN100%处理的玉米田和小麦田N2O排放总量分别减少69.0%和30.8%，这说明在滴灌条件下，根据作物的生长发育需求随水施肥比传统的撒施氮肥有明显的N2O减排效果，这可能是因为分批、分期施肥与单次施肥相比，可以保证施肥时间与养分需求的时间同步，提高作物对氮肥的吸收利用效率，减少了土壤氮残留，降低了土壤硝化和反硝化作用需要的氮源，从而降低土壤 N2O排放量[20-21]。同时，本试验结果显示，与FP100%相比，FN100%处理玉米田和轮作农田N2O排放总量没有显著性差异，麦田土壤N2O显著增加了114.2%，而Tian等[11]对华北平原玉米田的研究证明，与漫灌撒施氮肥相比，滴灌施肥减少了7.7%的农田土壤N2O排放量。这可能是由于本研究中翻耕及秸秆还田带来土壤底物的差异，从而增加了灌溉施肥方式间土壤温室气体排放的差异。另外，氮肥施用量也显著影响农田土壤N2O排放，过量施氮会造成N2O排放量增加。本试验结果显示，与FN100%相比，FN40%处理的玉米田和小麦田 N2O排放总量分别减少了56.7%和84.3%，周年排放总量显著减少了 77.1%（P<0.05），而周年产量并没有显著降低，并且在滴灌水肥一体化下，增加施氮量会促进农田N2O排放。

以上分析可以看出，不同灌溉施肥方式土壤含水量存在差异，并且通过影响土壤水分分布状况影响无机氮空间运移，影响作物吸收效率，造成对农田土壤N2O的排放产生区别。综上所述，在该地区夏玉米-冬小麦轮作制度下，若采用滴灌方式进行灌溉，则根据作物需肥规律同时采用水肥一体化方式进行施肥才有增产，减少农田N2O排放的效果，并且在该技术下，减少60%施氮量在不减产的同时，有显著的N2O减排效果。

3.2 环境因子对农田N2O排放的影响

降水所引起的土壤快速再湿润能激发N2O形成与排放。本试验结果显示，夏玉米季常规施肥各处理均在 7月19日观测到排放峰，这是由于7月16日-18日出现连续降水（26.4、28.3和81 mm），土壤含水量显著增加，WFPS达到35.8%～42.2%，而此时的土壤温度（25.6 ℃～27.3 ℃）相对较高，微生物活性较强，土壤硝化与反硝化的共同作用促使土壤N2O的大量产生和排放。

土壤温度影响微生物的代谢活动，并通过影响其硝化和反硝化反应速率来影响N2O的排放[22]。本试验得出，不同灌溉施肥处理土壤温度与N2O 排放通量的相关性并不相同，玉米季DN100%处理土壤温度与N2O排放通量相关性最好，呈极显著正相关（P<0.01），小麦季FP100%处理相关性最好，呈极显著负相关（P<0.01）。这可能由于不同灌溉方式下土壤含水率不同，影响了硝化和反硝化反应的发生，从而影响N2O形成和排放。谢军飞等[23]研究认为，麦田N2O排放通量随着土壤温度的升高在不同程度上有一定的增加，这与本研究 CK、FN100%和FN40%处理的结果相符。

土壤孔隙含水率对N2O的产生和扩散也有很重要的影响。Granli等研究认为，WFPS在70%～90%，N2O排放主要是由反硝化过程产生的，WFPS在30%～70%，则主要由硝化过程产生，最适宜N2O排放的土壤孔隙含水量范围为60%～80%WFPS。当土壤含水量低于饱和含水量时，硝化作用产生的N2O占总产生量的61%～98%，N2O的排放量随土壤水分的增加而增加，硝化作用是最基本来源[25]。本试验结果显示，玉米田和小麦田N2O排放最高时期，各处理 WFPS分别为 32.2%～41.7%和31.8%～58.1%；在传统灌溉施肥措施下，高于整个观测期平均值（0.05 mg/m2·h）的N2O排放通量中有57.1%出现在WFPS在29%～35.5%的条件下，其余42.9%出现在WFPS＜29%和WFPS＞23.5%的水分条件下，这说明该地区29%～35.5%的湿度条件有利于N2O的产生和排放，而滴灌处理土壤孔隙含水率显著高于常规灌溉，更有利于保持土壤水分。

4 结 论

1）整个观测期内农田N2O排放峰出现在施肥、灌溉以及集中降雨后，一般持续5 d左右。夏玉米季，滴灌+传统施肥和传统灌溉施肥农田N2O排放通量变化规律基本一致；冬小麦季，滴灌+传统施肥、等氮量滴灌水肥一体化和减氮60%滴灌水肥一体化农田N2O排放通量变化规律基本一致。小麦季农田土壤N2O排放通量高于玉米季，夏玉米季土壤N2O阶段排放峰值出现在拔节期和抽雄期；而冬小麦季土壤N2O阶段排放峰值出现在冬前苗期和拔节期。

2）土壤温度和土壤湿度均影响N2O排放，但不同处理在夏玉米和冬小麦生长季与土壤温度和土壤湿度的相关性并不相同。滴灌+不施氮肥和减氮60%滴灌水肥一体化处理轮作农田N2O排放与土壤温度表现出极显著的正相关关系（P<0.01）；传统灌溉施肥处理玉米田、小麦田和轮作农田N2O排放与土壤孔隙含水率（WFPS）均表现出极显著的正相关关系（P<0.01）。

3）从排放总量来看，不同处理夏玉米-冬小麦轮作农田土壤N2O排放总量为0.98～8.84 kg/hm2，排放次序为：DN100%>FN100%>FP100%>FN40%>CK，排放系数为0.04%～1.72%。在该地区夏玉米-冬小麦轮作制度下，若采用滴灌方式进行灌溉，则根据作物需肥规律同时采用水肥一体化方式进行施肥才有增产，减少农田N2O排放的效果，并且在滴灌水肥一体化技术下，减少 60%施氮量在不减少周年产量的同时，显著降低农田N2O排放。

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