减氮施炭对温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态损失的影响

陈涛涛，刘晓晗，孟凡超，张妮子，迟道才

（1.沈阳农业大学a.水利学院；b.国家生物炭研究院；c.农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室，沈阳 110161；2.辽宁西北供水有限责任公司，沈阳 110003）

近年来，我国日光温室蔬菜产业得到了快速发展，以温室大棚为主的全国温室蔬菜种植面积约256.7 万hm2，播种面积400 万hm2，年产量2.6 亿t，占蔬菜总产量的1/3[1]。氮是植物生长发育所必需的大量营养元素之一，参与植物的生长发育。在农业生产上，大量施用氮肥是作物增产的主要手段之一[2]。但是过量不合理施氮不仅导致蔬菜产量和品质下降，还会增加氮素损失，加剧大气环境污染[3]。氮素气态损失是氮肥主要损失途径之一[4]，主要包括氨挥发和N2O。据统计，温室蔬菜生产产生的氨排放量约占我国农业源氨排放量的33%[5]，氨挥发不仅会降低氮素利用率[6]，还会引起空气中二次无机颗粒物、PM2.5等有害物质形成[7-8]，加剧大气污染问题。同时，N2O 的形成也引起了土壤酸化和水体富营养化等一系列环境问题[9]。近年来大气中CO2的浓度成指数上升，达到了200 万年来最高水平[10]，对全球温室效应的相对贡献约为50%~60%[11]。土壤CO2排放是植物根系自养呼吸和土壤微生物异养呼吸的综合结果，可使土壤空气中CO2浓度升高到3 000 mg·kg-1，约是大气中的10~50倍，其中异养呼吸增加会使土壤有机碳库下降[12]。据估计，在推行优化管理措施（如保护性耕作、轮作、覆盖作物、养分管理、水管理等）下，未来50年中国农业土壤固碳减排潜力为87~393 TgC·a-1[13]，因此寻找合理措施提高农田土壤固碳减排能力对减缓气候变化具有重要意义。

近年来，在作物生产栽培中，生物炭与氮肥配施能节约灌溉用水、优化土壤肥力、提高作物产量等观点已得到系统验证和广泛认可。刘遵奇等[14]研究认为，生物炭与化肥配施可显著提高肥料利用效率，实现肥料减量施用。张伟明等[15]研究表明生物炭与化肥配施效果优于单施化肥、常规施肥，其“减量增效”作用，可能因炭肥互作优化了土壤环境的水、气、热及微生物条件，尤其是改善了土壤总体供肥能力。生物炭施入土壤后，可有效提高土壤有机碳库储量，缓解大气CO2浓度升高[16]及气态氮产生和排放增大[17]等问题。宋博影等[18]研究发现，生物炭配合减氮处理可以显著降低温室蔬菜土壤N2O累积排放量及全球增温潜势（global warming potential,GWP）并促进增产；王军[19]研究发现，生物炭可提高设施蔬菜地pH 值，改变反硝化关键功能微生物丰度，在缓解土壤退化问题同时降低N2O 排放；肖婧[20]在将数据整合分析后发现，与不施生物炭相比生物炭的施用使温室作物产量平均提高22.0%~22.1%，N2O 平均减排44.0%。除此之外还有一些研究表明[21-24]，在某些土壤类型、气候条件和作物种类下，生物炭与氮肥配施的效果不显著或导致负面效果。目前生物炭与氮肥配施对农作物固碳减排增产的研究多集中在水稻或小麦等大田作物，有关减氮配施生物炭条件下温室作物的固碳减排增产效益还需进一步研究。因此，探究生物炭配施氮肥在不同条件不同作物不同系统的影响是十分必要的。综上所述，本试验通过减氮施炭两项措施，对温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸及氮素气态损失的影响进行研究，以期为辽宁地区温室减排提供数据基础与技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验区概况和试验材料

本试验于2022年8-12月在辽宁省灌溉中心站进行，该站位于辽宁省沈阳市黄家乡（120°30′E，42°08′N），所处位置为平原地带，属温带大陆性季风气候。年日照时数为2 520~2 750 h，日照时数百分率60.1%，日照季节分布与作物生长期相适应。试验所在温室全长87 m，宽8.5 m，高4.5 m，结构形式为单拱结构，表面覆有500 μm 厚度的塑料薄膜，试验期间温室内平均温度27.62 ℃，平均湿度65%。供试土壤表层为黏壤土，地下1 m处为砂土。表层土壤容重为1.35 g·cm-3，田间持水率24%，土壤肥力中等偏下，有机质24.63 g·kg-1，速效磷223.65 mg·kg-1，速效钾217.05 mg·kg-1，全氮3.19 mg·g-1，铵态氮37.46 mg·kg-1，硝态氮45.83 mg·kg-1。

黄瓜供试品种为玛丽亚水果黄瓜，9月14 日-10月12 日为幼苗期，10月13-21 日为开花坐果期，10月22 日-12月31 日为结果期。种植方式为当地典型的起垄覆膜栽培种植模式，垄上栽培两行，垄台长7 m，宽1 m，高15 cm，行距50 cm，株距30 cm，两垄之间距离为50 cm。试验采用膜下滴灌的灌溉方式，作物定植前在垄上铺设2 条滴灌带，灌水时将水引至距地面2 m 高的塑料桶（容量70 L）内，利用重力作用将桶内的水释放到滴灌带中，使灌溉水均匀流出；田间管理方式按照当地农民传统耕作习惯。

1.2 试验设计

试验采用完全随机试验设计，设置不覆膜不施炭（CK）、覆膜（M）、覆膜施炭（MB）、覆膜施炭减氮（MBN80%）4 个处理，3 次重复，设置如表1。施肥制度通过定植前施底肥和生育期内追肥来实现，幼苗期需肥量较少利用种植前施用的底肥肥力即可，其他生育期通过追肥施入。通过调查菜农实际施肥量和阅读参考相关文献制定小区肥料施用标准，肥料施用时期及施用量如表2。供试生物炭为玉米秸秆生物炭，施用量为20 t·hm-2[25]，由绥化市路森炭粉科技有限公司提供，热解温度为450 ℃，含碳量为404.78 g·kg-1，含氮量为8.45 g·kg-1，pH 值为9.35，阳离子交换量为44.19 cmol·kg-1；有机肥施用量为800 kg·hm-2，含氮量为29.73 kg·hm-2，购自山东施可丰生物科技有限公司；氮、磷、钾肥分别选用尿素、过磷酸钙和硫酸钾。将有机肥、生物炭、50%的氮肥、100%的磷肥、70%的钾肥作为底肥一次性施入土壤0~20 cm 处，其余氮肥和钾肥作为追肥分5 次随水施入（开花坐果期1 次，结果期4 次），肥水比为1:200，减氮处理按照上述氮肥施用量的80%计。缓苗期对作物进行充分供水，幼苗期、开花坐果期和结果期控水标准如表3，灌水量根据灌水定额公式计算，其中θf为田间持水率。

表1 试验处理及具体设置Table 1 Experimental treatment and specific settings

表2 肥料施用时期及施用量Table 2 Fertilizer application period and rate

表3 控水标准Table 3 Water control standard

1.3 测定指标

1.3.1 土壤水分 每天8∶00和14∶00利用TRIME-PICO便携式土壤水分测量仪分别测定0~10，10~20，20~30，30~40，40~50，50~60 cm土层深度的含水量。

1.3.2 产量和水分利用效率 各小区单打单收、分批计产，累计值为最终产量。

水分利用效率（water use efficiency，WUE）公式为：

式中：WUE为作物水分利用效率（kg·m-3）；Y为作物产量（kg·hm-2）；ET为作物全生育期耗水量（mm）。

式中：ET为全生育期耗水量；M为生育期总灌水量；Wt为拉秧后土层总储水量；W0为定植前土层总储水量。由于温室内试验，灌溉采取“少量多次”的灌水方法，不考虑降水、径流和深层渗漏。

1.3.3 土壤矿化氮动态变化和有机质的测定 采用三点取样法采集0~10 cm土样，取样频率与气体采集频率同步，2 mol·L-1的KCl溶液浸提土样，采用德国SEAL AA3连续流动分析仪测定土样中铵态氮和硝态氮含量。采用重铬酸钾-硫酸消化法测定土壤有机质。

1.3.4 氨挥发的采集与测定 通过间歇式密闭气室抽气法测定土壤氨气挥发量[26]。在施氮肥后第1周内，第1，3，7天进行采样，施肥超1周后，每7 d采集1次气体，直至全生育期结束，每次抽气时间2 h。采用标准硫酸溶液滴定方法，测定收集氨挥发后的硼酸溶液中N浓度，公式为：

1.3.5 N2O和土壤呼吸的采集与测定 通过透明静态箱法观测N2O和土壤呼吸排放[27-28]。采样箱由顶箱（50 cm×50 cm×50 cm）和底座（50 cm×50 cm×20 cm）两部分组成，顶箱由透明有机玻璃制成，底座由PVC材料制成，底座安装位置为小区中间位置并穿过滴灌带施肥区，四周紧密挨着作物但其中无作物。膜下滴灌处理在埋设底座时，先将地膜铺好，在埋放底座的位置将地膜留好褶皱并在四周挖好约20 cm深的细沟，底座小心压放在地膜上并在底座外四周用土壤压实，同时底座中央在覆膜前也多堆放一定土，待底座放好后，隔着地膜将底座内土推平，使底座与垄面齐平。在0，15，30 min抽取箱内气体100 mL，存于100 mL铝箔气袋中。每次采样在9∶00-11∶00进行，采样频率与氨挥发一致。

采集的气体样品一周之内送到实验室，采用安捷伦7890B 气相色谱仪分析进行气体样品的测定N2O和CO2浓度。N2O和CO2排放通量的公式计算为：

式中：F为N2O 或CO2的排放通量[μg·(m2∙h)-1或mg·(m2∙h)-1]；ρ为N2O 和CO2在标准状态下的密度（N2O和CO2密度均为1.964 kg·m-3）；h为箱体有效高度（m）；dC/dt为采样过程中采样箱内N2O或CO2浓度变化率[μL·(m3∙h)-1或mL·(m3∙h)-1)]；t为采样箱内的平均温度（℃）；P为采样箱内气压；P0为标准大气压。这个区域属平原，基本上不受气压的影响，P与标准大气压大致相等。

生育期内N2O和CO2累积排放量计算公式为：

式中：Fi为第i次被测气体排放通量[μg·(m2∙h)-1或mg·(m2∙h)-1]；d为第i次与第i—1 次观测间隔天数；n为气体观测总次数；f为生育期内气体累积排放量（kg·hm-2）。

1.3.6 N2O和CO2排放的综合温室效应 本研究以CO2为参考气体，将N2O的排放量换算成CO2当量，即单位质量的N2O增温潜势是CO2的273倍（以100年尺度计）：

式中：fN2O和fCO2同上；GWP(N2O+CO2)为N2O和CO2排放的综合增温潜势（t·hm-2）。

1.3.7 氮素气态损失 氨挥发和N2O是氮素气态损失中对温室效应影响较大的两种气体，本研究将以上两种气体累积排放量（以纯氮计）之和作为氮素气态损失。

1.4 数据分析

试验数据采用单因素完全随机试验设计模型单独进行方差分析，使用IBM SPSS Statistics 21软件实现。不同处理均值差异检测采用Tukey’s HSD方法，显著性水平为p<0.05。采用Origin 2017进行作图。

2 结果与分析

2.1 耗水量与产量

不同处理下温室黄瓜生长季计划湿润层含水率动态变化如图1a。不同处理土壤含水率变化趋势相同，在每次灌溉后均有所升高，与不覆膜处理相比，覆膜后的土壤水分保持更为稳定，覆膜能有效减少土壤表面的水分蒸发，阻止水分流失，因此，在同样的控水条件下，覆膜能降低灌水量，节约水资源。不同处理下黄瓜产量、耗水量及水分利用率如表4。CK、M、MB、MBN80%的黄瓜产量和水分利用率依次递增，耗水量依次递减。与CK 相比，MBN80%显著增加25.47%的产量和72.67%的水分利用率，显著减少32.43%的耗水量。因此，相较于其余处理，MBN80%能够有效减少黄瓜耗水量，提高黄瓜产量和水分利用效率。

图1 不同处理条件下黄瓜表层土壤水分变化、铵态氮、硝态氮及有机质含量动态变化Figure 1 Dynamic of soil moisture, NH4+-N, NO3--N and soil organic matter in cucumber surface layer under different treatment conditions

表4 不同处理条件下黄瓜产量、耗水量及水分利用效率Table 4 Yield, water consumption and water use efficiency of cucumber under different treatment conditions

2.2 土壤矿化氮及有机质

2.2.1 不同处理对土壤NH4+-N含量的影响 不同处理下表层土壤铵态氮含量动态变化如图1b。整个生长季土壤铵态氮在3.65~220.03 mg·kg-1范围内波动，在缓苗结束后和5次追肥后的第1天均出现明显峰值，共6处。不同施肥期以及全生育期表层土壤NH4+-N含量均值如表5。与CK相比，M可显著降低表层土壤全生育期NH4+-N含量，降幅达48.12%；与M相比，MB显著提高34.92%的表层土壤全生育期NH4+-N含量；与MB相比，减氮20%后表层土壤全生育期NH4+-N含量显著降低37.62%。由此可见，在覆膜施炭基础上减氮20%处理后能降低土壤中铵态氮残留量，有效缓解施炭引起的表层土壤NH4+-N含量的增加。

表5 不同施肥期黄瓜表层土壤铵态氮、硝态氮及有机质含量均值Table 5 Average contents of NH4+-N, NO3--N and soil organic matter in cucumber topsoil under different fertilization periods

2.2.2 不同处理对土壤NO3--N含量的影响 不同处理下黄瓜表层土壤硝态氮含量的动态变化如图1c。试验期间黄瓜土壤硝态氮含量为350.15~593.04 mg·kg-1，不同处理动态曲线均在缓苗结束的第1天和5次追肥后的第3天出现明显峰值，共6处。各施肥期及全生育期表层土壤NO3—-N含量均值如表5。与CK相比，M的表层土壤NO3—-N含量显著提高7.02%；与M相比，MB表层土壤NO3—-N含量显著提高11%；与MB相比，MBN80%表层土壤NO3—-N含量显著降低8.49%。由此可见，黄瓜土壤覆膜后表层土壤NO3—-N含量会有所提高，而施炭则会加剧这一不利影响，在此基础上减氮20%后可有效缓解该问题。

2.2.3 不同处理对土壤有机质含量的影响 不同处理下黄瓜表层土壤有机质含量的动态变化如图1d。试验期间黄瓜土壤有机质含量为25.90~43.20 g·kg-1，不同处理动态曲线在缓苗结束后和开花坐果期追肥后的第7天，结果期4次追肥后的第1天分别出现6个明显峰值。各施肥期及全生育期表层土壤有机质含量均值如表5。与CK相比，覆膜后对全生育期土壤有机质含量无显著影响；施炭后，与M处理相比，MB处理显著提高各施肥期和全生育期表层土壤有机质含量，增幅分别可达21.15%（底肥期）、29.48%（开花坐果期）、57.02%（结果期）和34.63%（全生育期）；在MB基础上减氮20%，表层土壤有机质含量无显著影响，在结果期显著增加1.71%。因此，施炭能效增加黄瓜表层土壤有机质含量，且在此基础上减氮20%可促进该效果。

2.3 氮素气态损失及土壤呼吸

2.3.1 氨挥发 不同处理下黄瓜土壤氨挥发排放通量动态曲线的变化如图2a。试验期间黄瓜土壤的氨挥发排放主要集中在追肥后的14 d内，排放通量在0.01~0.20 kg·(hm2·d)-1范围内，在缓苗结束后的第1天、5次追肥后的5~7 d均出现较为明显的峰值，5次追肥后14 d内氨挥发总量分别占全生育期氨挥发总量的62.13%。不同处理对黄瓜肥期氨挥发累积量的影响如表6。与CK相比，M的黄瓜土壤全生育期氨挥发累积量显著降低32.35%；施炭后，MB全生育期氨挥发累积量与M相比显著降低6.39%；减氮20%后MBN80%全生育期氨挥发累积量和MB相比减少6.01%。因此，在覆膜基础上施加生物炭可减少氨挥发排放，而减氮20%后能有效抑制氨挥发的排放。

表6 不同处理下黄瓜氨挥发、N2O及土壤呼吸累积排放量Table 6 Ammonia volatilization, N2O and soil respiration cumulative emissions of cucumber under different treatments

2.3.2 N2O排放 不同处理下黄瓜土壤N2O排放通量动态曲线的变化如图2b。试验期间黄瓜土壤N2O排放通量在20.95~268.60 μg·(m2·h)-1范围内，施底肥后的第5天、缓苗结束后的第1天及5次追肥后的第3天均出现较为明显的峰值。黄瓜土壤的N2O排放主要集中在有4次追肥的结果期，占总量的63.48%，而底肥期和开花坐果期追肥产生的N2O排放分别仅占总量的23.78%和10.78%。不同处理对黄瓜肥期N2O累积量的影响如表6。与CK相比，M黄瓜土壤N2O排放全生育期显著降低14.34%；在施炭后，MB与M相比也有所降低但并不明显；减氮20%后MBN80%与MB相比减少2.64%。因此，在覆膜基础上施加生物炭可减少N2O排放累积量，减氮20%处理后能够有效抑制对N2O排放。

2.3.3 土壤呼吸 不同处理下黄瓜土壤呼吸通量动态曲线的变化如图2c。试验期间黄瓜土壤呼吸通量为206.99~1 168.99 mg·(m2·h)-1，在施底肥后和5次追肥后的1~3 d均出现峰值。黄瓜土壤呼吸主要集中在底肥期和有4次追肥的结果期，分别占总量的42.52%和40.35%，开花坐果追肥期土壤呼吸总量的17.04%。不同处理对黄瓜肥期土壤呼吸累积量的影响如表6。与CK相比，M处理的全生育期黄瓜土壤呼吸显著降低，降幅达12.68%；覆膜施炭会显著增大土壤呼吸，MB比M显著提高19.86%；减氮20%处理后，土壤呼吸有所降低但不显著，且和CK相比MBN80%处理全生育期土壤呼吸累积量无显著差异。因此，减氮20%处理后能够缓解覆膜施炭处理导致土壤呼吸增加的问题。

图2 不同处理条件下黄瓜氨挥发、N2O及土壤呼吸通量动态Figure 2 Dynamic diagram of ammonia volatilization, N2O and soil respiration emission flux of cucumber under different treatment conditions

2.4 N2O和CO2排放的综合温室效应和氮素气态损失

不同处理对黄瓜生长季N2O 和CO2排放的综合温室效应的影响如表7。黄瓜生长季内N2O 和CO2综合全球增温潜势为11.65~13.67 t·CO2-eq·hm-2。与CK 相比，M 显著抑制GWP，降幅达14.15%；MB处理GWP最大，与M相比MB处理显著提高14.78%的GWP，因此，覆膜基础上施炭并不利于抑制黄瓜温室气体排放；减氮20%处理后，MBN80%与MB 处理相比显著降低3%，减氮20%可缓解因施炭而造成的温室气体排放增加的问题。

不同处理对黄瓜生长季氮素气态损失的影响如表7，黄瓜生长季内氮素气态损失为4.23~6.54 kg·hm-2。与CK 相比，覆膜可显著降低27.37%的黄瓜氮素气态损失；施炭后，与M 处理相比MB 显著降低6.11%；减氮20%能够有效抑制氮素气态损失，与MB 相比MBN80%处理显著降低5.16%。由此可见，覆膜施炭减氮处理在降低黄瓜氮素气态损失方面也有很大潜力。

表7 不同处理下黄瓜N2O和CO2全球增温潜势及氮素气态损失Table 7 GWP and reactive nitrogen gas emissions in greenhouse of cucumber under different treatments

2.5 经济收益分析

不同处理下黄瓜净收益如表8。该支出仅展示4个处理不同之处，其他支出各处理均相同未在表中展示。生物炭（2 000元·t-1）、地膜（0.12元·m-2）及尿素（14元·kg-1）单价来源于试验期间实际购买价格，黄瓜（20元·kg-1）单价来源于当地线上线下价格平均值。与CK相比，覆膜提升7.41%黄瓜净收益；施炭后，与M 处理相比MB 提升1.24%；在施炭上减氮20%后对黄瓜净收益的提升效果明显，MB 相比MBN80%提升8.07%，与CK 相比提升17.52%。因此，覆膜施炭减氮处理在提升黄瓜净收益方面有很大的应用前景。

表8 不同处理下黄瓜净收益Table 8 Profit of cucumber under different treatments

3 讨论与结论

3.1 减氮施炭对黄瓜耗水量与产量的影响

有研究表明，覆膜及适量生物炭的添加有利于提高土壤含水量，增强土壤的保水效果[29]。本研究表明，覆膜及覆膜加炭处理保水效果更好，可显著降低黄瓜耗水量，这与前人研究较为一致。一方面生物炭有较大的比表面积，施入土壤后降低土壤容重，增大土壤孔隙度，有利于土壤含水率的增加；另一方面，地膜作为一种屏障，阻碍了土壤中的水分向外界大气中扩散，使得水分横向进行移动至地表处，因此覆膜也会减少了土壤水分的流失，提高土壤的水分有效利用率[30]。在本研究中，与覆膜处理相比，在覆膜基础上进行施炭处理黄瓜产量进一步提升，在减氮20%处理后黄瓜产量提升效果更为明显，究其原因，虽然生物炭可以一定程度上提高黄瓜产量[31]，但大棚土壤由于长期大量投入氮肥，连续高氮处理会导致土壤氮素过量积累，削弱植株光合作用，显著抑制作物产量[32]。适量减氮处理可增加土壤速效养分含量[33]，且与常规施氮配施生物炭处理相比，合理的减氮配施生物炭能有效提高作物产量以及提高氮素利用效率[34]。

3.2 减氮施炭对土壤矿化氮及有机质的影响

大量的室内室外试验研究表明，施用生物炭可有效提高土壤中的有机质含量[35-36]，在本研究中，覆膜会略微增加土壤有机质含量，施炭后土壤全生育期有机质含量显著提高34.63%，在施炭基础上减氮20%后，表层土壤有机质含量未见下降，但在结果期增加1.71%。表明减氮施炭处理在降低氮肥施入同时更有利于土壤肥力的提升。此外，施加生物炭可抑制土壤氮素矿化作用，提高土壤养分含量[37]。在本研究中，覆膜以及施炭后土壤NH4+-N含量显著降低，NO3—-N含量却提高，这是由于施炭后可显著影响土壤氨化和硝化强度，促进作物对氮素的吸收，降低土壤铵态氮含量，提高硝态氮含量[38]。M 处理相比，MB 处理土壤NH4+-N 含量较高，这是由于生物炭对氮素固持效果更好，而作物并未完全吸收利用所导致，因此，减氮20%后土壤铵态氮含量较MB 处理显著降低。综合不同处理对土壤矿化氮以及土壤有机质的影响来看，覆膜处理有利于降低土壤NH4+-N含量，促进黄瓜对氮素吸收利用，施炭提高土壤NH4+-N 含量和NO3—-N 含量，加剧了土壤次生盐碱化问题等负面影响；而施炭后土壤有机质含量提升幅度超过50%，有利于作物生长发育，因此在施炭基础上减氮20%处理后，能有效缓解因施炭所导致的负面影响。

3.3 减氮施炭对黄瓜氮素气态损失及土壤呼吸的影响

氮素气态损失是作物氮素损失的一大主要途径，N2O 会加剧温室效应，而NH3则会以干湿沉降的形式回归农田，造成环境污染[39]。在本研究中，覆膜处理全生育期氨挥发累积量显著降低；而在施炭后生育期氨挥发累积量进一步降低6.39%，这与前人研究发现施炭后氨挥发上升有所差异[40]，其原因可能是施炭后作物耗水量降低，进而导致灌水量下降，氮肥水解速率下降[41]，进而降低氨挥发，减氮20%能有效抑制氨挥发。覆膜施炭减少N2O 排放累积量，减氮20%处理有效抑制N2O 排放，究其原因，本研究中MB 全生育期N2O 排放累积量显著高于M，这说明施入生物炭后的土壤更适合氧化亚氮还原菌的生长从而减少N2O 排放[42]，这与前人研究保持一致，而MBN80%在施炭同时减少氮素的输入，因而N2O 排放量更低[43]。生物炭在施入土壤后加剧农田土壤呼吸排放，导致温室效应加剧[44]，危害地球环境。在本研究中，MB 全生育期土壤呼吸累积量显著高于其他处理也验证了这一观点，MBN80%全生育期土壤呼吸累积量相较于MB 则减少475.64 kg·hm-2，与CK 处于同一水平，说明减氮施炭处理可减弱因施炭所带来的土壤呼吸排放量提高负面影响。虽然M在抑制土壤呼吸排放方面有着极为明显的效果，较MB 来说全生育期土壤呼吸累积量显著减少16.57%，但就黄瓜土壤N2O 和CO2的综合温室效应来说，M 与MB 差异不明显，MBN80%处理GWP 最低，与CK 相比显著降低20.05%，其在温室潜热方面则有更好表现的原因可能是由于其在施炭基础上配合了适量的减氮处理，在显著降低N2O 排放的同时也有效控制了因生物炭引入而导致土壤呼吸的过量排放。

本研究结合覆膜、覆膜施炭及覆膜施炭减氮3个处理对黄瓜耗水量、产量、土壤养分动态、土壤呼吸、N2O排放和NH3挥发等指标进行研究发现，覆膜施炭并减氮20%(MBN80%)处理可有效缓解施炭所导致的土壤氮素残余较高和温室气体排放等负面影响，在保证黄瓜稳产高产、提高水分利用效率、提高经济收益及减少温室气体排放等方面均显现较好效果，这对于优化温室作物生产模式、节约农民生产成本、增强农田土壤固氮减排能力，以及温室作物绿色高效生产方面有重要意义。而本研究也有一定的局限性，仅探究减氮施炭与覆膜及覆膜施炭处理的差异，在减氮以及施炭配比方面仍有研究空间，可展开不同程度减氮施炭进行研究，进一步探究其减排潜力。

M、MB、MBN80%均能降低温室黄瓜耗水量，提高产量及水分利用率，MBN80%有着更明显的优势，与CK 相比，MBN80%产量和水分利用率分别显著增加25.47%和72.67%。MBN80%会解决因施炭引起表层土壤NH4+-N含量增加的问题，与MB相比，MBN80%表层土壤全生育期铵态氮和硝态氮含量分别显著降低37.62%和8.49%,结果期土壤有机质增加1.71%。MBN80%对氨挥发和N2O 排放抑制效果最好，与CK相比降幅分别达到40.48%和21.00%；MB 会导致土壤呼吸排放量明显增加，减氮20%后降低3.61%。施炭会增大温室黄瓜GWP，与M 相比显著提高14.78%，MBN80%可以一定程度上缓解因施炭而造成的温室气体排放增大的问题，与MB 相比显著降低3%；与CK 相比，M、MB、MBN80%氮素气态损失分别显著降低27.37%、31.8%、35.32%，可见MBN80%降低黄瓜氮素气态损失效果也较好。在施炭基础上减氮20%对黄瓜净收益的提升效果明显，MBN80%与MB 相比提升8.07%，与CK 相比提升17.52%。由此可见，减氮施炭在降低温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态损失，改善土壤环境，提高黄瓜产量及水分利用率方面有很大应用潜力，可为辽宁地区温室蔬菜节水增产，增汇减排及降低温室气体排放带来的环境代价提供参考。