基于产量和N2O排放的温室番茄灌溉模式

摘要：为了揭示设施菜地N2O排放的变化规律，了解水肥气耦合对设施菜地土壤N20的影响，对不同水肥气处理进行综合评价，提出合理的减排措施。试验以番茄为供试作物，设置了灌水水平（I）、施肥水平（F）和加气水平（A）3个因素，以不加气（CK）充分灌溉条件下2个施肥水平为对照，设置Il和I2（分别为亏缺灌溉和充分灌溉，对应作物一皿系数（Kp）分别为0.8和1.0）2个灌水水平，F1和F2（分别为低肥和高肥，对应施氮量为180 kg·hm-2和240 kg·hm-2）2个施肥水平，A1和A2（分别为1倍气和2倍气）2个加气水平，共10个处理。采用静态暗箱-气相色谱法对番茄全生育期N2O排放进行监测分析，系统研究水肥气耦合对温室番茄土壤N2O排放的影响及其影响因素。结果表明：灌水量和施肥量的增加均会增加土壤N2O排放通量，I2处理的N2O排放通量比I1处理平均增加14.79％（Pgt;0.05），F2处理比F1处理平均增加34.90％（Plt;0.05）。加气灌溉对土壤N2O排放通量有显著影响，与CK处理相比，A1和A2处理分别增加10.02％（Pgt;0.05）和62.92％（Plt;0.05）。土壤N2O排放通量与土壤充水孔隙度呈指数正相关关系，与NO-3-N含量呈指数正相关关系，当土壤温度小于等于26℃时，N2O排放通量与土壤湿度呈指数正相关关系，土壤温度大于26℃时，呈线性负相关关系。综合考虑番茄产量、N2O累积排放量、灌溉水分利用效率、氮肥偏生产力和单产N2O累积排放量，推荐施肥量为180 kg·hm-2的1倍气充分灌溉（K=1.0）为温室番茄增产、节水、减排的较佳灌溉模式。

关键词：N2O排放；水肥气耦合；温室番茄；土壤；灌水量；施肥量

中图分类号：S641.2；S626 文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2024）01-0202-12 doi：10.11654/jaes.2023-0194

温室气体排放增加导致辐射强迫增强和全球变暖，影响极端天气事件，如极端温度、强降水和干旱变化等，对人类生产生活产生巨大威胁。氧化亚氮（N2O）是大气中重要的温室气体，IPCC第六次评估报告指出，N2O在100年尺度上的全球增温潜势（Global Warming Potential，GWP）是CO2的273倍，因其增温效应大而受到广泛关注。农田生态系统是N2O排放的主要来源，对全球气候变化产生重大影响，农业N2O排放量占全球人为活动产生的78％。随着社会的发展和人们需求的提高，设施农业发展迅速，已经成为现代农业生产的重要组成部分，但是设施菜地施肥量高且灌水频繁，N2O大量排放加剧了温室效应，因此，研究设施菜地N2O的排放规律和影响因素，提出增产减排措施，对缓解全球变暖具有重要意义。

水肥气对土壤N2O排放具有重要影响，其主要是通过影响土壤环境因子，如土壤湿度、土壤温度、土壤矿物质氮浓度、土壤微生物群落多样性等，进而对土壤N2O排放产生影响。已有研究表明，土壤充水孔隙度（WFPS）、土壤温度、NO-3-N含量是影响土壤N2O排放的重要因素，灌水量的变化，会改变土壤通气性，从而影响硝化和反硝化反应，改变N2O排放。苏星源等研究发现，灌水量增加会通过增加nir基因丰度来促进土壤反硝化进程，进而促进N2O排放。刘丽君等和李银坤等研究发现，施氮量增加会增加NH+4-N和NO-3-N含量，显著增加N2O排放，减少施肥是降低土壤N2O排放最直接有效的措施。加气灌溉可以缓解作物根区缺氧状况，促进作物生长，提高作物产量。Chen等和雷宏军等研究发现，加气灌溉会改善土壤通气状况，促进N2O排放。目前研究大多集中于水、肥、气等单因子对土壤N2O排放的影响，而对于水肥气三者交互作用对土壤N2O排放特征缺乏系统研究，土壤环境因子对N2O排放的影响缺乏系统分析。

番茄具有丰富的营养价值，其种植面积逐年增加，截至2020年，我国种植面积超过110万hm2。本试验以设施番茄为对象，设置灌水水平、施肥水平和加气水平3个因素，研究水肥气耦合对番茄产量、N2O排放和土壤环境因子的影响，分析土壤环境因子与土壤N2O排放通量的关系，确定影响N2O排放的主要因子及其作用机制，综合考虑N2O累积排放量、灌溉水分利用效率、氮肥偏生产力和番茄产量等指标进行综合评价，提出优产、节水、减排的较佳灌溉模式，为设施菜地土壤N2O减排提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验区概况

试验在西北农林科技大学日光温室进行（34°20′N，108°04′E）。土壤类型为填土，属于棕壤土，1m土层内平均土壤干容重为1.35 g·cm-3，土壤密度为2.65g·cm-3，土壤孔隙度为49.06％，田间持水量为23.8％（质量含水率）。番茄移植前测得0-20 cm深度层土壤的有机质、全氮、全磷和全钾质量分数分别为9.51、1.86、1.40 g·kg-1和20.22 g·kg-1，pH为7.65。土壤砂粒（gt;0.05-1.00 mm）、粉砂颗粒（gt;0.005-0.05 mm）和黏粒（≤0.005 mm）分别占26.0％、33.0％和41.0％。

番茄全生育期气象数据如图1所示。温室内气温与相对湿度基本呈相反趋势，气温和相对湿度分别在14.26-32.27℃和37.76％-94.27％内波动；太阳辐射和光合有效辐射变化趋势大致相同，分别在5.62-147.21 W·m-2和9.05-242.97 umol·m-2·s-1内波动。

1.2试验设计

试验以温室番茄为供试作物（品种为“金鹏八号”），为2021年春夏茬，番茄于3月26日移植（三叶一心至四叶一心），7月9日收获，全生育期共105 d，生育期划分为苗期（0-30 d）、开花坐果期（31-51 d）、果实膨大期（52-77 d）、成熟期（78-105 d）。

灌水方式为地下滴灌，滴头埋深15 cm，滴头间距35 cm。每小区种植11株，番茄在滴头正上方进行移苗，移苗当天进行漫灌，保证幼苗存活，之后进行覆膜，小区之间垄宽40 cm，垄间设置深80 cm的塑料薄膜，防止水分横向运移。

试验设置灌水水平（I）、施肥水平（F）和加气水平（A）3个因素，以不加气（CK）充分灌溉条件下2个施肥水平为对照，设置I1和I2[分别为亏缺灌溉和充分灌溉，对应作物-皿系数（K）分别为0.8和1.012个灌水水平，F1和F2（分别为低肥和高肥，对应施氮量为180 kg·hm-2和240 kg·hm-2）2个施肥水平，A1和A2（分别为1倍气和2倍气）2个加气水平，共10个处理，具体见表1。每个处理3个重复，共30个小区，各小区采用完全随机设计布设。

灌水定额由安置在温室内的E601型蒸发皿的蒸发量确定，按两次灌水间隔内蒸发量值进行灌水，每次灌水在当天早上8：00进行。小区灌水定额如式（1）：

利用Mazzei 287型文丘里计（Mazzei InjectorCompany，LLC，美国）作为加气设备进行加气，加入的气体为空气。灌水时通过水泵形成加压灌溉水，同时调节灌水总管道末端调节阀，保证进口压力为0.1MPa，出口压力为0.02 MPa，由排气法得到进气量约占灌溉水量的17％。

供试氮肥为尿素（含N质量分数≥46％），钾肥为硫酸钾（含K质量分数≥52％，240 kg·hm-2），磷肥为过磷酸钙（含P2O5质量分数≥16％，150 kg·hm-2），菌肥为羊板球（5 312.5 kg·hm-2），其中磷、钾肥和菌肥全部基施，氮肥的30％作为基肥，剩余氮肥通过施肥泵将水溶肥通过滴灌管输送到植株根部，追肥时间分别在移植后第27、54、68、95天，施肥比例为1：2：2：2。

灌溉用水由与水泵相连的桶提供，灌溉间隔为3-6 d，本试验全生育期总蒸发量为213.10 mm，I1和12处理的单个小区灌溉定额分别为262.66 L和328.10 L（表2）。

1.3测量指标

1.3.1 WFPS与土壤温度

土壤含水率：每次取气同时用土钻在小区的首、中、尾端两棵植株间3点取土，深度为0-20 cm，使其充分混合作为该小区的土样，土壤含水率采用烘干法（105℃，12 h）测量；

WFPS的计算公式如下：

土壤温度：用曲管式地温计（河北省武强红星仪表厂）测定土壤10 cm处温度。

1.3.2土壤N2O排放量测定

本试验采用“静态暗箱-气相色谱法”测定番茄全生育期土壤N2O排放通量，箱体用2 mm钢板材料制成，长、宽、高分别为25、25 cm和40 cm。箱体外表面用海绵与锡箔纸包裹。番茄移植当天在小区中央两棵幼苗之间预埋方形底座，底座嵌入土壤5 cm深，底座上端有大约3 cm深的凹槽，用以放置静态箱箱体，取样时注水密封。生育期采样间隔3-6 d，追肥后进行加测。气体取样时间分别为10：00、10：10、10：20和10：30，利用带有三通阀的50 mL注射器进行4次气体采集，每次取气30 mL，并在当天进行浓度分析。气体采样的同时用安插在箱体顶部的电子温度计（TA288）测量箱内温度，用以计算气体排放通量。去除奇异点，保证4个样品浓度测量值与时间的线性回归决定系数（R2）≥0.90。

N2O浓度采用安捷伦气相色谱仪测定（Agilent Technologies 7890A GC System，美国），气体排放通量采用式（3）计算：

番茄全生育期内土壤N20累积排放量通过式（4）计算：

1.3.3土壤NO-3-N质量分数

土壤硝态氮质量分数：取气的同时用土钻取小区0-20 cm深土样，土样研磨后过2 mm筛，称取5.00 g土样，用50 mL 2 mol·L-1 KC1溶液浸提，振荡30 min过滤，用连续流动分析仪（Auto Analyzer 3AA3，德国，0.001AUFS）测定土壤NO-3-N含量。土壤NO-3-N质量分数计算公式如下：

1.3.4番茄产量和灌溉水分利用效率

番茄成熟后，每小区选取长势均匀的5株进行测产，取均值作为该小区的单株产量，并换算为总产量（t·hm-2）。灌溉水分利用效率（Imgation water use efficiency，IWUE）为蕃茄产量与全生育期单个小区总灌水量的比值。

1.3.5氮肥偏生产力

氮肥偏生产力（Nitrogen partial factor productivity，NPFP）为作物产量与施氮量的比值。

1.3.6单产N2O累积排放量

单产N2O累积排放量为生产单位番茄所释放的N2O，表示为土壤N2O累积排放量与作物产量的比值。

1.4数据处理与分析

采用Excel 2016对实验数据进行整理和初步分析，采用SPSS 26.0对实验数据进行显著性分析和方差分析，不同处理间采用最小显著性差异法（Leastsignificant difference，LSD）进行检验；对土壤N2O排放通量和土壤环境因子进行皮尔逊相关分析和回归分析；采用SPSS Pro软件运用Topsis熵权法，综合番茄产量、IWUE、土壤N20累积排放量、NPFP和单产N2O累积排放量，对温室番茄进行综合评价。用Origin Pro 2021绘图。

2结果与分析

2.1土壤N2O排放动态变化特征

如图2所示，不同处理温室番茄土壤N2O排放通量变化趋势一致，均随移植后天数增加呈波动性变化，总体表现为先增加后减小的趋势。番茄全生育期内，N2O排放通量在14.94-279.59 ug·m-2·h-1内变化，施肥引起N2O排放峰值的出现，分别表现在移植后第28、55、69、96天，其中主峰值在果实膨大期，为移植后第69天，最大值出现在A2F212处理，为279.60 ug·m-2·h-1，比A2F211、A2F112、AIF212和CKF212分别高4.12％、49.87％、29.99％和36.29％，施肥和加气对峰值影响显著（Plt;0.05），灌水对其影响不显著（Pgt;0.05）。相同施肥和加气水平下，随灌水量增加，N2O排放通量增加，但差异不显著（Pgt;0.05），I2处理的N2O排放通量比I1处理平均增加14.79％；在灌水和加气水平一致的条件下，随施肥量增加，N2O排放通量显著增加（Plt;0.05），F2处理较F1处理平均增加34.90％；在相同灌水和施肥水平下，加气灌溉会增加N2O排放通量，与CK处理相比，A1处理平均增加10.02％（Pgt;0.05），A2处理平均显著增加了62.92％（Plt;0.05）。

番茄土壤N2O排放通量在不同生育期表现出明显的差异，苗期的N2O排放通量值较低，这可能是此时土壤温度较低造成的，随移植后天数的增加，番茄植株逐渐生长壮大，N2O排放通量呈现出增长的趋势，在果实膨大期达到顶峰，成熟期又降到较低水平。

2.2土壤环境因子变化趋势

番茄生育期内，各处理土WFPS、温度和NO-3-N质量分数的动态变化如图3所示。WFPS会影响N2O的排放，如图3a和图3b所示，番茄全生育期内，WFPS在39.18％-55.78％范围内变化。由于地膜覆盖的保墒作用，以及生育前期温度较低，在移植后70 d之前，WFPS维持在较高水平。在果实膨大期后期（70-78d）WFPS急剧下降，主要是由于此阶段的作物耗水量较大，且此时的温度较高，蒸发量较大。不同处理的WFPS变化趋势基本一致，I2处理较I1处理高1.66％（Pgt;0.05），施肥量的不同没有引起WFPS的显著变化，加气灌溉会降低WFPS，与CK处理相比，A1处理降低1.72％（Pgt;0.05），A2处理降低3.33％（Pgt;0.05）。不同处理间土壤温度变化趋势一致，不同的水肥气处理并没有引起土壤温度的显著变化（Pgt;0.05），土壤温度与大气温度变化一致，在16.6-31.9℃范围内变化。

番茄全生育期不同处理的NO-3-N变化趋势一致，由图3e和图3f可知，追肥后NO-3-N质量分数明显上升，施氮量增加显著增加NO-3-N质量分数（Plt;0.05），F2处理较F1处理增加30.88％（Plt;0.05）；灌水量和加气的变化没有引起NO-3-N含量的显著变化（Pgt;0.05）。

2.3土壤N2O排放影响因子分析

有诸多研究证实，土壤湿度与土壤温度是影响土壤N2O排放的主要因素，但是不同番茄品种、不同的田间管理措施、作物生长过程中的气温等诸多因素均会影响土壤温室气体的排放，导致主要影响因子的改变，因此本研究通过皮尔逊线性相关分析和回归分析，对土壤N2O排放通量与土壤环境因子进行分析，确定影响温室气体排放的主要因子，解释温室番茄土壤N2O排放的原因。

数据分析结果显示，土壤N2O排放通量与WFPS、土壤温度和NO-3-N质量分数均有极显著线性正相关关系（Plt;0.01），相关系数分别为0.305、0.196和0.552。对数据进行进一步挖掘，发现5月2日（移植37 d后）之前的N2O排放通量和土壤温度都很低，可能是土壤温度很低影响了土壤微生物的活性，进而影响了N2O排放，因此剔除这一部分数据，再次拟合分析，结果显示土壤N2O排放通量与WFPS呈指数正相关关系（图4a），决定系数为0.601，解释了N2O排放的60.1％。同样剔除掉5月2日之前土壤温度为主要影响因素的部分，线性回归方程显示（图4b），土壤N2O排放通量与NO-3-N呈指数正相关关系，决定系数为0.663，解释了N2O排放的66.3％。生育期内总数据分析结果显示，N2O排放通量与土壤温度呈极显著线性正相关关系，但是相关系数较小，土壤N2O排放通量随土壤温度的升高，出现明显的先增加后减小的趋势。进一步以土壤温度26.0℃为界分段进行拟合，如图4c和图4d所示。当土壤温度小于等于26.0℃时，土壤N2O排放与土壤温度呈现指数正相关关系，且达到显著水平，决定系数为0.408，解释了N2O排放的40.8％；当土壤温度大于26.0℃时，土壤N2O排放通量与土壤温度呈线性负相关关系，决定系数为0.174，解释了N2O排放的17.4％。

2.4水肥气耦合对番茄产量、单产N2O累积排放量的影响及综合分析

由表3所示，灌水、施肥和加气单因子均对番茄产量具有极显著影响（Plt;0.01），在相同施肥和加气条件下，I2处理番茄产量比I1处理平均增加18.50％；相同灌水和加气水平条件下，F2处理比F1处理的番茄产量平均增加11.95％；相同灌水和施肥水平条件下，A1和A2处理分别比CK处理的番茄产量平均增加16.99％和23.70％，A2处理比A1处理番茄产量平均增加4.49％（Pgt;0.05）。

灌水、施肥和加气单因子均对IWUE和NPFP有极显著影响（Plt;0.01），但是各交互作用对其无显著影响。灌水量增加，IWUE减小，NPFP增加，相同施肥和加气水平下，I2处理的IWUE较I1处理平均降低5.15％（Plt;0.05），NPFP平均增加18.50％（Plt;0.05）；施肥量增加会增加IWUE，降低NPFP，相同灌水和加气水平下，F2处理的IWUE较F1处理平均增加11.95％（Plt;0.05），NPFP平均降低16.04％（Plt;0.05）；加气处理会提高IWUE和NPFP，相同灌水和施肥水平下，与CK处理相比，A1处理的IWUE和NPFP分别平均提高16.99％和16.99％（Plt;0.05），A2处理平均提高23.71％和23.72％（Plt;0.05）。

灌水、加气和施肥水平的差异变化均会显著影响N2O累积排放量（Plt;0.05），三者的增加均增加N2O累积排放量。但是只有A2F112与A2F111处理表现出灌水量的增加使单产N2O累积排放量增加，其余I2处理的单产N2O累积排放量均小于I1处理，说明生产单位产量番茄所排放的N2O减少，I2水分处理更加符合减排理念。

综上可知，番茄产量和N2O排放受到众多指标影响，各指标的最佳处理并不统一，因此综合番茄产量和N2O排放的相关指标进行评价。Topsis熵权法综合评价结果表明（表3），排序第1的是AIF112处理，因此，综合番茄产量、N2O累积排放量、IWUE、NPFP和单产N2O累积排放量指标，推荐施氮量为180 kg·hm-2的1倍气充分灌溉（Koo=1.0）为温室番茄增产、节水、减排较佳的灌溉模式。

3讨论

3.1水肥气耦合对土壤N2O排放的影响

番茄全生育期N2O排放通量呈现先增加后减小的趋势，呈现出倒“V”形。番茄苗期N2O排放量较低，但有研究得出不同结果，在番茄种植初期土壤N2O排放通量较高，因为基施肥量较大，灌水后N2O大量排放，但是定植后是漫灌，使得土壤表面较湿，不具备气体采集条件，导致大量N2O已经逸出，因此测得番茄苗期的N2O排放量较低，加之苗期的土壤温度较低，抑制了土壤微生物的活性，降低了N2O排放。追肥为土壤提供了充足氮源，为硝化和反硝化细菌提供了充足的反应底物，促进了N2O的排放，如图2所示，追肥后会显著增加N2O的排放，出现明显峰值；而在番茄开花坐果期，出现持续时间长的N2O高排放，这是因为苗期N2O排放量低，大量的NO-3-N还在土壤中（图3），随着土壤温度的升高，NO3-N逐渐在微生物作用下转化为N2O，N2O排放出现峰值。

土壤N2O排放主要是由好氧条件下的硝化过程和厌氧条件下的反硝化过程产生的。灌溉是影响N2O排放的重要因素，频繁灌溉为硝化和反硝化作用创造了有利条件，导致硝化反应和反硝化反应交替进行，从而促进了N2O的排放。本试验是在春夏茬，蒸发大，灌水频繁，土壤干湿交替，促进了土壤N2O排放。灌水会显著影响N2O排放，过度亏缺灌溉和过度充分灌溉均不利于土壤微生物的繁衍，从而会降低N2O排放。在本试验中，灌水量的增加会提高N2O的排放，这与杜世宇等的研究结果一致。首先，充分灌溉处理会增加土壤微生物活性，促进N2O排放；其次，灌水量的增加会增强土壤呼吸，加速土壤中氧气的消耗，促进厌氧环境的形成，厌氧程度直接影响反硝化酶的合成和反硝化作用，进而增加N2O排放，有关研究表明，虽然土壤硝化反应和反硝化反应同时发生，但反硝化过程更有利于产生N2O。

施肥是影响N2O排放的决定性因素之一，施肥直接为硝化反应和反硝化反应提供反应底物，促进N2O排放，同时，当施氮量超过作物所需时，剩余的氮源会被土壤微生物利用，加剧N2O的排放。本试验中，高肥处理的N2O排放量更高的结果与以往研究结果一致，但是在相同施肥量和加气量下，灌水量增加，N2O排放通量变化不显著，可能是因为施肥和加气促进N2O排放比较显著，使灌水对其的影响被掩盖。

在本试验中，与不加气灌溉相比，加气灌溉会显著增加N2O排放，改善土壤通气性，缓解地下滴灌造成的缺氧状况，提高土壤酶活性和土壤微生物数量，促进硝化反应，同时促进土壤呼吸，消耗氧气，促进反硝化反应，因此，加气灌溉会同时促进硝化和反硝化反应，促进N2O的排放。

3.2土壤环境因子对土壤N2O排放的影响分析

土壤湿度、土壤温度和NO-3-N是影响土壤N2O排放的重要因素，其通过影响硝化和反硝化过程来影响N2O排放。目前，土壤N2O与WFPS的关系研究结论不尽相同。在奚雅静等的研究中，温室番茄土壤N2O与WFPS呈极显著的对数函数关系，且峰值出现在WFPS为60％-80％内；前人研究发现N2O排放与WFPS呈指数正相关；本试验中，N2O排放与WFPS呈指数正相关，但是剔除了移植后37 d之前的数据，因为37 d之前，土壤温度低，最高温度是21.3℃（图4），低温导致土壤微生物活性低，最终导致N2O排放量低，在此阶段，土壤温度是影响N2O的主要因子，WFPS和NO-3-N质量分数对N2O排放的影响被土壤温度的影响效果所掩盖。

追肥会增加土壤中NO-3-N质量分数，促进反硝化过程，提高N2O排放，剔除掉因为土壤温度较低的数据（37 d之前），NO-3-N质量分数与N2O排放呈指数正相关关系，这与杜娅丹等的研究结果一致，说明过量的氮源会以N2O的形式损失，因此可以通过控制施氮量来降低N2O排放。此外，在奚雅静等的研究中，相同施氮量下，有机肥部分代替氮肥会有效降低N2O排放，同时还会提高番茄产量，因此，实际生产中，还可以通过有机肥部分代替氮肥来降低N2O排放，实现番茄的增产减排。

土壤温度是影响土壤N2O排放的重要因素，一方面土壤温度通过影响土壤酶活性和土壤微生物活性而影响硝化和反硝化速率，进而影响N2O排放；另一方面，土壤温度通过影响微生物活动改变土壤氧气和有效性碳的含量，进而影响N2O排放，并且土壤温度还影响土壤溶液中氧气的吸收与释放。有研究指出当土壤温度在10-35℃时，土壤反硝化生物活性可提高1.5-3.0倍，这解释了本试验中番茄苗期N2O排放量低的现象。土壤温度与土壤N2O排放的关系，前人研究结果并不一致。在郑循华等的研究中，N2O排放通量随土壤温度的变化呈正态分布，大量研究表明，温度升高会促进N2O的排放；但是也有研究表明，土壤N2O排放与土壤温度呈负相关关系，这是因为春夏季试验温度不断升高，且只施基肥，因此N2O在整个生育期中呈不断下降趋势。在某些特定土壤环境中，土壤温度对N2I排放的影响作用亦可被其他环境因子所掩盖。Han等研究了不同灌水量对土壤N2O排放的影响，结果表明土壤温度并非影响N2O排放的主要影响因子，其作用被水分的影响效果所掩盖。在本试验中，土壤温度在小于26.0℃时，N2O排放通量与土壤温度呈指数正相关关系，主要是受到NO-3-N质量分数的影响，由图4可知，生育前期NO-3-N质量分数高，N2O排放通量随着温度升高逐渐变大，两者呈正相关关系；土壤温度大于26℃时，N2O排放通量与土壤温度呈线性负相关关系，此阶段大部分数据处于生育后期，生育后期NO-3-N质量分数逐渐减少，且此时的WFPS已经降低到较低水平，土壤微生物活性降低，从而导致N2O排放通量降低，土壤温度持续上升，因此呈线性负相关关系。可见，土壤温度、土壤湿度和NO-3-N是影响土壤N2O排放的主要因素，而且水肥气交互作用对土壤N2O排放影响效果明显，在某些情况下，土壤温度（湿度）对N2O排放的影响作用会被其他环境因子的影响效果所掩盖。

3.3水肥气耦合对番茄产量的影响

水肥气均会影响到番茄产量，其主要通过影响土壤微生物活性、多样性和作物根系来影响作物产量，不同水肥气处理使土壤环境因子状态发生改变，比如土壤湿度、土壤温度、氧气含量和NO-3-N含量等，这些环境因子通过对土壤微生物和作物根系产生影响，进而共同影响作物产量。灌水和施肥量的增加会增加作物产量的结论已经被许多研究证实，本试验也得到相同结果，但是过量的灌水和施肥会对作物根系和土壤微生物活性造成危害，降低作物产量，因此，选择合适的灌水和施肥水平至关重要。本试验中，加气灌溉会提高番茄产量，因为地下滴灌会在滴头附近形成湿润锋，土壤会长期处在水分饱和状态，但是地下滴灌作物根系通常会生长在滴头附近，因此作物根系会处于缺氧胁迫状态，根系缺氧代谢会形成有毒物质，抑制根系功能和植物生长，降低作物产量，加气灌溉将水气混合物输送到作物根部，可以有效缓解地下滴灌造成的缺氧胁迫，有利于作物生长，提高作物产量。

4结论

（1）土壤N2O排放通量在全生育期内呈现出先升高后下降的趋势，灌水量、施肥量和加气量的增加均会增加土壤N2O排放通量。I2处理的N2O排放通量比I1处理平均增加14.8％（Pgt;0.05），F2处理比F1处理平均增加34.9％（Plt;0.05）。与CK处理相比，A1处理和A2处理的N2O排放通量分别增加10.0％（Pgt;0.05）和62.9％（Plt;0.05）。

（2）土壤N2O排放通量与土壤充水孔隙度呈指数正相关关系，当土壤温度小于26℃时，与土壤温度呈指数正相关关系，当土壤温度大于26℃时，与土壤温度呈线性负相关关系，与NO-3-N质量分数呈指数正相关关系，多种因素共同影响N2O排放。

（3）综合考虑番茄产量、N2O累积排放量、灌溉水分利用效率、氮肥偏生产力和单产N2O累积排放量，本试验推荐施氮量为180 kg·hm-2的1倍气充分灌溉（K=1.0）为温室番茄增产、节水、减排较佳的灌溉模式。