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地膜覆盖和氮肥施用作为现代农业生产中两种重要的农艺措施,对作物和土壤性质的影响已有大量的研究报道。氧化亚氮(N2O)是最主要的温室气体之一,它在产生温室效应的同时还会对臭氧层形成强烈的破坏作用,而农业生态系统已经成为产生N2O的重要来源。目前关于覆膜和施氮对农田生态系统N2O排放影响的研究并不多见,以菜地生态系统为研究对象的报道更加鲜有。本文选取辣椒-萝卜轮作菜地为试验对象,于2014年5月2016年3月在农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站进行了为期2年的野外观测试验(第一年:2014年5月18日2015年3月22日,第二年:2015年3月23日2016年3月14日),设置覆膜无氮(FN0)、覆膜低氮(FN1)、覆膜中氮(FN2)、覆膜高氮(FN3)和不覆膜无氮(NN0)、不覆膜低氮(NN1)、不覆膜中氮(NN2)、不覆膜高氮(NN3)八个处理,针对地膜覆盖和不同施氮水平对菜地生态系统N2O排放特征及影响因素、土壤水热状况和碳氮组分等问题开展了研究,以期阐明覆膜后菜地土壤N2O的排放特点,揭示环境因素和氮肥施用量对膜下菜地土壤N2O排放的影响机制,为探索减少菜地生态系统N2O排放的农田管理措施提供理论依据。主要研究结果如下:(1)整个观测期间,FN3、FN2、FN1以及FN0的N2O平均排放通量分别为503.76、163.31、137.47和46.98μg·m-2h-1,NN3、NN2、NN1和NN0的均值分别为468.91、264.42、165.28和52.04μg·m-2h-1,覆膜能明显减少低氮和中氮条件下N2O的排放(P<0.05)。进一步分时期进行比较发现,覆膜对菜地N2O排放的影响很大程度上取决于不同种植季节土壤的环境条件以及降水状况,春夏季地膜盖措施会减少N2O的排放,而秋冬季节覆膜对土壤N2O的排放则表现为促进作用。(2)氮肥施用是促进菜地N2O气体排放的一个重要因素,两年观测期间,N2O的平均排放通量表现为随氮肥施入量的增大而增加,并且单因素方差分析显示,相比于不施肥菜地,高氮处理对覆膜与常规菜地N2O排放的促进作用尤为明显(P<0.05)。本研究区域菜地N2O排放系数在第一年秋冬季节FN3条件下最高,为4.36%,其它种植季节各处理N2O排放系数的范围在0.14%2.91%之间。(3)除高氮处理外,覆膜使中、低以及无氮处理菜地N2O累积排放量的年均值分别减少了61.73%、20.25%和28.50%,而施肥则会增加土壤N2O总的累积排放量,并且施氮量越高N2O累积排放量越大,NN3(74.95 kg·hm-2)>NN2(42.26kg·hm-2)>NN1(26.42 kg·hm-2)>NN0(7.89 kg·hm-2),FN3(80.52 kg·hm-2)>FN2(26.13 kg·hm-2)>FN1(21.97 kg·hm-2)>FN0(6.14 kg·hm-2)。除此之外,各处理的N2O累积排放量还表现出了明显的年际差异,第二年的年累积排放量明显低于第一年的值。(4)整个观测期间,不同深度土层中N2O浓度与地面N2O的排放趋势高度相似,土壤剖面10 cm、20 cm和30 cm处N2O平均浓度分别为,覆膜:1.84、2.77和2.95 ppmv(1 ppmv=10-6 V/V),常规:1.56、2.71和2.70 ppmv,基本表现为随土层深度的增加而增大,但相同土层深处常规和覆膜处理下土壤N2O浓度无显著性差异(P>0.05)。(5)覆膜垄沟处理下N2O的平均排放通量仅在第一年的秋冬萝卜种植季节(56.91μg·m-2h-1)略高于覆膜垄上N2O的平均排放通量(49.30μg·m-2h-1)(P>0.05)。而在第二年的辣椒-萝卜种植期间,覆膜垄沟N2O的排放通量与常规垄沟的数值相当,均低于覆膜垄上N2O的排放(P>0.05),说明覆膜对菜地土气间N2O的主要传输方式并无明显影响。(6)地膜覆盖后10 cm、20 cm和30 cm深土层土壤温度相比于常规处理分别提高了3.8%、3.4%和4.9%。地膜的保水作用在秋冬萝卜种植期间得到了更加充分的体现。在第一年的春夏季和次年秋冬季节覆膜增加土壤中无机氮素以及碱解氮含量的作用突出(P<0.05),而对土壤TN及其可溶性组分影响并不明显(P>0.05),说明覆膜对土壤中矿质氮素的含量起着至关重要的作用。覆膜对菜地土壤整个观测期间SMBC、SMBN平均含量的影响并不显著(P>0.05),但在第一年秋冬季节能够明显提高土壤SMBC、SMBN的含量(P<0.05);并且,在两年萝卜种植期间覆膜均能够极显著的提高菜地土壤脲酶活性(P<0.01),而春夏季覆膜对增加菜地土壤脲酶活性的效果较弱;在温度相差不大的条件下水分可能是限制菜地土壤SMBC、SMBN含量高低的主要原因,而土壤脲酶活性则受到土壤pH的影响较大。(7)两年萝卜种植期间,高氮水平下,覆膜萝卜产量较未覆膜的分别提高了42.39%和33.70%。而其他条件下,覆膜与常规菜地作物产量相差不大,但各施氮处理下作物的产量为未施氮处理的23倍。由此看出,覆膜措施并未表现出增产效益,只有在高氮条件下覆膜对蔬菜产量的促进作用才得以体现。(8)土壤温度、铵态氮含量以及土壤碳氮比(C/N)则与菜地土壤N2O的排放密切相关,除此之外,常规菜地N2O的排放还受到降水量的制约,而土壤pH是影响覆膜菜地N2O排放的重要因子之一。