灌溉水鹽分和灌水量對溫室氣體排放與玉米生長的影響

魏琛琛 任樹梅 徐子昂 張美桃 魏 榕 楊培嶺

(1.中國農業大學水利與土木工程學院， 北京 100083； 2.武漢市青山區水務和湖泊局， 武漢 430080；3.北京市大興區水務局， 北京 102600)

0 引言

河套灌區的農業生產長期依賴于過境的黃河水進行灌溉，由于政策性節水，河套灌區的引黃水量將減少至40億m3(減少20%以上)，這使當地的農業生產面臨巨大的挑戰[1]。因此，尋找農業灌溉替代水源、并制定合理的灌溉定額對河套灌區農業可持續發展具有重要意義。

由于高蒸發、低降雨的氣候條件，加之常年不合理的灌溉，河套灌區地下微咸水(礦化度2～5 g/L)儲量豐富，可利用量達7.21億m3，具有較大的利用潛力[2-3]。因此，利用微咸水代替淡水灌溉是解決當地農業水資源短缺的有效措施之一。利用微咸水灌溉能夠提供作物生長所需的水分，但也會導致土壤鹽分累積，改變土壤環境，進而影響作物生長[4-5]。膜下滴灌通過“多次少量”的局部濕潤方式，不但可以減少土壤蒸發、將鹽分淋洗至濕潤體周圍、減小鹽分對作物的不利影響，而且還能夠提高水分與養分的利用效率，被認為是利用微咸水灌溉的有效方式[6]。土壤水分根據“鹽隨水動”的原則控制土壤中鹽分的運移，當灌水量較低時，鹽分會在土壤表面累積，且較少的水分不能滿足作物生長的需求；當灌水量較高時，土壤鹽分與養分會被淋洗至深層土壤，這不僅降低了水分與養分的利用效率，被淋洗的鹽分和養分還會污染地下水。因此，在地下水與微咸水灌溉條件下，探究不同灌水量對作物及土壤性質的影響對于選取適宜河套灌區的地下水與微咸水灌溉模式具有重要意義。

不同的灌溉水鹽分和灌水量不僅對土壤理化性質、作物生長產生影響，還會影響土壤溫室氣體的排放。CO2和N2O是導致全球變暖的2種主要的溫室氣體，土壤被證實是CO2和N2O的主要排放源，所排放的CO2和N2O分別約占全球人為排放的26%和59.4%[7-8]。土壤CO2和N2O主要通過土壤根際呼吸與微生物參與的硝化、反硝化過程進行排放[9-10]。灌溉水鹽分會通過影響土壤根際呼吸、酶和微生物活性，進而影響土壤CO2和N2O排放。目前，對土壤CO2和N2O排放影響的研究多集中于耕作、灌溉與施肥等因素，而關于灌溉水鹽分對土壤CO2和N2O排放影響的研究相對較少，且結論尚未達成一致[11-13]。例如，鄒其會等[14]在冬小麥-夏玉米輪作試驗中觀測到，灌溉水鹽分顯著降低了土壤CO2、N2O排放；KONTOPOULOU等[15]在希臘用咸水灌溉大豆后發現，灌溉水鹽分不會影響土壤CO2、N2O排放；MARTON等[16]收集不同鹽度的潮汐土壤進行培養試驗，發現鹽分在一定程度上促進了土壤CO2、N2O排放。土壤水分是影響溫室氣體排放的重要因素，主要通過影響土壤O2濃度、酶和微生物活性以及氣體在土壤中的擴散速率來影響溫室氣體排放[17]。研究表明，土壤水分對溫室氣體排放的影響存在閾值，過高或過低的土壤水分含量均會抑制溫室氣體排放[18]。目前，關于土壤水分對溫室氣體排放的研究主要集中于不同灌溉方式與施肥梯度條件下，對不同灌溉水鹽分條件下的相關研究仍然缺乏。在地下水與微咸水灌溉條件下，探討避免鹽分累積和作物減產、且溫室氣體排放較少的最優灌溉模式對灌區農業可持續發展具有重要意義。

本文于2019年在河套灌區以膜下滴灌春玉米為研究對象進行田間試驗，在3種不同灌水量條件下，研究地下水與微咸水灌溉對土壤理化性質(含水率、電導率、pH值、銨態氮含量、硝態氮含量)、溫室氣體排放及春玉米生長的影響，旨在為河套灌區制定適宜的地下水與微咸水灌溉定額提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2019年4—9月在內蒙古自治區巴彥淖爾市曙光試驗站(40°46′N,107°24′E)開展。試驗區為典型的干旱大陸性氣候，多年平均降雨量142.1 mm，平均蒸發量2 306.5 mm。試驗期間平均土壤溫度為17.6℃，累積降雨量為63.68 mm，逐日氣象條件如圖1a所示。試驗區耕層土壤為粉砂壤土，砂粒、粉粒和黏粒質量分數分別為29.93%、62.38%和7.69%，田間持水率為19.80%，容重為1.50 g/cm3。播前土壤pH值為8.89，電導率為292.98 μS/cm，銨態氮質量比為1.87 mg/kg，硝態氮質量比為7.96 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗采用2種不同礦化度的水源灌溉，即含鹽量為1.1 g/L(電導率為1 830 μS/cm)的當地地下水與5.0 g/L(電導率為8 004 μS/cm)的微咸水(分別表示為S1和S2)。微咸水在當地地下水的基礎上加入濃度比為1∶2的KCl與NaCl配置而成。同時參考相關文獻與當地的春玉米灌溉經驗，在每種灌溉水鹽分的基礎上設置了低、中、高3個灌水水平，分別為210、255、300 mm(分別表示為W1、W2和W3)[19-20]。試驗采用全因素設計，共計6個處理，每個處理設置3個重復，共計18個隨機分布的試驗小區，具體試驗方案如表1所示。試驗選取當地常規種植的春玉米“西蒙3358”為供試作物，采用“膜下滴灌+寬窄行”的灌溉與種植模式，寬行距為70 cm、窄行距為40 cm，株距為30 cm。窄行中心布設有滴灌帶并覆蓋有薄膜，選取甘肅大禹節水集團股份有限公司生產的貼片式滴灌帶，壁厚0.4 mm，滴頭流量2 L/h，滴頭間距30 cm。春玉米于4月26日播種，9月11日收獲，生育期為139 d。春玉米生育期灌水與施肥制度如圖1b(圖中箭頭處表示各處理施肥時間)所示，各處理灌水周期為6 d，在春玉米生育期共計灌水17次。春玉米生育期總施氮量為300 kg/hm2，其中，播前各處理將磷酸二銨(施用量375 kg/hm2)和尿素(施用量75 kg/hm2)作為基肥施入土壤，剩余氮肥以尿素的形式分別在春玉米拔節期、抽穗期和灌漿期以2∶2∶1的比例溶于灌溉水后通過比例施肥器與滴灌系統施入膜下土壤。

表1 田間試驗處理

1.3 測定項目與方法

1.3.1溫室氣體排放

土壤溫室氣體采集于春玉米苗期開始至收獲期結束，每10 d測定1次，并在施肥后第1、2、3、5、7天加測，氣體利用靜態暗箱法原位采集。靜態箱由頂箱(0.5 m×0.5 m×0.5 m)和底座(0.5 m×0.5 m×0.15 m)組成：頂箱由3 mm厚的不銹鋼板制成，箱內對稱布設了2個風扇以便采樣時將箱內氣體混合均勻，并設有溫度計插槽用于觀測采樣時箱內溫度的變化，箱外布設了3 cm厚的泡沫板與黃色膠帶防止采樣時箱內溫度升高過快；底座于播前插入各小區膜下0～15 cm土壤中直到玉米收獲，底座頂部設有3 cm厚的凹槽用于放置頂箱，采集氣體時往凹槽中注水密封防止采樣箱內外空氣交換。氣體采集時間為08：30—11：30，罩箱后30 min內每10 min采集1次，利用醫用三通與50 mL的注射器將采集的氣體轉移到100 mL的氣體采樣袋中。氣體采集結束后，在室內利用氣體濃度分析儀(Picarro G2308型)測定氣體采樣袋中CO2、N2O濃度，氣體排放通量計算公式為

(1)

式中F——氣體排放通量，mg/(m2·h)

ρ——標準大氣壓下的氣體密度，g/cm3

H——頂箱高度，m

T——采樣期間箱內空氣的平均溫度，℃

Δc/Δt——采樣時箱內氣體濃度隨時間變化的斜率，mL/(m3·h)

氣體累積排放量計算公式為

(2)

式中M——氣體累積排放量，t/hm2

Fi、Fi+1——第i和第i+1次氣體排放通量，mg/(m2·h)

ti、ti+1——第i和第i+1次采集氣體時刻

n——采樣總次數

全球增溫潛勢計算公式為

Gwp=MCO2+265MN2O

(3)

式中Gwp——全球增溫潛勢，t/hm2

MCO2——土壤CO2累積排放量，t/hm2

MN2O——土壤N2O累積排放量，t/hm2

1.3.2土壤理化性質

生物醫藥產業的監管手段過于單一，完全依靠監管部門進行監管，沒有發揮民眾和媒體的監管作用；缺乏有效性，主要對生物醫藥產品的外包裝、產品標識和名稱等外在問題進行監管，而很少關注其生產過程和生產技術等內在問題，導致很多“金玉其外，敗絮其中”的生物醫藥產品流入市場；以抽樣監管為主，無法全面監管所有生物醫藥產業和生物醫藥產品生產和銷售的全過程。

在采集氣體的同時，用土鉆鉆取靜態箱附近0～30 cm的膜下土壤，部分土壤裝入鋁盒中利用干燥法測定土壤質量含水率，其余土壤風干、均質化后過1 mm篩用于測定其他土壤理化性質。

土壤電導率(EC1:5)與pH值測定：準確稱量10 g風干土壤并加入50 mL去離子水，在恒溫振蕩器中以180 r/min振蕩30 min，靜置30 min后取30 mL上清液在高速離心機中以4 000 r/min離心30 min，用校準后的多參數儀(SG23型)測定上清液的EC1:5與pH值。

土壤銨態氮與硝態氮含量測定：準確稱量5 g風干土并加入50 mL的氯化鉀溶液(2 mol/L)浸提，在恒溫振蕩器中以180 r/min振蕩60 min，靜置30 min后過濾得到上清液，用連續流動分析儀(Alliance Futura Ⅱ)測定上清液中銨態氮與硝態氮含量。

1.3.3玉米生長指標

在春玉米收獲期，各小區選取長勢均勻的3株玉米測量生長指標與產量。其中：株高與葉面積采用卷尺測定，干物質量與籽粒產量干燥至質量恒定后測定。

1.4 數據處理與分析

采用Excel 2019軟件對數據進行整理，采用SPSS 21.0軟件對數據進行顯著性分析與相關性分析，當交互作用顯著時利用簡單效應分析各處理間差異，當交互作用不顯著時則利用主效應分析各處理間差異，采用SigmaPlot 12.5軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 土壤CO2、N2O排放通量

各處理土壤CO2排放模式類似，均表現為CO2的排放源，在生育期呈先增大后減小的趨勢(圖2a、2b)。生育期內觀測到3次CO2的排放峰值，均出現在3次追肥后1～3 d，S1W1、S1W2、S1W3、S2W1、S2W2和S2W3處理平均CO2排放峰值分別為901.05、903.88、1018.87、965.08、893.05、992.07 mg/(m2·h)，灌溉水含鹽量與灌水量均未對平均CO2排放峰值產生顯著影響(P>0.05)，但W3處理在S1和S2鹽分條件下平均CO2排放峰值均最高。S1W1、S1W2、S1W3、S2W1、S2W2和S2W3處理生育期CO2累積排放量分別為15.33、16.87、19.00、16.99、15.21、18.10 t/hm2(表2)。灌溉水含鹽量對土壤CO2累積排放量的影響不顯著(P>0.05)，灌水量顯著影響了土壤CO2累積排放量(P<0.05)。在S1與S2灌溉水鹽分條件下，W3處理土壤CO2累積排放量較W1、W2處理分別提高了12.62%～23.92%和6.56%～18.98%。

各處理春玉米生育期全球增溫潛勢如表2所示。灌溉水含鹽量對全球增溫潛勢并未產生顯著影響(P>0.05)，但灌水量顯著影響了全球增溫潛勢(P<0.05)：W3灌水量條件下全球增溫潛勢較W1、W2灌水量處理顯著提高，在S1和S2灌溉水鹽分條件下，W3處理全球增溫潛勢較W1、W2處理分別提高了14.19%～26.57%和13.03%～22.91%。

表2 春玉米生育期各處理土壤CO2、N2O累積排放量與全球增溫潛勢

2.2 土壤理化性質

各處理土壤含水率變化趨勢類似，在春玉米生育期呈逐漸降低的趨勢，但S2各處理含水率下降趨勢較S1各處理更為緩慢(圖3a、3b)。灌溉水含鹽量與灌水量均顯著影響了土壤含水率(P<0.05，表3)，含水率隨灌溉水含鹽量與灌水量增大顯著增大(P<0.05，表3)。由相關性分析可知(表4)，土壤含水率與土壤CO2和N2O排放通量均呈極顯著的正相關關系(P<0.01)。

生育期各處理土壤電導率整體呈增大的趨勢，隨灌水施肥呈一定的波動，但S1各處理土壤電導率增長趨勢較S2各處理更為緩慢(圖3c、3d)。灌溉水含鹽量與灌水量對土壤電導率存在顯著的交互作用(P<0.05，表3)：在W1、W2、W3灌水量條件下，S2處理較S1處理土壤電導率顯著提高了50.79%～77.64%；在S1灌溉水鹽分條件下，W2處理電導率較W1和W3處理分別減小了10.82%和4.28%，且W2處理與W1處理差異顯著；在S2灌溉水鹽分條件下，W2處理電導率較W1和W3處理分別減小了4.07%和12.59%，且W2處理與W3處理差異顯著。

生育期各處理土壤pH值隨灌水施肥呈波動提高的趨勢(圖3e、3f)。灌溉水含鹽量與灌水量對土壤pH值具有顯著的交互作用(P<0.05，表3)，土壤pH值隨灌溉水含鹽量與灌水量增大顯著增大。

各處理生育期土壤銨態氮含量呈波動型減小的趨勢(圖3g、3h)。灌溉水含鹽量顯著地減小了土壤銨態氮含量(P<0.05，表3)，S2處理條件下，W1、W2和W3處理銨態氮含量較S1相應處理分別減小了14.77%、18.02%和5.85%，但灌水量對土壤銨態氮含量并未產生顯著影響(P>0.05)。土壤銨態氮含量與CO2排放通量呈極顯著的正相關關系，與N2O排放通量呈負相關關系，但相關性不顯著(表4)。

表3 春玉米生育期各處理平均土壤含水率、電導率、pH值與無機氮含量

各處理生育期土壤硝態氮含量隨灌水施肥呈波動型變化，施肥后各處理土壤硝態氮含量迅速升高，隨后逐漸回落至施肥前水平(圖3i、3j)。灌溉水含鹽量與灌水量均未顯著影響土壤硝態氮含量(P>0.05)。由相關性分析(表4)可知，土壤硝態氮含量與CO2排放通量呈正相關關系，但相關性不顯著，與N2O排放通量呈極顯著的正相關關系。

表4 土壤CO2、N2O排放通量與土壤理化性質的相關系數

2.3 春玉米生長指標

灌溉水含鹽量與灌水量對春玉米株高、葉面積指數與干物質量具有顯著影響(表5)。相同灌水量條件下，S2處理較S1處理春玉米的株高、葉面積指數與干物質量顯著減小(P<0.05)，分別減小了9.85%～12.44%、33.97%～83.71%和9.93%～16.15%。在S1和S2灌溉水鹽分條件下，W3處理春玉米收獲期的株高、葉面積指數與干物質量均最高，分別較W1、W2處理提高了2.98%～6.18%、20.33%～508.79%和6.10%～41.79%。

表5 灌溉水含鹽量和灌水量對春玉米生長的影響

灌溉水含鹽量和灌水量對春玉米產量的影響效應不一致(表5)。在相同灌水量條件下，S2處理春玉米產量較S1處理顯著減小了30.88%～37.32%(P<0.05)。在S1與S2灌溉水鹽分條件下，W2、W3處理春玉米產量較W1處理顯著提高(P<0.05)，分別提高了26.15%～27.07%和34.29%～39.11%，但W2與W3處理間差異不顯著(P>0.05)。

灌溉水含鹽量顯著減小了春玉米的灌溉水利用效率(表5)，在W1、W2和W3灌水量條件下，S2較S1處理灌溉水利用效率分別減小了37.32%、33.75%和30.88%。盡管灌水量沒有對春玉米的灌溉水利用效率產生顯著影響，但在S1和S2灌溉水鹽分條件下，W2處理的灌溉水利用效率均高于W1和W3處理，分別提高了4.65%～18.51%和10.59%～13.57%。

3 討論

3.1 灌溉水鹽分和灌水量對土壤理化性質和春玉米生長的影響

水分是植株生長的必要條件，適宜的灌水量在滿足作物生長的條件下，既能減少水分與養分的流失，又能避免土壤鹽分的累積。研究結果表明，在不同灌溉水鹽分條件下，土壤含水率均隨灌水量增大呈增大趨勢，但土壤鹽分含量隨灌水量的變化趨勢與含水率不同。在地下水灌溉條件下，土壤鹽分含量由大到小表現為W1、W3、W2；而在微咸水灌溉條件下，土壤鹽分含量由大到小表現為W3、W1、W2。在2種灌溉水鹽分條件下，W2處理土壤鹽分累積均較小，這可能是因為當灌水量較小時，水分對鹽分的淋洗作用相對較小，且由于耕層較強的蒸發作用，土壤鹽分會出現“表聚”現象[2]；在灌水量較高時，雖然水分對鹽分的淋洗作用增強，但水分攜帶的鹽分也相應增多，且土壤蒸發時被淋洗的深層土壤鹽分也會隨水分進入表層土壤。此外，W1和W3處理在不同灌溉水鹽分條件下土壤鹽分的累積情況不同。這可能是由于當灌溉水含鹽量較小時，水分對鹽分主要表現為淋洗作用，灌水量較小時會使土壤的鹽分淋洗不完全；當灌溉水鹽分較大時，較高的灌水量攜帶進入土壤的鹽分較多，使土壤鹽分含量在生育期內始終維持在較高水平。當灌水量提高時，灌溉水攜帶的Na+通過增大土壤鈉吸附比，進而提高了土壤pH值[3]。盡管春玉米株高、葉面積指數與干物質量隨灌水量增大而增大，但在W2灌水量條件下，春玉米灌溉水利用效率最高，且產量與W3處理差異不顯著。綜合考慮土壤鹽分累積與春玉米生長，W2處理是河套灌區適宜采用的灌溉水平。

微咸水灌溉顯著增大了土壤耕層鹽分含量，當土壤鹽分含量增大時土壤的滲透勢會相應改變，進而影響作物吸水；與此同時，土壤鹽分含量增大減小了土壤大孔隙含量、增大了土壤小孔隙含量，導致土壤導水率與入滲速率減小；且微咸水攜帶的Na+使土壤的鈉吸附比增大，進而提高土壤pH值[3,21]。春玉米生長過程中對Na+的抗斥能力較差，微咸水帶入土壤中的Na+會對植株造成離子毒害，鹽分脅迫也會降低葉片的光合速率、蒸騰速率與氣孔導度，同時導致葉片的葉綠素含量下降，這些因素都會影響春玉米植株生長與干物質積累[22-23]。本文研究結果也表明，利用微咸水灌溉時，春玉米各生長指標、產量與灌溉水利用效率較地下水灌溉均顯著降低，且土壤含水率高于地下水灌溉處理。這是由于當植株受到鹽分脅迫時，土壤的水分消耗也會相應減小，根系吸收的水分會優先分配給植株蒸騰與植株生長，其次才被分配給籽粒生長[24]。

3.2 土壤CO2、N2O排放的日變化規律

土壤呼吸和微生物分解是農田土壤CO2產生的重要途徑，土壤酶和微生物參與的硝化和反硝化作用是農田土壤N2O產生的主要途徑。研究結果表明，春玉米生育期土壤CO2和N2O排放具有明顯的季節性變化特征。土壤CO2和N2O排放通量與空氣溫度變化趨勢一致，在春玉米生育期整體呈先增大后減小的趨勢，這與王帥杰等[25]的結論一致。隨春玉米生長與大氣溫度升高，土壤呼吸作用與酶和微生物活性也會相應增高，使得土壤CO2和N2O排放相應呈增大趨勢。同時，在追肥后1～3 d土壤CO2、N2O出現了排放峰值，這可能是由于在追肥后1～3 d尿素就基本完成水解，在這期間土壤無機氮含量較施肥前顯著增大，這不但能夠促進土壤根際呼吸，還為土壤的硝化與反硝化作用提供了充足的反應基質[26-27]。相關性分析結果表明，土壤CO2和N2O排放通量與土壤含水率、無機氮含量的相關性較好，表明土壤含水率和無機氮含量是影響土壤CO2與N2O排放的重要因素，這與之前大多數田間試驗得出的研究結果一致[28-29]。

3.3 灌溉水鹽分和灌水量對土壤CO2、N2O排放的影響

土壤水分含量是影響土壤CO2和N2O排放的重要因素，而灌水量直接影響了土壤水分含量。已有研究結果表明，當土壤含水率小于田間持水率時，土壤CO2和N2O排放通量隨土壤含水率的增大呈增大趨勢[12,18]。本研究結果表明，土壤CO2和N2O累積排放量在W3灌水量條件下高于W1和W2處理。這是因為土壤含水率增大時，土壤可溶性基質與微生物接觸也相應增加，從而提高土壤酶和微生物活性，進而促進了土壤CO2的排放[17]；與此同時，當土壤含水率增大時，土壤O2含量會相應減小，這在一定程度上會促進土壤硝化細菌脫氮與反硝化作用，進而促進土壤N2O的排放[30]。

灌溉水鹽分可能通過影響土壤性質(含水率、鹽分含量、pH值和無機氮含量)、土壤酶和微生物活性，進而影響土壤CO2和N2O排放。郭慧楠等[26]和王國棟等[31]研究表明，利用微咸水連續灌溉土壤10年后，土壤酶活性、微生物生物量、有機質含量和全氮含量較淡水灌溉顯著降低，土壤N2O排放也會顯著減小。WANG等[32]認為利用微咸水灌溉后，土壤異養微生物活性減小，土壤CO2排放也相應減小。而本研究結果表明，短期利用微咸水灌溉后，灌溉水鹽分并不會顯著影響土壤CO2排放。這可能是由于土壤具有緩沖性，當短期利用微咸水灌溉時，土壤尚未達到鹽堿土的水平(平均電導率均小于700 μS/cm)，微生物能夠通過提高自身的代謝效率適應鹽分的干擾[33]。本研究結果還表明，在同等灌水量條件下，S2處理土壤N2O累積排放量均高于S1處理，且在高灌水量條件下差異顯著。這可能是由于微咸水灌溉通過減小土壤蒸發、抑制作物吸水使土壤含水率提高，進而促進了土壤N2O排放。ZENG等[34]研究結果表明，土壤鹽分含量對土壤硝化和反硝化速率的影響存在閾值，當土壤電導率小于1 130 μS/cm時，土壤硝化和反硝化速率隨土壤鹽分含量的增大而增大，而本次試驗所測量的電導率均在205.60～947.67 μS/cm之間，表明鹽分可能促進了土壤的硝化和反硝化速率。土壤電導率與土壤pH值呈正相關關系(表4)，CHENG等[35]在森林與草地的研究結果表明，土壤pH值增加促進了土壤的硝化作用和N2O排放。這與本研究結果類似，本研究結果表明土壤電導率、土壤N2O排放通量均與土壤銨態氮含量呈負相關關系，而與土壤硝態氮含量呈正相關關系，這表明土壤鹽分增大可能通過促進硝化作用來促進土壤N2O排放。利用微咸水灌溉后還會導致土壤的Na+、K+含量和pH值升高，進而提高土壤的鹽析能力，降低N2O的溶解度，從而促進土壤N2O排放[36]。當土壤鹽分增大后，還有可能會抑制土壤N2O還原酶活性，減少N2O向N2還原，進而導致土壤N2O累積[37]。

4 結論

(1)土壤含水率、pH值隨灌溉水含鹽量和灌水量的增加而顯著增大，土壤銨態氮含量隨灌溉水含鹽量增加而減小，土壤電導率隨灌溉水含鹽量的增加而增大。在地下水(含鹽量1.1 g/L)灌溉條件下，土壤電導率由大到小表現為低灌水量(210 mm)、高灌水量(300 mm)、中灌水量(255 mm)；在微咸水(含鹽量5.0 g/L)灌溉條件下，土壤電導率由大到小表現為高灌水量(300 mm)、低灌水量(210 mm)、中灌水量(255 mm)。

(2)灌溉水含鹽量對土壤CO2排放并未產生顯著影響，但灌水量顯著影響了土壤CO2排放。在地下水與微咸水灌溉條件下，高灌水量土壤CO2累積排放量較低灌水量和中灌水量分別提高了12.62%～23.92%和6.56%～18.98%。灌溉水鹽分整體促進了土壤N2O排放，在不同灌水量下，微咸水灌溉的土壤N2O累積排放量較地下水灌溉處理提高了19.86%～44.21%；灌水量顯著影響了土壤N2O排放，在地下水與微咸水灌溉條件下，高灌水量時的N2O累積排放量較低灌水量和中灌水量處理分別提高了34.08%～63.74%和60.02%～97.01%。

(3)微咸水灌溉抑制了春玉米生長，降低了春玉米產量和水分利用效率。在相同灌水量條件下，微咸水灌溉后春玉米株高、葉面積指數、干物質量和產量分別較地下水灌溉處理減小了9.85%～12.44%、33.97%～83.71%、9.93%～16.15%和30.88%～37.32%。灌水量的增加顯著促進了春玉米的生長，但整體來看，中灌水量處理與高灌水量處理對春玉米生長并未產生顯著影響。

(4)本試驗條件下，地下水和微咸水灌溉在灌水量255 mm時能夠得到較高的春玉米產量和灌溉水利用效率，在此基礎上，土壤電導率、CO2和N2O累積排放量、全球增溫潛勢相對較低，可作為灌區地下水和微咸水灌溉時的最優灌溉定額。本研究可為河套灌區制定春玉米地下水與微咸水膜下滴灌灌溉定額提供理論依據。