基于產量和N2O排放的溫室番茄灌溉模式

摘要：為了揭示設施菜地N2O排放的變化規律，了解水肥氣耦合對設施菜地土壤N20的影響，對不同水肥氣處理進行綜合評價，提出合理的減排措施。試驗以番茄為供試作物，設置了灌水水平（I）、施肥水平（F）和加氣水平（A）3個因素，以不加氣（CK）充分灌溉條件下2個施肥水平為對照，設置Il和I2（分別為虧缺灌溉和充分灌溉，對應作物一皿系數（Kp）分別為0.8和1.0）2個灌水水平，F1和F2（分別為低肥和高肥，對應施氮量為180 kg·hm-2和240 kg·hm-2）2個施肥水平，A1和A2（分別為1倍氣和2倍氣）2個加氣水平，共10個處理。采用靜態暗箱-氣相色譜法對番茄全生育期N2O排放進行監測分析，系統研究水肥氣耦合對溫室番茄土壤N2O排放的影響及其影響因素。結果表明：灌水量和施肥量的增加均會增加土壤N2O排放通量，I2處理的N2O排放通量比I1處理平均增加14.79％（Pgt;0.05），F2處理比F1處理平均增加34.90％（Plt;0.05）。加氣灌溉對土壤N2O排放通量有顯著影響，與CK處理相比，A1和A2處理分別增加10.02％（Pgt;0.05）和62.92％（Plt;0.05）。土壤N2O排放通量與土壤充水孔隙度呈指數正相關關系，與NO-3-N含量呈指數正相關關系，當土壤溫度小于等于26℃時，N2O排放通量與土壤濕度呈指數正相關關系，土壤溫度大于26℃時，呈線性負相關關系。綜合考慮番茄產量、N2O累積排放量、灌溉水分利用效率、氮肥偏生產力和單產N2O累積排放量，推薦施肥量為180 kg·hm-2的1倍氣充分灌溉（K=1.0）為溫室番茄增產、節水、減排的較佳灌溉模式。

關鍵詞：N2O排放；水肥氣耦合；溫室番茄；土壤；灌水量；施肥量

中圖分類號：S641.2；S626 文獻標志碼：A 文章編號：1672-2043（2024）01-0202-12 doi：10.11654/jaes.2023-0194

溫室氣體排放增加導致輻射強迫增強和全球變暖，影響極端天氣事件，如極端溫度、強降水和干旱變化等，對人類生產生活產生巨大威脅。氧化亞氮（N2O）是大氣中重要的溫室氣體，IPCC第六次評估報告指出，N2O在100年尺度上的全球增溫潛勢（Global Warming Potential，GWP）是CO2的273倍，因其增溫效應大而受到廣泛關注。農田生態系統是N2O排放的主要來源，對全球氣候變化產生重大影響，農業N2O排放量占全球人為活動產生的78％。隨著社會的發展和人們需求的提高，設施農業發展迅速，已經成為現代農業生產的重要組成部分，但是設施菜地施肥量高且灌水頻繁，N2O大量排放加劇了溫室效應，因此，研究設施菜地N2O的排放規律和影響因素，提出增產減排措施，對緩解全球變暖具有重要意義。

水肥氣對土壤N2O排放具有重要影響，其主要是通過影響土壤環境因子，如土壤濕度、土壤溫度、土壤礦物質氮濃度、土壤微生物群落多樣性等，進而對土壤N2O排放產生影響。已有研究表明，土壤充水孔隙度（WFPS）、土壤溫度、NO-3-N含量是影響土壤N2O排放的重要因素，灌水量的變化，會改變土壤通氣性，從而影響硝化和反硝化反應，改變N2O排放。蘇星源等研究發現，灌水量增加會通過增加nir基因豐度來促進土壤反硝化進程，進而促進N2O排放。劉麗君等和李銀坤等研究發現，施氮量增加會增加NH+4-N和NO-3-N含量，顯著增加N2O排放，減少施肥是降低土壤N2O排放最直接有效的措施。加氣灌溉可以緩解作物根區缺氧狀況，促進作物生長，提高作物產量。Chen等和雷宏軍等研究發現，加氣灌溉會改善土壤通氣狀況，促進N2O排放。目前研究大多集中于水、肥、氣等單因子對土壤N2O排放的影響，而對于水肥氣三者交互作用對土壤N2O排放特征缺乏系統研究，土壤環境因子對N2O排放的影響缺乏系統分析。

番茄具有豐富的營養價值，其種植面積逐年增加，截至2020年，我國種植面積超過110萬hm2。本試驗以設施番茄為對象，設置灌水水平、施肥水平和加氣水平3個因素，研究水肥氣耦合對番茄產量、N2O排放和土壤環境因子的影響，分析土壤環境因子與土壤N2O排放通量的關系，確定影響N2O排放的主要因子及其作用機制，綜合考慮N2O累積排放量、灌溉水分利用效率、氮肥偏生產力和番茄產量等指標進行綜合評價，提出優產、節水、減排的較佳灌溉模式，為設施菜地土壤N2O減排提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗區概況

試驗在西北農林科技大學日光溫室進行（34°20′N，108°04′E）。土壤類型為填土，屬于棕壤土，1m土層內平均土壤干容重為1.35 g·cm-3，土壤密度為2.65g·cm-3，土壤孔隙度為49.06％，田間持水量為23.8％（質量含水率）。番茄移植前測得0-20 cm深度層土壤的有機質、全氮、全磷和全鉀質量分數分別為9.51、1.86、1.40 g·kg-1和20.22 g·kg-1，pH為7.65。土壤砂粒（gt;0.05-1.00 mm）、粉砂顆粒（gt;0.005-0.05 mm）和黏粒（≤0.005 mm）分別占26.0％、33.0％和41.0％。

番茄全生育期氣象數據如圖1所示。溫室內氣溫與相對濕度基本呈相反趨勢，氣溫和相對濕度分別在14.26-32.27℃和37.76％-94.27％內波動；太陽輻射和光合有效輻射變化趨勢大致相同，分別在5.62-147.21 W·m-2和9.05-242.97 umol·m-2·s-1內波動。

1.2試驗設計

試驗以溫室番茄為供試作物（品種為“金鵬八號”），為2021年春夏茬，番茄于3月26日移植（三葉一心至四葉一心），7月9日收獲，全生育期共105 d，生育期劃分為苗期（0-30 d）、開花坐果期（31-51 d）、果實膨大期（52-77 d）、成熟期（78-105 d）。

灌水方式為地下滴灌，滴頭埋深15 cm，滴頭間距35 cm。每小區種植11株，番茄在滴頭正上方進行移苗，移苗當天進行漫灌，保證幼苗存活，之后進行覆膜，小區之間壟寬40 cm，壟間設置深80 cm的塑料薄膜，防止水分橫向運移。

試驗設置灌水水平（I）、施肥水平（F）和加氣水平（A）3個因素，以不加氣（CK）充分灌溉條件下2個施肥水平為對照，設置I1和I2[分別為虧缺灌溉和充分灌溉，對應作物-皿系數（K）分別為0.8和1.012個灌水水平，F1和F2（分別為低肥和高肥，對應施氮量為180 kg·hm-2和240 kg·hm-2）2個施肥水平，A1和A2（分別為1倍氣和2倍氣）2個加氣水平，共10個處理，具體見表1。每個處理3個重復，共30個小區，各小區采用完全隨機設計布設。

灌水定額由安置在溫室內的E601型蒸發皿的蒸發量確定，按兩次灌水間隔內蒸發量值進行灌水，每次灌水在當天早上8：00進行。小區灌水定額如式（1）：

利用Mazzei 287型文丘里計（Mazzei InjectorCompany，LLC，美國）作為加氣設備進行加氣，加入的氣體為空氣。灌水時通過水泵形成加壓灌溉水，同時調節灌水總管道末端調節閥，保證進口壓力為0.1MPa，出口壓力為0.02 MPa，由排氣法得到進氣量約占灌溉水量的17％。

供試氮肥為尿素（含N質量分數≥46％），鉀肥為硫酸鉀（含K質量分數≥52％，240 kg·hm-2），磷肥為過磷酸鈣（含P2O5質量分數≥16％，150 kg·hm-2），菌肥為羊板球（5 312.5 kg·hm-2），其中磷、鉀肥和菌肥全部基施，氮肥的30％作為基肥，剩余氮肥通過施肥泵將水溶肥通過滴灌管輸送到植株根部，追肥時間分別在移植后第27、54、68、95天，施肥比例為1：2：2：2。

灌溉用水由與水泵相連的桶提供，灌溉間隔為3-6 d，本試驗全生育期總蒸發量為213.10 mm，I1和12處理的單個小區灌溉定額分別為262.66 L和328.10 L（表2）。

1.3測量指標

1.3.1 WFPS與土壤溫度

土壤含水率：每次取氣同時用土鉆在小區的首、中、尾端兩棵植株間3點取土，深度為0-20 cm，使其充分混合作為該小區的土樣，土壤含水率采用烘干法（105℃，12 h）測量；

WFPS的計算公式如下：

土壤溫度：用曲管式地溫計（河北省武強紅星儀表廠）測定土壤10 cm處溫度。

1.3.2土壤N2O排放量測定

本試驗采用“靜態暗箱-氣相色譜法”測定番茄全生育期土壤N2O排放通量，箱體用2 mm鋼板材料制成，長、寬、高分別為25、25 cm和40 cm。箱體外表面用海綿與錫箔紙包裹。番茄移植當天在小區中央兩棵幼苗之間預埋方形底座，底座嵌入土壤5 cm深，底座上端有大約3 cm深的凹槽，用以放置靜態箱箱體，取樣時注水密封。生育期采樣間隔3-6 d，追肥后進行加測。氣體取樣時間分別為10：00、10：10、10：20和10：30，利用帶有三通閥的50 mL注射器進行4次氣體采集，每次取氣30 mL，并在當天進行濃度分析。氣體采樣的同時用安插在箱體頂部的電子溫度計（TA288）測量箱內溫度，用以計算氣體排放通量。去除奇異點，保證4個樣品濃度測量值與時間的線性回歸決定系數（R2）≥0.90。

N2O濃度采用安捷倫氣相色譜儀測定（Agilent Technologies 7890A GC System，美國），氣體排放通量采用式（3）計算：

番茄全生育期內土壤N20累積排放量通過式（4）計算：

1.3.3土壤NO-3-N質量分數

土壤硝態氮質量分數：取氣的同時用土鉆取小區0-20 cm深土樣，土樣研磨后過2 mm篩，稱取5.00 g土樣，用50 mL 2 mol·L-1 KC1溶液浸提，振蕩30 min過濾，用連續流動分析儀（Auto Analyzer 3AA3，德國，0.001AUFS）測定土壤NO-3-N含量。土壤NO-3-N質量分數計算公式如下：

1.3.4番茄產量和灌溉水分利用效率

番茄成熟后，每小區選取長勢均勻的5株進行測產，取均值作為該小區的單株產量，并換算為總產量（t·hm-2）。灌溉水分利用效率（Imgation water use efficiency，IWUE）為蕃茄產量與全生育期單個小區總灌水量的比值。

1.3.5氮肥偏生產力

氮肥偏生產力（Nitrogen partial factor productivity，NPFP）為作物產量與施氮量的比值。

1.3.6單產N2O累積排放量

單產N2O累積排放量為生產單位番茄所釋放的N2O，表示為土壤N2O累積排放量與作物產量的比值。

1.4數據處理與分析

采用Excel 2016對實驗數據進行整理和初步分析，采用SPSS 26.0對實驗數據進行顯著性分析和方差分析，不同處理間采用最小顯著性差異法（Leastsignificant difference，LSD）進行檢驗；對土壤N2O排放通量和土壤環境因子進行皮爾遜相關分析和回歸分析；采用SPSS Pro軟件運用Topsis熵權法，綜合番茄產量、IWUE、土壤N20累積排放量、NPFP和單產N2O累積排放量，對溫室番茄進行綜合評價。用Origin Pro 2021繪圖。

2結果與分析

2.1土壤N2O排放動態變化特征

如圖2所示，不同處理溫室番茄土壤N2O排放通量變化趨勢一致，均隨移植后天數增加呈波動性變化，總體表現為先增加后減小的趨勢。番茄全生育期內，N2O排放通量在14.94-279.59 ug·m-2·h-1內變化，施肥引起N2O排放峰值的出現，分別表現在移植后第28、55、69、96天，其中主峰值在果實膨大期，為移植后第69天，最大值出現在A2F212處理，為279.60 ug·m-2·h-1，比A2F211、A2F112、AIF212和CKF212分別高4.12％、49.87％、29.99％和36.29％，施肥和加氣對峰值影響顯著（Plt;0.05），灌水對其影響不顯著（Pgt;0.05）。相同施肥和加氣水平下，隨灌水量增加，N2O排放通量增加，但差異不顯著（Pgt;0.05），I2處理的N2O排放通量比I1處理平均增加14.79％；在灌水和加氣水平一致的條件下，隨施肥量增加，N2O排放通量顯著增加（Plt;0.05），F2處理較F1處理平均增加34.90％；在相同灌水和施肥水平下，加氣灌溉會增加N2O排放通量，與CK處理相比，A1處理平均增加10.02％（Pgt;0.05），A2處理平均顯著增加了62.92％（Plt;0.05）。

番茄土壤N2O排放通量在不同生育期表現出明顯的差異，苗期的N2O排放通量值較低，這可能是此時土壤溫度較低造成的，隨移植后天數的增加，番茄植株逐漸生長壯大，N2O排放通量呈現出增長的趨勢，在果實膨大期達到頂峰，成熟期又降到較低水平。

2.2土壤環境因子變化趨勢

番茄生育期內，各處理土WFPS、溫度和NO-3-N質量分數的動態變化如圖3所示。WFPS會影響N2O的排放，如圖3a和圖3b所示，番茄全生育期內，WFPS在39.18％-55.78％范圍內變化。由于地膜覆蓋的保墑作用，以及生育前期溫度較低，在移植后70 d之前，WFPS維持在較高水平。在果實膨大期后期（70-78d）WFPS急劇下降，主要是由于此階段的作物耗水量較大，且此時的溫度較高，蒸發量較大。不同處理的WFPS變化趨勢基本一致，I2處理較I1處理高1.66％（Pgt;0.05），施肥量的不同沒有引起WFPS的顯著變化，加氣灌溉會降低WFPS，與CK處理相比，A1處理降低1.72％（Pgt;0.05），A2處理降低3.33％（Pgt;0.05）。不同處理間土壤溫度變化趨勢一致，不同的水肥氣處理并沒有引起土壤溫度的顯著變化（Pgt;0.05），土壤溫度與大氣溫度變化一致，在16.6-31.9℃范圍內變化。

番茄全生育期不同處理的NO-3-N變化趨勢一致，由圖3e和圖3f可知，追肥后NO-3-N質量分數明顯上升，施氮量增加顯著增加NO-3-N質量分數（Plt;0.05），F2處理較F1處理增加30.88％（Plt;0.05）；灌水量和加氣的變化沒有引起NO-3-N含量的顯著變化（Pgt;0.05）。

2.3土壤N2O排放影響因子分析

有諸多研究證實，土壤濕度與土壤溫度是影響土壤N2O排放的主要因素，但是不同番茄品種、不同的田間管理措施、作物生長過程中的氣溫等諸多因素均會影響土壤溫室氣體的排放，導致主要影響因子的改變，因此本研究通過皮爾遜線性相關分析和回歸分析，對土壤N2O排放通量與土壤環境因子進行分析，確定影響溫室氣體排放的主要因子，解釋溫室番茄土壤N2O排放的原因。

數據分析結果顯示，土壤N2O排放通量與WFPS、土壤溫度和NO-3-N質量分數均有極顯著線性正相關關系（Plt;0.01），相關系數分別為0.305、0.196和0.552。對數據進行進一步挖掘，發現5月2日（移植37 d后）之前的N2O排放通量和土壤溫度都很低，可能是土壤溫度很低影響了土壤微生物的活性，進而影響了N2O排放，因此剔除這一部分數據，再次擬合分析，結果顯示土壤N2O排放通量與WFPS呈指數正相關關系（圖4a），決定系數為0.601，解釋了N2O排放的60.1％。同樣剔除掉5月2日之前土壤溫度為主要影響因素的部分，線性回歸方程顯示（圖4b），土壤N2O排放通量與NO-3-N呈指數正相關關系，決定系數為0.663，解釋了N2O排放的66.3％。生育期內總數據分析結果顯示，N2O排放通量與土壤溫度呈極顯著線性正相關關系，但是相關系數較小，土壤N2O排放通量隨土壤溫度的升高，出現明顯的先增加后減小的趨勢。進一步以土壤溫度26.0℃為界分段進行擬合，如圖4c和圖4d所示。當土壤溫度小于等于26.0℃時，土壤N2O排放與土壤溫度呈現指數正相關關系，且達到顯著水平，決定系數為0.408，解釋了N2O排放的40.8％；當土壤溫度大于26.0℃時，土壤N2O排放通量與土壤溫度呈線性負相關關系，決定系數為0.174，解釋了N2O排放的17.4％。

2.4水肥氣耦合對番茄產量、單產N2O累積排放量的影響及綜合分析

由表3所示，灌水、施肥和加氣單因子均對番茄產量具有極顯著影響（Plt;0.01），在相同施肥和加氣條件下，I2處理番茄產量比I1處理平均增加18.50％；相同灌水和加氣水平條件下，F2處理比F1處理的番茄產量平均增加11.95％；相同灌水和施肥水平條件下，A1和A2處理分別比CK處理的番茄產量平均增加16.99％和23.70％，A2處理比A1處理番茄產量平均增加4.49％（Pgt;0.05）。

灌水、施肥和加氣單因子均對IWUE和NPFP有極顯著影響（Plt;0.01），但是各交互作用對其無顯著影響。灌水量增加，IWUE減小，NPFP增加，相同施肥和加氣水平下，I2處理的IWUE較I1處理平均降低5.15％（Plt;0.05），NPFP平均增加18.50％（Plt;0.05）；施肥量增加會增加IWUE，降低NPFP，相同灌水和加氣水平下，F2處理的IWUE較F1處理平均增加11.95％（Plt;0.05），NPFP平均降低16.04％（Plt;0.05）；加氣處理會提高IWUE和NPFP，相同灌水和施肥水平下，與CK處理相比，A1處理的IWUE和NPFP分別平均提高16.99％和16.99％（Plt;0.05），A2處理平均提高23.71％和23.72％（Plt;0.05）。

灌水、加氣和施肥水平的差異變化均會顯著影響N2O累積排放量（Plt;0.05），三者的增加均增加N2O累積排放量。但是只有A2F112與A2F111處理表現出灌水量的增加使單產N2O累積排放量增加，其余I2處理的單產N2O累積排放量均小于I1處理，說明生產單位產量番茄所排放的N2O減少，I2水分處理更加符合減排理念。

綜上可知，番茄產量和N2O排放受到眾多指標影響，各指標的最佳處理并不統一，因此綜合番茄產量和N2O排放的相關指標進行評價。Topsis熵權法綜合評價結果表明（表3），排序第1的是AIF112處理，因此，綜合番茄產量、N2O累積排放量、IWUE、NPFP和單產N2O累積排放量指標，推薦施氮量為180 kg·hm-2的1倍氣充分灌溉（Koo=1.0）為溫室番茄增產、節水、減排較佳的灌溉模式。

3討論

3.1水肥氣耦合對土壤N2O排放的影響

番茄全生育期N2O排放通量呈現先增加后減小的趨勢，呈現出倒“V”形。番茄苗期N2O排放量較低，但有研究得出不同結果，在番茄種植初期土壤N2O排放通量較高，因為基施肥量較大，灌水后N2O大量排放，但是定植后是漫灌，使得土壤表面較濕，不具備氣體采集條件，導致大量N2O已經逸出，因此測得番茄苗期的N2O排放量較低，加之苗期的土壤溫度較低，抑制了土壤微生物的活性，降低了N2O排放。追肥為土壤提供了充足氮源，為硝化和反硝化細菌提供了充足的反應底物，促進了N2O的排放，如圖2所示，追肥后會顯著增加N2O的排放，出現明顯峰值；而在番茄開花坐果期，出現持續時間長的N2O高排放，這是因為苗期N2O排放量低，大量的NO-3-N還在土壤中（圖3），隨著土壤溫度的升高，NO3-N逐漸在微生物作用下轉化為N2O，N2O排放出現峰值。

土壤N2O排放主要是由好氧條件下的硝化過程和厭氧條件下的反硝化過程產生的。灌溉是影響N2O排放的重要因素，頻繁灌溉為硝化和反硝化作用創造了有利條件，導致硝化反應和反硝化反應交替進行，從而促進了N2O的排放。本試驗是在春夏茬，蒸發大，灌水頻繁，土壤干濕交替，促進了土壤N2O排放。灌水會顯著影響N2O排放，過度虧缺灌溉和過度充分灌溉均不利于土壤微生物的繁衍，從而會降低N2O排放。在本試驗中，灌水量的增加會提高N2O的排放，這與杜世宇等的研究結果一致。首先，充分灌溉處理會增加土壤微生物活性，促進N2O排放；其次，灌水量的增加會增強土壤呼吸，加速土壤中氧氣的消耗，促進厭氧環境的形成，厭氧程度直接影響反硝化酶的合成和反硝化作用，進而增加N2O排放，有關研究表明，雖然土壤硝化反應和反硝化反應同時發生，但反硝化過程更有利于產生N2O。

施肥是影響N2O排放的決定性因素之一，施肥直接為硝化反應和反硝化反應提供反應底物，促進N2O排放，同時，當施氮量超過作物所需時，剩余的氮源會被土壤微生物利用，加劇N2O的排放。本試驗中，高肥處理的N2O排放量更高的結果與以往研究結果一致，但是在相同施肥量和加氣量下，灌水量增加，N2O排放通量變化不顯著，可能是因為施肥和加氣促進N2O排放比較顯著，使灌水對其的影響被掩蓋。

在本試驗中，與不加氣灌溉相比，加氣灌溉會顯著增加N2O排放，改善土壤通氣性，緩解地下滴灌造成的缺氧狀況，提高土壤酶活性和土壤微生物數量，促進硝化反應，同時促進土壤呼吸，消耗氧氣，促進反硝化反應，因此，加氣灌溉會同時促進硝化和反硝化反應，促進N2O的排放。

3.2土壤環境因子對土壤N2O排放的影響分析

土壤濕度、土壤溫度和NO-3-N是影響土壤N2O排放的重要因素，其通過影響硝化和反硝化過程來影響N2O排放。目前，土壤N2O與WFPS的關系研究結論不盡相同。在奚雅靜等的研究中，溫室番茄土壤N2O與WFPS呈極顯著的對數函數關系，且峰值出現在WFPS為60％-80％內；前人研究發現N2O排放與WFPS呈指數正相關；本試驗中，N2O排放與WFPS呈指數正相關，但是剔除了移植后37 d之前的數據，因為37 d之前，土壤溫度低，最高溫度是21.3℃（圖4），低溫導致土壤微生物活性低，最終導致N2O排放量低，在此階段，土壤溫度是影響N2O的主要因子，WFPS和NO-3-N質量分數對N2O排放的影響被土壤溫度的影響效果所掩蓋。

追肥會增加土壤中NO-3-N質量分數，促進反硝化過程，提高N2O排放，剔除掉因為土壤溫度較低的數據（37 d之前），NO-3-N質量分數與N2O排放呈指數正相關關系，這與杜婭丹等的研究結果一致，說明過量的氮源會以N2O的形式損失，因此可以通過控制施氮量來降低N2O排放。此外，在奚雅靜等的研究中，相同施氮量下，有機肥部分代替氮肥會有效降低N2O排放，同時還會提高番茄產量，因此，實際生產中，還可以通過有機肥部分代替氮肥來降低N2O排放，實現番茄的增產減排。

土壤溫度是影響土壤N2O排放的重要因素，一方面土壤溫度通過影響土壤酶活性和土壤微生物活性而影響硝化和反硝化速率，進而影響N2O排放；另一方面，土壤溫度通過影響微生物活動改變土壤氧氣和有效性碳的含量，進而影響N2O排放，并且土壤溫度還影響土壤溶液中氧氣的吸收與釋放。有研究指出當土壤溫度在10-35℃時，土壤反硝化生物活性可提高1.5-3.0倍，這解釋了本試驗中番茄苗期N2O排放量低的現象。土壤溫度與土壤N2O排放的關系，前人研究結果并不一致。在鄭循華等的研究中，N2O排放通量隨土壤溫度的變化呈正態分布，大量研究表明，溫度升高會促進N2O的排放；但是也有研究表明，土壤N2O排放與土壤溫度呈負相關關系，這是因為春夏季試驗溫度不斷升高，且只施基肥，因此N2O在整個生育期中呈不斷下降趨勢。在某些特定土壤環境中，土壤溫度對N2I排放的影響作用亦可被其他環境因子所掩蓋。Han等研究了不同灌水量對土壤N2O排放的影響，結果表明土壤溫度并非影響N2O排放的主要影響因子，其作用被水分的影響效果所掩蓋。在本試驗中，土壤溫度在小于26.0℃時，N2O排放通量與土壤溫度呈指數正相關關系，主要是受到NO-3-N質量分數的影響，由圖4可知，生育前期NO-3-N質量分數高，N2O排放通量隨著溫度升高逐漸變大，兩者呈正相關關系；土壤溫度大于26℃時，N2O排放通量與土壤溫度呈線性負相關關系，此階段大部分數據處于生育后期，生育后期NO-3-N質量分數逐漸減少，且此時的WFPS已經降低到較低水平，土壤微生物活性降低，從而導致N2O排放通量降低，土壤溫度持續上升，因此呈線性負相關關系。可見，土壤溫度、土壤濕度和NO-3-N是影響土壤N2O排放的主要因素，而且水肥氣交互作用對土壤N2O排放影響效果明顯，在某些情況下，土壤溫度（濕度）對N2O排放的影響作用會被其他環境因子的影響效果所掩蓋。

3.3水肥氣耦合對番茄產量的影響

水肥氣均會影響到番茄產量，其主要通過影響土壤微生物活性、多樣性和作物根系來影響作物產量，不同水肥氣處理使土壤環境因子狀態發生改變，比如土壤濕度、土壤溫度、氧氣含量和NO-3-N含量等，這些環境因子通過對土壤微生物和作物根系產生影響，進而共同影響作物產量。灌水和施肥量的增加會增加作物產量的結論已經被許多研究證實，本試驗也得到相同結果，但是過量的灌水和施肥會對作物根系和土壤微生物活性造成危害，降低作物產量，因此，選擇合適的灌水和施肥水平至關重要。本試驗中，加氣灌溉會提高番茄產量，因為地下滴灌會在滴頭附近形成濕潤鋒，土壤會長期處在水分飽和狀態，但是地下滴灌作物根系通常會生長在滴頭附近，因此作物根系會處于缺氧脅迫狀態，根系缺氧代謝會形成有毒物質，抑制根系功能和植物生長，降低作物產量，加氣灌溉將水氣混合物輸送到作物根部，可以有效緩解地下滴灌造成的缺氧脅迫，有利于作物生長，提高作物產量。

4結論

（1）土壤N2O排放通量在全生育期內呈現出先升高后下降的趨勢，灌水量、施肥量和加氣量的增加均會增加土壤N2O排放通量。I2處理的N2O排放通量比I1處理平均增加14.8％（Pgt;0.05），F2處理比F1處理平均增加34.9％（Plt;0.05）。與CK處理相比，A1處理和A2處理的N2O排放通量分別增加10.0％（Pgt;0.05）和62.9％（Plt;0.05）。

（2）土壤N2O排放通量與土壤充水孔隙度呈指數正相關關系，當土壤溫度小于26℃時，與土壤溫度呈指數正相關關系，當土壤溫度大于26℃時，與土壤溫度呈線性負相關關系，與NO-3-N質量分數呈指數正相關關系，多種因素共同影響N2O排放。

（3）綜合考慮番茄產量、N2O累積排放量、灌溉水分利用效率、氮肥偏生產力和單產N2O累積排放量，本試驗推薦施氮量為180 kg·hm-2的1倍氣充分灌溉（K=1.0）為溫室番茄增產、節水、減排較佳的灌溉模式。