精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對華北平原冬小麥溫室氣體排放和產(chǎn)量的短期影響

盧 闖，王永生，胡海棠，董 熙，李存軍*

（1.北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，北京 100097；2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101）

溫室氣體排放引起的全球氣候變化已成為當(dāng)今社會普遍關(guān)注的全球性問題。農(nóng)田土壤是溫室氣體的重要排放源，施肥、耕作等農(nóng)業(yè)措施是影響農(nóng)田溫室氣體排放的重要因素，然而，當(dāng)代農(nóng)業(yè)為了滿足社會對農(nóng)產(chǎn)品的需要，從外部向農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中輸入了大量的化肥、農(nóng)藥、灌溉等化石能源和物質(zhì)，并投入使用各種農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，以高投入換取高產(chǎn)量。不合理的投入不僅造成資源浪費(fèi)，而且破壞了生態(tài)環(huán)境，給全球氣候變化帶來不利影響[1]。如何在減少外源投入、保證糧食產(chǎn)量、控制溫室氣體排放問題上找到平衡點(diǎn)，成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展必須面對的問題。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)是以3S系統(tǒng)為紐帶，將耕作、播種、施肥、灌溉等各種農(nóng)事操作與農(nóng)田變異精確匹配的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，它在兼顧作物產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)環(huán)境方面具有巨大潛力，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[2]。其中激光平地和精準(zhǔn)施肥是應(yīng)用較為廣泛的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，近年來隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相關(guān)應(yīng)用設(shè)備日趨成熟，激光平地系統(tǒng)的作業(yè)效率和地面平整精度得到不斷提高[3]，精準(zhǔn)施肥系統(tǒng)的導(dǎo)航精度和排肥控制穩(wěn)定性也有效提升[4]，針對其田間應(yīng)用效果也有學(xué)者開展了研究評價(jià)：白崗栓春小麥田試驗(yàn)結(jié)果表明，激光平地改善了畦田土壤水鹽分布，促進(jìn)畦田中后段春小麥生長及水分利用率[5]；Jat等[6]兩年稻麥輪作結(jié)果表明，應(yīng)用激光平地和雙免耕技術(shù)后作物增產(chǎn)7%，水稻季和小麥季水分利用效率分別提高12%～14%和10%～13%；還有研究表明激光平地技術(shù)提高了作物群體密度并減少了除草等勞動力投入[7-8]；精準(zhǔn)施肥技術(shù)因地制宜地根據(jù)田間每一操作單元的具體情況準(zhǔn)確調(diào)整肥料投入量，可減少肥料損失[9-10]，張書慧等[11]研究表明精準(zhǔn)施肥技術(shù)可在控制化肥用量的同時(shí)提高玉米產(chǎn)量；王熙等[12]研究表明精準(zhǔn)施肥下大豆增產(chǎn)7.5%。以上相關(guān)研究主要集中在經(jīng)濟(jì)效益分析上，關(guān)于環(huán)境效應(yīng)的判斷多出于理論推測，主要指通過減少化學(xué)用品而減少其淋溶和徑流量[13-14]，對于溫室氣體排放的研究涉及較少。從理論上講，精準(zhǔn)施肥和激光平地技術(shù)改變了施肥和耕作方式，可能會對溫室氣體排放產(chǎn)生影響，然而該猜想尚缺乏基于相關(guān)試驗(yàn)研究的驗(yàn)證。

本試驗(yàn)以華北地區(qū)冬小麥為研究對象，通過田間實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)探討激光平地和精準(zhǔn)施肥單項(xiàng)及組合技術(shù)對CO2、N2O、CH4溫室氣體排放的影響，以期為探尋環(huán)境效益高的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用模式提供數(shù)據(jù)支持和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2016年9月至2017年7月在北京小湯山國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范基地進(jìn)行（40.10°N，116.26°E，海拔39 m），該地屬北溫帶季風(fēng)性氣候區(qū)，全年平均日照時(shí)數(shù)2 506.5 h，年均氣溫13.3℃，年均降雨量563.8 mm，年蒸發(fā)量1 357.3 mm，≥0℃有效積溫4 598.5℃。試驗(yàn)區(qū)0～20 cm土壤質(zhì)地為粉黏壤土，土壤容重1.52 g·cm-3，土壤pH值為7.88，土壤有機(jī)質(zhì)20.1 g·kg-1，全氮1.24 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為76.1、13.58、116.8 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與精準(zhǔn)施肥

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置CTF（常規(guī)整地+常規(guī)施肥）、PF（精準(zhǔn)施肥）、LL（激光平地）、PF+LL（精準(zhǔn)施肥+激光平地）4個處理，每個處理3次重復(fù)，共12個小區(qū)，隨機(jī)分布，小區(qū)長48 m，寬18 m，面積864 m2，小區(qū)之間設(shè)5 m保護(hù)行。

試驗(yàn)田間管理如表1所示，LL和PF+LL處理于2016年9月18—20日采用國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心的1PJ-2500激光平地機(jī)實(shí)施無縱橫坡激光平地作業(yè)，平地精度2 cm，其他處理采用常規(guī)機(jī)械進(jìn)行平地。各處理均于2016年9月23日施用525 kg·hm-2磷酸二銨作基肥（合純N 84 kg·hm-2，P2O5231 kg·hm-2），施肥后播種，供試冬小麥品種為京冬17，播種量150 kg·hm-2。2017年3月25日追肥，精準(zhǔn)施肥處理平均追肥量為256 kg尿素·hm-2（合純N 118 kg·hm-2），為保證試驗(yàn)的一致性，常規(guī)施肥處理追肥量亦采用尿素256 kg·hm-2均勻施用。2017年3月26日灌溉100 mm，2017年6月16日收獲測產(chǎn)。冬小麥生育期內(nèi)其他管理措施與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶一致。

1.2.2 精準(zhǔn)施肥單元及施肥量計(jì)算

將每個小區(qū)劃分為6個16 m×9 m的網(wǎng)格單元，施基肥前在每個網(wǎng)格取0～20 cm土層5點(diǎn)混合樣測定土壤堿解氮，基于目標(biāo)產(chǎn)量法[15]計(jì)算氮肥追肥量：

追肥量=（目標(biāo)籽粒產(chǎn)量×3%-基肥施氮量×50%-土壤供氮量）÷50% （1）

土壤供氮量=（施肥前堿解氮濃度-50）×耕層質(zhì)量（2）

式中：小麥目標(biāo)籽粒產(chǎn)量設(shè)為6000 kg·hm-2，3%為每生產(chǎn)1 kg小麥籽粒所需要的純N量，氮肥當(dāng)季利用率取50%，50 mg·kg-1是土壤堿解氮濃度下限，耕層厚度按20 cm計(jì)算。

根據(jù)施基肥前的土壤堿解氮數(shù)據(jù)計(jì)算追肥量，將計(jì)算結(jié)果調(diào)入ArcGIS，采用克里金法插值后生成以2 m為網(wǎng)格間距的空間分布數(shù)據(jù)，按照處方圖精準(zhǔn)施肥（圖1）。

表1 2016年冬小麥田間管理時(shí)間表Table 1 The time schedules of field management in 2016 winter wheat

圖1 精準(zhǔn)施肥空間分布圖Figure 1 Spatial map of fertilization rates

1.3 溫室氣體樣品采集與測定

采用靜態(tài)箱-氣相色譜法測定溫室氣體CO2、N2O、CH4排放通量。不銹鋼采樣箱長、寬、高分別為50、40、50 cm，外覆絕熱材料。箱內(nèi)頂部固定一個電池供電的12 V風(fēng)扇用于混合箱中氣體。每個采樣箱均配有不銹鋼底座，底座深入土壤20 cm，底座內(nèi)留有3行小麥。

采樣時(shí)間一般為上午9：00—11：00[16]。采樣開始前打開風(fēng)扇，將采樣箱放置在底座上，每間隔10 min用50 mL針筒從箱內(nèi)抽取氣體樣品并貯存于12 mL真空玻璃瓶中，共采集4次，準(zhǔn)確記錄每次采樣時(shí)間。常規(guī)施肥小區(qū)測定兩次重復(fù)，精準(zhǔn)施肥小區(qū)在每個變量單元測定一次。采氣時(shí)同步利用JM624溫度計(jì)觀測箱外表層土壤溫度，并采集箱外0～20 cm混合土壤樣品用烘干法測定土壤含水率。用氣相色譜（Agi?lent7890A，美國）分析三種氣體濃度，溫室氣體排放通量根據(jù)下式計(jì)算：

式中：F為目標(biāo)氣體排放通量，mg·m-2·h-1；ρ為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀態(tài)下的氣體密度，g·L-1；H為采樣箱高度，cm；dc/dt為采樣箱內(nèi)氣體濃度的變化速率；T為采樣時(shí)大氣溫度，K；P和P0分別為實(shí)際氣壓與標(biāo)準(zhǔn)氣壓，Pa。

GWP是各種溫室氣體總的溫室效應(yīng)對應(yīng)于相同效應(yīng)的CO2的質(zhì)量，計(jì)算方法采用IPCC公式[17]：

式中：GWP為溫室氣體增溫潛勢（以eqCO2計(jì)），kg·hm-2；fCO2為 CO2土壤凈排放量（以CO2-C計(jì)），kg·hm-2；fN2O為N2O土壤凈排放量（以N2O-N計(jì)），kg·hm-2；fCH4為CH4土壤凈排放量（以CH4-C計(jì)），kg·hm-2；44/12、44/28、16/12分別為將凈排放量換算為CO2、N2O、CH4排放量的系數(shù)；298和 25分別為 1 kg N2O和1 kg CH4的增溫效應(yīng)相對于1 kg CO2的倍數(shù)。

GHGI為每生產(chǎn)1 kg小麥所產(chǎn)生的溫室氣體碳當(dāng)量，計(jì)算公式：

GHGI=GWP/單位面積小麥產(chǎn)量（kg·hm-2） （5）

1.4 冬小麥產(chǎn)量測定

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)在Office Excel 2013中進(jìn)行基本處理并作圖，并用SPSS 18.0軟件做方差分析和相關(guān)性分析，顯著性檢驗(yàn)采用LSD（P＜0.05），相關(guān)性分析采用Pearson法。

2 結(jié)果與討論

2.1 激光平地及精準(zhǔn)施肥對土壤溫濕度的影響

激光平地過程中機(jī)械對土壤的反復(fù)添切壓實(shí)作業(yè)會改變其理化性質(zhì)[18-19]，從而對表層土壤的保水保墑性產(chǎn)生影響。本研究中冬小麥生育期內(nèi)共降水161 mm，其中85.5 mm集中在播種后30 d內(nèi)。如圖2所示，在冬小麥出苗期和分蘗期（10月13日，10月31日），激光平地處理（LL，PF+LL）表層土壤含水率較常規(guī)整地處理（CTF，PF）分別顯著提高9.25%、8.71%（P＜0.05），說明激光平地后土壤的持水能力顯著提高，這和Darve等[20]研究結(jié)果一致，此時(shí)期良好的土壤水分條件對小麥保苗壯苗，促根增蘗具有積極意義。進(jìn)入越冬期后，由于降雨量小，作物生長緩慢，土壤含水量相對穩(wěn)定，處理間差異不顯著（P＞0.05）。

圖2 不同作業(yè)方式下0～20 cm土壤含水率動態(tài)變化Figure 2 Continuous change of soil water contents of 0～20 cm under different treatments

為提高分蘗成穗率，在3月25日追肥并于次日灌溉，灌溉后第3 d激光平地處理表層土壤含水率較常規(guī)平地處理顯著提高7.97%（P＜0.05），灌溉后第10 d仍顯著提高6.91%，這是因?yàn)檗r(nóng)田經(jīng)過激光平地后土地平整程度和灌水質(zhì)量得到有效提高，水分田間分布均勻，無效流失減少[21]。進(jìn)入拔節(jié)期后冬小麥生長迅速，耗水量較大，表層土壤含水率逐漸降低，處理間未達(dá)到顯著水平。

對0～20 cm表層土壤溫度的監(jiān)測顯示（圖3），各處理表層土壤溫度在生育期內(nèi)變化趨勢一致，但差異并不顯著（P＞0.05）。

圖3 不同作業(yè)方式下0～20 cm土壤溫度變化Figure 3 Continuous change of soil temperature of 0～20 cm under different treatments

2.2 激光平地及精準(zhǔn)施肥對土壤CO2排放的影響

土壤溫濕度、底物供應(yīng)、土壤氮是影響土壤CO2排放的主要因子，而這些因子會對耕作、播種、灌溉、施肥等各種措施產(chǎn)生響應(yīng)[22-23]，激光平地與精準(zhǔn)施肥等農(nóng)藝措施勢必也會對土壤CO2排放產(chǎn)生一定的影響。

圖4 不同作業(yè)方式對土壤CO2排放的影響Figure 4 CO2emission fluxes in wheat soil under different treatments

本試驗(yàn)中，冬小麥生育期內(nèi)各處理土壤CO2排放通量季節(jié)變化基本相同（圖4），呈現(xiàn)先下降后升高再下降的趨勢。相關(guān)性分析（表2）表明CO2排放通量與土壤溫度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），但和土壤含水率無顯著相關(guān)性（P＞0.05），土壤水分狀況不是影響土壤CO2排放的直接因素。在越冬期的1月11日，各處理排放通量生育期內(nèi)最低，均小于10 mgC·m-2·h-1，這與當(dāng)日地溫較低（圖3），土壤微生物代謝緩慢有關(guān)。排放峰值出現(xiàn)在5月3日抽穗期，CTF、PF、LL、PF+LL排放通量分別為 88.65、99.63、113.95、124.89 mgC·m-2·h-1。

表2 不同作業(yè)方式下溫室氣體與0～20 cm土壤溫度和濕度相關(guān)性分析Table 2 Correlations of greenhouse emissions with soil temperature and moisture under different treatments

分階段來看（表3），從冬小麥播種至翌年精準(zhǔn)施肥前，此期間未設(shè)置精準(zhǔn)施肥處理，激光平地處理（LL，LL+PF）平均累計(jì)排放量為1 066.72 kg·hm-2，較常規(guī)整地（CTF，PF）平均累計(jì)排放量813.02 kg·hm-2顯著提高了31.20%（P＜0.05），這與Sharifi等[24]在稻田上的研究結(jié)果不一致，可能與土地利用方式和土壤質(zhì)地不同有關(guān)，本試驗(yàn)區(qū)表層土壤較黏重，激光平地促進(jìn)土層轉(zhuǎn)換，暴露表層和亞表層土壤中的有機(jī)質(zhì)，增加了土壤呼吸的底物供應(yīng)[25]，進(jìn)而顯著增強(qiáng)了土壤CO2排放。

表3 不同作業(yè)方式下溫室氣體累計(jì)排放量（kg·hm-2）Table 3 Total CO2,N2O and CH4emissions under different treatments（kg·hm-2）

有研究表明施入土壤的氮通過影響有機(jī)質(zhì)分解、地上地下碳分配、土壤酶活性[26-27]等多種方式影響土壤CO2排放。本試驗(yàn)中，精準(zhǔn)施肥至收獲期間，CTF、PF、LL、PF+LL處理CO2累計(jì)排放量分別為1 339.12、1 485.65、1 713.99、1 816.63 kg·hm-2（表3），處理間差異與產(chǎn)量（表4）具有一致性，這可能是因?yàn)樾←溤谧贩屎筮M(jìn)入迅速生長時(shí)期，地上地下生物量成為土壤CO2排放的重要影響因素，而精準(zhǔn)施氮提高了小麥產(chǎn)量（表4）和生物量，不同程度增強(qiáng)了土壤CO2排放：常規(guī)整地措施下PF較CTF顯著提高10.94%（P＜0.05），激光平地措施下LL+PF較LL提高5.99%。

（4）統(tǒng)籌考量學(xué)涯規(guī)劃與職業(yè)規(guī)劃，做好醫(yī)學(xué)生職業(yè)發(fā)展的全程設(shè)計(jì)。思想政治教育是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在實(shí)踐工作中要統(tǒng)籌考量醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)與未來職業(yè)發(fā)展。輔導(dǎo)員要結(jié)合國家發(fā)展、醫(yī)患關(guān)系、就業(yè)形勢等現(xiàn)實(shí)，開展職業(yè)生涯教育、就業(yè)指導(dǎo)、主題班會、專題講座、能力培訓(xùn)等，幫助醫(yī)學(xué)生明確人生目標(biāo)與職業(yè)理想，進(jìn)行職業(yè)全程設(shè)計(jì)，制訂各階段具體目標(biāo)與行動計(jì)劃。醫(yī)學(xué)生只有在學(xué)習(xí)期間樹立起崇高的職業(yè)理想與堅(jiān)定的信念，并進(jìn)行完善的知識儲備與能力訓(xùn)練，在未來職業(yè)發(fā)展中才能更好地開展診療工作，并有效化解醫(yī)患矛盾，減少醫(yī)患糾紛。

從整個冬小麥生育期內(nèi)的排放量來看（表3），激光平地措施對CO2排放起到主要作用，與CTF相比，LL和PF+LL總排放量分別顯著提高27.20%、33.53%（P＜0.05），PF處理總排放量增加但未達(dá)顯著水平（P＞0.05）。

2.3 激光平地及精準(zhǔn)施肥對土壤N2O排放的影響

土壤N2O排放受土壤溫濕度、土壤耕作、氮肥種類數(shù)量以及有機(jī)質(zhì)含量等眾多因素的影響。從圖5可以看出，冬小麥生育期內(nèi)N2O排放通量并沒有呈現(xiàn)較強(qiáng)的季節(jié)性變化，而是受施肥與灌溉影響，在追肥灌溉后出現(xiàn)N2O排放峰。旱地土壤含水率與土壤中的硝化作用和反硝化作用具有重要相關(guān)性[28]，本研究相關(guān)分析（表2）表明，除CTF處理外，PF、LL、PF+LL的N2O排放通量與土壤含水率均達(dá)到顯著相關(guān)水平（P＜0.05），說明在激光平地和精準(zhǔn)施肥條件下土壤N2O排放更易受土壤含水率的影響。

圖5 不同作業(yè)方式對土壤N2O排放的影響Figure 5 N2O emission fluxes in wheat soil under different treatments

從不同時(shí)期來看，播種后40 d內(nèi)處理間差異顯著，10月13日監(jiān)測結(jié)果，激光平地土壤N2O排放通量顯著較常規(guī)整地措施提高24.97%（P＜0.05），10月31日結(jié)果顯著提高19.57%，這是因?yàn)?0月份降雨量較大，LL、PF+LL處理土壤含水率明顯較高（圖2），導(dǎo)致較多的N2O排放與產(chǎn)生；另一方面，激光平地對土壤的強(qiáng)烈擾動可能會促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解進(jìn)而提升產(chǎn)N2O微生物的基質(zhì)供應(yīng)[29]；小麥進(jìn)入越冬期后降雨量較少，田間未進(jìn)行農(nóng)事操作，N2O排放通量逐漸趨于穩(wěn)定，處理間差異逐漸減小。在精準(zhǔn)施肥前的生育期內(nèi)，CTF、PF、LL、PF+LL各處理N2O累計(jì)排放量分別為0.359、0.361、0.399、0.404 kg·hm-2（表3），激光平地措施（LL，LL+PF）累計(jì)排放量顯著較常規(guī)整地提高11.58%（P＜0.05）。

3月25日精準(zhǔn)施肥并灌溉后，較高的土壤含水率及底物濃度為N2O釋放提供了條件，因此在灌溉后第3 d測定時(shí)出現(xiàn)排放峰，CTF、PF、LL、PF+LL排放峰值（以 N 計(jì)）分別為 18.56、15.70、18.79、17.51 μg·m-2·h-1，其中PF處理顯著較低（P＜0.05），說明精準(zhǔn)施肥有效降低了N2O排放峰值。精準(zhǔn)施肥至收獲期間N2O累計(jì)排放量排序?yàn)長L、CTF＞PF+LL、PF，與CTF相比，PF顯著減排15.05%，可能是因?yàn)榫珳?zhǔn)施肥提高了氮素利用效率，減少了土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮?dú)埩袅縖15]，使硝化作用和反硝化作用底物減少，從而降低了N2O排放；LL處理累計(jì)排放量最高，可能是因?yàn)榧す馄降睾笏窒聺B速度減慢[5]，地表徑流量減少，致使容易隨水移動的硝態(tài)氮更多地保留在表層土壤中，增加了底物濃度。

從整個生育期排放總量來看，PF處理減排效果最好，較CTF減排4.77%，LL和PF+LL沒有表現(xiàn)出良好的減排效應(yīng)，激光平地不利于減少N2O排放。

2.4 激光平地及精準(zhǔn)施肥對土壤CH4吸收的影響

從圖6可見，土壤CH4在4種處理下均表現(xiàn)為吸收匯，季節(jié)內(nèi)吸收強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低趨勢，CTF、PF、LL、PF+LL處理冬小麥生育期內(nèi)平均吸收量（以C計(jì)）分別為28.19、31.55、35.01、40.05 μg·m-2·h-1。旱地CH4吸收受多重因素的影響，相關(guān)性分析結(jié)果表明，CH4吸收通量與土壤溫度和濕度呈正相關(guān)但均不顯著（P＞0.05），說明CH4吸收通量可能還受其他因素的共同影響。

圖6 不同作業(yè)方式對土壤CH4排放的影響Figure 6 CH4emission fluxes in wheat soil under different treatments

播種后至精準(zhǔn)施肥前時(shí)間段內(nèi)，CTF、PF、LL、PF+LL 累計(jì)吸收量分別為 1.57、1.51、1.90、1.94 kg·hm-2（表3），激光平地措施（LL，PF+LL）吸收量較常規(guī)整地措施（CTF，PF）顯著提高24.35%，原因可能是激光平地后土壤水氣狀況和理化性質(zhì)得以改善，增強(qiáng)了甲烷氧化細(xì)菌活性[30]，從而提高了土壤對CH4的氧化能力。

表4 不同作業(yè)方式增溫潛勢及溫室氣體排放強(qiáng)度Table 4 Comparison of GWP and GHGI under different treatments

有研究表明，施用無機(jī)氮肥會使旱地甲烷吸收匯強(qiáng)度降低[31]。實(shí)施精準(zhǔn)施肥后，CTF、PF、LL、PF+LL累計(jì)吸收量分別為0.43、0.56、0.54、0.69 kg·hm-2（表3），精準(zhǔn)施肥PF減少了土壤中殘留氮素[15]，因此氮對土壤CH4氧化的抑制作用減弱，累計(jì)吸收量較常規(guī)措施CTF提高30.23%；在激光平地處理下，PF+LL累計(jì)吸收量亦顯著較LL提高27.78%。

從整個生育期來看，激光平地措施對CH4吸收起到主要作用，激光平地結(jié)合精準(zhǔn)施肥綜合措施下土壤對CH4的吸收能力最強(qiáng)，吸收匯較CTF顯著增強(qiáng)31.5%（P＜0.05）。

2.5 不同處理產(chǎn)量及增溫潛勢

由于CO2、N2O和CH4的增溫效應(yīng)不同，它們對全球變暖的影響亦不相同。當(dāng)這3種氣體從一個系統(tǒng)同時(shí)排放時(shí)，需要計(jì)算它們作用的綜合效果才能了解該系統(tǒng)及農(nóng)業(yè)管理措施對綜合增溫潛勢（GWP）的貢獻(xiàn)。小麥生產(chǎn)的排放強(qiáng)度（GHGI）指形成單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的綜合溫室氣體排放量。

如表4所示，LL和PF+LL產(chǎn)量分別較CTF顯著提高7.08%、8.17%（P＜0.05），這是因?yàn)榧す馄降丶夹g(shù)為冬小麥前期生長提供了良好的水分環(huán)境，提高了小麥分蘗數(shù)[32]，有效促進(jìn)了產(chǎn)量形成；在兩種整地措施下，精準(zhǔn)施肥處理產(chǎn)量較常規(guī)施肥略有提高，但并未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。激光平地利于產(chǎn)量形成，但同時(shí)，由于試驗(yàn)第一年設(shè)置，激光平地過程對土壤擾動較大，增大了前期土壤CO2排放通量，本試驗(yàn)中CO2溫室氣體貢獻(xiàn)率97.78%～98.34%，因此激光平地很大程度影響了綜合增溫潛勢，LL和PF+LL分別比CTF提高了1 843.56、2 357.57 kg·hm-2（以eqCO2計(jì)）。精準(zhǔn)施肥措施并未對GWP有顯著影響。從綜合產(chǎn)量和增溫潛勢來看，小麥生產(chǎn)的排放強(qiáng)度（GHGI）排序?yàn)镻F+LL、LL＞CTF、PF，激光平地技術(shù)在提高產(chǎn)量的同時(shí)也增加了單位產(chǎn)量碳排放；PF處理的產(chǎn)量、GHGI與CTF均無顯著差異。

短期來看，激光平地、精準(zhǔn)施肥單項(xiàng)技術(shù)及其綜合應(yīng)用技術(shù)并沒有明顯降低溫室氣體綜合增溫潛勢，但是，本研究為各處理設(shè)置了相同施氮量，還不能確定精準(zhǔn)施肥技術(shù)下的優(yōu)化施氮量及其對溫室氣體排放的影響；另一方面，經(jīng)過激光平地后，土地平整程度持續(xù)性如何，平地作業(yè)后不同年限對土壤理化性質(zhì)和溫室氣體排放有何影響，都需要進(jìn)一步試驗(yàn)的驗(yàn)證。因此，在下一步研究中，首先應(yīng)加強(qiáng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對溫室氣體排放的長期研究，其次建立土壤理化性質(zhì)與溫室氣體通量的關(guān)系，充分挖掘精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)減排潛力，為精準(zhǔn)化作業(yè)改進(jìn)完善提供依據(jù)。

3 結(jié)論

（1）和常規(guī)整地措施相比，單一應(yīng)用激光平地技術(shù)能夠顯著提高降雨、灌溉后表層土壤含水率；冬小麥生長季內(nèi)土壤CO2、N2O累計(jì)排放量分別顯著增加27.20%、8.81%，土壤CH4吸收量增加22%；激光平地技術(shù)具有較高經(jīng)濟(jì)效益，顯著提高冬小麥產(chǎn)量7.10%，但小麥生產(chǎn)的碳排放強(qiáng)度達(dá)到1.75，受擾動影響，環(huán)境效益較差。

（2）和常規(guī)施肥措施相比，單一精準(zhǔn)施肥技術(shù)對小麥產(chǎn)量、冬小麥生長季土壤CO2和N2O累計(jì)排放量、CH4累計(jì)吸收量和溫室氣體增溫潛勢均無顯著影響，但土壤N2O排放峰值較常規(guī)施肥顯著降低15.41%。

（3）將激光平地技術(shù)與精準(zhǔn)施肥技術(shù)綜合應(yīng)用后，冬小麥產(chǎn)量顯著較常規(guī)措施提高8.2%，土壤具備較好的持水性，雨季及灌溉后表層土壤含水率分別較常規(guī)措施顯著提高8.81%、7.63%，冬小麥生長季土壤CO2累計(jì)排放量顯著增加33.53%，CH4吸收量顯著增加31.5%，N2O累計(jì)排放量無顯著差異，但在精準(zhǔn)施肥至收獲期間土壤N2O顯著減排10.22%。