不同灌水下限設(shè)施番茄土壤CO2排放特征及其影響因素研究

韓昌東，葉旭紅，馬 玲，馬建輝，鄒洪濤，張玉龍

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地與環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部東北耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng) 110866）

0 引 言

土壤CO2排放是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分，其占全球各單元 CO2排放總量的 5%～25%[1]。土壤CO2排放量的增加是加劇全球氣候變暖的主要因素之一[2]。隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國(guó)設(shè)施蔬菜種植面積占蔬菜總種植面積的比例不斷增加，2012—2017年平均增加了10%，其中2017年達(dá)到了32.3%[3]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最活躍、最易受人類活動(dòng)影響的部分[4-5]。設(shè)施農(nóng)業(yè)具有高溫高濕、灌溉頻率高、無(wú)雨水淋洗、土地利用強(qiáng)度高、肥料投入量大、土壤CO2排放較高[6-8]等特點(diǎn)。因此，研究設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤CO2排放規(guī)律及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系對(duì)于減緩?fù)寥捞寂欧啪哂兄匾饬x。

越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注到了設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤碳排放的問(wèn)題。任濤等[9]在設(shè)施菜地施用不同有機(jī)肥和氮肥的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥和秸稈的施用顯著提高了設(shè)施菜地土壤 CO2排放速率；王春新等[10]指出，氮肥與有機(jī)肥配施比單施氮肥處理顯著提高了土壤 CO2排放速率；楊洋等[11]對(duì)設(shè)施番茄采用不同灌溉方式的灌溉試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，土壤CO2排放速率表現(xiàn)為溝灌>滴灌>滲灌；朱艷等[12]研究表明，加氣灌溉比地下滴灌顯著提高了土壤 CO2排放速率；王亞芳等[13]通過(guò)研究灌溉方式和秸稈還田對(duì)設(shè)施番茄田 CO2排放的影響發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是否添加秸稈，滴灌處理均比傳統(tǒng)畦灌顯著降低了 CO2累積排放量；師夢(mèng)嬌等[14]對(duì)未種植作物設(shè)施土壤釋放溫室氣體的研究發(fā)現(xiàn)，CO2的排放總量表現(xiàn)為高水處理>中水處理>低水處理。目前，相關(guān)學(xué)者關(guān)于設(shè)施蔬菜土壤 CO2排放的研究主要集中在不同施肥和不同灌溉方式，而針對(duì)膜下滴灌不同灌水控制下限設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤 CO2排放特征影響的研究鮮有報(bào)道。

膜下滴灌逐漸成為設(shè)施蔬菜栽培的主要灌溉方式，但由于缺乏科學(xué)的灌溉指導(dǎo)，菜農(nóng)只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行灌溉，灌水量和灌溉次數(shù)具有一定的隨機(jī)性[15]。而土壤水分是影響設(shè)施蔬菜土壤 CO2排放的重要因素[16]，灌水量和灌溉次數(shù)的不同會(huì)對(duì)土壤碳排放產(chǎn)生較大影響。因此，如何科學(xué)合理制定灌溉決策，減少土壤碳排放已成為當(dāng)今研究的熱門問(wèn)題。

本研究以連續(xù)7 a膜下滴灌的設(shè)施蔬菜土壤為研究對(duì)象，設(shè)置不同灌水下限處理，監(jiān)測(cè)土壤CO2排放特征，探討設(shè)施番茄膜下滴灌土壤CO2排放特征及其影響因素，以期為科學(xué)調(diào)控設(shè)施番茄土壤水分和土壤碳排放提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2018年4月30—7月26日在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施蔬菜栽培節(jié)水灌溉科研試驗(yàn)基地（41.62°N，123.46°E）進(jìn)行，該基地已連續(xù)7 a進(jìn)行設(shè)施蔬菜栽培膜下滴灌試驗(yàn)。供試土壤類型為棕壤，基本理化性質(zhì)：pH值、有機(jī)質(zhì)量、全氮量、速效磷量、速效鉀量、堿解氮量分別為6.6、10.91 g/kg、1.34 g/kg、71.27 mg/kg、183.59 mg/kg、57.01 mg/kg。供試作物為番茄。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置 3個(gè)灌水下限處理，分別為 20 kPa（D20）、30 kPa（D30）和 40 kPa（D40），各處理灌水上限均設(shè)定為6 kPa。每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)排列，面積為20 m2。相鄰小區(qū)之間埋設(shè)深度為0.6 m的隔離帶（塑料薄膜）以防止相互影響。灌溉方式均采用膜下滴灌。滴灌帶選用市售普通滴灌帶，滴頭流量為2.5 L/h，相鄰出水孔間距為30 cm。番茄定植后，將張力計(jì)（ICF，Australia）分別埋設(shè)至地表以下15、30和45 cm深度，每天上午08:00讀取張力計(jì)數(shù)值并據(jù)此進(jìn)行灌溉。設(shè)定各處理土壤水吸力達(dá)到20、30、40 kPa時(shí)開(kāi)始灌溉，并根據(jù)計(jì)算確定灌水量。灌水上下限土壤體積含水率通過(guò)所測(cè)得的計(jì)劃濕潤(rùn)層代表性土壤水分特征曲線計(jì)算得出，曲線方程[17]為：

式中：θ為土壤體積含水率（cm3/cm3）；h為土壤水吸力（kPa）。小區(qū)單次灌水量計(jì)算式為：

式中：Q為小區(qū)單次灌水量（m3）；H為計(jì)劃濕潤(rùn)層厚度（cm），本試驗(yàn)取30 cm；R為計(jì)劃濕潤(rùn)比，本試驗(yàn)取0.50；θ2和θ1分別為灌水控制上下限土壤體積含水率（cm3/cm3）；S為小區(qū)面積（m2）。具體參數(shù)如表1所示。

表1 不同灌水下限試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)Table 1 Text design of different controlled irrigation low limits

1.3 試驗(yàn)實(shí)施

各處理所施用的肥料為膨化雞糞（37.5 t/hm2）、磷酸二銨（0.6 t/hm2）、硫酸鉀（0.6 t/hm2）和尿素（0.45 t/hm2）。定植前，各處理撒施有機(jī)肥、磷酸二銨和硫酸鉀。尿素分為等量3份，分別在定植前撒施、第1次追肥（6月22日）和第2次追肥（7月4日）隨水施入。其他田間管理同當(dāng)?shù)卦O(shè)施蔬菜栽培一致。

2018年5月3日定植番茄，5月30日開(kāi)始試驗(yàn)，7月26日田間試驗(yàn)結(jié)束。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

番茄收獲后，采集0～20 cm土層土壤。土壤體積質(zhì)量（BD）采用環(huán)刀法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)（OM）和全氮（TN）采用元素分析儀（Vario ELⅢ，Elementar，Germany）測(cè)定；土壤pH值采用pH計(jì)測(cè)定；土壤速效磷量（AP）、速效鉀量（AK）和堿解氮量（AN）采用常規(guī)方法測(cè)定[18-19]；微生物量碳（MBC）采用氯仿熏蒸法測(cè)定[20]。番茄生長(zhǎng)期間，采用ENVIdata-DT植物生理生態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)（ENVIdata-DT，China）連續(xù)監(jiān)測(cè)（每30 min采集數(shù)據(jù)1次）15 cm深度土壤含水率和溫度的變化。

在測(cè)定土壤CO2排放速率之前48 h將土壤環(huán)均勻插入土壤中[21]，以盡可能減少土壤擾動(dòng)。為了減小空間分布的差異性和測(cè)量期間植物對(duì)土壤 CO2排放的影響，將土壤環(huán)安裝在各小區(qū)相同位置，并將土壤環(huán)中地表植物的地上部分剪除。安置平衡48 h后，使用 LI-8100A土壤碳通量自動(dòng)測(cè)定儀（Li-Cor，Lincon，NE，USA）測(cè)定土壤 CO2排放速率。土壤CO2排放測(cè)定時(shí)間為水分處理期間灌溉后 1～3 d上午08:00—11:00。設(shè)施土壤CO2累計(jì)排放量（SR）計(jì)算式[22]為：

式中：SR為CO2累計(jì)排放量（g/m2，以CO2計(jì)）；F為土壤CO2排放速率第i次測(cè)定（μmol/（m2·s））；（ti+1-ti）為連續(xù)2次測(cè)定間隔時(shí)間；n為測(cè)定的總次數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并繪圖；采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析；采用R語(yǔ)言和 Origin8.5軟件進(jìn)行繪圖。采用非線性回歸的方法分析不同灌水下限處理的土壤CO2排放速率與15 cm土壤溫度的關(guān)系，采用的指數(shù)模型如下[23-24]：

式中：Y為土壤 CO2排放速率（μmol/（m2·s））；T為15 cm深度土壤溫度（℃）；a、b為反映土壤基礎(chǔ)呼吸高低的參數(shù)?；诖擞?jì)算表征土壤溫度對(duì)土壤CO2排放速率的影響程度的Q10值（Q10=e10b），其含義為土壤溫度每升高10 ℃土壤呼吸作用增加的倍數(shù)[25-26]。

土壤CO2排放與土壤水分之間的關(guān)系較為復(fù)雜，相關(guān)學(xué)者多用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述，例如線性、對(duì)數(shù)、指數(shù)以及多項(xiàng)式方程等[27-28]，本研究采用多項(xiàng)式方程模型進(jìn)行擬合。為了更好地描述土壤溫度和含水率對(duì)土壤CO2排放的協(xié)同作用，采用土壤溫度和土壤含水率雙因素復(fù)合模型模擬土壤 CO2排放對(duì)二者的響應(yīng)機(jī)理[29-30]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水下限土壤CO2排放速率的動(dòng)態(tài)變化

不同灌水下限處理土壤 CO2排放速率變化趨勢(shì)如圖1所示。由圖1可知，各水分處理初期土壤CO2排放速率呈先升高再下降趨勢(shì)，2次追肥后各處理土壤CO2排放速率均有明顯的增加，隨后下降。番茄生育期內(nèi)，D20和D30處理的土壤CO2排放速率均出現(xiàn) 5次明顯的峰值，變化范圍分別為 2.283～3.277 μmol/（m2·s）和 2.282～2.993 μmol/（m2·s），平均速率分別為 2.759 μmol/（m2·s）和 2.601 μmol/（m2·s）；D40處理土壤CO2排放速率出現(xiàn)4次明顯的峰值，變化范圍為 2.238～3.087 μmol/（m2·s），平均速率 2.559 μmol/（m2·s）。各處理土壤 CO2排放速率的最高峰出現(xiàn)在6月24日，以D20處理的峰值最高。

2.2 不同灌水下限對(duì)土壤CO2累積排放量的影響

如圖2所示，番茄生育期內(nèi)D20處理的土壤CO2累積排放量最高，為590.654 g/m2（以CO2計(jì)），其次是D30處理，為556.647 g/m2，D40處理土壤CO2累積排放量最小，為546.808 g/m2。D20處理土壤CO2累積排放量顯著高于 D30、D40處理（P<0.05），但D30和D40處理之間并未達(dá)到顯著差異。說(shuō)明D20處理促進(jìn)了土壤CO2排放。

圖1 不同灌水下限處理的土壤CO2排放速率的動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of CO2 emission flux under different controlled irrigation low limits

圖2 不同灌水下限土壤CO2累積排放量Fig.2 Cumulative soil CO2 emission under different controlled irrigation low limits

2.3 土壤CO2排放的影響因素分析

2.3.1 土壤溫度

不同灌水下限處理土壤溫度的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)基本一致，呈先下降后上升再下降隨后緩慢上升的趨勢(shì)（圖3）。番茄生育期內(nèi)，土壤溫度以D40處理變化范圍最大，為20.867～27.724 ℃，其次是D20處理，變化范圍在21.083～27.529 ℃，D30處理變化范圍最小為21.033～27.271 ℃；土壤溫度平均值以D20處理最高（24.124 ℃），其次是 D40處理（23.893 ℃），D30處理平均值最?。?3.602 ℃）。

為進(jìn)一步探明不同灌水下限處理土壤 CO2排放對(duì)土壤溫度的響應(yīng)，本文采用指數(shù)方程對(duì)3種灌水下限處理土壤CO2排放速率與土壤溫度進(jìn)行擬合（圖4），并計(jì)算溫度敏感系數(shù)Q10值。如圖4所示，3種灌水下限處理下土壤 CO2排放速率與其各自對(duì)應(yīng)的土壤溫度（T）擬合效果較好，D20、D30和D40處理擬合方程分別為：Y=1.052e0.0404T、Y=1.068e0.0376T、Y=1.075e0.0366T，均達(dá)到了1%顯著水平（R2=0.411 1～0.501 2）。溫度敏感系數(shù)Q10值以D20處理最大，為1.498，其次是D30處理（1.456），D40處理最小，為1.442，D20處理的溫度敏感性最高，D40處理的溫度敏感性最低。

圖3 不同灌水下限土壤溫度動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Soil temperature under different controlled irrigation low limits

2.3.2 土壤含水率

不同灌水下限處理的灌水時(shí)間和灌水量如表 2所示。番茄生育期內(nèi)，灌水次數(shù)和總灌水量均表現(xiàn)為D20處理>D30處理>D4處理，單次灌水量表現(xiàn)為D40處理>D30處理>D20處理。D20處理灌水18次，總灌水量為 1 683.35 m3/hm2，平均每次灌水 93.519 m3/hm2；D30處理灌水 14次，總灌水量為 1 334.1 m3/hm2，平均每次灌水95.293 m3/hm2；D40處理灌水11次，總灌水量為1 138.87 m3/hm2，平均每次灌水103.532 m3/hm2。如圖5所示，不同灌水下限處理土壤含水率的變化規(guī)律不一致。D40處理土壤含水率變化范圍最大，為19.1%～25.2%，其次是D20處理，為 22.8%～27.8%，D30處理變化范圍最小，為21.6%～26.0%。土壤含水率平均值表現(xiàn)為 D20處理>D30處理>D40處理。

圖4 不同灌水下限土壤CO2排放速率與土壤溫度擬合Fig.4 Relationship between soil CO2 emission and soil temperature under different controlled irrigation low limits

表2 不同灌水下限處理的灌水時(shí)間和灌水量Table 2 Irrigation time and amount of different controlled irrigation low limits treatments

圖5 不同灌水下限土壤含水率動(dòng)態(tài)變化Fig.5 Soil water content under different controlled irrigation low limits

如圖6所示，土壤含水率（W）是影響不同灌水下限土壤CO2排放的重要因素，其解釋了46%～51%的土壤CO2排放的變化。D20、D30和D40處理擬合方程為：Y=0.13W2-6.473W+83.252、Y=0.0049W2-0.366W+8.597、Y=0.0407W2-1.771W+21.66。此外，D20處理土壤含水率<24.9%時(shí)，土壤CO2排放速率與土壤含水率負(fù)相關(guān)，當(dāng)含水率>24.9%時(shí)，土壤CO2排放速率與土壤含水率正相關(guān)；D30處理土壤含水率<37.3%時(shí)，土壤CO2排放速率與土壤含水率負(fù)相關(guān)，當(dāng)含水率>37.3%時(shí)，土壤 CO2排放速率與土壤含水率正相關(guān)；D40處理土壤含水率<21.8%時(shí)，土壤CO2排放速率與土壤含水率呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)含水率>21.8 %時(shí)，土壤CO2排放速率與土壤含水率正相關(guān)。

圖6 不同灌水下限土壤CO2排放速率與土壤含水率擬合Fig.6 Relationship between Soil CO2 emission and soil water content under different controlled irrigation low limits

2.3.3 土壤水熱因子的綜合作用

由圖 7可知，在不同灌水下限處理下，以土壤含水率（W）和土壤溫度（T）為自變量，土壤呼吸速率（Y）為因變量建立雙因素復(fù)合模型，D20、D30處理和 D40處理擬合方程分別為：Y=-0.026T2+1.289T+0.119W2-5.923W+60.467、Y=0.020T2-0.873T+0.018W2-0.984W+20.085 、Y=0.019T2-0.798T+0.016W2-0.728W+19.08，且各處理復(fù)合模型均達(dá)極顯著水平，R2在0.685～0.838之間，相比于單因素模型（R2=0.411～0.515），土壤溫度與土壤含水率雙因素復(fù)合模型可以更好地解釋土壤CO2排放的變化。?

圖7 不同灌水下限土壤CO2排放對(duì)土壤溫度和含水率的響應(yīng)曲面Fig.7 Response surface of soil CO2 emission to soil temperature and soil water content under different controlled irrigation low limits

2.3.4 土壤理化性狀

為了探究土壤CO2排放對(duì)土壤理化性質(zhì)的響應(yīng)，對(duì)土壤CO2累積排放量和收獲期0～20 cm土壤理化性質(zhì)做相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)圖8。土壤CO2排放量與有機(jī)質(zhì)、微生物量碳和速效鉀呈極顯著相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與pH值、全氮量、堿解氮量和速效磷量呈顯著相關(guān)關(guān)系（P<0.05），與土壤體積質(zhì)量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

2.3.5 土壤CO2排放影響因子主成分分析

主成分分析（PCA）結(jié)果表明（圖9）：土壤CO2排放影響因子可以提取出2個(gè)主成分，這2個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為85.8%。主成分1由微生物量碳量、速效鉀量、全氮量和土壤含水率構(gòu)成，荷載分別為0.982、0.982、0.956和 0.947，貢獻(xiàn)率為 72.9%；主成分 2由土壤溫度構(gòu)成，荷載為 0.796，貢獻(xiàn)率為12.9%。由此可知，不同灌水下限條件下，0～20 cm土壤含水率、土壤溫度、微生物量碳、全氮量和速效鉀量是影響土壤CO2排放的主要因素。

圖8 土壤CO2累積排放量與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性Fig.8 Relationship between cumulative soil CO2 emission and General characteristics of soils

圖9 土壤CO2排放影響因子主成分分析Fig.9 PCA of soil CO2 emission and influence factors

3 討 論

以往研究表明，灌溉通常會(huì)增加土壤CO2排放量，但土壤 CO2排放量與灌水量間并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系[31]；杜世宇等[32]研究表明，灌水促進(jìn)土壤 CO2的排放，CO2排放累積量與土壤含水率存在顯著正相關(guān)關(guān)系；師夢(mèng)嬌等[14]研究表明，土壤 CO2的排放隨著灌溉量的增加而增加，灌溉頻率過(guò)高降低了土壤 CO2的排放量。本研究中，D20處理土壤CO2排放速率和累積量顯著高于D30和D40處理。滴灌是一種間歇性灌溉方式，灌水量與干濕交替的變化會(huì)影響土壤微生物數(shù)量和活性[22,33]，進(jìn)而影響土壤CO2排放。D20處理灌水下限值最小，到達(dá)灌水始點(diǎn)的時(shí)間最短，干濕交替最頻繁[15,34]，土壤在干濕交替過(guò)程中，會(huì)釋放有機(jī)碳顆粒，提高反應(yīng)底物濃度[35]，進(jìn)而增強(qiáng)土壤CO2排放。這表明頻繁灌溉在提高土壤含水率的同時(shí)可能會(huì)增加土壤CO2排放。2次追施氮肥后，各處理土壤CO2排放速率均明顯上升，這可能是由于氮肥的施用促進(jìn)了土壤微生物的活動(dòng)，加快了土壤有機(jī)質(zhì)的分解，進(jìn)而提高了土壤CO2排放速率[36,37]。

土壤溫度和土壤含水率是影響土壤 CO2排放的重要因素[38]。有研究指出，土壤 CO2排放速率與土壤溫度呈顯著的指數(shù)回歸關(guān)系[39]，與本研究結(jié)果一致。本研究中，不同灌水下限處理土壤溫度變化趨勢(shì)基本一致，且都在 20.867～27.724 ℃之間變化，這可能是由于地膜的覆蓋使土壤溫度維持在一個(gè)較穩(wěn)定的水平。土壤CO2排放溫度敏感性系數(shù)Q10表現(xiàn)為D20處理>D30處理>D40處理，說(shuō)明在同一溫度條件下，Q10值會(huì)因灌水下限的不同而不同。此外，溫度敏感性系數(shù)還受底物數(shù)量和質(zhì)量[5,40]以及一些不確定性因素的影響[41]。土壤水分參與土壤環(huán)境中多種生物和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，影響著土壤養(yǎng)分的遷移[36]、土壤通透性、微生物活性、土壤結(jié)構(gòu)以及根系生長(zhǎng)等來(lái)調(diào)控土壤CO2排放[42-43]。研究表明，土壤CO2排放速率與土壤含水率呈較好的二項(xiàng)式模型關(guān)系[21]，與本研究得到的結(jié)果一致。李賢紅[44]指出，土壤 CO2排放速率隨土壤含水率的增加而增大，但本研究并未完全呈現(xiàn)此規(guī)律。在本研究范圍內(nèi)，當(dāng)土壤含水率大于某一值時(shí)，土壤CO2排放速率會(huì)隨土壤含水率的增大而增大，這可能是因?yàn)椴煌奈⑸锶郝渚哂刑囟ǖ暮蔬m宜范圍。本研究中，土壤溫度和土壤含水率雙因素復(fù)合關(guān)系模型可以解釋68.5%～83.8%的土壤CO2排放的變化，高于單因子模型，說(shuō)明土壤溫度和土壤含水率共同交互作用于土壤CO2排放，而不是單獨(dú)作用于土壤CO2排放。

以往研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)量、全氮量與土壤CO2排放累積量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系[45]，與本研究結(jié)果一致，可能是因?yàn)樵谑┓柿肯嗤臈l件下，土壤呼吸作用的增強(qiáng)促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)的分解。有研究表明，土壤CO2排放與速效磷、速效鉀、堿解氮呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[46]，與本研究結(jié)果一致，說(shuō)明土壤速效養(yǎng)分與土壤CO2排放之間關(guān)系密切。土壤體積質(zhì)量是衡量土壤通透性的重要指標(biāo)，有研究指出土壤CO2排放與土壤容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[44]，但本研究中二者之間無(wú)顯著相關(guān)性。其原因可能是不同灌水下限處理都是基于覆膜滴灌，水從出水口滴出，這樣的局部濕潤(rùn)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響較小。土壤pH值主要通過(guò)影響土壤微生物的活動(dòng)、有機(jī)質(zhì)的合成與分解等影響土壤 CO2排放[47]。本研究結(jié)果表明，土壤CO2排放與土壤pH值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且各處理的土壤pH值均處在土壤微生物活性的最適pH值在6～8之間[48]。本研究中，灌水下限顯著影響土壤微生物量碳的變化，土壤微生物量碳與土壤CO2排放呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，這與前人的研究結(jié)果一致[49]，說(shuō)明土壤微生物量碳是影響土壤CO2排放的重要指標(biāo)。

4 結(jié) 論

1）設(shè)施番茄栽培條件下，設(shè)置不同膜下滴灌灌水下限對(duì)土壤CO2排放產(chǎn)生了顯著影響。3種灌水下限處理下，D20處理土壤CO2累積排放量最大，顯著高于D30和D40處理；D30和D40處理之間未達(dá)到顯著性差異。

2）土壤CO2排放影響因子可以提取出2個(gè)主成分，主成分1由微生物量碳、速效鉀、全氮和土壤含水率構(gòu)成，主成分2由土壤溫度構(gòu)成，這2個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為 85.79%；土壤含水率、土壤溫度與土壤CO2排放的復(fù)合關(guān)系模型可解釋68.5%～83.8%的土壤CO2排放變化，說(shuō)明不同灌水下限造成的土壤微環(huán)境的變化會(huì)導(dǎo)致土壤CO2排放的差異。