玉米大豆間作對(duì)農(nóng)田土壤N2O 排放的影響

陳津賽 ，王廣帥，張瑩瑩，高 陽(yáng)*，劉 坤

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)田灌溉研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物需水與調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 新鄉(xiāng)453002； 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 研究生院，北京100081；3.上海海洋大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，上海 201306）

0 引 言

【研究意義】溫室氣體是導(dǎo)致全球氣候變暖的最重要因素，N2O、CH4和CO2是其中3 種主要的溫室氣體[1]。N2O 不僅有強(qiáng)烈的增溫效應(yīng)，而且增溫潛勢(shì)巨大[2]。農(nóng)業(yè)是主要的溫室氣體排放源[3]，在我國(guó)農(nóng)業(yè)N2O 排放源中，土壤源占農(nóng)業(yè)N2O 年排放量的72%左右[4]。土壤中過(guò)多的氮素存留是造成農(nóng)田N2O 排放增加的主要原因[5]。因此，提高氮素利用率是降低農(nóng)田土壤溫室氣體排放的有效途徑?！狙芯窟M(jìn)展】禾豆間作可以有效地提高間作群體的氮素利用率[6-8]，增加作物的氮素吸收量[8-9]；從而降低土壤中的微生物可利用的氮素，進(jìn)而降低間作農(nóng)田土壤的N2O 排放[10]。已有研究表明，玉米大豆間作群體的產(chǎn)量高于單作種植，具有很明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)[11]。目前的間作研究大多集中于不同間作種植模式的種間互補(bǔ)與競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系[12]、種間的鐵氮互惠作用[13]及如何提高系統(tǒng)產(chǎn)量和土地當(dāng)量比[14-15]等方面。這些研究都是圍繞著如何實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)高效，而對(duì)間作農(nóng)田土壤“溫室氣體排放”這個(gè)重要的農(nóng)田生態(tài)環(huán)境問(wèn)題關(guān)注不足。雖然間作農(nóng)田溫室氣體排放規(guī)律已經(jīng)有了一些研究結(jié)果，但由于間作模式不同且采樣方法也不盡相同，使得研究結(jié)果并不一致。例如胡發(fā)龍等[5]在研究玉米/豌豆間作種植模式下的土壤呼吸時(shí)，取樣點(diǎn)選擇在間作小區(qū)內(nèi)不同作物條帶的中心。Huang 等[16]對(duì)于間作模式下的取樣方法是分別在2 種作物的條帶間取樣，這樣的取樣方法減弱了間作作物間的相互作用。沈亞文等[17]采用水封法采集溫室氣體樣品，若采用水封法在間作群體取樣時(shí)，靜態(tài)箱的底座會(huì)影響兩作物根際間的互惠作用及作物根系生長(zhǎng)[13]。本研究將采用土封法固定靜態(tài)箱并在兩作物條帶之間取樣，土封法固定靜態(tài)箱無(wú)需將底座插入土壤中，因而對(duì)作物根系間的交互作用影響較小。

【切入點(diǎn)】諸多研究表明，土壤水分和含氮量顯著影響土壤N2O 的產(chǎn)生和排放。當(dāng)土壤含水率低于田間持水率（壤土）的80%時(shí)，土壤N2O 排放通量與土壤含水率成正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)土壤孔隙含水率低于30%時(shí)，N2O 的排放會(huì)明顯受到抑制[4,18]。土壤中NH4+-N 和NO3--N 是硝化和反硝化的直接底物，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小直接影響土壤N2O 的產(chǎn)生與排放[19]。間作豆科作物可產(chǎn)生直接或間接的氮素轉(zhuǎn)移供給禾本科作物，而禾本科作物可以減緩化學(xué)氮肥對(duì)豆科作物的“氮阻遏”[20]。玉米與大豆根系間的互作可以促進(jìn)玉米對(duì)氮素的吸收，從而降低土壤中的含氮量。在禾/豆間作中不同處理生育期0～30 cm 平均土壤充氣孔隙率受種植模式的顯著影響，但研究結(jié)果卻不全一致[5,21]。由此看來(lái)，關(guān)于間作種植對(duì)土壤水氮?jiǎng)討B(tài)影響的認(rèn)識(shí)尚不明晰，這也限制深入理解間作農(nóng)田土壤的N2O 排放規(guī)律?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】為此，本研究設(shè)置了4 個(gè)處理（玉米/大豆間作、大豆單作、氮素施用量為120 kg/hm2的玉米單作、氮素施用量為240 kg/hm2的玉米單作），對(duì)比分析間作種植模式對(duì)農(nóng)田土壤N2O 排放的影響，將為玉米/大豆間作種植模式發(fā)展及農(nóng)田溫室氣體減排提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2018 年6―9 月在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)綜合試驗(yàn)基地（N35°14′、E113°76′，海拔74 m）進(jìn)行。基地位于河南省新鄉(xiāng)市新鄉(xiāng)縣七里營(yíng)鎮(zhèn)，地處黃淮海中部偏西的人民勝利渠引黃灌區(qū)內(nèi)，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，日照時(shí)間2 399 h，年平均氣溫14 ℃，年平均降水量582 mm，2018 年6—9 月降水量為357.4 mm，生育期內(nèi)最高氣溫39.6 ℃，最低氣溫8.8 ℃，平均溫度為28.4 ℃。試驗(yàn)期間氣溫和降水量見(jiàn)圖1。土壤類型為壤土（潮土），成土母質(zhì)為黃河沖積后的沉淀物，地下水埋深大于5 m[22-23]。試驗(yàn)地耕層（0～20 cm）土壤參數(shù)見(jiàn)表1。播種前0～100 cm 土壤總氮為0.5 g/kg，0～120 cm 無(wú)機(jī)氮量為62.0 mg/kg。

圖1 2018 年試驗(yàn)期氣溫和降水量 Fig. 1 Air temperature and rainfall during the trial period in 2018

表1 試驗(yàn)地0～20 cm 土壤參數(shù) Table 1 Soil parameters of 0～20 cm at test site

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

玉米品種為“登海605”、大豆品種為“冀豆17”。本研究參照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)玉米種植的施氮水平240 kg/hm2，設(shè)計(jì)了單作玉米施肥 240 kg/hm2處理（SM240）?？紤]到大豆的固氮作用，基于課題組前期研究基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了單作大豆（SS，施氮量120 kg/hm2）和玉米/大豆間作處理（IMS，施氮量120 kg/hm2）。為了對(duì)比分析相同施氮水平下單作玉米和間作群體的N2O 排放差異，同時(shí)設(shè)置了單作玉米施氮120 kg/hm2處理（SM120）。每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)小區(qū)寬7 m，長(zhǎng)10 m，面積70 m2，南北種植。單作玉米行距為60 cm，株距25 cm；單作大豆行距30 cm，株距20 cm，每穴2 粒；玉米/大豆間作群體的大豆行距30 cm，株距20 cm，玉米行距40 cm，株距20 cm；大豆與玉米條帶間距35 cm。

2018 年玉米和大豆播種日期為6 月10 日，收獲日期為9 月15 日。播前所有處理基肥的磷肥與鉀肥用量一致，即K2SO4施用量105 kg/hm2，P2O5元素施用量120 kg/hm2，IMS、SM120、SS 處理的氮肥施用量相同，均為120 kg/hm2。SM240 基肥的氮素施用量為240 kg/hm2。氮肥分2 次施入，基追比為5∶5，即IMS、SS、SM120 處理第2 次施入氮素60 kg/hm2，SM240 施入氮素120 kg/hm2，追肥時(shí)間為7 月12 日。全生育期共灌水2 次，第1 次灌水日期為6 月11 日，灌溉方式為噴灌，灌水定額為45 mm，第2 次灌水日期為8 月29 日，灌水方式為地面灌，灌水定額為45 mm。

1.3 測(cè)試指標(biāo)與方法

1）N2O 氣體采樣與測(cè)定分析

采用靜態(tài)箱-氣相色譜法對(duì)N2O 進(jìn)行取樣與測(cè)定分析，全生育期共取樣11 次。靜態(tài)箱的尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=100 cm×50 cm×10 cm，靜態(tài)箱材質(zhì)為亞克力板，厚度為5 mm。箱體上面開口，供植物生長(zhǎng)及采集氣體樣品，采用土封法將靜態(tài)箱密封、固定在每個(gè)采樣點(diǎn)上（靜態(tài)箱的放置如圖2），圖2 左側(cè)是3 種靜態(tài)箱的結(jié)構(gòu)示意圖，右側(cè)為靜態(tài)箱在3 種種植模式下的放置位置，圖中陰影代表的是玉米，“+”代表的是大豆。在每個(gè)小區(qū)內(nèi)布設(shè)3 個(gè)靜態(tài)箱，數(shù)據(jù)采用3 次觀測(cè)的平均值。土壤N2O 氣體取樣從6 月29 日（播種后的第19 天的苗期開始，每7 天取1 次，如遇到較大降雨，則在降雨后第3 天取樣，目的是避開降雨后因?yàn)橥寥莱渌紫抖龋╓FPS）的升高而產(chǎn)生的N2O排放通量的峰值。取樣在08:00—10:00 進(jìn)行，在旋緊靜態(tài)箱上所有蓋子后的第0、10、20 min 分別取30 mL的氣體樣品[24]，用秒表記錄時(shí)間。取樣結(jié)束后旋開所有的蓋子，使靜態(tài)箱內(nèi)氣體可以與大氣進(jìn)行氣體交換，確保作物的正常生長(zhǎng)。

圖2 靜態(tài)箱的構(gòu)造及放置 Fig. 2 Construction and placement of static box

采集到的氣體樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，采用氣相色譜儀（島津2010plus）進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定條件為：ECD 檢測(cè)器溫度為250 ℃，色譜柱溫度為50 ℃，載氣為高純氬甲烷氣，流速為40 mL/min。氣體排放通量的計(jì)算式為：

式中：F 為氣體的排放通量（mg/（m2·h））；M 為氣體的分子質(zhì)量（g）；V 為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1 mol 氣體的體積（L）；h 為采樣箱的凈高度（m）；dc/dt 為單位時(shí)間內(nèi)采樣箱內(nèi)氣體的質(zhì)量濃度變化率；273 為氣態(tài)方程常數(shù)；T 為采樣過(guò)程中采樣箱內(nèi)的平均溫度（℃）。

2）土壤無(wú)機(jī)氮

土壤無(wú)機(jī)氮的取樣：在每次溫室氣體取樣的同時(shí)，取0～20 cm 的土壤樣品，用于測(cè)定土壤的硝態(tài)氮與銨態(tài)氮量。對(duì)于單作種植模式，在作物的行間取0～20 cm 的土壤樣品；對(duì)于玉米/大豆間作模式，在玉米和大豆條帶相鄰行間取0～20 cm 的土壤樣品，每個(gè)取樣點(diǎn)3 次重復(fù)。將取回的鮮土溶于物質(zhì)的量濃度為2 mol/L 的KCL（優(yōu)級(jí)純）溶液中，土水比為1∶5，于振蕩器上以200 r/min 恒溫震蕩30 min，然后過(guò)濾，將收集到的濾液使用AA3 流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤硝態(tài)氮與銨態(tài)氮量。土壤無(wú)機(jī)氮計(jì)算式為：

式中：SMN 為土壤無(wú)機(jī)氮（kg/hm2）；T 為土層深度，取值20 cm；BD 為土壤體積質(zhì)量，取值1.51 g/cm3；N1、N2分別為0～20 cm 土層中硝態(tài)氮、銨態(tài)氮量（mg/kg）[5]。

3）土壤充水孔隙度

在土壤無(wú)機(jī)氮取樣混勻后，取出一部分裝入鋁盒中，用烘干法測(cè)定表層0～20 cm 土壤質(zhì)量含水率計(jì)算土壤充水孔隙度（Water-Filled Pore Space，WFPS）[25]，計(jì)算式為：

式中：VSWC 為土壤體積含水率（VSWC=土壤質(zhì)量含水量×BD）；BD 為土壤體積質(zhì)量取平均值1.51 g/cm3；PD 為土壤密度，取值2.65 g/cm3。

4）土壤溫度

在進(jìn)行氣體取樣的同時(shí)，用Testo 迷你探針型溫度計(jì)分別在靜態(tài)箱附近測(cè)定0 和10 cm 的土壤溫度，計(jì)算2 個(gè)深度的平均值，代表0～10 cm 土壤的平均溫度。

5）N2O 累計(jì)排放量與全球增溫潛勢(shì)

采用線性內(nèi)插法估算整個(gè)生育期的N2O 累計(jì)排放量[25]，計(jì)算式為：

式中：TN 為作物全生育季節(jié)的N2O 累計(jì)排放總量（kg/hm2）；Fi+1為本次試驗(yàn)的N2O 平均排放通量（μg/（m2·h））；Fi為上次試驗(yàn)的N2O 平均排放通量（μg/（m2·h））；（Ti+1-Ti）為本次試驗(yàn)與上次試驗(yàn)間隔天數(shù)。

N2O 全球增溫潛勢(shì)計(jì)算式[26]為：

式中：TN 為N2O 累計(jì)排放總量（kg/hm2）；265 為N2O 全球增溫潛勢(shì)系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使用SPSS-22.0軟件中的單因素方差分析進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，使用Origin 軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分與溫度動(dòng)態(tài)變化特征

圖3 給出了不同處理土壤溫度和充水孔隙度的變化趨勢(shì)。對(duì)于土壤水分來(lái)說(shuō)，相同點(diǎn)是各處理的土壤充水孔隙度（WFPS）都會(huì)在降雨或者灌溉后出現(xiàn)峰值，不同點(diǎn)是SM120 處理的土壤充水孔隙度總體較高。SM120 處理生育期內(nèi)平均WFPS 顯著高于IMS和SS 處理（P<0.05）（表2）。

對(duì)于土壤溫度來(lái)說(shuō)，相同點(diǎn)是各處理的土壤溫度變化趨勢(shì)相近，總體呈隨生育期進(jìn)行先升高而后降低的趨勢(shì)，在生育期末，溫度降到最低（圖3（a））；差異之處在于SM120處理的生育期平均土壤溫度最高，單作大豆（SS）處理平均溫度顯著低于SM120 處理的。在土壤水分方面，玉米/大豆間作較單作玉米顯著降低了0～20 cm 的平均土壤WFPS，與單作大豆間的差異并不顯著。在土壤溫度方面，間作模式與單作種植模式間沒(méi)有顯著性差異。

圖3 不同處理的土壤溫度及充水孔隙度變化 Fig. 3 Changes of soil temperature and water-filled pore space (WFPS) in different treatments

表2 不同處理土壤充水孔隙度和溫度平均值 Table 2 Average values of soil water-filled porosity and temperature in different treatments

2.2 不同種植模式對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮量的影響

圖4（a）給出了4 個(gè)處理下的平均土壤無(wú)機(jī)氮水平。由單因素方差分析可知，種植模式對(duì)整個(gè)作物季節(jié)的土壤無(wú)機(jī)氮量影響顯著（P<0.05）。IMS 處理的生育期平均土壤無(wú)機(jī)氮量比SS 處理降低了24.0%，比SM120 處理降低了5.3%，比SM240 處理降低了29.3%，表明玉米/大豆間作模式顯著降低了土壤無(wú)機(jī)氮量。圖4（b）給出了生育期內(nèi)4 個(gè)處理0～20 cm無(wú)機(jī)氮的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)合圖3（b）可以看出，土壤無(wú)機(jī)氮量的峰值與土壤WFPS 的峰值同時(shí)出現(xiàn)，表明隨著土壤WFPS 的增加，無(wú)機(jī)氮的生成速率也會(huì)提高[27]。由單因素方差分析可知，種植模式對(duì)整個(gè)生育期0～20 cm 土壤硝態(tài)氮量影響顯著（P<0.05）。IMS處理的生育期平均土壤硝態(tài)氮量比SS 處理降低了32.5%，比SM240 處理降低了41.2%。圖4（c）與圖4（d）分別給出了試驗(yàn)期內(nèi)各處理0～20 cm 土壤銨態(tài)氮與硝態(tài)氮量的動(dòng)態(tài)變化。不同處理間0～20 cm土壤銨態(tài)氮量無(wú)顯著差異，0～20 cm 土壤硝態(tài)氮量大于銨態(tài)氮量，說(shuō)明在生育期內(nèi)的土壤環(huán)境適合硝化反應(yīng)的進(jìn)行。

圖4 生育期內(nèi)不同處理土壤無(wú)機(jī)氮量的變化規(guī)律 Fig. 4 Variation of soil inorganic nitrogen content in different treatments during the trial period

2.3 不同處理對(duì)土壤N2O 排放通量及全球增溫潛勢(shì)值的影響

圖5 給出了各處理土壤N2O 排放通量的動(dòng)態(tài)變化。從圖5 可以看出，各處理的N2O 峰值都是在降雨后出現(xiàn)的，這是由于降雨后土壤WFPS 增加，提高了土壤中硝化和反硝化細(xì)菌的活性，促進(jìn)了硝態(tài)氮與銨態(tài)氮的生成速率，進(jìn)而顯著增加N2O 的生成速率[27-28]。土壤中硝態(tài)氮與銨態(tài)氮的質(zhì)量濃度與N2O 的排放速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系[28]，因而在降雨后各處理的N2O 排放通量都出現(xiàn)了峰值。由圖5 還可以看出，IMS 處理的土壤N2O 平均排放通量低于其他3 個(gè)處理。

圖5 不同處理N2O 排放通量動(dòng)態(tài)變化 Fig. 5 Dynamic of soil N2O emission flux in different treatments

IMS 處理的平均N2O 排放通量分別比SM120、SM240、SS 處理顯著降低了31.98%、39.16%、47.80%（P<0.001），表明玉米/大豆間作種植可以顯著降低土壤的N2O 排放通量。SM120、SM240 和SS 處理間N2O 平均排放通量的差異也達(dá)到極顯著水平。

表3 給出了4 個(gè)處理的N2O 累計(jì)排放量和全球增溫潛勢(shì)。由表3 可知，IMS 處理顯著降低了土壤的N2O 累計(jì)排放量及全球增溫潛勢(shì)值。由單因素方差分析可知，IMS 處理與其余3 個(gè)處理間的N2O 平均累計(jì)排放量和全球增溫潛勢(shì)的差異呈極顯著水平（P<0.001），但SS、SM120 和SM240 處理間的差異并不顯著。IMS 處理的平均累計(jì)排放量分別比SM120、SM240、SS 處理降低了36.70%、41.52%、49.03%。從式（3）和式（4）可以看出，N2O 排放通量的高低直接影響到全生育期的累計(jì)排放量以及全球增溫潛勢(shì)，所以不難理解玉米/大豆間作種植模式與其他3種單作模式相比可以極顯著的降低N2O 的累計(jì)排放量及全球增溫潛勢(shì)。表4 給出了不同處理的土壤水分、無(wú)機(jī)氮與N2O 平均排放通量間的線性回歸方程。不同處理間的土壤水分、無(wú)機(jī)氮量與N2O 平均排放通量的回歸系數(shù)存在差異，但均呈線性正相關(guān)。

表3 N2O 累計(jì)排放量和全球增溫潛勢(shì) Table 3 Cumulative N2O emissions and global warming potential in different treatments

表4 土壤水分、無(wú)機(jī)氮與N2O 平均排放通量的線性回歸方程 Table 4 Linear regression equations between soil N2O average flux and soil water, and inorganic nitrogen

3 討 論

3.1 間作種植模式對(duì)農(nóng)田土壤N2O 排放的影響

間作種植模式可以提高作物系統(tǒng)的產(chǎn)量、土地當(dāng)量比以及資源利用效率[14]。陳素云等[29]對(duì)小麥/大蒜間作群體的研究結(jié)果表明，間作種植不僅提高了小麥的產(chǎn)量還降低了CH4的排放。黃堅(jiān)雄等[25]在華北平原玉米/大豆間作群體溫室氣體排放的研究中，也得出了間作模式可以顯著降低農(nóng)田土壤N2O 排放的結(jié)論，這與本研究的結(jié)果相一致。但在黃堅(jiān)雄等[25]的研究結(jié)果中，土壤N2O 累計(jì)排放量最高的是單作玉米處理，本研究結(jié)果卻是單作大豆處理的累計(jì)N2O 排放量最高，結(jié)論不一致可能是由于2 個(gè)研究中單作大豆處理的種植密度與氮肥的施用量不同。本研究的大豆種植密度較高，氮肥施用量較低，所以造成了單作大豆的固氮與氮素利用能力的改變，從而造成了2 個(gè)研究中土壤N2O 排放的差異[30]。Dyer 等[31]也給出了玉米/大豆間作模式可以降低農(nóng)田土壤溫室氣體排放的結(jié)論。但劉輝娟[32]在玉米/豌豆間作種植對(duì)溫室氣體排放的研究中得出了不同結(jié)論：玉米間作豌豆N2O平均排放通量大于單作玉米。對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)，此現(xiàn)象可能是由于種植品種、種植密度、氮素使用量以及間作種植中的禾本科和豆科作物的比例不同導(dǎo)致的。由此可見(jiàn)對(duì)于禾/豆間作種植模式，不同作物的種植組合對(duì)農(nóng)田溫室氣體的排放影響的結(jié)論也不盡相同，因此，需要繼續(xù)開展不同類型的禾/豆間作模式對(duì)土壤溫室氣體排放的影響，以便深入理解間作種植對(duì)農(nóng)田土壤碳氮?jiǎng)討B(tài)的影響。

3.2 農(nóng)田土壤N2O 排放量的影響因素分析

農(nóng)田土壤N2O 被普遍認(rèn)為是在硝化與反硝化細(xì)菌主導(dǎo)的硝化與反硝化進(jìn)程中產(chǎn)生的，所以能夠影響土壤微生物活動(dòng)的因素都可以直接或間接影響農(nóng)田土壤N2O 的產(chǎn)生與排放，比如土壤充水孔隙度（WFPS），土壤pH 值、EC 值、溫度、肥料的使用，耕作制度、作物種植類型等[10]。當(dāng)土壤濕度為田間持水率的97%～100%或WFPS 為84%～86%時(shí)，N2O 的排放最強(qiáng)；低于此濕度范圍時(shí)，N2O 排放量與土壤濕度呈正相關(guān)[4]。而本研究的土壤WFPS 均低于84%～86%，因此，間作種植降低土壤的WFPS，是N2O 排放通量降低的一個(gè)主要因素。生育期末0～20 cm 土壤無(wú)機(jī)氮量呈上升趨勢(shì)，但N2O 排放速率卻降低了，這可能是由于生育期末0～10 cm 土壤溫度降低至20 ℃左右，溫度的降低成為影響N2O 產(chǎn)生的主導(dǎo)因素，這在謝軍飛等[33]的研究中得到了驗(yàn)證。在4 種不同的種植模式中，玉米/大豆種植模式0～20 cm 的土壤無(wú)機(jī)氮量最低；無(wú)機(jī)氮又是硝化-反硝化作用的直接底物，其量的高低決定著N2O 的產(chǎn)出和排放過(guò)程[34-35]。這可以得出如下推論：玉米/大豆間作通過(guò)降低土壤無(wú)機(jī)氮水平而顯著降低土壤N2O 的產(chǎn)生和排放。

本研究重點(diǎn)關(guān)注了種植模式導(dǎo)致的農(nóng)田土壤N2O排放差異，原因主要在于間作模式能改變作物-土壤系統(tǒng)的微環(huán)境。相對(duì)于單作，間作能明顯影響作物根系土壤菌落組成、促進(jìn)土壤酶活性、提高土壤養(yǎng)分利用率[36]。本研究也證明了間作模式對(duì)土壤的水熱狀況有顯著影響。禾/豆間作種植模式對(duì)作物系統(tǒng)內(nèi)的氮素營(yíng)養(yǎng)協(xié)同利用是實(shí)現(xiàn)氮素高效利用的重要模式[5,13]，又由于玉米/大豆間作相比單作種植提高了氮素吸收量[6-8]，進(jìn)而降低了土壤無(wú)機(jī)氮的存有量，形成了降低農(nóng)田N2O 排放量的基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

1）玉米/大豆間作群體的土壤充水孔隙度低于其他處理，且全生育期土壤充水孔隙度均在80%以下。IMS處理0～10 cm土壤溫度與其他處理相比無(wú)顯著差異。IMS處理的土壤無(wú)機(jī)氮量分別比SM240、SM120、SS處理降低了29.3%、5.3%、24.0%，表明IMS處理可以降低土壤無(wú)機(jī)氮量。

2）IMS處理的N2O累計(jì)排放量分別比SM120、SM240、SS處理降低了36.70%、41.52%、49.03%。土壤N2O平均排放通量與土壤水分和無(wú)機(jī)氮量間顯著線性正相關(guān)。玉米/大豆間作種植可以減少土壤N2O的產(chǎn)生和排放，進(jìn)而降低累計(jì)排放量和全球增溫潛勢(shì)。