有機(jī)無機(jī)肥配施對蘋果園溫室氣體排放的影響

馬艷婷，趙志遠(yuǎn)，馮天宇，SOMPOUVISET Thongsouk，孔旭，翟丙年，*，趙政陽

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，陜西 楊凌 712100；3.西北農(nóng)林科技大學(xué)蘋果試驗站，陜西 白水 715600）

氣候變暖及其影響是國際社會共同關(guān)注和廣泛研究的焦點性問題。近年來，全球氣溫不斷上升，政府間氣候變化委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第五次評估報告[1]指出，2011年全球大氣中二氧化碳（CO2）當(dāng)量濃度為430 μmol·mol-1，若不加大減排力度，未來人為溫室氣體濃度將會繼續(xù)升高，預(yù)計到2030 年，CO2當(dāng)量濃度將超過450 μmol·mol-1，到本世紀(jì)末將超過 750 μmol·mol-1，使全球地表平均溫度比工業(yè)化前（1750 年）高3.7~4.8 ℃。甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）是目前對全球氣候變化影響較大的氣體，其對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)率分別達(dá)到了14.3%和7.9%[2-3]。在100 a 尺度上CH4和N2O 的增溫潛勢分 別 是 CO2的 25 倍和 298 倍[4]。農(nóng) 業(yè)向大氣中排放的CH4和N2O 是溫室氣體排放的主要來源之一，世界糧食與農(nóng)業(yè)組織（FAO）的《2016 年糧食及農(nóng)業(yè)狀況》報告指出，截止到2016 年，農(nóng)業(yè)溫室氣體排放達(dá)到了全球排放總量的20%[5]。我國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生的溫室氣體排放量在我國排放總量中所占比例為6.7%，其中N2O 和CH4排放分別高達(dá)59.5%和40.2%[6]，可以看出我國以農(nóng)業(yè)為源頭的非CO2類溫室氣體排放量較高。因此，農(nóng)用土壤CH4和N2O 的減排對減緩氣候變暖具有重要意義。我國西北地區(qū)農(nóng)業(yè)用地中旱地面積占比較大，是農(nóng)業(yè)N2O排放的主要區(qū)域，其N2O 排放特征及影響因素更加不容忽視。

在我國西北旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)地區(qū)全年無灌溉條件，年內(nèi)降雨不均；由于耕作、土地利用方式和施肥不當(dāng)所引起的土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低[7]，使土壤生產(chǎn)力嚴(yán)重下降，為了提高土壤肥力并滿足日益增長的人口對食物的需求，該地區(qū)以肥促產(chǎn)現(xiàn)象嚴(yán)重[8]；隨著氮肥用量的增加，氮氧化物的排放問題日益突出，此外，過量施氮會對旱地土壤氧化CH4的能力產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致土壤對CH4的吸收量降低[9]，這與可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展理念背道而馳。有機(jī)肥因能夠提高土壤固碳能力、增加土壤有機(jī)碳含量[10]、改善土壤理化性質(zhì)、增加作物產(chǎn)量而被廣泛應(yīng)用[11]；但有研究指出，施用有機(jī)肥會在增加土壤固碳的同時增加N2O 的排放量[12]。CH4排放的有關(guān)研究主要集中于稻田，在旱地中的相關(guān)研究還鮮見報道，因此研究旱地有機(jī)肥的施用對溫室氣體減排的影響顯得尤為重要。

渭北旱塬是西北地區(qū)乃至全國的蘋果主產(chǎn)區(qū)之一，蘋果園種植面積逐年擴(kuò)增[13]，種植生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生了一系列環(huán)境問題，這與缺乏合理的施肥管理措施有直接關(guān)系。由于不同年齡階段果樹的需肥規(guī)律和需肥量差異較大，并且成齡果樹施氮量高達(dá)1 100 kg·hm-2[14]，從而增加了氮肥的損失幾率；因此，與糧食作物相比，蘋果園土壤CH4和N2O 的單位面積排放量較高，排放系數(shù)較大。有機(jī)無機(jī)肥配施技術(shù)作為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的首選措施，其產(chǎn)生的環(huán)境效益尚存分歧，有研究認(rèn)為在施氮量相等的前提下，有機(jī)無機(jī)肥配施會顯著增加N2O 的排放[15]；也有研究指出，有機(jī)無機(jī)肥配施和單施化肥處理的N2O 排放沒有顯著差異[16]。此外，在等氮量施肥條件下，當(dāng)有機(jī)肥代替化肥比例大于50%時，可以有效降低N2O 的排放強(qiáng)度[17]，這說明有機(jī)肥代替化學(xué)肥料施用，既能減少化肥用量，還能讓有機(jī)廢棄物變“廢”為“寶”，對其進(jìn)行綜合利用，有利于全面推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。還有研究表明有機(jī)肥配施化肥會加速CH4的排放速率[18]，因此，有機(jī)無機(jī)肥配施對溫室氣體排放的影響還存在爭議。目前在西北地區(qū)大部分關(guān)于溫室效應(yīng)的研究以旱地農(nóng)田為主，國內(nèi)外有關(guān)蘋果園土壤溫室氣體排放的研究鮮見報道，對蘋果園土壤CH4和N2O 排放的原位觀測研究更少，這限制了對果園土壤CH4和N2O排放特征及其影響因子的認(rèn)識。為了果園的可持續(xù)發(fā)展，維持果園生態(tài)系統(tǒng)的平衡，研究蘋果園溫室氣體的排放情況成為當(dāng)前的迫切需要。

本研究以位于陜西省渭南市白水縣的西北農(nóng)林科技大學(xué)蘋果試驗示范站的12 a 長期定位試驗果園土壤為研究對象，通過對渭北旱地蘋果園4 種施肥處理下年生活周期內(nèi)土壤溫室氣體的變化特征及其影響因子進(jìn)行監(jiān)測，全面分析單施有機(jī)肥、有機(jī)肥代替化肥及單施化肥3 種施肥模式下的溫室氣體排放規(guī)律，以期在旱地蘋果園合理施肥和有效減排方面有所突破，為旱地果園科學(xué)施肥提供理論依據(jù)，也為農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量的估算提供更充分的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況

試驗地位于陜西省白水縣西北農(nóng)林科技大學(xué)蘋果試驗站，該地區(qū)平均海拔為850 m，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季降雨較為集中，其他季節(jié)降雨稀少，尤其在春季表現(xiàn)為干旱多風(fēng)，年內(nèi)降雨主要集中在7、8、9 月，年均氣溫為11.4 ℃，年均降水量為550 mm，無霜期為207 d。供試品種為“長富2 號”，樹齡為15 a，株高3 m 左右，種植間距為2 m×4 m。試驗地土壤類型為黃墡土，土壤質(zhì)地為中壤；基礎(chǔ)地力水平下有機(jī)質(zhì)含量 13.0 g·kg-1，全氮 1.0 g·kg-1，硝態(tài)氮22.7 mg·kg-1，有效磷 15.9 mg·kg-1，速效鉀 151.3 mg·kg-1，pH 8.3。試驗期間大氣溫度和降雨量如圖1所示。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2008 年設(shè)立，共設(shè)置4 個處理：對照不施肥（CK）、單施有機(jī)肥（M）、單施化肥（NPK）、有機(jī)無機(jī)肥配施（MNPK），每個處理設(shè)置4個重復(fù)，每個小區(qū)面積約為40 m2。有機(jī)肥于秋季一次性施入，氮肥分3次施入（秋季65%、坐果期15%、膨果期20%），鉀肥分3 次施入（秋季40%、坐果期20%、膨果期40%），磷肥分3 次施入（秋季70%、坐果期20%、膨果期10%）。施用肥料種類為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O516%）和硫酸鉀（K2O 50%），有機(jī)肥為羊糞（有機(jī)碳35.02 g·kg-1、全氮 6.01 g·kg-1、有效磷P2O539 mg·kg-1、速效鉀K2O 41 mg·kg-1）。施肥方式：基肥為開溝施入，溝深為40 cm；追肥為穴狀施肥。近3 a施肥情況見表1，其中NPK處理和MNPK處理為等氮量投入處理（有機(jī)肥中的氮替代了部分化學(xué)氮肥），M處理的氮投入量為68 kg·hm-2，MNPK處理中有機(jī)肥提供的氮量為34 kg·hm-2。

表1 不同處理的施肥方案（kg·hm-2）Table 1 Fertilization schemes under different treatments（kg·hm-2）

1.3 溫室氣體的采集與測定

采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法[11]對氣體進(jìn)行監(jiān)測，靜態(tài)暗箱由密閉頂箱（41.5 cm×21.5 cm×15 cm）和底座（40 cm×20 cm×20 cm）兩部分組成，材質(zhì)為不銹鋼。氣體樣品的采集頻率為2 周一次，采樣時間為上午8：00—11：30，分別在扣好箱子0、10、20、40 min 后用注射器抽取60 mL 氣樣于真空氣袋中，帶回實驗室分析，并使用溫度計記錄箱內(nèi)溫度。

采集的樣品在24 h 內(nèi)用氣相色譜儀（安捷倫7890B）測定 CH4和 N2O 的氣體濃度。CH4使用 FID 檢測器（氫火焰檢測器），溫度為250 ℃，N2O 使用ECD檢測器（電子捕獲檢測器），載氣為高純氮氣，尾吹氣流量為2 mL·min-1，溫度為300 ℃，色譜柱為80/100目的PorapakQ 填充柱。氣體排放通量由4 個連續(xù)采集氣體樣品的濃度值與采樣時間經(jīng)過線性回歸方程的斜率得出。

1.4 土壤樣品的采集與分析

采集氣體樣品的同時，采集底座周圍0~20 cm 土層土壤，帶回實驗室測定基礎(chǔ)指標(biāo)，基礎(chǔ)指標(biāo)測定參考文獻(xiàn)[19]。土壤樣品的含水量利用烘干法測定；硝態(tài)氮和銨態(tài)氮采用1 mol·L-1的KCl溶液浸提，利用全自動流動分析儀（型號為AA3）測定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量-外加熱法測定；土壤有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用1 mol·L-1NH4OAc浸提-火焰光度法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

CH4和N2O的氣體排放計算公式為[20]：

式中：F為 CH4的吸收通量或 N2O 的排放通量，mg·m-2·h-1；H為采樣箱的高度，cm；μ為CH4或N2O氣體的摩爾質(zhì)量，g·mol-1；P為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1.013×105Pa；R為普適氣體常數(shù)，8.314 J·mol-1·kg-1；T為采樣時靜態(tài)箱內(nèi)平均溫度，℃；dc/dt為單位時間內(nèi)密閉箱中N2O或CH4氣體濃度變化速率，mL·m-3·h-1。

累積排放量的公式為[8]：

式中：M為N2O、CH4的排放或吸收總量，kg·hm-2；F為N2O、CH4的排放通量或吸收通量，mg·m-2·h-1；i為氣體采樣次數(shù)；ti+1-ti表示兩個相鄰測定日期的間隔，d；n為累積排放量觀測時間內(nèi)總的測定次數(shù)；24×10-2用于單位換算。

根據(jù)年生育周期內(nèi)CH4累積吸收量和N2O 的累積排放量，計算 CH4和 N2O 排放總 CO2當(dāng)量（Carbon dioxide equivalent，CDE）。100 a 時間尺度下 CH4和N2O的增溫潛勢分別是CO2的25倍和298倍[21]。

式中：fCH4

為CH4的累積吸收量，kg·hm-2；fN2O為N2O的累積排放量，kg·hm-2；ET為 CH4累積吸收量和 N2O 累積排放量的總CO2當(dāng)量，kg CO2e·hm-2。

溫室氣體排放強(qiáng)度（GHGI）的計算公式[22]為：

式中：I為溫室氣體排放強(qiáng)度，g·kg-1；Y為單位面積蘋果的平均產(chǎn)量，t·hm-2。

采用公式（5）計算N2O排放系數(shù)（EFd）[8]：

式中：FN和FCK分別為施肥和不施肥處理N2O 年排放總量，kg·hm-2；N為化學(xué)氮肥投入量，kg·hm-2。另外，施肥處理與不施肥處理蘋果產(chǎn)量之差除以化學(xué)氮肥投入量，計算出氮肥農(nóng)學(xué)效率（NAE）。

單位產(chǎn)量N2O排放系數(shù)[8]（kg·t-1）等于N2O累積排放量（kg·hm-2）除以蘋果產(chǎn)量（t·hm-2）；單位產(chǎn)量CH4吸收系數(shù)（kg·t-1）等于CH4累積吸收量（kg·hm-2）除以蘋果產(chǎn)量（t·hm-2）。

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)過Excel 2013整理，用SPSS 22.0進(jìn)行方差齊性檢驗，若結(jié)果呈齊性（Sig>0.05），則采用LSD（Least significant difference）法對各處理進(jìn)行多重比較，P<0.05 為差異顯著；若呈非齊性（Sig<0.05），則采用SPSS 22.0中的Kruskal-Wallis法進(jìn)行非參數(shù)檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下CH4吸收和N2O排放的動態(tài)變化

N2O 排放的高峰在施肥和降雨后出現(xiàn)（圖2a），各處理N2O 排放通量在施肥后大幅提升，且不同處理間差異顯著。監(jiān)測周期內(nèi)，CK、M、NPK和MNPK處理的N2O 平均排放通量分別為0.017、0.022、0.048 mg·m-2·h-1和0.064 mg·m-2·h-1。由圖2a可知，基肥施入后，各處理N2O 的排放通量出現(xiàn)峰值，其中排放量最高的處理為NPK，與MNPK 相比提高了85.9%，且顯著高于M 和CK 處理。進(jìn)入休眠期后各處理N2O 排放通量基本一致并且保持在較低水平，隨著春季回暖并伴隨一定量的追肥，在4 月19 日再一次出現(xiàn)排放峰值，其中MNPK 處理的排放通量最高，為0.081 mg·m-2·h-1，且顯著高于其他處理（P<0.05）；5 月24 日MNPK 處理的N2O 排放通量出現(xiàn)全年排放的最高峰值，遠(yuǎn)高于其他處理。6—9月各處理N2O排放通量處于較低水平，在第二年施入基肥后MNPK 和NPK 處理N2O 排放通量迅速增加，在10 月12 日再次出現(xiàn)峰值，且與CK 和M相比提升幅度較大。由此可以看出，施肥是影響N2O排放通量的主要因素。

在年生育周期內(nèi)CH4的排放通量均為負(fù)值（圖2b），這說明旱地對CH4 以吸收為主。年生育周期內(nèi)各處理CH4平均吸收通量維持在0.004~1.61 mg·m-2·h-1之間?？傮w而言，年生育周期內(nèi)各處理的CH4吸收通量基本一致，春夏季吸收通量較高，冬季吸收通量較低，其中 CK、M、NPK 和MNPK 的CH4平均吸收通量分別為：0.036、0.128、0.045 mg·m-2·h-1和 0.051 mg·m-2·h-1。5 月 10 日各處理 CH4吸收通量均達(dá)到最高值，其中吸收通量最高的是M 處理，最低的為NPK 處理。從各處理的CH4吸收通量來看，旱地蘋果園是CH4一個較弱的匯，因此研究渭北旱地果園溫室氣體排放時可以不考慮CH4的源和匯。

2.2 不同處理下土壤的變化

2.3 N2O和CH4累積排放量和溫室氣體排放強(qiáng)度

在一個年生活周期內(nèi)N2O 累積排放量的范圍為1.58~4.78 kg·hm-2（表 2），M、NPK 和 MNPK 處理的N2O 累積排放量與CK 處理相比分別增加了27.2%、139.9%和202.5%，各處理之間差異均達(dá)到顯著水平（P<0.05）。M 處理的CH4累積吸收量顯著高于其他處理（P<0.05）。CK、M、NPK 和MNPK 處理的溫室氣體排放總 CO2當(dāng)量分別為 398.51、321.56、1 038.49、1 311.69 kg CO2e·hm-2，不同處理間差異。MNPK處理的溫室氣體排放強(qiáng)度相比CK 和NPK 處理分別顯著降低了20.5%和22.8%，CK 和NPK 處理之間差異不顯著。

表2 不同施肥處理下溫室氣體（N2O和CH4）排放總量與溫室氣體排放強(qiáng)度Table 2 Total emission of greenhouse gases（N2O and CH4）and greenhouse gas intensity under different fertilization treatments

2.4 產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)效率、N2O排放系數(shù)和單位產(chǎn)量溫室氣體的排放系數(shù)

年生活周期內(nèi)蘋果園各處理的產(chǎn)量差異顯著（表3），其中 MNPK 處理的產(chǎn)量最高，與 NPK 處理和 M 處理相比分別提高了63.6%和45.7%，NPK 處理產(chǎn)量較M 處理減少了10.9%，但二者間差異不顯著。與NPK處理相比，MNPK 處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率增加了114.3%，N2O 排放系數(shù)增加了0.17 個百分點；MNPK處理和NPK 處理下單位產(chǎn)量N2O 累積排放量分別為0.05、0.07 kg·t?1，單位產(chǎn)量 CH4累積吸收量分別為0.04、0.06 kg·t?1，兩處理間差異均不顯著。

表3 產(chǎn)量、N2O排放系數(shù)和單位產(chǎn)量溫室氣體排放系數(shù)Table 3 Yield，N2O emission factor and the yield-scaled greenhouse gas emissions

2.5 溫室氣體排放通量與各影響因子之間的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析表明（表4），CH4吸收通量與土壤含水量氣溫均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.05）；N2O 排放通量與土壤和溫度呈顯著正相關(guān)，而與土壤含量和含水量無顯著相關(guān)性。由此可見，土壤水分、氣溫是影響溫室氣體排放的主要因素。

3 討論

3.1 不同處理對CH4吸收量的影響

土壤CH4的平衡受產(chǎn)CH4菌的產(chǎn)生和CH4氧化菌的消耗所控制，在旱地土壤中，CH4氧化菌的活性較強(qiáng)，CH4的通量均為負(fù)值，這說明旱地土壤對CH4以吸收為主[11]。本研究的結(jié)果表明，旱地果園施用有機(jī)肥增加了土壤CH4的吸收通量（圖2b），其中M 處理CH4累積吸收量顯著高于其他處理，而MNPK 處理相比于M 處理CH4累積吸收量減少近一半。長期施用有機(jī)肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤孔隙度、提高土壤透氣性[23]，使土壤中的氧氣含量增加。CH4氧化菌是以CH4作為唯一碳源和能源，將CH4氧化為CO2和水的好氧型細(xì)菌，有機(jī)肥的施用會提高CH4氧化菌的數(shù)量[24]，在好氧條件下，CH4容易被CH4氧化菌氧化而增加其吸收通量[25]。蘋果園年生育周期內(nèi)施用有機(jī)肥一方面可以降低化學(xué)肥料的用量，有效減緩旱地果園CH4的排放，另一方面可以解決有機(jī)廢棄物所產(chǎn)生的環(huán)境污染，提高有機(jī)廢棄物的資源利用率，并且施用糞肥類有機(jī)肥的生產(chǎn)成本低，與化肥相比可以減輕農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。另外，CH4吸收通量與土壤的含量呈顯著負(fù)相關(guān)（表4）。孫海妮等[11]的研究結(jié)果表明土壤含量與CH4的氧化量相互排斥，當(dāng)土壤含量降低時，其CH4的吸收量反而增加。這一方面是因為施肥以后土壤中高濃度的與CH4氧化菌存在競爭關(guān)系，限制了CH4氧化菌的生長和活性，導(dǎo)致CH4氧化吸收量降低，從而增加了CH4的排放通量，降低其吸收通量[26]；另一方面，有機(jī)肥作為外加碳源投入土壤中后，為土壤微生物的活動提供了碳源，進(jìn)一步提高了土壤微生物的活性，促進(jìn)了土壤中的氨氧化過程，降低了土壤的含量，從而增加了CH4的吸收通量[11]。此外，土壤CH4吸收通量與土壤含水量呈線性負(fù)相關(guān)的關(guān)系（表4）。含水量的增加使土壤空氣中的氧氣含量和氣體擴(kuò)散系數(shù)降低，使土壤形成厭氧狀態(tài)，不利于土壤CH4氧化菌的生長，從而使土壤CH4吸收通量降低[11]。這說明含水量和施用有機(jī)肥對土壤CH4吸收通量產(chǎn)生了一定的影響。本研究顯示施用有機(jī)肥會顯著增加CH4累積吸收量，其中M處理的吸收效果最好。但從研究結(jié)果來看，CH4在旱地蘋果園中的吸收量較低，基本可以忽略不計。

表4 各影響因子與氣體排放/吸收通量之間的相關(guān)性Table 4 Correlation between each impact factor and greenhouse gas emission/absorption flux

3.2 不同處理對N2O排放量的影響

農(nóng)業(yè)土壤中N2O 的產(chǎn)生主要是在一些微生物的參與下通過硝化和反硝化兩種途徑完成。土壤中N2O 的產(chǎn)生主要受底物碳、氮含量的影響，底物碳充足時，N2O 的排放主要受氮供應(yīng)水平的制約；底物氮充足時，N2O 的排放主要受碳供應(yīng)水平的制約[27]。有機(jī)無機(jī)肥配施是目前比較理想的施肥制度，不但可以減少化學(xué)肥料施用，還可以推動畜禽糞污、沼渣沼液和農(nóng)作物秸稈等有機(jī)廢棄物綜合利用，從而使農(nóng)村生態(tài)環(huán)境得到有效治理，在增產(chǎn)的同時減少對環(huán)境的負(fù)面影響。在本研究中，施肥可顯著增加年生育周期內(nèi)N2O 累積排放量（表2），其中 MNPK 處理的 N2O 排放量顯著高于NPK處理。董玉紅等[28]的研究表明，在等氮量的情況下，有機(jī)無機(jī)肥配施處理的N2O 排放通量高于單施化肥處理，這與本研究的結(jié)果一致。這可能是因為NPK 處理為土壤微生物提供了足夠多的底物氮，使N2O 的排放受碳供應(yīng)水平的制約[29]，也可能是配施的有機(jī)肥為參與氮循環(huán)的相關(guān)微生物提供了充足的碳源，增加了土壤微生物的活性，從而促進(jìn)了土壤N2O 的排放[30]。另有研究表明，化肥合理配施有機(jī)肥可以有效降低N2O 排放量[31]。其主要原因是施入有機(jī)肥后，糞肥有機(jī)肥礦化速率較緩慢，而土壤微生物在參與養(yǎng)分礦質(zhì)化的過程中會固定土壤的氮素，從而降低了土壤微生物可直接利用的無機(jī)氮含量[30]。目前關(guān)于有機(jī)無機(jī)肥配施對土壤N2O 的排放起促進(jìn)作用還是抑制作用尚無定論，有機(jī)無機(jī)肥配施對N2O排放的影響還有待于進(jìn)一步研究。此外，在本研究中N2O 排放與含量和溫度呈正相關(guān)，而與土壤含水量無顯著相關(guān)性。這可能是由于旱地果園降雨稀少，土壤水分大部分被果樹根系吸收利用，參與硝化和反硝化過程的水分較少，而施肥和氣溫對N2O 排放所產(chǎn)生的影響掩蓋了含水量在N2O 產(chǎn)生過程中的作用。除施肥以外，溫度也是影響N2O排放通量的因子之一。

研究結(jié)果表明NPK 處理和M 處理的增產(chǎn)效果差異不顯著，而MNPK 處理的產(chǎn)量最高（表3）。直接原因是化肥和有機(jī)肥所提供養(yǎng)分的植物有效性不同，化肥提供的養(yǎng)分為大量礦質(zhì)養(yǎng)分，而有機(jī)肥所提供的可供作物直接吸收利用的礦質(zhì)養(yǎng)分僅占一小部分，絕大部分養(yǎng)分需要隨著有機(jī)肥的礦質(zhì)化過程緩慢釋放[29]，所以長期單施有機(jī)肥和長期單施化肥的產(chǎn)量差異不顯著；而長期有機(jī)無機(jī)肥配施可以增加氮素底物的有效性，進(jìn)而提高氮素利用率，增加作物產(chǎn)量[32]。本研究中，MNPK 處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率高于NPK 處理，且有機(jī)無機(jī)肥配施會增加N2O 的排放系數(shù)（表3），這可能與長期有機(jī)無機(jī)肥配施條件下土壤中不同年限有機(jī)肥的礦化量有關(guān)。此外，本研究發(fā)現(xiàn)MNPK 處理與NPK 處理的單位產(chǎn)量N2O 累積排放量無顯著差異，這與配施有機(jī)肥會增加N2O 的排放和CH4的吸收及其增產(chǎn)效果有關(guān)，雖然MNPK 處理會增加N2O 的排放量，但增產(chǎn)效果相比NPK 處理更好，所以兩種施肥處理單位產(chǎn)量的N2O 累積排放量無顯著差異。在果園生態(tài)系統(tǒng)中，影響N2O 排放的因素較多，如施肥刺激、氮揮發(fā)、淋溶徑流等都會影響果園生態(tài)系統(tǒng)中N2O 的排放，僅用箱體法測定無法代表經(jīng)揮發(fā)和淋溶兩種途徑間接排放到大氣中的N2O 氣體排放量。因此，本研究探究的單位產(chǎn)量N2O 累積排放量僅考慮果園施肥所引起的N2O 排放，不考慮其他因素。N2O 的排放量對綜合溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)要遠(yuǎn)大于CH4，因此，在研究渭北旱地蘋果園年生活周期內(nèi)的溫室氣體排放時可以不考慮CH4的排放量，而應(yīng)將研究重點放在N2O 的排放上。

溫室氣體排放強(qiáng)度是衡量農(nóng)田溫室效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益的一項綜合指標(biāo)。本研究中，與NPK 處理相比，MNPK 處理的溫室氣體排放總CO2當(dāng)量雖然較高，但增產(chǎn)效果更加明顯，因此溫室氣體排放強(qiáng)度顯著低于NPK處理。由此可知，果園合理的有機(jī)無機(jī)肥配施是保證果樹產(chǎn)量提升、緩解周年溫室氣體排放的有效措施，也是有效提高農(nóng)業(yè)廢棄物利用的重要途徑。在當(dāng)前的農(nóng)業(yè)發(fā)展中，有機(jī)無機(jī)肥配施不但可以降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，還可以增加產(chǎn)量、提高收益，是目前旱地果園值得推薦的一種施肥模式。另外，本研究監(jiān)測的溫室氣體排放是蘋果生命周期中的一個年生育周期，為使試驗?zāi)晟芷趦?nèi)數(shù)據(jù)所得結(jié)論更具說服力，未來會延長監(jiān)測周期，為旱地果園溫室氣體排放量的準(zhǔn)確估算提供更充分的依據(jù)。

4 結(jié)論

（1）有機(jī)無機(jī)肥配施可有效增加果實產(chǎn)量，提高氮肥農(nóng)學(xué)效率，其中有機(jī)無機(jī)肥配施處理的產(chǎn)量較單施化肥和單施有機(jī)肥分別增加了63.6%、45.7%；與單施化肥處理相比，有機(jī)無機(jī)肥配施處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率提高了114.3%。

（2）蘋果園CH4吸收通量與土壤含水量呈顯著負(fù)相關(guān)；N2O 排放通量與土壤硝態(tài)氮含量和氣溫呈顯著正相關(guān)（P<0.01）。說明除施肥外，氣溫和含水量是影響溫室氣體排放的關(guān)鍵因素。

（3）蘋果園年生活周期內(nèi)有機(jī)無機(jī)肥配施的綜合溫室氣體排放量比單施化肥處理升高了26.3%，N2O 的排放系數(shù)增加了0.17 個百分點；而溫室氣體排放強(qiáng)度降低了22.8%。有機(jī)無機(jī)肥配施處理單位產(chǎn)量 N2O 的排放系數(shù)為 0.05 kg·t?1，與單施化肥處理相比差異不顯著。渭北旱地蘋果園是CH4較弱的匯，其排放可忽略不計，旱地果園應(yīng)側(cè)重于N2O 的監(jiān)測。從經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)相結(jié)合的層面來看，蘋果園年生活周期內(nèi)有機(jī)無機(jī)肥配施是較為理想的施肥管理模式。