滴灌方式对设施番茄土壤剖面水分分布及温室气体排放的调控机制OA

为优化设施农田土壤水分管理、减少温室气体排放,本研究采用田间控制性试验,研究番茄土壤温室气体(CO_(2)、N2O、CH4)通量变化对不同滴灌供水方式(地表滴灌、地下滴灌、交替滴灌,记为DI、SDI、ADI)土壤水分状况的响应规律及其驱动机理。结果表明:(1)不同滴灌供水方式的土壤温室气体累积通量变化差异显著。SDI、ADI的土壤CO_(2)累积排放量分别比DI增加33.49%、46.77%(P<0.05);SDI的土壤N2O累积排放量比DI增加123.76%(P<0.05);DI、SDI的土壤CH4累积通量表现为吸收,且SDI的土壤CH4累积吸收量比DI增加26.02%(P<0.05),而ADI的土壤CH4累积通量表现为排放。SDI的全球增温潜势(219.42 g CO_(2)-eq·m^(-2))与ADI的全球增温潜势(193.94 g CO_(2)-eq·m^(-2))显著高于DI(133.86 g CO_(2)-eq·m^(-2))。(2)不同滴灌供水方式造成的土壤水分分布状况不同。ADI的0~20 cm土层土壤含水率在土壤水分监测周期内的波动性较大,且10~20 cm土层土壤含水率平均值(23.28%)显著低于DI(平均值27.47%)和SDI(平均值26.88%)(P<0.05);SDI的0~20cm土层土壤含水率在土壤水分监测周期内的波动性较小,且0~10 cm土层土壤含水率平均值(20.53%)显著低于DI(23.74%)(P<0.05)。(3)不同滴灌供水方式还导致番茄根区土壤孔隙度、脲酶活性和植株生长呈一定的差异性。SDI、ADI的0~10 cm土壤孔隙度比DI分别增加11.74%、10.06%(P<0.05);SDI、ADI的10~20 cm土壤孔隙度比DI分别增加33.53%、20.40%(P<0.05)。SDI的土壤脲酶活性比DI增加44.64%(P<0.05)。ADI、SDI的番茄根系活力比DI分别增加60.68%、20.87%(P<0.05)。综合分析表明,不同滴灌供水方式通过改变土壤水分分布和孔隙结构,直接影响土壤温室气体的产生与传输;此外,还通过调控根系活力、土壤脲酶活性及植株干物质量间接影响土壤温室气体的累积排放量。研究结果可为优化滴灌系统供水机制及相关的设施农艺措施、减少温室效应提供参考。