不同覆蓋措施對黃土高原旱作農田N2O通量的影響

劉全全，王　俊，付　鑫，劉文兆，Upendra M. Sainju

(1.西北大學城市與環境學院， 陜西 西安 710127; 2.中國科學院水利部水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100；3.USDA-ARS Northern Plains Agricultural Research Laboratory Sidney MT 59270 USA)

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不同覆蓋措施對黃土高原旱作農田N2O通量的影響

劉全全1，王俊1，付鑫1，劉文兆2，Upendra M. Sainju3

(1.西北大學城市與環境學院， 陜西 西安 710127; 2.中國科學院水利部水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100；3.USDA-ARS Northern Plains Agricultural Research Laboratory Sidney MT 59270 USA)

摘要：為研究秸稈和地膜覆蓋條件下旱作冬小麥田N2O通量變化及水熱狀況，在中國科學院長武農業生態試驗站采用靜態箱-氣相色譜法測定了冬小麥種植期間無覆蓋處理(CK)、地膜覆蓋處理(PM)、全年覆蓋秸稈處理4 500 kg·hm-2(M4500)和全年覆蓋秸稈9 000 kg·hm-2處理(M9000)土壤N2O排放通量，并同步測定了土壤水分、土壤溫度和氣溫。研究表明：CK、PM、M4500和M9000處理生育期內N2O通量范圍分別為17.24～321.86、19.03～388.00、21.57～344.53 μg·m-2·h-1和24.77～348.42 μg·m-2·h-1，生育期內N2O平均排放通量分別為110.64、146.48、131.31 μg·m-2·h-1和142.26 μg·m-2·h-1，與CK相比，PM、M4500和M9000處理N2O平均排放通量分別提高了32.29%、18.68%和28.57%，其中，PM和M9000處理與CK之間差異達極顯著水平(P<0.01)。PM處理N2O累積排放量(7.25 kg·hm-2)較CK處理(5.18 kg·hm-2)提高了40%(P<0.05)，秸稈覆蓋處理M4500(6.30 kg·hm-2)和M9000(7.17 kg·hm-2)N2O累積排放量較CK處理分別提高23%和38%(P<0.05)，PM和M9000處理N2O累積排放量顯著高于M4500，PM和M9000處理之間無顯著差異。不同覆蓋條件下生育期N2O通量表現出明顯的季節變化特征，小麥生長季始末期較高中期較低，N2O排放受降水影響明顯。生育期N2O累積通量主要源于冬小麥拔節期至收獲期，PM、M4500和M9000處理拔節期至收獲期N2O排放量分別占整個生育期的41%、40%和43%，均高于CK(38%)處理。土壤溫度變化可以解釋69%～76%土壤N2O通量變化，土壤水分僅解釋了37%～51%的土壤N2O通量變化?；貧w分析表明無覆蓋時，土壤水分是影響土壤N2O排放的關鍵因子，秸稈覆蓋和地膜覆蓋條件下土壤溫度是影響土壤N2O排放的關鍵因子。覆蓋秸稈4 500 kg·hm-2是黃土旱塬區較為適宜的冬小麥栽培模式。

關鍵詞：冬小麥；旱作農田；覆蓋；N2O通量；土壤溫度；土壤水分

秸稈覆蓋和地膜覆蓋作為農業生產活動中常見的耕作方式，不僅具有蓄水穩溫保墑的作用[1-2]，亦可提高土壤營養物質可用性[3]，優化生育條件，延長生長期進而促進作物生長、提高作物產量和質量[4]，近年來應用廣泛[4-6]。另外，秸稈覆蓋和地膜覆蓋還能改變土壤環境，影響土壤生態過程，在全球變化背景下，其對農田土壤溫室氣體(CO2、CH4和N2O)排放的影響備受關注。

氧化亞氮(N2O)既是重要的溫室氣體，又是破壞平流層中臭氧的化學物質之一，對N2O關注和研究正逐年增加[7-8]。大氣中N2O的80%與農業相關[9]，65%來源于土壤微生物的硝化和反硝化作用[10]。土壤水分和溫度是影響N2O產生、傳輸、消耗和排放的主要因子[11，12]，而秸稈和地膜覆蓋對土壤水分和溫度的顯著影響必將對土壤N2O通量產生深刻的影響[13]。研究表明地表覆蓋后土壤N2O的釋放通量顯著增加[14-15]，但也有學者[4，16]發現塑料膜(聚乙烯)覆蓋和免耕結合秸稈覆蓋均顯著降低了土壤N2O通量。

黃土高原屬典型的雨養農業區，降水少，有限水分利用效率不高是該區農業可持續發展的主要限制因素[17]，秸稈和地膜覆蓋技術因其良好的保水穩溫增產效應在該區應用廣泛。為深入了解覆蓋措施對土壤N2O排放的影響和進一步優化田間管理，作者在黃土高原旱作冬小麥田進行了長期秸稈覆蓋和地膜覆蓋試驗，并系統觀測了不同覆蓋條件下冬小麥地N2O通量特征，旨在明確黃土高原冬小麥田N2O通量季節變化規律，探討秸稈和地膜覆蓋對旱作農田土壤N2O排放的調控機理。

1材料與方法

1.1試驗區概況

試驗在中國科學院長武農業生態試驗站(107°44.70′E，35°12.79′N)進行。試驗站屬溫帶半濕潤大陸性季風氣候，典型的雨養農業區，年平均氣溫9.2℃，年平均降水量581 mm，主要集中于夏季。該站海拔1 220 m，坡度0.07%，平均無霜期為194 d，開放式蒸發皿蒸發量為1 440 mm。供試土壤類型為黃蓋黏黑壚土，田間持水量為20.8%～22.4%[18-19]，土壤肥力中等。

1.2試驗設計

覆蓋種植試驗開始于2008年9月，試驗共設置4種處理：冬小麥種植期間無覆蓋處理(CK)、全年覆蓋秸稈4 500 kg·hm-2處理(M4500)、全年覆蓋秸稈9 000 kg·hm-2處理(M9000)和地膜覆蓋處理(PM)，其中M4500和M9000處理在播種后將上年收獲秸稈剪切至5～10 cm進行覆蓋，持續至次年翻耕前清除。各處理重復3次，共12組，隨機排列區組，小區面積66.7 m2，區/組間距分別為0.5 m/1 m。四周保護帶寬1 m。

供試冬小麥品種為‘長武-134’，每年9月下旬播種，次年6月下旬收獲。播種之前用圓盤耙機松土蓄墑，并施基肥尿素(含氮量大于46.6%)135 kg·hm-2和過磷酸鈣(顆粒)(總磷(P2O5)≥46%，有效磷(P2O5)≥43%)90 kg·hm-2。試驗在旱地進行，作物生長完全依靠自然降水，無灌溉，人工除草。在試驗期間，土壤表面以下地下水埋深60 m，根區向上流動的水和排水造成的水損失忽略不計，無地下水補給。

1.3氣體采集及測定方法

采用靜態箱-氣相色譜法[20-21]監測了2013年10月1日到2014年6月30日黃土高原冬小麥地N2O排放通量，采樣頻率為每月一次(15日)，在冬小麥返青后加大采樣頻率大約10天一次，采樣時間均在上午9∶00—11∶00[22-23]。靜態箱由兩部分組成：一個置于地下8 cm地上4 cm的固定基座和一個帶有通風口和采樣口的氣室。靜態箱由聚乙烯化合物(PVC)制成(直徑25 cm、高12 cm)，外層用反光錫紙包裹作為隔熱層，底部設有一層軟橡膠在采樣時可以與基座密封。為避免測定土壤受到擾動，每年播種后在各小區內行間隨機放置測定基座后整個生育期內不再移動，并齊地去除基座內動植物活體，首次采樣在基座安裝后48 h，取樣時將箱體罩在事先安置的基座上分別在密閉0、20 min和40 min后用注射器(30 mL)收集氣體樣品。氣體樣品使用裝有ECD檢測器的安捷倫(7890A)氣相色譜儀分析，測定時N2O的濃度與時間呈線性相關(R2≥0.95)，色譜柱為ParkQ15 m×0.53 mm×25 μm，高純N2作載氣，檢測器溫度220℃，進樣口溫度220℃，柱溫55℃，輔助氣流量(N2)20 ml·min-1。采用Hutchinson 和Mosier(1981)提出的HM模型[24]計算氣體通量。N2O的累積排放量將不同時段N2O排放量加起來，每兩個相鄰采樣時間之間的N2O排放量Xn用公式(1)計算：

(1)

式中，tn表示第n次采樣時N2O排放量，tn+1表示第n+1次采樣時N2O排放量，dn為第n次采樣時間，dn+1為第n+1次采樣時間。

1.4土壤水分和溫度測定

氣樣采集同時分別用便攜式土壤水分速測儀(TDR100，美國Spectrum公司)測量基座邊緣0～10 cm土壤體積含水量(%，v/v)，用數字溫度傳感器(TP3001，中國北京溫嶺儀器有限公司)測量基座邊緣0～5 cm土壤溫度(℃)和氣溫(℃)。氣象數據來自于試驗站自動氣象站記錄數據。

1.5土壤理化性質測定

采用環刀法測定土壤容重。采用“S”形采樣方法分別采集0～10 cm和10～20 cm土層的土樣，每層取5鉆混勻，將風干土樣分別過0.25 mm篩和2 mm篩后，采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法測定土壤有機碳，凱氏定氮法測定土壤全氮，碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測定土壤速效磷[25]。

1.6數據處理

采用EXCEL 2010對數據進行處理并制圖。用SPSS 20.0(SPSS INc.，USA)對數據進行回歸分析、Pearson相關分析和方差分析，差異顯著性水平(P<0.05)通過最小顯著差數法(LSD)進行檢驗。

2結果與分析

2.1試驗區降水狀況和土壤基本性質

2013年7月—2014年6月降水總量為645 mm，冬小麥生育期內降水253 mm，與多年平均值相比生育期減少了7.3%，而降水量多集中于幾次強降水事件，如4月21—26日63.2 mm的連續降水和6月19日20 mm的降水。4月份降水量(83 mm)是同期多年平均降水量(40.8 mm)的2倍,而5月降水量(29 mm)僅有多年平均降水量的0.53%。

圖12013—2014年長武農業生態試驗站降雨和日平均氣溫

Fig.1Daily mean air temperature and precipitation in Changwu Agri-ecological Station

連續5年的地膜和秸稈覆蓋對土壤性質產生了顯著的影響(表1)，不同覆蓋條件下土壤有機碳、土壤全氮和容重差異顯著。CK處理0～10 cm和10～20 cm土層土壤有機碳含量顯著低于M4500和M9000處理，高于PM處理。PM、M4500和M9000表層土壤(0～10 cm)全氮顯著高于CK，10～20 cm土壤全氮無顯著差異。PM、M4500和M9000表層土壤(0～10 cm)容重顯著低于CK。不同處理同一土層的土壤速效磷和pH差異則不顯著。

2.2冬小麥生育期N2O排放通量變化

2013—2014年CK、PM、M4500和M9000處理生育期內N2O通量范圍分別為17.24～321.86、19.03～388.00、21.57～344.53 μg·m-2·h-1和24.77～348.42 μg·m-2·h-1，冬小麥生育期N2O排放通量在時間上的變化受施肥、翻耕和降水的影響顯著，表現出明顯的季節變化特征(圖2)。受施肥和翻耕的影響播種后出現了N2O排放高峰，PM處理的N2O峰值高于M4500、M9000和CK處理(P<0.05)。峰值后N2O排放通量逐步降低，CK處理的遞減幅度大于PM、M4500和M9000處理。越冬期后N2O的排放通量進入低谷，且處理間差異逐步減小。次年氣溫回升，冬小麥進入返青期，N2O的排放通量提高。受降水的影響，在4月21—26日的連續降雨和6月19—20日降雨后分別出現了N2O排放峰值。CK、PM、M4500和M9000生育期N2O平均排放通量分別為110.64、146.48、131.31 μg·m-2·h-1和142.26 μg·m-2·h-1，其中CK顯著低于PM、M9000和M4500處理，PM和M9000處理顯著高于M4500處理，PM和M9000處理之間無顯著差異。

注：CK：無覆蓋對照；M4500：全年覆蓋秸稈4 500 kg·hm-2；M9000：全年覆蓋秸稈9 000 kg·hm-2；PM：地膜覆蓋處理。不同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著，下同。

Note： CK: without mulching; M4500and M9000: two rates of 4 500 kg·hm-2and 9 000 kg·hm-2with straw mulching; PM: plastic film mulching. Different small letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same as below.

圖22013年9月—2014年6月不同覆蓋處理麥田土壤N2O通量變化

Fig.2Dynamic of soil N2O flux under different mulching treatments from Sep. 2013 to Jun. 2014

生育期內N2O累積排放量依次為PM(7.25 kg·hm-2)>M9000(7.17 kg·hm-2)>M4500(6.30 kg·hm-2)>CK(5.18 kg·hm-2)(圖3)，地表覆蓋均提高了作物生育期內N2O累積排放量。與CK相比，PM、M4500和M9000提高了40%、23%和38%(P<0.05)的N2O排放量，PM和M9000處理顯著高于M4500，PM和M9000處理之間無顯著差異。受播種時翻耕、施肥和返青后氣溫回升和降水增多的影響，N2O排放量在播種后和小麥返青后出現了快速的釋放。N2O排放量主要集中于冬小麥生育后期，PM、M4500和M9000處理N2O生育后期排放量分別占整個生育期的41%、40%和43%，均高于CK(38%)處理。

2.3冬小麥生育期土壤溫度和水分變化

對照和覆蓋處理土壤溫度和土壤水分的季節變化規律明顯(圖4)。整個生育期內，土壤溫度均值表現為CK(8.59℃)

圖4不同覆蓋處理土壤溫度(A)和土壤體積含水量(B)變化

Fig.4Dynamic of soil temperature (A) and soil volume water content (B) under different mulching treatments

相關性分析結果表明(表2)，土壤N2O通量與土壤溫度之間呈顯著正相關關系，土壤溫度變化可以解釋69%～76%土壤N2O通量變化。土壤水分僅解釋了37%～51%的土壤N2O通量變化。除M9000處理土壤N2O通量和土壤水分之間沒有顯著的相關關系外，其余處理的土壤N2O通量與水分之間均呈顯著正相關關系。

注：ST：土壤溫度(℃)；SWC:土壤含水量(%, v/v)。P<0.05表示方程顯著；P<0.01表示方程極顯著，下同。

Note： ST: Soil temperature (℃); SWC: Soil water content (%, v/v).P<0.05 indicates that the equation is significan;P<0.01 indicates that the equation is very significant, and hereinafter.

3討論

3.1長期地表覆蓋對土壤性質的影響

秸稈和地膜覆蓋可以削弱土壤與大氣間的氣體交換，從而有效地抑制土壤水分蒸發，具有顯著的穩溫保水效應[1-2]，與秸稈覆蓋相比地膜覆蓋保水效應更好。本試驗表明秸稈覆蓋和地膜覆蓋在生育前期均表現出良好的增溫和保水作用。5年秸稈覆蓋不同程度地提高了0～20 cm土層土壤有機碳和0～10 cm土層全氮含量，降低了0～10 cm土層土壤容重，而地膜覆蓋降低了0～10 cm土層土壤有機碳含量和10～20 cm土層全氮含量，這和以往的研究結果一致[26-27]。與以往的研究結果不同的是，與對照相比地膜覆蓋處理增加了0～10 cm土層全氮含量。秸稈覆蓋對土壤的長期影響源于秸稈腐解增加了土壤腐殖質含量，利于土壤有機質的積累，增強土壤氮的轉化能力，促進土壤氮含量的增加[28]。此外，秸稈覆蓋對土壤溫度和水分的調節作用有利于形成土壤微生物和菌類適宜的土壤環境，增強其活性。卜玉山等[29]研究發現秸稈和地膜覆蓋都不同程度地增加了土壤三大種群微生物數量，覆蓋對微生物的影響導致覆蓋對土壤有機質和養分的影響增大。地膜覆蓋對土壤水分和溫度的改善，促進作物對土壤養分的吸收利用，從而使覆膜處理土壤的有機碳含量低于無覆蓋處理[30]。宋秋華等[31]研究表明地膜覆蓋加速了土壤有機質和氮的損耗。秸稈覆蓋降低了0～10 cm土層土壤容重，對土壤表層的物理性結構改善有明顯作用，朱鐘麟等[32]研究也發現秸稈覆蓋可使土壤總孔隙度增加21.88%～51.76%，且對土壤團粒結構形成具有較大促進作用。地表覆蓋改變了土壤理化性質和水分溫度，而這些變化必然會影響土壤N2O排放。

與地膜覆蓋相比，長期的秸稈覆蓋可以有效增加土壤有機碳和氮含量，改善土壤理化性質，且M4500處理對有機碳和氮的提高要優于M9000處理，因而從覆蓋對土壤性質的影響角度來看適量的秸稈覆蓋是該區較為適宜的覆蓋管理措施。

3.2地表覆蓋對農田N2O排放的影響

本文研究表明，冬小麥田地膜覆蓋使土壤N2O排放增加了40%，這與Nishimura等[14]和白紅英等[33]的研究結果一致，Berger等[4]則認為地膜覆蓋抑制了32%的N2O排放。關于地膜覆蓋對土壤N2O通量影響研究結果的差異源于土壤類型、氣候條件和覆蓋方式等的差異，Berger的試驗在沙土地進行，地膜覆蓋的蓄水保墑作用在沙土地受限，且該試驗年份降水少、土壤干旱，而N2O主要是源于微生物在低氧的環境下的硝化作用和反硝化作用，土壤含水量小一定程度上抑制了消化和反硝化作用，減少了N2O排放。相反，本試驗中地膜覆蓋顯著地提高了土壤水分和溫度(圖2)，且水分和溫度可以很好地解釋土壤N2O通量變化?？梢姷啬じ采w主要通過改變土壤溫度和水分狀況來影響N2O排放[34]。N2O在地膜下水平方向上的滲透可能是造成研究結果的差異[14]。

本試驗中覆蓋4 500 kg·hm-2和9 000 kg·hm-2秸稈分別增加了15%和39%的N2O排放量，且秸稈覆蓋量越大增加的N2O排放量越多。土壤N2O的排放主要是源于土壤中硝化作用和反硝化作用，地表覆蓋秸稈一方面可以增加硝化作用和反硝化作用的底物供給，進而提高土壤N2O的排放量；另一方面，秸稈覆蓋的保水蓄墑穩溫作用，對旱作農田微生物群落及其活性有著積極的影響。分析認為秸稈覆蓋增加了N2O排放量是因為：(1) 從2008年起地表覆蓋秸稈, 秸稈腐解后進入土壤增加了土壤有機質的輸入，使得有機物質進入土壤并得以累積，增加土壤中碳源，提高土壤礦質養分的生物有效性改變了土壤性質[35]，使本來受碳源限制的土壤硝化-反硝化細菌活性增強[36]。我們之前的研究也表明生育期秸稈覆蓋能夠提高表層土壤有機碳、潛在礦化碳、微生物量碳的含量[37]，增加土壤硝化-反硝化作用的底物。(2) 秸稈覆蓋的穩溫保濕效應可以提高硝化作用和反硝化作用中微生物的活性[38]，進一步促進土壤的硝化-反硝化作用。多數研究表明秸稈覆蓋通過影響土壤濕度和土壤養分狀況來改變土壤N2O排放速率[39-40]，相反，Liu等[13]和Setiyono等[41]認為覆蓋的增產效應會提高作物對N的吸收，減少土壤中礦質氮的含量，很有可能會限制N2O排放。

秸稈和地膜覆蓋均提高了土壤N2O的排放量，然而與PM和M9000相比，M4500處理增加的N2O排放量最少，因而從農田溫室氣體減排的角度來看M4500處理也是該區較為適宜的覆蓋管理措施。降水和施肥后均觀測到明顯的N2O排放，說明N2O季節變化受到這些短期事件的顯著影響[42]。降水后土壤水分進入土壤，溶解土壤中可溶性物質，提高氮的礦化速率，進而促進土壤微生物活性并進一步促進氮的礦化速率[43-44]，增加土壤N2O排放。另一方面，連續降水和暴雨后水分下滲形成的局部厭氧環境有利于反硝化作用。梁東麗等[45]研究也表明降雨后土壤N2O通量呈現上升趨勢，且這種變化趨勢與同時期降雨量的變化趨勢相同。

3.3冬小麥農田土壤N2O排放的水熱控制作用

為闡明不同覆蓋條件下影響生育期土壤N2O排放的關鍵因子，從土壤體積含水量(SWC)、土壤溫度(ST)和氣溫(AT)等變量中挑選出和土壤N2O排放(Y)相關性最大的變量，對數據作了逐步回歸分析，結果如表3。

注：AT為氣溫(℃)，t為各回歸系數檢驗統計量。

Note：AT: Air temoerature (℃).t: the test statistics of regression coefficient.

在CK模型中，SWC最先進入方程，變量AT次之，且兩變量均和自變量顯著相關，這說明土壤體積含水量和氣溫都與土壤N2O排放呈顯著正相關。土壤含水量先于氣溫進入模型，所以，在無覆蓋處理的條件下，土壤水分的變化超過氣溫，土壤溫度是影響土壤N2O排放的首要因子。在PM、M4500和M9000模型中，ST和SWC依次進入方程，表明土壤溫度和水分與土壤N2O排放顯著相關，與CK模型不同的是，秸稈覆蓋和地膜覆蓋處理方程土壤溫度先于土壤水分進入方程，土壤溫度對N2O通量影響最大。

方程模擬結果表明土壤溫度和土壤水分相互交疊共同影響著土壤N2O排放。無覆蓋時，土壤水分改變是影響土壤N2O排放的關鍵因子，溫度的影響居于次要位置。秸稈覆蓋和地膜覆蓋的蓄水保墑作用可以提高土壤水分含量(圖4)，相對降低了土壤水分對土壤N2O排放限制。此時，覆蓋的保溫作用使得土壤溫度成為影響土壤N2O排放的關鍵因子。

4結論

地膜和秸稈覆蓋是黃土高原旱作農業區常用的保墑增產措施，不同地表覆蓋條件下N2O排放存在明顯的季節變化特征，小麥生長季始末期較高中期較低，N2O排放主要源于冬小麥拔節期至收獲期，受降水影響明顯。地膜覆蓋對土壤溫度和水分的影響是其增加土壤中N2O排放通量的主要原因，長期秸稈覆蓋主要是通過對土壤性質的影響及其穩溫保水作用顯著增加N2O排放。不同地表覆蓋條件下土壤溫度和水分共同影響著土壤N2O排放，當無覆蓋時，土壤水分變化是影響土壤N2O排放的關鍵因子，當秸稈覆蓋和地膜覆蓋時土壤溫度是影響土壤N2O排放的關鍵因子。綜合覆蓋對土壤性質和N2O排放的影響來看，覆蓋秸稈4 500 kg·hm-2是黃土旱塬區較為適宜的冬小麥栽培模式。地膜和秸稈覆蓋對N2O排放機理復雜，需要進一步研究典型區域及不同耕作措施影響下農田土壤N2O的排放。

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Effects of different mulching measures on soil N2O flux in rainfed winter wheat fields in the Loess Plateau of China

LIU Quan-quan1, WANG Jun1, FU Xin1, LIU Wen-zhao2, Upendra M. Sainju3

(1.CollegeofUrbanandEnvironmentalSciences,NorthwestUniversity,Xi'an,Shaanxi710127,China;2.InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China; 3.USDA-ARSNorthernPlainsAgriculturalResearchLaboratory,Sidney,MT59270,USA)

Keywords:winter water; dryland farming; mulching; N2O flux; soil temperature; soil moisture

Abstract：Soil N2O flux and its responses to soil moisture and soil temperature under different mulching measures during the period of winter wheat growth were investigated at Changwu Agro-Ecological Research Station in the Loess Plateau of Changwu County, Shaanxi Province, China. The soil N2O flux rate, soil moisture and soil temperature were determined by the static chamber technique in the winter wheat field, with four mulching practices, including the control without mulching (CK), plastic film mulching (PM), two rates of 4 500 kg·hm-2and 9 000 kg·hm-2with straw mulching (M4500and M9000) year-round. The results showed that the range of N2O flux during growth period for CK, PM, M4500and M9000were 17.24～321.86, 19.03～388.00, 21.57～344.53 μg·m-2·h-1and 24.77～348.42 μg·m-2·h-1, respectively. The average N2O flux rates were 110.64, 146.48, 131.31 μg·m-2·h-1and 142.26 μg·m-2·h-1for the CK, PM, M4500and M9000treatments during the growth period, respectively. Compared to the CK treatment, the average N2O flux rates were increased by 32.39% for PM, 18.68% for M4500and 28.57% for M9000. The cumulative N2O emissions for PM (7.25 kg·hm-2), M4500(6.30 kg·hm-2) and M9000(7.17 kg·hm-2) treatments were increased by 40%, 23% and 38% compared to CK (5.18 kg·hm-2), respectively, and PM and M9000treatments significantly (P<0.05) increased the cumulative N2O emissions compared to M4500. No significant difference was found between PM and M9000. The obvious seasonal variation characteristics in the N2O flux were observed under all mulching measures, and the N2O flux was relative higher at the beginning and the end of the winter wheat growth peroid than that in the middle of the growth period. The cumulative N2O emission from jointing stage to harvest accounted for 41%, 40% and 43% of the total emission for PM, M4500and M9000treatments, which were higher than that in CK. Soil temperature itself could explain more than 69%～76% (R2>0.43) variations in soil N2O flux, and soil water content only explained 37%～51% variations in soil N2O flux. The regression models including both soil temperature and soil moisture demonstrate that soil moisture is the dominant factor affecting soil N2O flux under the control without mulching, and soil temperature was the dominant factor affecting soil N2O flux under plastic film mulching and straw mulching. Straw mulching at a rate of 4 500 kg·hm-2might be an appropriate way in the Loess Plateau.

文章編號：1000-7601(2016)03-0115-08

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.03.18

收稿日期：2015-07-30

基金項目：國家自然科學基金項目(31270484，41171033)；西北大學研究生自主創新項目(YZZ13006)

作者簡介：劉全全(1988—)，男，安徽六安人，碩士研究生，主要從事農田溫室氣體排放研究。E-mail: lqqedu@163.com。 通信作者：王俊(1974—)，男，教授，主要從事農業生態學研究。 E-mail: wangj@nwu.edu.cn。

中圖分類號：S154.1; S512.1+1

文獻標志碼：A