Global Change Biol.丨滴灌种植系统N2O排放的全球荟萃分析

论文内容

研究背景：

对世界上五分之一面积的农田进行灌溉保证了全世界40%以上的粮食产量。在半干旱和干旱地区，土壤水分限制作物生长，灌溉用水可以缓解作物水分胁迫并提高产量。然而，传统的输送方式如农田内的犁沟淹水，以及最近采用的向土壤和作物冠层表面浇水的方式，都是对水资源的浪费。近年来，滴灌技术利用塑料管道将少量的水输送到作物的生根区，提高了灌溉用水的利用效率，并在半干旱和干旱地区被广泛采用。根据国际灌溉和排水委员会(ICID)的数据，全球滴灌农业面积已达到1440万公顷，约占灌溉面积的5%。在作物生长过程中，滴灌系统常将溶解的氮肥多次施用于根系，与灌溉后在土壤中施用粒状肥料相比能有效提高肥料的氮利用效率。而这意味着滴灌可使单位产量作物排放的N2O更低。对全球N2O排放进行系统分析，并计算不同灌溉方式的N-标度排放因子(EF，肥料投入中的氮以N2O的形式排放的百分比)，可以提高全球N2O排放清单和数据库的准确性。该分析也可能促进滴灌的应用以减少农业的N2O排放。此外，了解气候、土壤性质和肥料施氮量与滴灌系统排放之间的关系，将进一步改善区域和全球的碳库存。

研究内容：

在本研究中，基于74个已发表研究的累计485项N2O排放指标进行了一项meta分析，主要包括以下方面: (1)与漫灌和喷灌等其他灌溉系统相比，量化了滴灌下的直接N2O排放; (2)确定了气候、土壤性质、氮肥产品类型和氮肥施氮量对滴灌条件下肥料EF的重要性。

Fig.1 Köppen-盖革气候类型图和本荟萃分析中包括的研究地点的位置(n = 74)。

Fig.2 滴灌农田N2O排放随施氮量的变化。

Fig.3土壤粘粒含量(a)和施氮量(b)对滴灌农田N2O排放因子(EF)的影响。

研究结论：

滴灌是一种缓解农田N2O排放的有效策略，与漫灌和喷灌系统相比，滴灌可显著减少36%的N2O排放。全球范围内，滴灌农业系统N2O的平均排放因子为0.35%，排放因子不受气候条件、作物类型、土壤有机碳含量和pH的影响。与传统的合成肥料相比，施用增效肥料对土壤肥力的影响不显著，而施用硝化抑制剂则有下降的趋势。与其他研究一致，滴灌条件下肥料施氮量对N2O排放的影响呈二项式增加，而排放和EFs普遍低于其他模型，证实了滴灌可以减少氮素流失途径中N2O排放。该非线性方程还表明，在高施氮量下土壤肥效不是恒定的，这突出了避免施氮超过作物需求的重要性。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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