近日，農(nóng)學(xué)院于振文、石玉團(tuán)隊(duì)在《European Journal of Agronomy》在線發(fā)表了題為“Effects of micro-sprinkling with different irrigation levels on winter wheat grain yield and greenhouse gas emissions in the North China Plain”的研究論文。博士研究生張振為該論文的第一作者，石玉教授為該論文的通訊作者。

農(nóng)田溫室氣體排放量占全球人為排放總量的13.8%，華北平原作為我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)之一，隨著人口增長(zhǎng)對(duì)小麥產(chǎn)量需求的增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中溫室氣體排放量持續(xù)增加。此外，由于降水時(shí)空分布不均導(dǎo)致該地區(qū)冬小麥生產(chǎn)主要依靠地下水進(jìn)行補(bǔ)充灌溉，傳統(tǒng)高耗水的灌溉方法加劇了水資源短缺的現(xiàn)狀。因此，探究減少溫室氣體排放同時(shí)保證小麥產(chǎn)量的高效節(jié)水灌溉理論與技術(shù)對(duì)華北平原小麥生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

過(guò)量灌溉和降水會(huì)增加土壤有機(jī)物厭氧分解產(chǎn)生CH4排放和土壤反硝化產(chǎn)生的N2O排放，同時(shí)伴隨著CO2排放。該研究發(fā)現(xiàn)，增加灌溉量顯著提高了冬小麥生長(zhǎng)季土壤N2O的排放，K85處理灌溉產(chǎn)生的較高土壤濕度促進(jìn)土壤硝化作用，誘發(fā)大量的N2O排放。此外，K85處理下的土壤無(wú)機(jī)氮含量高，為土壤硝化和反硝化提供了反應(yīng)基質(zhì)，增加麥田土壤的N2O排放。同時(shí)，相關(guān)分析的結(jié)果表明，N2O通量與土壤水分、NO3--N和NH4+-N含量呈正相關(guān)。結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)墓喔人剑↘75）可通過(guò)降低無(wú)機(jī)氮含量來(lái)減少土壤N2O排放。

圖1.土壤含水量麥田土壤溫室氣體排放和土壤礦質(zhì)氮含量的影響

GWP和GHGI可用于評(píng)估溫室氣體排放和小麥生產(chǎn)的環(huán)境效益，籽粒產(chǎn)量和土壤溫室氣體排放決定了各處理的全球變暖潛能值（GWP）和溫室氣體排放強(qiáng)度（GHGI）。與該研究中其他灌溉處理的相應(yīng)效果相比，通過(guò)抑制N2O的排放和促進(jìn)CH4的吸收，K75處理可以使GWP和GHGI分別減輕5.51%-14.9%和5.43%-15.91%。適易的灌溉水平（K75）可以有效減少溫室氣體排放，提高冬小麥籽粒產(chǎn)量。

圖2. 糧食產(chǎn)量、全球變暖潛能值（GWP）和溫室氣體強(qiáng)度（GHGI）與溫室氣體排放之間的關(guān)系

這些結(jié)果為提高冬小麥籽粒產(chǎn)量、降低環(huán)境成本和改進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)提供了理論依據(jù)。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.eja.2022.126725

編      輯：萬(wàn)    千 

審      核：賈    波