水氮运筹对新疆无膜滴灌棉花生长发育及土壤温室气体排放的影响

摘要

【目的】探究水氮运筹对新疆无膜滴灌棉田棉花生长发育、水氮利用效率及土壤温室气体排放的影响。【方法】设置2个灌水定额(W1:450 m^(3)·hm^(-2),W2:540 m^(3)·hm^(-2))和3个施氮量(150、225、300 kg·hm^(-2)纯氮),分析不同水氮条件下土壤和植株全氮含量、棉花株高与茎粗、籽棉产量、水分与氮素利用效率及土壤温室气体排放的差异。【结果】225 kg·hm^(-2)和300 kg·hm^(-2)施氮量下,不同生育时期W1的0~80 cm土层平均全氮含量高于W2处理。同一施氮量水平下,W1处理的土壤CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O累积排放量,全球增温潜势(global warming potential,GWP),土壤温室气体排放强度(greenhouse gas emission intensity,GHGI)及水分利用效率均高于W2处理。W1灌溉水平下,苗期和蕾期0~80 cm土层平均全氮含量、不同生育时期棉花的株高与茎粗、籽棉产量、水分利用效率均随施氮量的增加而增加,土壤CO_(2)和CH4累积排放量、GWP、GHGI和氮肥偏生产力均随施氮量的增加而降低,而植株全氮含量随施氮量的增加呈现先升高后降低的趋势。W2灌溉水平下,植株全氮含量、籽棉产量和水分利用效率均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,土壤CO_(2)及CH_(4)累积排放量、GWP和氮肥偏生产力均施氮量的增加而降低,而棉花茎粗和株高随施氮量的增加而增加。通过拟合分析发现,W1与W2处理的籽棉产量拟合曲线在施氮量为278.07 kg·hm^(-2)时相交。【结论】在水资源短缺的新疆南疆地区,450 m^(3)·hm^(-2)灌水定额和300 kg·hm^(-2)施氮量是无膜滴灌棉花节水、增产、减排的高效水氮施用模式。