不同灌溉方式对麦田土壤呼吸及碳平衡的影响

摘要

为明确不同灌溉方式对麦田生态系统碳平衡的影响,筛选适宜华北平原小麦生产的节水、减排与增产协同的高效灌溉模式,设置传统地面灌溉(FI)、隔畦交替灌溉(ABI)和微喷灌(MSI)3种灌溉方式,并在微喷灌条件下设置20 mm(MSI20)、30 mm(MSI30)和40 mm(MSI40)微喷定额,探究不同灌溉方式和微喷量对麦田土壤呼吸、农田生态系统净碳值和土壤碳排放效率的影响。结果表明,与FI处理相比,MSI处理均能降低小麦抽穗之前土壤的呼吸速率,提高灌浆阶段土壤的呼吸速率;ABI处理的灌溉量较低,其土壤呼吸速率整体偏低。各处理灌溉耗电碳排放量占生产资料碳排放总量的60.3%～75.8%,是灌溉农业投入中的主要碳源。与FI处理相比,MSI20和MSI30处理两年的平均小麦产量分别提高6.5%和8.1%,且在2022—2023年其麦田生态系统净碳值分别提高20.2%和15.5%,土壤碳排放效率分别提高9.4%和2.9%;虽然ABI处理获得相近甚至更高的农田生态系统净碳值和土壤碳排放效率,但其产量较FI处理降低5.1%～9.8%。随微喷量的提高,冬小麦的产量未显著增加,并且在灌浆中期降雨较多情况下,较高微喷量(2022—2023年MSI40处理)冬小麦的产量、麦田生态系统净碳值和土壤碳排放效率均显著降低。本试验条件下,综合考虑节水、减排、产量及环境效益,微喷灌定额2 0 m m是最优的灌溉管理模式。

关键词

小麦 / 灌溉方式 / 微喷灌 / 生产资料碳排放量 / 净碳值 / 碳排放效率