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地下滴灌土壤水分分布对设施番茄农田甲烷通量的影响

王京伟 何秋琴 宋晓伟 牛文全

王京伟, 何秋琴, 宋晓伟, 牛文全. 地下滴灌土壤水分分布对设施番茄农田甲烷通量的影响[J]. 环境科学研究.
引用本文: 王京伟, 何秋琴, 宋晓伟, 牛文全. 地下滴灌土壤水分分布对设施番茄农田甲烷通量的影响[J]. 环境科学研究.
Effect of Soil Moisture Distribution by Subsurface Drip Irrigation on Soil CH4Flux in Facility Tomato Field[J]. Research of Environmental Sciences.
Citation: Effect of Soil Moisture Distribution by Subsurface Drip Irrigation on Soil CH4Flux in Facility Tomato Field[J]. Research of Environmental Sciences.

地下滴灌土壤水分分布对设施番茄农田甲烷通量的影响

Effect of Soil Moisture Distribution by Subsurface Drip Irrigation on Soil CH4Flux in Facility Tomato Field

  • 摘要: 摘要:为优化土壤水分管理、挖掘固碳减排潜力,该文采用田间控制性试验,研究了番茄土壤甲烷(CH4)通量变化对不同滴灌管埋深(0、10、20、30 cm,记为DI、SDI10、SDI20、SDI30)土壤水分状况的响应规律及其驱动机理. 结果表明:①CH4通量呈波动变化但总体为吸收效应,“植株+根系+土壤”条件下,SDI20、SDI30的CH4累积吸收量分别为DI的7.12、4.11倍(P<0.05);“根系+土壤”条件下,SDI20、SDI30的CH4累积吸收量分别比DI增加26.02%、89.43%(P<0.05). 滴灌管埋深增加造成的土壤水分分布和水分均匀度差异对土壤CH4吸收量具显著调节作用;②滴灌管埋深显著影响根区土壤理化特性,如SDI10、SDI20、SDI30的土壤NO3--N含量分别为DI的2.21、2.28、1.54倍(P<0.05),SDI10、SDI20的0~20 cm土壤充气孔隙度比DI增加14.45%、33.27%(P<0.05);滴灌管埋深增加造成的土壤理化特性改变明显提高番茄根系分叉数,增强根-土互作,形成利于CH4氧化的条件,如SDI20、SDI30显著增加CH4氧化基因K10944(pmoA-amoA)、K10945(pmoB-amoB)、K10946(pmoC-amoC)的拷贝数,而这些基因拷贝数与CH4累积吸收量、根系分叉数显著正相关. ③CH4累积吸收量变化的路径分析表明,CH4氧化基因拷贝数变化是影响CH4累积吸收量的关键因素,而滴灌管埋深变化造成的根系分叉数(R=0.77)与NH4+-N (R=0.42)差异对CH4氧化基因具有显著直接调节效应. 番茄植株也参与了大气与土壤间CH4交换,果实膨大期叶片鲜质量(R=0.41)对CH4累积吸收量有明显直接效应. 总体上,SDI20、SDI3通过提高根系分叉数、CH4氧化基因拷贝数和果实膨大期叶片鲜质量,增强“植株-根-土”交互作用,促进土壤CH4吸收;DI、SDI10相对减弱“植株-根-土”交互作用,抑制土壤CH4吸收.研究显示,滴灌管埋深通过影响土壤水分分布状况和植株生长差异调节根-土互作和土壤CH4累积吸收量.

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-10
  • 录用日期:  2023-05-30
  • 修回日期:  2023-05-13
  • 网络出版日期:  2023-05-31

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