近日，农学院于振文、石玉团队在《European Journal of Agronomy》在线发表了题为“Effects of micro-sprinkling with different irrigation levels on winter wheat grain yield and greenhouse gas emissions in the North China Plain”的研究论文。博士研究生张振为该论文的第一作者，石玉教授为该论文的通讯作者。
农田温室气体排放量占全球人为排放总量的13.8%，华北平原作为我国小麦主产区之一，随着人口增长对小麦产量需求的增加，农业生产过程中温室气体排放量持续增加。此外，由于降水时空分布不均导致该地区冬小麦生产主要依靠地下水进行补充灌溉，传统高耗水的灌溉方法加剧了水资源短缺的现状。因此，探究减少温室气体排放同时保证小麦产量的高效节水灌溉理论与技术对华北平原小麦生产的可持续发展具有重要意义。
过量灌溉和降水会增加土壤有机物厌氧分解产生CH4排放和土壤反硝化产生的N2O排放，同时伴随着CO2排放。该研究发现，增加灌溉量显著提高了冬小麦生长季土壤N2O的排放，K85处理灌溉产生的较高土壤湿度促进土壤硝化作用，诱发大量的N2O排放。此外，K85处理下的土壤无机氮含量高，为土壤硝化和反硝化提供了反应基质，增加麦田土壤的N2O排放。同时，相关分析的结果表明，N2O通量与土壤水分、NO3--N和NH4+-N含量呈正相关。结果表明，适当的灌溉水平（K75）可通过降低无机氮含量来减少土壤N2O排放。
图1.土壤含水量麦田土壤温室气体排放和土壤矿质氮含量的影响
GWP和GHGI可用于评估温室气体排放和小麦生产的环境效益，籽粒产量和土壤温室气体排放决定了各处理的全球变暖潜能值（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）。与该研究中其他灌溉处理的相应效果相比，通过抑制N2O的排放和促进CH4的吸收，K75处理可以使GWP和GHGI分别减轻5.51%-14.9%和5.43%-15.91%。适易的灌溉水平（K75）可以有效减少温室气体排放，提高冬小麦籽粒产量。
图2. 粮食产量、全球变暖潜能值（GWP）和温室气体强度（GHGI）与温室气体排放之间的关系
这些结果为提高冬小麦籽粒产量、降低环境成本和改进节水灌溉技术提供了理论依据。
该研究得到了国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.eja.2022.126725
编 辑：万 千
审 核：贾 波
