摘要地膜覆盖通过改善土壤环境，进而影响作物产量和农田土壤N2O的产生与释放。综述了地膜覆盖对农田N2O排放影响的研究现状。针对目前研究中存在的问题提出建议，并对该领域的研究方向进行展望。
关键词地膜覆盖；N2O；小麦；水稻；玉米；棉花；大豆
中图分类号S181文献标识码A文章编号0517-6611（2016）10-078-04
AbstractPlastic film mulching improved the soil environment，which affected the crop yield and soil N2O production and emission.Research status of the effects of plastic film mulching on N2O emission in farmland was reviewed.Suggestions were put forward according to the existing problems in preseant rsearch.Research direction in this field were forcasted.
Key wordsPlastic film mulching； N2O； Wheat； Rice； Maize； Cotton； Soybean
气候变暖所带来的一系列问题严重威胁了人类的生存与健康。N2O、CO2和CH4是主要的3种温室气体，对温室效应的贡献率达到了80%[1]。其中，N2O是一种长寿的痕量温室气体，在对流层中的存在时间可达114年之久[2]，在100年的尺度上，N2O的增溫潜力是CO2的268倍[3]。据报道，1980～2005年大气中N2O浓度从270 μg/L增加到319 μg/L，每年以0.25%的速率增长，如果一直以这个速率增长，大气中N2O的浓度在2050年将达到350～400 μg/L。人类的生产生活引起的温室气体排放是全球气候变暖的主要原因[4]，农田土壤是重要的温室气体排放源[5]，各种农艺措施都对农田土壤温室气体的排放有重要的影响。土壤中的N2O主要是在微生物参与下通过硝化和反硝化作用产生的。硝化过程是在通气条件下，亚硝化和硝化微生物将铵盐转化为硝酸盐的过程；反硝化过程则是在缺氧条件下，由反硝化细菌将土壤中的硝酸盐或硝态氮还原成氮气（N2）或氧化氮（N2O和NO）的过程。此外，氮素的非生物转化也可能导致N2O的释放[6]。地膜覆盖主要是通过影响土壤温度、湿度以及作物的生长来影响土壤N2O的产生。地膜覆盖在我国半干旱区很早就有应用，但是在旱作粮食生产中的大面积应用仅有10多年的时间[7]。自20世纪80年代开始，我国地膜覆盖面积和使用量一直位居世界第1位[8]。据相关部门统计，2011年我国地膜用量已达120万t，覆盖栽培面积达2 330万hm2，未来10年我国地膜覆盖面积仍将以每年约10%的速度增长[9]。地膜覆盖具有保水保墒和调节土壤温度的作用，同时还可以缓轻极端天气变化、优化生长条件和延长生育期从而改善作物产量和质量[10]。研究者对于地膜覆盖对农田生态环境、作物生长、养分利用以及产量的影响已进行了大量的研究，并得出了一定的结论[11-17]，而地膜覆盖对农田N2O的排放的影响目前没有研究者给出结论。鉴于此，笔者在查阅国内外相关文献的基础上，对地膜覆盖对农田N2O排放的影响的研究现状进行概述与分析，并对今后的研究方向提出展望，以期为今后的研究提供借鉴。
1数据来源与研究概况
为全面了解国内外对覆膜农田N2O排放的研究，以地膜覆盖、N2O为关键词在CNKI和Web of Science进行全文检索，从中挑出完整生育期测定，并且文中有生育期累积排放量或可以通过文中数据、图表计算得出生育期累积排放量的中文文献7篇，英文文献7篇。运用PicPick、Getdata软件从文献的图中得出数据，然后计算汇总得出表1。
由表1可知，现今国内外对覆膜农田N2O排放的研究还很少，并且主要集中在韩国和中国。韩国的研究主要集中在玉米和大豆2种作物上，而国内研究作物相对较多，主要集中在粮食作物小麦、水稻、玉米和经济作物棉花上。小麦、玉米、棉花的研究分布在西北干旱半干旱地区，而水稻的研究则分布在四川、江苏和北京等地。不同作物对于地膜覆盖农田N2O排放的影响并没有得出一致的结论。
2作物种植对覆膜农田N2O排放的影响
农田N2O的排放就是作物-土壤系统中N2O的产生与释放，作物的种植与生长都会改变土壤环境，从而影响N2O的产生与释放。白红英等[18]、朱咏莉等[19]的研究表明，地膜覆盖的休耕地在小麦生育期N2O的累积排放量大于同时期内裸露休耕地的排放量，并且在相同施氮量的情况下，小麦的种植促进了N2O的排放，这可能是因为作物的生长在消耗土壤水分与养分的同时根系通过自身的代谢作用向土壤中分泌有机物及C、N等物质，使得土壤中的硝化和反硝化细菌的活性与数量增加，进而使得硝化与反硝化过程得到加强。而杨兰芳等[31]对不覆盖玉米田的研究认为，玉米的生长与土壤微生物竞争土壤有效氮，可以定量地减少土壤N2O的排放。这可能与氮肥水平有关，当氮素不是限制因素时，硝化和反硝化细菌数量与活性增加，促进了N2O的排放，而当氮素不充足时，有效氮的含量成了硝化与反硝化作用的限制条件，则作物的生长吸收消耗氮素，减少了N2O的排放，毕竟土壤中存在多余的有效氮是土壤N2O产生的前提条件之一。
3不同作物对覆膜农田N2O排放的影响
作物的种类有时比施肥更能影响N2O的排放。有研究表明施肥较多的小麦生长季的N2O释放通量是未施肥的菠菜地的2倍，而仅施少量底肥（施肥量为小麦地13%）的大豆田的N2O的平均释放通量却为小麦地的5.8倍[32]。可见豆科作物的生长对N2O的排放有更强的促进作用[33-35]。对于覆膜农田的研究同样支持这样的观点。2011年Berger等[10]对韩国不施肥大豆田进行试验，发现生育期大豆地N2O累积排放量达到了5.90 mmol/m2，和2010年施用200 kg 纯氮的萝卜田的排放量相近，且不覆膜垄上的累积排放为1 320.4 g/hm2，比覆膜垄上的排放量高50%，这可能是因为韩国属于温带季风气候区的沙质土壤，地膜覆盖阻碍了水分的入渗使土壤具有较低的湿度和较高的温度，从而减少了土壤N2O的排放，降低了带来的环境风险。现今，覆膜对豆科作物农田N2O排放影响的研究只是在大豆地进行，且在国内并未进行，而非豆科作物的研究则包括了水稻、小麦、玉米、棉花等多种作物，对于不同的作物，地膜覆盖对农田N2O的排放的影响的研究结果不尽相同。