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过量灌溉和施肥不仅影响作物生产的可持续性，而且会降低作物品质和水肥利用效率，增加温室气体排放。过量灌溉也会引起根区缺氧，限制作物对水肥的吸收利用。促进作物的水、肥、气、热高效协同利用，对实现温室作物高产优质、高效减排的绿色可持续发展具有重大意义。
本研究通过两茬温室番茄试验，以常规滴灌(CK)为对照，设5个施氮水平(0、50、150、200和250kgN/hm2)，分析了加气灌溉(AI)施肥对番茄土壤环境、产量、品质、温室气体排放和氮肥吸收利用的影响规律，明确了加气灌溉对氮肥高效利用的机制，提出了番茄高产优质高效减排的灌溉方式和施氮量，以期为温室蔬菜绿色栽培提供理论依据。初步得出如下结论：
(1)AI改善土壤环境，提高土壤酶活性和微生物数量，增加土壤氮供应量
AI增加了土壤温度、氧气含量、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性，显著增加了土壤细菌、真菌、放线菌数量，同时提高了土壤全氮含量。施氮量为200kg/hm2时，AI的番茄土壤脲酶、蔗糖酶、细菌、放线菌、微生物量氮(MBN)和微生物量碳(MBC)最大，分别比CK提高2.99%~8.0%、1.4%~20.5%、3.76~7.57%、13.51%~30.80、0.94%~5.24%和1.72%~5.44%。施氮量150kg/hm2，春夏茬AI番茄土壤过氧化氢酶活性最大，施氮量为200kg/hm2时，秋冬茬最大，分别比CK提高了14.41%~14.95%和7.61%~10.53%。春夏茬番茄具有较高的温度，可进一步提高土壤酶活性和细菌数量，但降低了土壤全氮含量，增加了土壤养分损失。
(2)AI可显著提升番茄叶片光合活性，促进减量施氮条件下番茄的根系生长和干物质积累
AI促进了番茄植株地下和地上部分的生长，改善了光合特性和根系生长状况，增加了番茄株高、茎粗、叶面积指数及干物质累积量向果实的转运。施氮量为200kg/hm2时，番茄株高、茎粗和叶面积指数最大，AI处理比CK分别提高4.25%~4.48%、4.72%~5.42%和4.05%~4.85%。AI和CK下番茄根系生长特性、叶绿素含量和光合速率均在施氮量200kg/hm2时最大，当施氮量减少至150kg/hm2时，AI仍能保持春夏茬番茄良好的根系生长和光合特性，比CK显著提高果实收获指数；施氮量为200kg/hm2时，秋冬茬番茄根系生长和叶片生理特性最佳，AI的番茄根系生长和生理特性显著优于CK。
(3)AI不会显著增加减量施氮条件下的温室气体排放
AI处理的土壤CO2、N2O和净温室气体排放量较CK分别提高1.1%~1.2%(P＞0.05)、3.9%~5.6%(P＞0.05)和0.22%~1.86%(P＞0.05)。随着施氮量的增加，土壤净温室气体排放量呈先升后降趋势，施氮量为200kg/hm2时最大。春夏茬番茄土壤净温室气体排放量比秋冬茬高12.3%(P＜0.01)。施氮量减少至150kg/hm2时，温室气体排放显著(P＜0.05)降低，AI的温室气体排放比CK高0.9%~1.51%(P＞0.05)。
(4)AI显著提高番茄产量，改善番茄品质，增加了减量施氮条件下温室番茄的产量和经济效益
AI显著提高番茄产量1.68%~5.38%，净效益1.98%~7.24%，产投比2.03%~6.61%，并显著改善番茄品质。随施氮量的增加，番茄产量和品质均呈先升后降的趋势，当施氮量为200kg/hm2时达到最大值，AI的番茄产量、净收益和产投比分别比CK提高3.27%~3.70%、3.98%~4.85%和3.37%~4.23%，番茄综合品质达到最优。施氮量150kg/hm2时，AI处理仍能保持春夏茬番茄较高的产量和经济收益，与CK下施氮量200kg/hm2间没有显著差异。
(5)AI显著提高减量施氮条件下温室番茄的水肥利用效率
AI延长番茄氮素快速累积期和番茄的生殖生长，促进了番茄对氮肥的吸收及其向果实的转运，提高了番茄的氮肥利用效率。随施氮水平的增加，番茄的氮肥农学效率(NAE)、偏生产力(NPFP)和生理效率(NPE)显著降低，吸收效率(NRE)增加。与施氮量200kg/hm2的处理对比，当施氮量为150kg/hm2时，番茄NAE、NPFP和NPE分别提高16.4%~18.1%、27.2%~28.0%和23.6%~36.7%，NRE降低6.30%~21.57%。营养诊断发现，春夏茬番茄适宜施氮量为150kg/hm2，秋冬茬为200kg/hm2。当施氮量分别为150和200kg/hm2时，AI的番茄水分利用效率比CK高了2.27%~3.66%和2.28%~2.58%，氮肥利用效率比CK高4.0%~13.2%和3.27%~5.87%。
AI是维持温室番茄优质高产的有效农业管理措施。AI通过改善土壤环境，提高土壤酶活性和微生物数量，促进了土壤养分有效转化，而不会显著增加净温室气体排放量，从而提高了作物可利用的养分含量和氮肥利用效率，改善了番茄根系结构、增强了叶片光合能力，促进了番茄对氮肥的吸收利用及其向果实的转运，提高了番茄产量，显著改善了番茄品质。当施氮量从常规的250kg/hm2降低到150-200kg/hm2时，AI处理的番茄产量提高1.68%~5.38%，番茄品质得到明显改善。春夏和秋冬茬AI温室番茄优化施氮量分别为150和200kg/hm2。
本研究通过两茬温室番茄试验，以常规滴灌(CK)为对照，设5个施氮水平(0、50、150、200和250kgN/hm2)，分析了加气灌溉(AI)施肥对番茄土壤环境、产量、品质、温室气体排放和氮肥吸收利用的影响规律，明确了加气灌溉对氮肥高效利用的机制，提出了番茄高产优质高效减排的灌溉方式和施氮量，以期为温室蔬菜绿色栽培提供理论依据。初步得出如下结论：
(1)AI改善土壤环境，提高土壤酶活性和微生物数量，增加土壤氮供应量
AI增加了土壤温度、氧气含量、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性，显著增加了土壤细菌、真菌、放线菌数量，同时提高了土壤全氮含量。施氮量为200kg/hm2时，AI的番茄土壤脲酶、蔗糖酶、细菌、放线菌、微生物量氮(MBN)和微生物量碳(MBC)最大，分别比CK提高2.99%~8.0%、1.4%~20.5%、3.76~7.57%、13.51%~30.80、0.94%~5.24%和1.72%~5.44%。施氮量150kg/hm2，春夏茬AI番茄土壤过氧化氢酶活性最大，施氮量为200kg/hm2时，秋冬茬最大，分别比CK提高了14.41%~14.95%和7.61%~10.53%。春夏茬番茄具有较高的温度，可进一步提高土壤酶活性和细菌数量，但降低了土壤全氮含量，增加了土壤养分损失。
(2)AI可显著提升番茄叶片光合活性，促进减量施氮条件下番茄的根系生长和干物质积累
AI促进了番茄植株地下和地上部分的生长，改善了光合特性和根系生长状况，增加了番茄株高、茎粗、叶面积指数及干物质累积量向果实的转运。施氮量为200kg/hm2时，番茄株高、茎粗和叶面积指数最大，AI处理比CK分别提高4.25%~4.48%、4.72%~5.42%和4.05%~4.85%。AI和CK下番茄根系生长特性、叶绿素含量和光合速率均在施氮量200kg/hm2时最大，当施氮量减少至150kg/hm2时，AI仍能保持春夏茬番茄良好的根系生长和光合特性，比CK显著提高果实收获指数；施氮量为200kg/hm2时，秋冬茬番茄根系生长和叶片生理特性最佳，AI的番茄根系生长和生理特性显著优于CK。
(3)AI不会显著增加减量施氮条件下的温室气体排放
AI处理的土壤CO2、N2O和净温室气体排放量较CK分别提高1.1%~1.2%(P＞0.05)、3.9%~5.6%(P＞0.05)和0.22%~1.86%(P＞0.05)。随着施氮量的增加，土壤净温室气体排放量呈先升后降趋势，施氮量为200kg/hm2时最大。春夏茬番茄土壤净温室气体排放量比秋冬茬高12.3%(P＜0.01)。施氮量减少至150kg/hm2时，温室气体排放显著(P＜0.05)降低，AI的温室气体排放比CK高0.9%~1.51%(P＞0.05)。
(4)AI显著提高番茄产量，改善番茄品质，增加了减量施氮条件下温室番茄的产量和经济效益
AI显著提高番茄产量1.68%~5.38%，净效益1.98%~7.24%，产投比2.03%~6.61%，并显著改善番茄品质。随施氮量的增加，番茄产量和品质均呈先升后降的趋势，当施氮量为200kg/hm2时达到最大值，AI的番茄产量、净收益和产投比分别比CK提高3.27%~3.70%、3.98%~4.85%和3.37%~4.23%，番茄综合品质达到最优。施氮量150kg/hm2时，AI处理仍能保持春夏茬番茄较高的产量和经济收益，与CK下施氮量200kg/hm2间没有显著差异。
(5)AI显著提高减量施氮条件下温室番茄的水肥利用效率
AI延长番茄氮素快速累积期和番茄的生殖生长，促进了番茄对氮肥的吸收及其向果实的转运，提高了番茄的氮肥利用效率。随施氮水平的增加，番茄的氮肥农学效率(NAE)、偏生产力(NPFP)和生理效率(NPE)显著降低，吸收效率(NRE)增加。与施氮量200kg/hm2的处理对比，当施氮量为150kg/hm2时，番茄NAE、NPFP和NPE分别提高16.4%~18.1%、27.2%~28.0%和23.6%~36.7%，NRE降低6.30%~21.57%。营养诊断发现，春夏茬番茄适宜施氮量为150kg/hm2，秋冬茬为200kg/hm2。当施氮量分别为150和200kg/hm2时，AI的番茄水分利用效率比CK高了2.27%~3.66%和2.28%~2.58%，氮肥利用效率比CK高4.0%~13.2%和3.27%~5.87%。
AI是维持温室番茄优质高产的有效农业管理措施。AI通过改善土壤环境，提高土壤酶活性和微生物数量，促进了土壤养分有效转化，而不会显著增加净温室气体排放量，从而提高了作物可利用的养分含量和氮肥利用效率，改善了番茄根系结构、增强了叶片光合能力，促进了番茄对氮肥的吸收利用及其向果实的转运，提高了番茄产量，显著改善了番茄品质。当施氮量从常规的250kg/hm2降低到150-200kg/hm2时，AI处理的番茄产量提高1.68%~5.38%，番茄品质得到明显改善。春夏和秋冬茬AI温室番茄优化施氮量分别为150和200kg/hm2。