基于DNDC模型覆膜馬鈴薯N2O減排增產(chǎn)的優(yōu)化施氮量研究

郭康軍，侯玉芳，王立為，高西寧，李鳴鈺，郭樹昌

沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110866

氣候變暖是當(dāng)今全球性的環(huán)境問題，由CO2、CH4、N2O等溫室氣體排放增加引起的全球氣候變暖已經(jīng)是不可爭(zhēng)議的事實(shí)（IPCC，2013）。其中N2O排放主要來(lái)自旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，是一種單分子全球增溫潛力為CO2的310倍的溫室氣體（Houghton et al.，1996），所以減少旱作農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放的 N2O迫在眉睫。

馬鈴薯（Solanum tuberosum）是全球第4大栽培作物，中國(guó)是世界馬鈴薯第一生產(chǎn)國(guó)（趙婷婷等，2016；姚玉璧等，2017）。2015年初中國(guó)提出馬鈴薯主糧化，預(yù)計(jì)到2020年，50%以上的馬鈴薯將作為主糧消費(fèi)（周龍等，2017；吳佩，2015）。新形勢(shì)下旱地馬鈴薯種植及其所帶來(lái)的溫室氣體排放等環(huán)境問題值得關(guān)注。目前，對(duì)于農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的研究多集中在水稻（Oryza sativa）、玉米（Zea mays）、小麥（Triticum aestivum）等作物的點(diǎn)位空間上（Ma et al.，2017；Tumer et al.，2015；紀(jì)洋等，2017），而對(duì)于馬鈴薯溫室氣體排放的研究還較少，隨著馬鈴薯種植面積不斷增加，馬鈴薯溫室氣體減排兼顧增產(chǎn)的研究刻不容緩。

當(dāng)前地膜覆蓋栽培技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于馬鈴薯的生產(chǎn)中（王穎慧等，2013；Wang et al.，2011），地膜覆蓋具有保水保墑和調(diào)節(jié)土壤溫度的作用，不僅提高了作物產(chǎn)量（張德奇等，2005；Luis et al.，2011），同時(shí)也影響土壤生態(tài)環(huán)境，從而進(jìn)一步影響溫室氣體的排放。此外，薄膜覆蓋之后直接阻擋了大部分N2O向大氣排放，從而減少了N2O的排放通量（Nishimura et al.，2012）。已有研究表明，覆膜栽培可以減少N2O排放（李志國(guó)等，2012；王立為，2015）。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，農(nóng)業(yè)土壤中N2O排放通量存在高度的時(shí)空變化，為了更精準(zhǔn)地模擬和評(píng)估農(nóng)田N2O的排放，Li（2000）創(chuàng)建了一個(gè)生物地球化學(xué)過(guò) 程模型 DNDC（DeNitrification-DeComposition），并得到了很好的驗(yàn)證。DNDC模型通過(guò)對(duì)碳、氮和水在生態(tài)系統(tǒng)中的耦合與循環(huán)，模擬作物生長(zhǎng)、溫室氣體排放、微生物活動(dòng)等基本生物地球化學(xué)過(guò)程，該模型是目前國(guó)際上最為成功的模擬土壤N2O排放的機(jī)理模型之一，是反映農(nóng)業(yè)土壤生態(tài)系統(tǒng)中C、N生物地球化學(xué)過(guò)程的普適模型（Gilhespy et al.，2014）。因此，研究并應(yīng)用DNDC模型探究旱地馬鈴薯增產(chǎn)和N2O減排最優(yōu)施肥量，對(duì)于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有積極的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2017年4—7月在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行（41°49′N，123°33′E）?；氐靥幧蜿?yáng)市東郊，地勢(shì)平坦，平均海拔為30～50 m，屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為8.0 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)為3272.5 h，無(wú)霜期為145～163 d，年平均降水量為716.2 mm，主要集中在5—9月。試驗(yàn)期間，月平均氣溫和月降水量如圖1所示。土壤類型為粉壤（粘粒15%，粉粒51%，砂粒34%），表層土壤（0～10 cm）有機(jī)質(zhì)含量為21.52 g·kg-1，容重為 1.297 g·cm-3，pH 為 6.42。

圖1 2017年試驗(yàn)地月平均氣溫（tair）和月降水量（P）Fig. 1 Monthly mean temperature (tair) and precipitation (P) of test fields in 2017

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

本試驗(yàn)馬鈴薯的品種為“尤金”，早熟品種，生育日數(shù)80 d左右。該品種增產(chǎn)潛力較大，已在遼寧地區(qū)有大范圍栽培。本次試驗(yàn)播種和收獲的日期分別為4月28日和7月24日，覆膜和揭膜日期分別為4月28日和5月17日。

75 kg·hm-2為當(dāng)?shù)伛R鈴薯田實(shí)際生產(chǎn)較低施氮量，150 kg·hm-2為當(dāng)?shù)伛R鈴薯田實(shí)際生產(chǎn)較高施氮量，所以在此基礎(chǔ)上，試驗(yàn)設(shè)計(jì)不施氮肥（0 kg·hm-2）、低氮（75 kg·hm-2）、中氮（150 kg·hm-2）和高氮（225 kg·hm-2）4種施肥水平，分別簡(jiǎn)寫為N0、N1、N2和 N3。在每種施肥水平上再設(shè)置苗期覆膜（Y）與苗期不覆膜（N）兩種處理，分別記為N0Y、N1Y、N2Y、N3Y和N0N、N1N、N2N、N3N。每個(gè)處理設(shè)計(jì)3個(gè)重復(fù)（小區(qū)為5 m×6 m），馬鈴薯種植行距0.5 m，株距0.4 m。馬鈴薯為壟作種植，采用平地起壟法，壟寬0.5 m，壟高0.15 m，溝寬0.5 m。地膜為 0.008 mm聚乙烯農(nóng)用地膜。磷肥（P2O5）225 kg·hm-2、鉀肥（K2O）75 kg·hm-2，以上處理均采用播種期一次性施肥，播種期即開始?jí)派细材ぁ?/p>

采用靜態(tài)箱-氣相色譜法測(cè)定N2O氣體通量（靜態(tài)箱尺寸為60 cm×50 cm×45 cm），生長(zhǎng)季節(jié)一周測(cè)量1次，施肥階段集中測(cè)量5 d，如有降雨，于降雨后第二天加測(cè) 1次。每次采樣時(shí)間段為 09：00—11：30。取樣時(shí)間分別為關(guān)箱后的0、20、40 min，每次用氣泵抽取80～120 mL氣體樣品。在生長(zhǎng)季節(jié)，測(cè)量氣體排放通量的同時(shí)，同步記錄采樣時(shí)間、作物生長(zhǎng)狀況、土壤表層、10 cm和20 cm土層溫度、箱內(nèi)溫度、大氣溫度和土壤含水量。

采集的氣體樣品利用Agilent 7890A型氣相色譜儀（Agilent Technologies，USA）進(jìn)行分析，從而得出N2O濃度值，經(jīng)計(jì)算得出當(dāng)天N2O的排放通量，公式如下：

式中，F(xiàn) 為 N2O 氣體通量，μg·m-2·h-1；ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下被測(cè)氣體濃度，μg·m-3；V為采樣箱有效體積，m3；A為箱底面積，m2；為單位時(shí)間內(nèi)采樣箱內(nèi)被測(cè)氣體濃度變化量，μg·h-1；T為箱內(nèi)溫度，℃。氣體通量為負(fù)值表示被觀測(cè)系統(tǒng)從大氣中吸收該氣體，正值表示被觀測(cè)系統(tǒng)向大氣排放該氣體。

收獲后對(duì)馬鈴薯進(jìn)行測(cè)產(chǎn)：每個(gè)小區(qū)去除兩邊邊行，隨機(jī)選取一壟測(cè)產(chǎn)量。

1.3 DNDC模型

DNDC模型（新罕布什爾大學(xué)地球海洋與空間研究所，2010）是一個(gè)描述農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中碳和氮生物地球化學(xué)過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬模型，可以用來(lái)模擬農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮等多種氣體的排放、農(nóng)作物產(chǎn)量、土壤固碳作用以及硝酸鹽淋失等。

DNDC模型輸入的參數(shù)包括氣象因子、土壤因子、農(nóng)田管理因子。本研究針對(duì)當(dāng)?shù)伛R鈴薯品種、氣候環(huán)境和農(nóng)田管理模式，對(duì)DNDC模型輸入?yún)?shù)進(jìn)行了校正，最終輸入?yún)?shù)如下：經(jīng)緯度（41°49′N、123°33′E）；日最高溫度（℃）、日最低溫度（℃）、日降水量（cm）、日平均風(fēng)速（m·s-1）、相對(duì)濕度，由沈陽(yáng)站資料（沈陽(yáng)市氣象局提供）；降水中N的平均質(zhì)量濃度（3.26 mg·L-1）；大氣中 CO2平均濃度（400 μL·L-1）；土壤質(zhì)地（粉壤土）；pH值（6.42）；田間持水量（0.248 g·g-1）；容重（1.297 g·cm-3）；表層（0～10 cm）土壤有機(jī)碳含量（12.48 g·kg-1）；播種/收獲時(shí)間（4月28日/7月24日）；馬鈴薯最佳產(chǎn)量（37500 kg·hm-2）； 生 物 量 分 配 比 （ 籽 粒 ：葉 ：莖 ：根 為0.7：0.11：0.16：0.04）；生長(zhǎng)積溫（1300 ℃）；最適溫度（22 ℃）；犁地日期（4月23日）；覆膜/揭膜時(shí)間（4月28日/5月17日）。其中，降水中N的平均質(zhì)量濃度、大氣中CO2平均濃度、馬鈴薯最佳產(chǎn)量、生長(zhǎng)積溫、最適溫度為查閱文獻(xiàn)并結(jié)合本地實(shí)際生產(chǎn)狀況得出（宋歡歡等，2014；賈小芳等，2017；楊文璽，2015）。其余未列出的氣象因子、土壤因子參數(shù)均為模型默認(rèn)值，農(nóng)田管理因子部分未列出信息均為實(shí)際試驗(yàn)種植數(shù)據(jù)。

本研究采用決定系數(shù)R2、均方根誤差（RMSE）、相對(duì)平均誤差（RMD）、平均誤差（E）以及模型效率指數(shù)（EF）來(lái)驗(yàn)證模擬值與實(shí)測(cè)值之間的擬合狀況（Lietal.，1992；高小葉等，2016）。

式中，Si表示模擬值；Mi表示實(shí)測(cè)值；n表示實(shí)際觀測(cè)值的次數(shù)；為各實(shí)測(cè)值的平均值。均方根誤差（RMSE）主要用于衡量模擬值和實(shí)測(cè)值之間的一致性，而相對(duì)平均誤差（RMD）是衡量模型的偏差。平均誤差E>0時(shí)，表示模擬值高于實(shí)測(cè)值；E＜0時(shí)，模擬值低于實(shí)測(cè)值。當(dāng)模型效率指數(shù)EF為 0～1時(shí)，值越大，模擬值與實(shí)測(cè)值之間的關(guān)聯(lián)度越大；當(dāng)EF＜0時(shí)，模擬值與實(shí)測(cè)值之間極度不相關(guān)（Smith et al.，1997）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel 2010進(jìn)行繪圖、回歸分析及DNDC模型的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，檢驗(yàn)運(yùn)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)、多重比較，DNDC模型為9.5版本。試驗(yàn)所需氣象數(shù)據(jù)由沈陽(yáng)市氣象局提供。

2 結(jié)果與分析

2.1 DNDC模型的驗(yàn)證

表 1顯示，DNDC模型能準(zhǔn)確模擬不覆膜處理下不同施氮水平的旱地馬鈴薯 N2O排放情況，尤其對(duì)低氮（N1N）和中氮（N2N）處理的模擬效果更佳。

表1 DNDC模型對(duì)于不同覆膜處理下不同施氮水平N2O排放及產(chǎn)量的模型擬合度指標(biāo)Table 1 DNDC model fitting index for N2O emission and yield at different nitrogen application rates under different mulching treatments

本研究覆膜模擬較不覆膜模擬，參數(shù)差異體現(xiàn)在覆膜版塊中的輸入?yún)?shù)：地膜覆蓋起止日期和覆蓋面積比例，本研究的地膜覆蓋起止日期為4月28日—5月17日，覆蓋面積比例0.5。在75、150 kg·hm-2和225 kg·hm-2施氮量下，覆膜期模型效率指數(shù)分別為0.66、0.42和0.29，較不覆膜處理分別下降0.21、0.52和0.50，而且RMSE、RMD值相對(duì)偏高，在0 kg·hm-2施氮量下，模型效率指數(shù)為負(fù)值，模型不能準(zhǔn)確地模擬覆膜處理下N2O排放狀況。鑒于模型對(duì)覆膜處理下N2O排放模擬效果不理想，本研究不運(yùn)用 DNDC模型進(jìn)一步探究覆膜處理下馬鈴薯田增產(chǎn)減排的精細(xì)化施氮量范圍，而采用大田試驗(yàn)數(shù)據(jù)初步探究覆膜處理下最優(yōu)施氮量的大致范圍。

同理，DNDC模型亦能準(zhǔn)確模擬不同覆膜方式下不同施氮水平下馬鈴薯產(chǎn)量。其中，R2為0.96，達(dá)極顯著水平（P＜0.01），模型效率指數(shù)EF為0.42。

2.2 DNDC模型對(duì)不覆膜狀態(tài)下不同施氮梯度馬鈴薯產(chǎn)量和N2O排放的模擬

為了探究不覆膜條件下馬鈴薯田產(chǎn)量和土壤N2O減排的最優(yōu)施氮量，以15 kg·hm-2施氮量為間隔進(jìn)行DNDC模擬，采用近30年研究區(qū)域日平均氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，結(jié)果如圖 2所示，產(chǎn)量與施氮量之間呈先增加后減少趨勢(shì)（P＜0.01），施氮量為 100.5 kg·hm-2時(shí)產(chǎn)量最高。其他作物也表現(xiàn)出相同現(xiàn)象，過(guò)高的氮肥不僅不增產(chǎn)還出現(xiàn)減產(chǎn)的趨勢(shì)（趙亞南等，2017；李銀水等，2011）。

圖2 DNDC模型模擬的產(chǎn)量、N2O累計(jì)排放量與施氮量之間的關(guān)系Fig. 2 The relationship among yield simulated by DNDC, N2O cumulative emission and nitrogen applications

中國(guó)幅員遼闊，各地經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境問題不可一概而論，基于此，在馬鈴薯田增產(chǎn)和 N2O減排協(xié)調(diào)兼顧的基礎(chǔ)上，提出兩個(gè)優(yōu)化施氮量，增產(chǎn)兼顧減排的和減排兼顧增產(chǎn)的。增產(chǎn)兼顧減排的最優(yōu)施氮量是以增產(chǎn)為第一目的，以 N2O減排為第二目的。減排兼顧增產(chǎn)的最優(yōu)施氮量量是以 N2O減排為第一目的，以增產(chǎn)為第二目的。對(duì)于糧食主產(chǎn)區(qū)以及條件較好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，建議增產(chǎn)兼顧減排的最優(yōu)施氮量，對(duì)于生態(tài)環(huán)境脆弱且無(wú)法進(jìn)行高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地區(qū)，建議采用減排兼顧增產(chǎn)的最優(yōu)施氮量。

表2顯示，在小于60 kg·hm-2施氮量時(shí)，每增加15 kg·hm-2施氮量產(chǎn)量較前一施氮量有9.45%以上的增產(chǎn)效果，當(dāng)施氮量大于75 kg·hm-2，繼續(xù)增加施氮量，產(chǎn)量增加反而緩慢，90 kg·hm-2較 75 kg·hm-2施氮量?jī)H增產(chǎn)3.06%，而N2O累計(jì)排放量卻呈現(xiàn)指數(shù)式增長(zhǎng)（圖2，P＜0.01）。單產(chǎn)N2O排放量也顯著增加，表明在高氮水平下每生產(chǎn)1 kg馬鈴薯將排放更多的N2O溫室氣體。綜上所述，對(duì)比當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶馬鈴薯實(shí)際生產(chǎn)中的常規(guī)施氮量（120 kg·hm-2），本研究認(rèn)為增產(chǎn)兼顧減排最優(yōu)施氮量為90～105 kg·hm-2；減排兼顧增產(chǎn)最優(yōu)施氮量為75～90 kg·hm-2。

2.3 苗期覆膜處理下不同施氮水平馬鈴薯產(chǎn)量和N2O排放

圖3 苗期覆膜期間不同施氮水平下馬鈴薯田N2O排放Fig. 3 N2O emission effluxes at different nitrogen application rates during the seedling mulching stage in potato field

表2 DNDC模型模擬馬鈴薯產(chǎn)量以及土壤N2O排放情況Table 2 Potato yield and soil N2O emission simulated by DNDC model

表3 苗期覆膜期間不同施氮水平下馬鈴薯產(chǎn)量及土壤N2O排放情況Table 3 Potato yield and soil N2O emission at different nitrogen application rates under the mulching treatment at seedling stage

整個(gè)生長(zhǎng)季苗期覆膜期間不同施氮水平的 N2O排放趨勢(shì)基本相同（圖3）。苗期覆膜條件下，施氮量小于 75 kg·hm-2，隨著施氮量增加，產(chǎn)量和 N2O排放量均迅速增加（表3），大于75 kg·hm-2，施氮量增加，產(chǎn)量增加緩慢，而N2O累計(jì)排放量增加依然迅速，相較N1Y處理，N2Y、N3Y處理N2O累計(jì)排放分別增加65.3%、147.5%，而產(chǎn)量較N1Y處理分別僅增加3.5%、1.6%。同時(shí)，在75 kg·hm-2保產(chǎn)前提下，單產(chǎn)N2O累計(jì)排放量最少（表3）。因而，本試驗(yàn)在苗期覆膜處理下，綜合馬鈴薯產(chǎn)量和土壤N2O減排的環(huán)保施氮量可在75 kg·hm-2的基礎(chǔ)上有所增加，但須低于150 kg·hm-2。

表4顯示，除了0 kg·hm-2施氮水平處理以外，其余施氮水平處理，覆膜均可以有效減少覆膜期間N2O 的累計(jì)排放（P＜0.05），覆膜期間各施氮梯度（N1Y、N2Y、N3Y）N2O累計(jì)排放量（以N計(jì)）分別減少 12.22、10.57、19.25 g·hm-2。同時(shí)苗期覆膜可以顯著增加馬鈴薯產(chǎn)量（P＜0.05），苗期覆膜各施氮水平（N0Y、N1Y、N2Y、N3Y）較苗期不覆膜（N0N、N1N、N2N、N3N）處理分別增產(chǎn)6.15%，7.41%，6.23%和2.58%。苗期覆膜處理下各個(gè)施氮水平（N1Y、N2Y、N3Y）也可以減少單產(chǎn)N2O（P＜0.05）累計(jì)排放量，較 N1N、N2N、N3N處理分別減少 10.5%、7.4%和4.5%，綜上所述，馬鈴薯田苗期覆膜處理可以有效減少N2O累計(jì)排放并有顯著的增產(chǎn)效果。

3 討論

覆膜對(duì)馬鈴薯田 N2O的排放主要包含直接和間接兩種影響，直接影響即為薄膜的阻擋作用，覆膜對(duì)馬鈴薯N2O排放會(huì)有薄膜的阻擋效應(yīng)，薄膜會(huì)直接阻隔土壤與大氣的氣體交換，進(jìn)而減少農(nóng)田土壤N2O排放通量（高琳等，2017）。此外，覆膜還可以通過(guò)改善土壤環(huán)境促進(jìn)作物生長(zhǎng)，影響土壤中參與硝化作用和反硝化微生物的活性、數(shù)量，進(jìn)而影響農(nóng)田N2O排放。完成硝化作用的硝化細(xì)菌主要包括氨氧化細(xì)菌和氨氧化古菌，完成反硝化化作用的為反硝化細(xì)菌，有研究表明，覆膜處理的氨氧化細(xì)菌基因拷貝數(shù)顯著低于不覆膜處理（Wang et al.，2017），從微生物角度闡述覆膜可以減少N2O排放。目前，有關(guān)不同作物對(duì)地膜覆蓋農(nóng)田N2O排放的影響結(jié)論并不一致（李曉莎，2016）。對(duì)大豆（Glycine max）和棉花（Gossypium spp）的研究表明，地膜覆蓋減少了農(nóng)田N2O排放，Lietal.（2014）在新疆棉區(qū)的研究表明，在110、100 kg·hm-2施氮量下，覆膜滴灌顯著減少了N2O排放；Berger et al.（2013）在韓國(guó)不施氮的大豆田同樣得到了農(nóng)田 N2O顯著減少的結(jié)論。而水稻、小麥地膜覆蓋則增加了農(nóng)田N2O排放，張怡等（2013）對(duì)于水稻田的研究表明，在施氮量150 kg·hm-2的條件下，常規(guī)栽培和水稻覆膜節(jié)水栽培處理 N2O季節(jié)排放總量分別為 41.8 mg·m-2和 506.9 mg·m-2，覆膜栽培顯著增加了水稻田N2O排放；Cuello et al.（2015）在韓國(guó)的研究表明，地膜覆膜的玉米田在試驗(yàn)的兩個(gè)生育期內(nèi)都顯著增加了農(nóng)田N2O排放速率。另外，也有一些研究表明，對(duì)于黃土高原旱作覆膜玉米，地膜覆蓋并未顯著影響農(nóng)田N2O的排放（Liu et al.，2014）。高琳等（2017）在內(nèi)蒙古的研究表明，馬鈴薯生育期內(nèi)，相比不覆膜處理，生育期全覆膜和花期揭膜處理都顯著減少了N2O排放，與本研究結(jié)果一致。

地膜覆蓋可以顯著提高作物產(chǎn)量（Niu et al.，1998；邢勝利等，2002）。地膜覆蓋表現(xiàn)為良好的保溫和保水效應(yīng)，通過(guò)改善耕層土壤水熱狀況，活化土壤養(yǎng)分，提高水分和養(yǎng)分利用效率，為作物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造了一個(gè)相對(duì)適宜的農(nóng)田小氣候環(huán)境，從而提高了產(chǎn)量（Lietal.，1999）。

表4 苗期覆膜與不覆膜在不同施氮水平下馬鈴薯土壤N2O排放及產(chǎn)量對(duì)比Table 4 Comparison of N2O emission and yield between mulching and no-mulching during seedling stage at different nitrogen application rates

DNDC模型對(duì)小麥、玉米等旱地作物不覆膜處理下的 N2O排放模擬的準(zhǔn)確度已得到廣泛的驗(yàn)證（李長(zhǎng)生，2016）。本研究結(jié)果表明，DNDC模型對(duì)于馬鈴薯田不覆膜處理同樣具有準(zhǔn)確的模擬效果，但是，覆膜處理下，DNDC模型對(duì)于馬鈴薯田N2O排放模擬效果不如不覆膜處理，所以，覆膜處理下的DNDC模型應(yīng)用驗(yàn)證有待進(jìn)一步研究。DNDC模型的覆膜版塊添加于2014年，目前有關(guān)該模型覆膜條件下N2O排放的驗(yàn)證研究很少（謝海寬等，2017），僅有的覆膜處理下DNDC模型的驗(yàn)證也主要側(cè)重于對(duì)于覆膜處理下土壤溫度、土壤濕度的模擬，Han et al.（2014）應(yīng)用DNDC覆膜版塊模擬了陜西省玉米田的土壤溫度、土壤水分和玉米產(chǎn)量，結(jié)果表明，DNDC模型可以較好地模擬薄膜覆蓋條件下土壤溫度、土壤水分，R2分別達(dá)到0.86和0.72，然而，該模型對(duì)覆膜處理下作物產(chǎn)量的模擬值偏高，模型的覆膜版塊需要進(jìn)一步改進(jìn)。模型覆膜版塊僅用覆膜起始日期和覆蓋面積比例這兩個(gè)參數(shù)的差異來(lái)定義模擬覆膜農(nóng)田N2O排放，并沒有薄膜厚度、覆膜顏色、覆膜材料通透性等參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，事實(shí)上，例如薄膜厚度等參數(shù)，對(duì)土壤理化性質(zhì)、土壤溫濕度、作物的生長(zhǎng)發(fā)育都有顯著的影響（張丹等，2017；唐文雪等，2017），進(jìn)而影響N2O排放，但是在最新版的DNDC 9.5版本中并沒有這些選項(xiàng)，且模型模擬并不能體現(xiàn)覆膜對(duì)于 N2O氣體排放的直接阻隔效應(yīng)，所以DNDC模型對(duì)于覆膜版塊的完善和驗(yàn)證有待進(jìn)一步研究改進(jìn)，待DNDC模型覆膜版塊完善改進(jìn)后，我們?cè)龠M(jìn)一步研究覆膜處理下馬鈴薯田增產(chǎn)減排的最優(yōu)施氮量，以得出更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論。

4 結(jié)論

（1）DNDC模型可以準(zhǔn)確模擬不覆膜處理下不同水平施氮量N2O排放狀況，低施氮量和中施氮量效果更佳；但對(duì)于覆膜期間N2O排放狀況，模型的模擬效果不佳，模型的覆膜版塊有待進(jìn)一步改進(jìn)。

（2）運(yùn)用 DNDC模型研究不覆膜處理下馬鈴薯田最優(yōu)施氮量，得出增產(chǎn)兼顧減排的施氮量為90～105 kg·hm-2；減排兼顧增產(chǎn)的施氮量為 75～90 kg·hm-2。

（3）大田數(shù)據(jù)分析得出：苗期覆膜可以有效降低N2O排放，并有顯著增產(chǎn)效果。同時(shí)，同樣施肥水平下，苗期覆膜處理可以有效降低單產(chǎn)N2O累計(jì)排放量，覆膜期間各施氮梯度（75、150、225 kg·hm-2）N2O累計(jì)排放量（以N計(jì)）分別減少12.22、10.57和 19.25 g·hm-2。