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设施菜地土壤氮素淋溶和N2O排放的模型构建与模拟

与普通大田作物相比，由于集约化种植模式、全年生产和高收益性的特点，温室蔬菜生产系统(GVPS)在中国迅速发展。然而GVPS中传统畦灌加过量施肥的方式不仅水氮利用效率低，也加剧了环境氮素损失，进而引发了饮用水污染等一系列环境问题。量化和减少硝态氮和DON淋失以及土壤N₂O排放,对于维持GVPS的可持续生产至关重要。本研究整合天津GVPS番茄三个生长季节的田间实测值，以及结合改进的WHCNS_Veg模型(针对蔬菜生长的土壤水热碳氮模拟模型)，评估了不同灌溉（畦灌和滴灌）、氮素管理及秸秆还田措施对土壤含水量、水分渗漏、硝态氮和DON淋失、N₂O排放及番茄可售卖鲜产量的影响。结果表明，WHCNS_Veg模型能够较好地模拟不同水氮管理措施下的土壤含水量、土壤累积水分渗漏、土壤累积硝态氮及DON淋失、N₂O动态变化和番茄产量。硝态氮(或DON)累积淋失量模拟值与实测值间的nRMSE、IA和NSE平均值分别为24.2%(17.7%)、0.764(0.912)和0.954(0.977)。N₂O日排放量模拟值与实测值间的R²、IA和NSE平均值分别为0.743、0.682和0.892。在保证产量的同时，与传统畦灌过量施肥处理相比(CIFs)，滴灌减氮处理(DIFs)的土壤水分渗漏量、硝态氮淋失量、DON淋失量以及N₂O排放量分别减少了81%、89%、84%及85%，水分利用效率及氮素利用效率分别提高了35%及64%。在畦灌条件下，秸秆还田显著降低了硝态氮的淋失，轻微增加了DON淋失，显著增加了N₂O排放，而在滴灌条件下，秸秆还田在保产的情况下对氮素损失的影响不显著。因此，滴灌减氮加秸秆还田模式在保障GVPS高产的同时，是一种高效且有前景的节水减氮措施。