加气灌溉改善温室番茄根区土壤通气性

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1、第33卷第21期农业工程学报Vol.33No.212017年11月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringNov.2017163加气灌溉改善温室番茄根区土壤通气性※朱艳，蔡焕杰，宋利兵，陈慧(1.西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院，杨凌712100；2.西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，杨凌712100；3.西北农林科技大学水利与建筑工程学院，杨凌712100)摘要：为揭示加气灌溉对温室番茄根区土壤通气性的影响，探索加气灌溉下土壤温度、氧

2、气含量、充气孔隙度与土壤呼吸和土壤微生物呼吸的关系，试验设置作物-皿系数为0.6、1.0这2种灌水水平和加气、不加气地下滴灌，共4个处理。结果表明，与地下滴灌相比，加气灌溉下土壤微生物呼吸显著增大了11.5%（P<0.05），土壤氧气含量、土壤呼吸、温度、和植物根系呼吸均有所增大。而且作物-皿系数为1.0灌水水平下加气灌溉与不加气相比，土壤和植物根系呼吸显著增大了25.5%和38.8%（P<0.05）。因此，加气灌溉通过调控土壤水气配合条件，促进了土壤、土壤微生物和植物根系呼吸，有效改善了土壤通气性。而且相比于不加气地下滴灌和作

3、物-皿系数为0.6水平下加气灌溉，作物-皿系数为1.0时加气灌溉在促进土壤和植物根系呼吸方面的效果更明显。另外，土壤温度、充气孔隙度和氧气含量是土壤和土壤微生物呼吸的重要影响因子。番茄生长前期，土壤呼吸与充气孔隙度和氧气含量显著正相关，与土壤温度显著负相关（P<0.05）；番茄生长后期，土壤和土壤微生物呼吸与土壤温度显著正相关，与氧气含量显著负相关（P<0.05）。关键词：土壤；氧气；孔隙度；温度；呼吸；加气灌溉doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.21.019中图分类号：S152.7；S275.

4、4；S152.5文献标志码：A文章编号：1002-6819(2017)-21-0163-10朱艳，蔡焕杰，宋利兵，陈慧.加气灌溉改善温室番茄根区土壤通气性[J].农业工程学报，2017，33(21)：163－172.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.21.019http://www.tcsae.orgZhuYan,CaiHuanjie,SongLibing,ChenHui.Oxygationimprovingsoilaerationaroundtomatorootzoneingreenhous

5、e[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2017,33(21):163－172.(inChinesewithEnglishabstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.21.019http://www.tcsae.org孔关闭、叶水势降低，影响作物正常的生理功能，进而0引言[13-15]影响作物产量。地下滴灌下土壤中持续的饱和湿润面对灌溉用水与工业、生活和环

6、境用水的竞争日趋区导致水分代替空气存在于土壤中，进而限制了土壤孔紧张的现状[1]，地下滴灌因灌水效率高，节约用水，可有[16]隙中氧气的可利用性和移动性。加气灌溉在地下滴灌[2]效减小因灌水过多造成的环境污染，在干旱和半干旱地的基础上，利用文丘里加气设备将空气吸入到地下滴灌[3-4]区得到日益广泛的应用。但是地下滴灌灌水频率较高，管道中进而输送到作物根区土壤[6]。因此，加气灌溉向作[5-6]滴头附近土壤经常因灌水形成持续的饱和湿润区，而物根系土壤输送的是水气混合液和微型气泡[8]，既可实现[7]地下滴灌下作物根系经常优先生长在

7、滴头附近，因此地地下滴灌的高灌水效率，又可有效缓解地下滴灌下作物[5,8]下滴灌下作物根系经常受到土壤低氧的胁迫。Bhattarai的缺氧症状[17]。[8][2]等和McHugh等研究结果表明，当灌溉水量大于作物土壤通气状况与土壤-作物根系-大气之间的气体交需水量的75%后，地下滴灌下棉花的产量并不能相应的[13]换功能息息相关。土壤通气性是指气体透过土体的能[9]随灌溉水量的增加而增加。McHugh等也指出，地下滴力，是反映土壤特性对土壤空气更新速率影响的综合指灌的作物产量经常不足够弥补地下滴灌系统的基础设施[18]标。土壤

8、通气的自然机制主要包括扩散和由气压的波[10]投入。Payero等将地下滴灌高灌水量下作物产量的不[19]动、浅层土壤和深层土壤之间的温差等造成的对流。匹配归因于过低的土壤氧气含量。一方面，土壤缺氧通而以由土壤呼吸消耗氧气造成的气体含量梯度为驱动力过影响土壤好氧