【摘 要】
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地下滴灌虽灌水效率高,但灌水时易因滴头附近的湿润锋导致根区缺氧。根区缺氧易影响根系生长发育、根系水分和养分吸收及向地上部的运输,影响作物新陈代谢进而影响作物产量和品质。加气灌溉是在地下滴灌的基础上发展起来的,是在灌水时利用文丘里加气设备将空气吸入到灌溉水中形成水气混合液的一种灌水方式。研究不同灌水水平和滴头埋深条件下加气灌溉对温室番茄根区土壤微环境、作物生长发育、果实产量、水分利用效率和果实品质的
【基金项目】
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国家重点研发计划“西北典型农区高效节水灌溉技术与集成应用”（编号:2016YFC0400201）；
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地下滴灌虽灌水效率高,但灌水时易因滴头附近的湿润锋导致根区缺氧。根区缺氧易影响根系生长发育、根系水分和养分吸收及向地上部的运输,影响作物新陈代谢进而影响作物产量和品质。加气灌溉是在地下滴灌的基础上发展起来的,是在灌水时利用文丘里加气设备将空气吸入到灌溉水中形成水气混合液的一种灌水方式。研究不同灌水水平和滴头埋深条件下加气灌溉对温室番茄根区土壤微环境、作物生长发育、果实产量、水分利用效率和果实品质的影响,进而通过主成分分析法对各试验处理进行综合评价。于2015年4月至2017年1月在日光温室内进行了四茬试验（春夏和秋冬茬试验各2茬）。试验采用3因素完全随机设计,设计加气灌溉（O）和常规地下滴灌（对照处理,S）2种灌水方式,依据作物-皿系数kcp分别取值0.6、0.8和1.0设置3种灌水水平W1、W2和W3和设置15 cm（D1）和25 cm（D2）2种滴头埋深,共12个处理。主要得到以下研究结果:（1）与地下滴灌输入单纯的灌溉水相比,加气灌溉向土壤中输入的是水气混合液,因此,加气灌溉有效改善了土壤通气条件。春夏和秋冬茬试验中加气灌溉处理下土壤氧气含量较对照分别显著增大了6.86%和8.01%（P<0.05）。与对照相比,加气灌溉下土壤充气孔隙度有增大的趋势,春夏和秋冬茬试验中,加气灌溉处理土壤充气孔隙度较对照分别增大了4.29%和3.09%。在灌水时加气灌溉不仅能够有效减慢土壤氧气含量迅速下降的趋势,且保证灌水时土壤氧气含量的最小值不至于过低。（2）加气灌溉有效改善了土壤通气性,即保证了大气-土壤-作物根系气体交换的顺利进行,即与地下滴灌相比,加气灌溉保证了作物根系和土壤微生物对O2的需求以及土壤CO2的顺利排出。因此,加气灌溉处理下土壤呼吸（包括土壤微生物呼吸和植物根系呼吸）和土壤主要微生物的生物量均显著增大。与对照相比,春夏和秋冬茬试验中,加气灌溉处理下土壤呼吸分别显著增大了23.2%和28.3%。处理W3D1O的土壤细菌、真菌和放线菌的生物量在春夏茬试验中分别较W3D1S显著增大了39.2%、37.1%和39.3%（P<0.05）;在秋冬茬试验中分别较W3D1S显著增大了31.6%、47.9%和35.8%（P<0.05）。春夏和秋冬茬试验中,处理W3D1O的土壤微生物呼吸分别较W3D1S显著增大了15.3%和10.9%（P<0.05）,植物根系呼吸分别较W3D1S显著增大了28.7%和76.7%（P<0.05）。（3）加气灌溉在改善根区土壤微环境的基础上,促进了根系和植株地上部的生长发育。本试验中,番茄收获时植株根系指标,包括根系直径、根长密度、根表面积、根体积密度分别显著增大了26.04%、30.65%、29.58%和31.76%（P<0.05）。番茄收获时植株茎粗和叶面积分别显著增大了6.47%和20.11%（P<0.05）,地上部干重和收获指数也均显著增大。加气灌溉处理下番茄第一和三穗花的开花时长分别显著延长了0.89 d和1 d（P<0.05）。（4）加气灌溉在改善根系土壤微环境、促进植株生长发育的基础上,最终影响了作物产量和品质。本试验中,加气灌溉对番茄单株产量、单果重、水分利用效率、果实中番茄红素、VC、可溶性糖含量和糖酸比均产生显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正影响效应。与对照处理相比,春夏茬试验中加气灌溉处理下各指标分别显著增大了22.6%、20.0%、23.16%、39%、36.4%、26.8%和31.7%（P<0.05）;秋冬茬试验中分别显著增大了20.3%、20.2%、19.91%、28.1%、35.7%、22.7%和28.4%（P<0.05）。（5）虽然灌水水平的增大对单株产量、单株果数和单果重均产生显著（P<0.05）或极显著正影响（P<0.01）;但是,对灌溉水分利用效率、春夏茬试验果实中番茄红素和有机酸含量、春夏和秋冬茬试验果实中可溶性糖含量均产生显著（P<0.05）或极显著负影响效应（P<0.01）。除春夏茬试验果实中糖酸比在25 cm滴头埋深处理下显著（P<0.05）高于15 cm处理下外,滴头埋深的变化对春夏和秋冬茬试验中果实产量指标、灌溉水分利用效率和品质指标均无显著性（P>0.05）影响。（6）在综合分析不同处理对产量指标（单株产量、单株果数和单果重）、水分利用效率和果实品质指标（番茄红素、VC、可溶性糖、有机酸和糖酸比）影响差异的基础上,通过主成分分析法得到各处理的综合得分。无论是春夏茬还是秋冬茬试验,对照处理的6个处理的综合得分均排在后6位,加气灌溉的6个处理均排在前6位。春夏茬试验中排在第1位的处理是W1D2O,秋冬茬试验中排在第1位的处理是W2D1O。因此,灌水水平kcp为0.6、滴头埋深为25 cm的加气灌溉处理在春夏茬试验中和灌水水平kcp为0.8、滴头埋深为15 cm的加气灌溉处理在秋冬茬试验中可分别较好的兼顾温室番茄高产、节水和优质的三重目标,为加气灌溉的实际应用提供理论依据。
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