加氧灌溉是指在灌溉水裡增加氧氣向作物供水,並根據作物需要在灌溉間隙透過加氧灌溉系統向作物根際輸送氧氣,以促進根系生長和根系活力、增加水肥利用率和提高作物產量的一項低施肥,低汙染,優質高產的環保節能型灌溉新技術。

現行灌溉措施通常在灌溉過程中使得作物根際缺氧脅迫,影響根系正常的生長功能、土壤微生物的活動及礦物質的轉化,降低水肥利用效率,從而影響作物的生長,甚至會導致爛根死苗,最終影響作物的經濟產量。

而加氧灌溉能很好地解決“水氧矛盾”問題,可實現低水肥,高吸收,高產量,高品質的目標。

由於常規灌溉措施使得根際供氧不足,影響根系的正常呼吸作用,根部就不能維持正常的生命活動。

供氧不足,一方面根部的各項功能指標將下降,就會成為微生物細菌和病原體感染攻擊的目標,引發菸草病蟲害,另一方面,由於根系活力不足,使得根系的水肥利用率下降,引起菸草產量與品質的下降。

通常施肥可以促進菸草生長旺盛,根系發達,有利於煙株吸收更多的水肥,但施肥過多也會造成煙株的“瘋長”菸葉碩大肥厚,導致菸葉在產量增加的同時但品質下降,因而也影響菸葉的綜合經濟效益。

傳統滴灌會將土壤中氣體趕出,使得土壤中出現暫時性缺氧環境。加氧灌溉作為一種新型的節水技術,可以緩解這一現象。目前,針對不同土壤條件下加氧灌溉對作物生長及水分與養分利用特性的研究鮮見報道。

針對上述問題,本研究利用生物試驗和理論分析相結合的方法,選取不同的土壤型別,分別為鄭州粘土、南陽壤土、洛陽粉壤土和駐馬店砂壤土,設定迴圈曝氣和灌溉後機械通氣2種加氧灌溉處理方式,研究不同土壤型別中加氧灌溉對作物生長生理指標、產量、品質以及水分與養分利用特性的影響,利用Excel和SPSS 18.0軟體對試驗結果進行誤差計算與統計分析,探索不同土壤中加氧灌溉對作物生長的改善效果;此外,根據上述測定結果構建合理的指標體系,利用熵權資訊法與主觀賦權法相結合的綜合評價方法,定量計算各評價物件的綜合評價係數,分析不同土壤中加氧灌溉作物種植綜合效益。以期透過研究結果對加氧灌溉使用引數提供參考,併為其推廣應用提供理論依據和實踐指導。

主要結論包括:(1)加氧灌溉提高作物根區氧氣含量,增強根系活力,提高作物光合作用,使植株生長更加旺盛。盆栽草莓試驗中,較對照處理,迴圈曝氣處理4種土壤中株高增長了18.2%-25.3%,且在4種土壤中均有顯著性差異(P<0.05);根長增大了17.8%-48.0%,根冠比提高了18.7%-28.0%,根系活力提高了23.6%-40.2%,根冠比和根系活力在南陽壤土中差異不顯著;淨光合速率、蒸騰速率分別提高了13.4%-20.4%、5.6%-26.4%,並具均有顯著性差異(P<0.05)。迴圈曝氣處理在鄭州粘土中對草莓的生長髮育和根系狀況改善效果最為明顯。盆栽小白菜試驗中,加氧灌溉處理在鄭州粘土、洛陽粉壤土和駐馬店砂壤土3種土壤中對小白菜株高和葉面積都有顯著提高,並且均在機械通氣處理中達到最大值。綜合分析,迴圈曝氣處理在駐馬店砂壤土中對小白菜乾物質積累的促進效果最明顯,而機械通氣處理在鄭州粘土中對小白菜的生長具有明顯的改善效果;3種土壤中淨光合速率和蒸騰速率在迴圈曝氣處理中分別提高了2.41%-21.43%和12.84%-50.00%,機械通氣處理中分別提高了23.45%-33.33%和10.21%-20.61%,淨光合速率在各處理中均有顯著性差異(P<0.05),而蒸騰速率在鄭州粘土和駐馬店砂壤土中無顯著性差異。

(2)4種土壤中,迴圈曝氣滴灌促進草莓根系吸水,給植株生長供給充足的水分,4種土壤中迴圈曝氣處理草莓的總耗水量大小為鄭州粘土>南陽壤土>洛陽粉壤土>駐馬店砂壤土。草莓的產量和品質也得到顯著提高,迴圈曝氣處理中草莓可溶性固形物在鄭州粘土和洛陽粉壤土中分別提高了18.7%和17.3%,其他兩種土壤中沒有顯著性差異,而VC含量在4種土壤中均有顯著性提高,提高了3.4%-14.4%。和對照處理相比,加氧灌溉可以提高小白菜的水分養分利用效率。迴圈曝氣處理中,水分利用效率在駐馬店砂壤土中達到最大,且提高了16.40%,機械通氣處理中,水分利用效率在鄭州粘土中達到最大,提高86.77%,均差異性顯著(P<0.05)。迴圈曝氣處理中,小白菜氮和磷總吸收量都在駐馬店砂壤土中最大,鉀總吸收量在洛陽粉壤土中最大,並且具有顯著性差異(P<0.05);機械通氣處理中,小白菜氮總吸收量在鄭州粘土中最大,磷總吸收量在駐馬店砂壤土中最大,鉀總吸收量在洛陽粉壤土中最大,並且具有顯著性差異(P<0.05)。同時,加氧灌溉提高了小白菜的養分吸收效率。

(3)利用熵權資訊法與主觀賦權法相結合的綜合評價方法,透過計算結果定量分析加氧滴灌在作物種植中的綜合效益,在4種土壤中加氧灌溉均可以改善作物的種植效果,迴圈曝氣滴灌處理中,鄭州粘土中草莓種植的綜合效益最高,最低的是洛陽粉壤土;迴圈曝氣處理中,鄭州粘土中小白菜種植的綜合效益最高,最低的是洛陽粉壤土;機械通氣處理中,駐馬店砂壤土中小白菜種植的綜合效益最高,且在所有處理中改善效果最佳。

加氧灌溉是透過灌溉水中加氧,使用直接往作物根系輸氧的措施來實現根域氣體環境的最佳化,促進作物生長,從而獲取農作物增產增收的極為節水、節能與利於環境的最新灌溉技術。

在傳統的各種灌溉中,在為作物提供水分的同時也因灌溉水排除了根區孔隙中的空氣,使根區出現暫時或長期的厭氧環境。