"气-水"混合地下滴灌对土壤含氧量及作物生长的影响研究

水分及氧气均是作物根系发育所不可或缺的。然而，在通过灌溉为土壤补充水分的同时，随着湿润峰的推进受水土壤中的空气会被排出而导致土壤中（尤其是粘重土）出现不同程度的氧亏缺现象。同时，灌溉后土壤含水量的增加会使土壤通气性变差，造成土壤中的氧不能通过气体交换从大气中得到及时补充，使氧亏缺问题会在一段时间范围内持续存在进而限制作物生长。本研究针对粘重土田块在地下滴灌后在毛管以下深度（主要根系活动层）存在的氧亏缺问题，尝试通过文丘里管在灌溉水中掺入空气进行"气-水"混合地下滴灌以缓解这一问题，拟设置不同的"气-水"混合方案（包括空气加注量、加注频率两个因素）进行田间试验，以探明"气-水"混合灌溉对土壤含氧量变化及作物生长的影响。从而为加气量和加注频率两参数的选取提供参考依据。研究内容属于水利、土壤与作物学科的交叉，预期成果对地下滴灌节水增产效益的进一步提高，具有重要学术意义和实用价值。

水分及氧气均是作物根系发育所不可或缺的。然而，在通过灌溉为土壤补充水分的同时，随着湿润峰的推进受水土壤中的空气会被排出而导致土壤中（尤其是粘重土）出现不同程度的氧亏缺现象。同时，灌溉后土壤含水量的增加会使土壤通气性变差，造成土壤中的氧不能通过气体交换从大气中得到及时补充，使氧亏缺问题会在一段时间范围内持续存在进而限制作物生长。因此，如何解决灌溉引起的“气-水”矛盾，为作物提供水分的同时，改善作物根区的土壤通氧状况，对作物的增产增收具有极为重要的意义。.本项目研究按计划进行。研究针对覆膜条件下地下滴灌后在毛管以下深度（主要根系活动层）存在的氧亏缺问题，分别尝试采用空气压缩机通气以及通过”气-水”混合灌溉两种方式进行了试验，并基于试验结果对这两种方法的可行性及适宜的运行参数进行了分析。为了通过空气压缩机及地埋毛管将空气均匀的注入土壤中，本试验将EVA弹性膜安装在滴头出水口处开发了一种新的地下滴灌专用滴头，以通过膜片来提高出口的阻力，使空气在毛管内部重新分布，从而提高各出气口的排气均匀度。试验选取了流量为3L/h和4L/h的迷宫圆柱滴头为原型进行了膜片安装，膜片的初始安装应力设置了0N，0.5N和1.25N三个处理，以及一个未安装膜片的滴头作为对照，结果表明：在滴头出水口处安装EVA膜片是一种有效的提高出气均匀性的方法，其中安装应力为0.5N和1.25N的出气均匀性提高较为明显。同时研究发现膜片的安装可以增强滴头的抗负压堵塞和抗根系堵塞能力。但膜片初始安装应力的增加会使滴头的流量下降，滴头的流态指数及制造偏差略有增大。此外，将新开发的滴头用于马铃薯覆膜地下滴灌田间试验，并尝试采用文丘里管在灌溉水中混掺空气，以改善土壤的通气性。试验结果表明，覆膜可以提高土壤温度，特别是浅层土壤的增温效果明显。但覆膜对土壤的通气性存在一定的限制。通过“气-水”混合灌溉的方式，可以有效提升土壤的含氧量，为马铃薯的生长创造更有利的条件，增加马铃薯的产量。.通过近3年来田间及室内试验，研究工作取得重要进展，在国内外学术期刊和会议上发表论文2 篇，申报发明专利2项，其中1项已获得授权，另外1项已进入实质审查阶段，参加国际会议1 人次，培养硕士生1 名。研究成果为改善土壤通气性，地下滴灌效益的充分发挥以及“气-水”灌溉的推广应用提供了重要科学依据。.