循环曝气地下滴灌调控温室番茄养分利用机制研究

Subsurface drip irrigation often resulted in the reduction of oxygen content in soil which affected the absorption of water and nutrients in the root system, so in this study, we aim at how the coupling of gas and fertilizer affects soil microbial environment and crop yield and quality under aeration irrigation.This project takes greenhouse tomato as the research object, set different aeration levels and fertilizer levels, and studied the changes of soil microbial environment in the root area, soil-root-plant nutrient absorption, migration and transformation rules and the influence of growth and development, yield and quality of greenhouse tomato under different gas-fertilizer coupling conditions. Revealing the mechanism of efficient utilization of water and fertilizer for using the cyclic aeration irrigation in improving quality of nutrient utilization and crop yield, putting forward better irrigation of efficient utilization of tomato air-fertilizer synchronous mode, to greatly improve the water and nutrient use efficiency and realize the balance of crop water, fertilizer, gas and heat, to effectively regulate the root zone moisture environment and increase crop yield and quality .This irrigation technology could innovate the traditional irrigation mode and provide technical means and theoretical support for water-air coupling irrigation, which is of great significance to the efficient utilization of agricultural water resources and the sustainable development of agriculture in China.

针对传统设施农业生产中地下滴灌易造成土壤氧气含量降低，影响根际环境和植物对养分的吸收利用的问题，本研究着眼于循环曝气地下滴灌条件下气肥耦合如何影响土壤微生物环境和作物的产量品质。本项目以温室番茄为研究对象，设置不同的曝气水平和肥料水平，研究不同气肥耦合条件下根区土壤微生物环境的变化、土壤-根系-植株养分吸收、迁移转化的规律及温室番茄生长发育、产量和品质的影响。揭示利用循环曝气滴灌这种灌溉方式在提高作物产量和改善品质的情况下养分高效利用作用机制，提出番茄气肥同步高效利用的较优灌溉模式，使水分和养分利用效率有较大幅度提高，实现作物水、肥、气、热的平衡，有效调控根区水气环境，提高作物产量和品质。这一灌溉技术革新了传统的灌溉模式，为水肥气耦合灌溉提供技术手段和理论支持，对我国农业水资源高效利用和农业可持续发展具有重要意义。

针对传统设施农业生产中地下滴灌易造成土壤氧气含量降低，影响根际环境和植物对养分的吸收利用的问题，本项目以对土壤通气性较为敏感的温室番茄为研究对象，设置不同曝气和肥料水平，分析了不同肥气耦合条件下根区土壤微生物环境的变化、土壤-根系-植株养分吸收、迁移转化的规律及温室番茄生长发育、水分利用效率、产量和品质的影响，明确了番茄肥气同步高效利用的较优灌溉模式。主要结果如下：.（1）循环曝气地下滴灌可促进番茄植株的生长、干物质积累、改善根系形态分布，提高根系活力，高曝气中肥处理株高和茎粗、干物质积累量、总根长、总表面积、总体积和根系活力达到最大值。.（2）循环曝气地下滴灌可显著提高番茄植株光合指标和叶绿素含量，增强光合作用，施肥处理总体上对番茄植株光合指标和叶绿素含量影响小于曝气处理，番茄植株光合指标和叶绿素含量在高曝气灌溉中肥处理最高。.（3）循环曝气地下滴灌可显著提高果实产量、横径、纵径和果实品质，高曝气灌溉处理果实单株产量、横径、纵径较不曝气灌溉处理高21.05%、23.15%和21.82%。高曝气灌溉中肥处理可溶性固形物、有机酸和糖酸比、可溶性糖和可溶性蛋白含量均最高。.（4）循环曝气地下滴灌可显著提高番茄根区土壤酶活性和微生物数量。高曝气灌溉中肥处理土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶活性、微生物数量均最高。.（5）循环曝气地下滴灌可提高番茄植株养分吸收、利用效率，高曝气灌溉处理植株氮、磷和钾素累积吸收量最高，氮、磷和钾素利用效率均随施肥量的升高呈先增大后减小趋势，在中肥处理最高。.综合考虑各肥气耦合试验处理对温室番茄的综合影响，高曝气灌溉中肥处理（掺气比例为17.25%，N-P2O5-K2O：180-90-112.5 kg/hm2）是本项目条件下温室番茄较优的灌溉模式。研究结果为肥气耦合灌溉提供技术手段和理论支持，对我国设施农业水资源高效利用和农业可持续发展具有重要意义。