水肥气耦合滴灌下土壤-作物响应机理研究
发布时间：2021-11-23 21:45
与传统的灌水方法相比,水肥耦合滴灌因少量多次灌溉,根区土壤水、肥保持在适宜的范围,作物生长良好,具有较高的水分和养分利用效率。但灌溉引起的持续湿润锋将土壤空气排出,导致土壤氧消耗和补给之间的不平衡,质地粘重的根区土壤低氧胁迫严重。土壤缺氧抑制了根系呼吸和生长,影响作物对水分、养分的吸收及其在植株体内的运输,降低作物的产量和品质。在水肥耦合滴灌的基础上,借助文丘里空气射流器将氧气（或含氧物质）通过滴灌系统直接输送到植物根区的一种新型灌水技术被称为水肥气耦合滴灌。这一技术为克服因淹水、灌溉、盐碱化及压实所导致的根区缺氧提供了现实可能,为挖掘水肥耦合灌溉植物生产潜力提供了新的途径。本研究通过盆栽和微区试验与结构方程模型相结合的方法,设置不同增氧方式、增氧量、灌水量和施肥量方案,探讨水肥气耦合滴灌对土壤通气性、土壤健康、作物生长生理、产量品质和养分吸收利用的影响;通过分析土壤通气性、土壤酶活性、土壤微生物量与作物生长、生理、产量品质及养分吸收的相关关系,探索水肥气耦合滴灌改善土壤通气性进而对作物生长生理的影响,揭示水肥气耦合滴灌下土壤-作物响应机理。主要结论如下:（1）文丘里循环曝气增氧在土壤...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同时期不同处理温室盆栽番茄的累积产量
不同时期不同增氧量和施肥量下温室盆栽番茄的氮素吸收量见图6-1。由图6-2可以看出,增氧处理在作物生长的后期对作物的氮素吸收利用有显著的影响。在移栽后第61天,各增氧处理的N素吸收量无显著差异。而在第81天,增氧处理的氮吸收量较对照已有明显的增加,空气增氧处理更为显著,N1A、N2A和N3A的茎部氮吸收量较对照分别增加了42.41%、105.56%和95.70%,N2A、N3A和N4A的叶片氮吸收量较对照分别增加了85.36%、132.05%和65.26%,N1A和N2A的果实氮吸收量较对照分别增加了45.10%和47.89%,N3A的根部氮吸收量较对照增加了140.43%,空气增氧处理的植株氮吸收总量较对照显著增加,N1A、N2A、N3A和N4A分别增大了35.65%、70.44%、68.32%和45.66%(P<0.05);氧气增氧处理在第61天效果并不显著,仅N3O的叶片氮吸收量较对照增大了57.34%(P<0.05)。在移栽后第114天,空气增氧处理的效果仍然最为显著,N1A的茎部氮吸收量、叶片氮吸收量、果实氮吸收量、根部氮吸收量和植株氮吸收总量较对照分别增加了85.59%、24.36%、64.69%、89.52%和42.81%,N2A的茎部氮吸收量、叶片氮吸收量和植株氮吸收总量较对照分别增加了151.52%、43.71%和47.88%,N3A的茎部氮吸收量、叶片氮吸收量和植株氮吸收总量较对照分别增加了120.62%、65.81%和55.28%,N4A的茎部氮吸收量增加了36.79%(P<0.05);氧气增氧处理仅N1O的果实氮吸收量和根部氮吸收量较对照增加了51.20%和154.24%,N2O的果实氮吸收量较对照增加了57.16%(P<0.05)。
不同时期不同增氧量和施肥量下温室盆栽番茄的磷素吸收量见图6-3。由图6-3可已看出,各处理的磷吸收量在第61天还没有显著差异,在第81天和114天增氧处理较对照已有明显提升。在移栽后81天,空气增氧处理和氧气增氧处理的磷吸收量都有显著提高,N1A、N2A、N3A和N4A的茎部磷吸收量、植株磷吸收总量较对照分别增加了97.28%、111.47%、217.91%和201.10%、51.79%、106.42%、105.71%和62.19%,N1A、N2A、N3A的叶片磷吸收量增加了81.43%、75.52%、81.57%,N2A、N3A、N4A的果实磷吸收量增加了81.43%、72.52%、81.57%,N2A的根部磷吸收量增加了152.56%(P<0.05);氧气增氧处理N1O、N2O、N3O和N4O的果实磷吸收量、植株磷吸收总量较对照分别增加了49.92%、53.42%、64.34%和79.09%、48.20%、38.44%、58.74%和59.64%,N1O、N3O和N4O的叶片磷吸收量增加了101.07%、84.83%和122.05%,N1O和N3O的根部磷吸收量增加了125.05%和131.65%(P<0.05)。而在移栽后第114天,增氧处理对番茄磷吸收量的影响更为明显,氧气增氧处理N1O的茎部磷吸收量、果实磷吸收量、根部磷吸收量和植株磷吸收总量较对照分别增加了29.94%、62.91%、70.92%和36.44%,N2O的果实磷吸收量较对照增加了67.07%,N3O的茎部磷吸收量和叶片磷吸收量增加了55.61%和53.98%,N4O的叶片磷吸收量、植株磷吸收总量增加了68.60%、38.72%(P<0.05);空气增氧处理N1A的茎部磷吸收量、叶片林吸收量、果实磷吸收量、根部磷吸收量和植株磷吸收总量较对照增加了54.02%、36.91%、71.17%、66.81%和51.58%,N2A增加了65.93%、30.40%、53.43%、19.75%和46.42%,N3A的茎部磷吸收量、叶片林吸收量和植株磷吸收总量增大了143.98%、54.11%和71.04%(P<0.05)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水肥耦合对膜下滴灌甘蓝根系生长和土壤水氮分布的影响[J]. 吴现兵,白美健,李益农,杜太生,章少辉,史源. 农业工程学报. 2019(17)
[2]曝气灌溉条件下土壤N2O排放特征及影响因子分析[J]. 雷宏军,刘欢,臧明,潘红卫,陈德立. 中国环境科学. 2019(05)
[3]温室番茄植株养分和光合对水肥耦合的响应及其与产量关系[J]. 王虎兵,曹红霞,郝舒雪,潘小燕. 中国农业科学. 2019(10)
[4]不同增氧水平对夏玉米生长及氮素利用的影响[J]. 杜君,臧明,雷宏军,王志勇,和爱玲. 核农学报. 2019(03)
[5]增氧地下滴灌改善土壤通气性促进番茄生长[J]. 臧明,雷宏军,潘红卫,刘欢,徐建新. 农业工程学报. 2018(23)
[6]气源及活性剂对曝气滴灌带水气单双向传输均匀性的影响[J]. 雷宏军,刘欢,Bhattarai Surya,Balsys Ron,潘红卫. 农业工程学报. 2018(19)
[7]控制灌溉条件下增氧对超级稻根系生长及水分利用效率的影响[J]. 廖健程,胡德勇,裴毅,陈哲,丁鑫,罗东城. 排灌机械工程学报. 2018(09)
[8]加气条件下土壤N2O排放对硝化/反硝化细菌数量的响应[J]. 陈慧,李亮,蔡焕杰,朱艳,王云霏,徐家屯. 农业机械学报. 2018(04)
[9]3种土壤灌溉后通气小白菜的水分及养分利用特性[J]. 雷宏军,李轲,冯凯,潘红卫,杨宏光. 排灌机械工程学报. 2018(01)
[10]论作物养分效率及其遗传改良[J]. 米国华. 植物营养与肥料学报. 2017(06)
博士论文
[1]滴灌施肥条件下温室甜椒水氮耦合效应研究[D]. 向友珍.西北农林科技大学 2017
[2]加气灌溉对大棚甜瓜和番茄生长的影响及其机理研究[D]. 李元.西北农林科技大学 2016
硕士论文
[1]结构方程模型研究及其应用[D]. 卞玉梅.大连海事大学 2017
[2]地下水污染问题的结构方程模型及应用[D]. 杨忠会.长春工业大学 2015
[3]加气灌溉对温室番茄根区土壤环境及产量的影响研究[D]. 尹晓霞.西北农林科技大学 2014
[4]黑龙江省西部半干旱区大豆滴灌水肥耦合效应试验研究[D]. 冯淑梅.东北农业大学 2011
[5]基于SEM的第三方物流企业客户满意度评价[D]. 陈佳丽.天津师范大学 2010
本文编号：3514694
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同时期不同处理温室盆栽番茄的累积产量
不同时期不同增氧量和施肥量下温室盆栽番茄的氮素吸收量见图6-1。由图6-2可以看出,增氧处理在作物生长的后期对作物的氮素吸收利用有显著的影响。在移栽后第61天,各增氧处理的N素吸收量无显著差异。而在第81天,增氧处理的氮吸收量较对照已有明显的增加,空气增氧处理更为显著,N1A、N2A和N3A的茎部氮吸收量较对照分别增加了42.41%、105.56%和95.70%,N2A、N3A和N4A的叶片氮吸收量较对照分别增加了85.36%、132.05%和65.26%,N1A和N2A的果实氮吸收量较对照分别增加了45.10%和47.89%,N3A的根部氮吸收量较对照增加了140.43%,空气增氧处理的植株氮吸收总量较对照显著增加,N1A、N2A、N3A和N4A分别增大了35.65%、70.44%、68.32%和45.66%(P<0.05);氧气增氧处理在第61天效果并不显著,仅N3O的叶片氮吸收量较对照增大了57.34%(P<0.05)。在移栽后第114天,空气增氧处理的效果仍然最为显著,N1A的茎部氮吸收量、叶片氮吸收量、果实氮吸收量、根部氮吸收量和植株氮吸收总量较对照分别增加了85.59%、24.36%、64.69%、89.52%和42.81%,N2A的茎部氮吸收量、叶片氮吸收量和植株氮吸收总量较对照分别增加了151.52%、43.71%和47.88%,N3A的茎部氮吸收量、叶片氮吸收量和植株氮吸收总量较对照分别增加了120.62%、65.81%和55.28%,N4A的茎部氮吸收量增加了36.79%(P<0.05);氧气增氧处理仅N1O的果实氮吸收量和根部氮吸收量较对照增加了51.20%和154.24%,N2O的果实氮吸收量较对照增加了57.16%(P<0.05)。
不同时期不同增氧量和施肥量下温室盆栽番茄的磷素吸收量见图6-3。由图6-3可已看出,各处理的磷吸收量在第61天还没有显著差异,在第81天和114天增氧处理较对照已有明显提升。在移栽后81天,空气增氧处理和氧气增氧处理的磷吸收量都有显著提高,N1A、N2A、N3A和N4A的茎部磷吸收量、植株磷吸收总量较对照分别增加了97.28%、111.47%、217.91%和201.10%、51.79%、106.42%、105.71%和62.19%,N1A、N2A、N3A的叶片磷吸收量增加了81.43%、75.52%、81.57%,N2A、N3A、N4A的果实磷吸收量增加了81.43%、72.52%、81.57%,N2A的根部磷吸收量增加了152.56%(P<0.05);氧气增氧处理N1O、N2O、N3O和N4O的果实磷吸收量、植株磷吸收总量较对照分别增加了49.92%、53.42%、64.34%和79.09%、48.20%、38.44%、58.74%和59.64%,N1O、N3O和N4O的叶片磷吸收量增加了101.07%、84.83%和122.05%,N1O和N3O的根部磷吸收量增加了125.05%和131.65%(P<0.05)。而在移栽后第114天,增氧处理对番茄磷吸收量的影响更为明显,氧气增氧处理N1O的茎部磷吸收量、果实磷吸收量、根部磷吸收量和植株磷吸收总量较对照分别增加了29.94%、62.91%、70.92%和36.44%,N2O的果实磷吸收量较对照增加了67.07%,N3O的茎部磷吸收量和叶片磷吸收量增加了55.61%和53.98%,N4O的叶片磷吸收量、植株磷吸收总量增加了68.60%、38.72%(P<0.05);空气增氧处理N1A的茎部磷吸收量、叶片林吸收量、果实磷吸收量、根部磷吸收量和植株磷吸收总量较对照增加了54.02%、36.91%、71.17%、66.81%和51.58%,N2A增加了65.93%、30.40%、53.43%、19.75%和46.42%,N3A的茎部磷吸收量、叶片林吸收量和植株磷吸收总量增大了143.98%、54.11%和71.04%(P<0.05)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水肥耦合对膜下滴灌甘蓝根系生长和土壤水氮分布的影响[J]. 吴现兵,白美健,李益农,杜太生,章少辉,史源. 农业工程学报. 2019(17)
[2]曝气灌溉条件下土壤N2O排放特征及影响因子分析[J]. 雷宏军,刘欢,臧明,潘红卫,陈德立. 中国环境科学. 2019(05)
[3]温室番茄植株养分和光合对水肥耦合的响应及其与产量关系[J]. 王虎兵,曹红霞,郝舒雪,潘小燕. 中国农业科学. 2019(10)
[4]不同增氧水平对夏玉米生长及氮素利用的影响[J]. 杜君,臧明,雷宏军,王志勇,和爱玲. 核农学报. 2019(03)
[5]增氧地下滴灌改善土壤通气性促进番茄生长[J]. 臧明,雷宏军,潘红卫,刘欢,徐建新. 农业工程学报. 2018(23)
[6]气源及活性剂对曝气滴灌带水气单双向传输均匀性的影响[J]. 雷宏军,刘欢,Bhattarai Surya,Balsys Ron,潘红卫. 农业工程学报. 2018(19)
[7]控制灌溉条件下增氧对超级稻根系生长及水分利用效率的影响[J]. 廖健程,胡德勇,裴毅,陈哲,丁鑫,罗东城. 排灌机械工程学报. 2018(09)
[8]加气条件下土壤N2O排放对硝化/反硝化细菌数量的响应[J]. 陈慧,李亮,蔡焕杰,朱艳,王云霏,徐家屯. 农业机械学报. 2018(04)
[9]3种土壤灌溉后通气小白菜的水分及养分利用特性[J]. 雷宏军,李轲,冯凯,潘红卫,杨宏光. 排灌机械工程学报. 2018(01)
[10]论作物养分效率及其遗传改良[J]. 米国华. 植物营养与肥料学报. 2017(06)
博士论文
[1]滴灌施肥条件下温室甜椒水氮耦合效应研究[D]. 向友珍.西北农林科技大学 2017
[2]加气灌溉对大棚甜瓜和番茄生长的影响及其机理研究[D]. 李元.西北农林科技大学 2016
硕士论文
[1]结构方程模型研究及其应用[D]. 卞玉梅.大连海事大学 2017
[2]地下水污染问题的结构方程模型及应用[D]. 杨忠会.长春工业大学 2015
[3]加气灌溉对温室番茄根区土壤环境及产量的影响研究[D]. 尹晓霞.西北农林科技大学 2014
[4]黑龙江省西部半干旱区大豆滴灌水肥耦合效应试验研究[D]. 冯淑梅.东北农业大学 2011
[5]基于SEM的第三方物流企业客户满意度评价[D]. 陈佳丽.天津师范大学 2010
本文编号：3514694
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