土壤通气性与加氧灌溉研究进展

水、肥、气、热是保障土壤肥力的四大要素,传统的灌溉方式往往忽视了气这一重要因素。土壤通气性不足,四个因素之间的平衡被打破,土壤理化性质变差,对作物生长造成不利影响,进而引起减产。良好的土壤通气性是作物正常生长发育的保证。加氧灌溉通过采用合理的方法改善土壤通气状况,协调土壤四大要素之间的关系,提高土壤肥力,满足作物生长的需要。研究表明,加氧灌溉可提高作物产量、改善作物品质。本文从根区低氧胁迫的影响分析入手,评述了土壤通气性的量化指标、测算方法和控制标准,综述了加氧灌溉技术及其应用,总结了加氧灌溉研究中存在的问题,探讨了加氧灌溉对土壤通气性的改善作用,提出了加氧灌溉与土壤通气性研究展望,以期为今后的研究提供参考。

土壤通气性对马铃薯产量的影响及其生理机制

选用克新 10号和克新 11号马铃薯品种为材料 ,研究了土壤通气性对马铃薯某些生理特性和块茎产量形成的影响。结果证明 ,改善土壤通气性 ,可以增加功能叶片ATP含量 ,提高功能叶片ATP酶活性 ;增加块茎中ATP含量和脱落酸 (ABA)含量 ,提高块茎中ATP酶活性。促进14 C同化物由叶片向块茎的运输和分配 ,提高干物质在块茎中的分配率 ;极显著地提高了块茎的产量。根据植株可溶性碳水化合物的变化 ,分析了ATP、ATP酶和ABA在促进14 C同化物由叶片向块茎运输的作用。

改善土壤通气性促进甘薯源库间光合产物运转的原因解析

为了明确土壤通气性对甘薯源库间光合产物运转的调控机制,本研究以淀粉型品种商薯19和济徐23为试验材料,设置疏松、对照和紧实3个处理进行大田试验,研究结果表明,与对照处理相比,疏松处理显著提高2个品种的块根产量和经济系数,2年平均增幅分别为27.03%~38.74%和6.30%~13.05%,紧实处理则显著降低2个品种的块根产量和经济系数,2年平均降幅分别为17.87%~15.92%和10.83%~15.63%。功能叶13C标记结果显示,疏松处理显著提高块根中光合产物的输入效率。疏松处理显著提高块根中蔗糖和淀粉含量,显著降低地上部器官中淀粉含量和茎中尤其是茎的中下部中蔗糖含量;紧实处理则显著降低块根中蔗糖和淀粉含量,而显著提高地上部器官蔗糖和淀粉含量,且茎中下部蔗糖含量增幅较大。疏松处理显著降低50~150 d茎基部与茎顶部间和茎基部与块根间的蔗糖含量差;紧实处理则显著提高茎基部与茎顶部间和茎基部与块根间的蔗糖含量差,且茎基部与块根间蔗糖含量差的变幅大于茎基部与茎顶部间的蔗糖含量差。相关分析表明,茎基部与块根间、茎基部与茎顶部间蔗糖含量差与块根蔗糖和淀粉含量呈极显著负相关。说明改善土壤通气性可促进茎基部光合产物向块根的运转,提高块根中碳水化合物含量,增加块根产量。

深耕分畦栽培对土壤通气性及生姜幼苗生长的影响

针对长江中上游地区春夏之际持续多雨天气,田间土壤易于积水,导致生姜烂种沤根严重的问题,提出深耕分畦栽培方法,以中耕栽培为对照,研究深耕分畦栽培对土壤物理性质以及姜种萌发、姜苗生长及光合效率的影响。结果表明,深耕分畦姜田0~30 cm土壤的通气性比对照提高316.3%~585.0%,生姜的烂种率较对照减少35.7个百分点,出苗率达到94.4%。生姜幼苗的总根长、根表面积和根尖数均极显著高于对照,分别比对照提高88.5%、96.1%和62.7%。生姜幼苗的株高、茎粗、叶片数、鲜质量和干质量5个指标均显著高于对照,分别比对照提高90.9%、80.0%、70.4%、54.5%、52.4%。生姜幼苗叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及胞间CO_(2)浓度均极显著高于对照,分别比对照提高158.8%、210.9%、558.2%、73.1%。综上,深耕分畦栽培改善了土壤导水通气性,解决了持续多雨引起土壤积水烂种的问题,促进了生姜幼苗根系和植株健康生长。

增氧地下滴灌改善土壤通气性促进番茄生长

增氧地下滴灌将空气与灌溉水混匀后输送到作物根区,可实现作物提质增产和水肥高效利用,而其关键作用机制尚不明确。该文以番茄为供试作物,设置灌水量和增氧量2因素2水平完全随机区组试验,记为W1和W2(分别为作物-蒸发皿系数的0.6和1.0倍)、A和C(增氧和对照组),系统监测了壤质黏土条件下作物生长生理动态与土壤通气性状况,探究土壤通气性与作物生长之间的响应机制。结果表明,增氧地下滴灌对土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率、氧化还原电位和土壤呼吸有一定的改善作用。与对照相比,W2A处理开花坐果期灌水后第2天的土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率、氧化还原电位和土壤呼吸速率提高了25.71%、52.90%、41.99%和64.70%(P<0.05)。土壤氧气扩散速率和氧化还原电位分别与溶解氧浓度和充气孔隙度呈极显著正相关(P<0.01)。增氧地下滴灌促进了番茄生物量积累和养分利用,促进了作物的光合作用,表现为产量提高和品质改善。与对照相比,W2A处理3个时期的光合速率分别增大14.51%、21.72%和13.76%(P<0.05),地上及地下部鲜质量分别增加了68.14%和55.18%(P<0.05),根、茎、叶氮素吸收量增加了52.94%、42.03%和24.12%(P<0.05),产量、可溶性固形物和维生素C含量增加了66.40%、51.77%和20.26%(P<0.05)。1.0倍作物-蒸发皿系数灌水时增氧处理在改善土壤通气性,促进番茄生长,提高番茄产量方面的效果最为明显。作物产量与溶解氧浓度、氧化还原电位及土壤呼吸均值均呈显著正相关(P<0.05),作物品质(可溶性固形物、总酸含量)与土壤溶解氧浓度、氧气扩散速率和土壤呼吸均值呈显著正相关(P<0.05)。研究结果为揭示增氧地下滴灌对土壤通气性的改善效应提供了科学依据。

增氧地下滴灌对温室紫茄土壤通气性的影响

以郑州壤质黏土为供试土壤,紫茄为供试作物,设置常规地下滴灌(CK)为对照,研究以循环曝气为增氧方式的增氧地下滴灌(ASDI)对温室紫茄生长及土壤通气状况的影响.结果表明,与CK相比,ASDI处理下15 cm土层E_h最大提高47.92%,D_O最大提高26.95%,而开花期R_s最大提高39.24%,紫茄根长增加23.89%,根系活力提高28.61%,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别提高11.76%,8.02%,16.67%,叶绿素含量增加7.34%,株高增加22.04%,产量增加25.71%,水分利用效率提高25.82%,作物氮、磷、钾利用效率分别提高55.56%,42.86%,43.75%,且存在显著性差异(P<0.05).增氧地下滴灌显著改善了土壤通气状况,促进温室紫茄的生长状况,提高作物水分、养分利用效率,进而可实现作物增产的目的.

增氧灌溉对盆栽冬小麦生长及土壤通气性的影响

以冬小麦为供试作物,以普通地下滴灌为对照(CK),设置循环曝气(VAI)、双氧水(HP30、HP3K)三种增氧灌溉处理,系统监测土壤通气性、作物根系生长和养分吸收利用状况,研究土壤通气性与冬小麦生长的响应规律。结果表明,增氧灌溉可显著改善土壤通气性,与对照相比,灌溉后2d内土壤通气性指标有显著改善,其中,VAI和HP30处理拔节期20cm土层氧气扩散速率增大了43.99%和21.37%,VAI处理土壤呼吸增大了106.62%。增氧灌溉促进了作物根系生长,VAI处理0~10cm土层根系总表面积和根长密度增加了44.18%和37.21%,HP30处理0~10cm土层根长密度和根系总体积提高了21.13%和32.69%;增氧灌溉下作物的生理指标较对照有显著提高,其中,VAI、HP3K和HP30处理灌浆期光合速率提高了43.41%、26.37%和20.37%,VAI和HP30处理灌浆期气孔导度增大了23.53%和17.65%,蒸腾速率提高了11.61%和15.83%;同时,VAI处理和HP30处理产量提高了36.27%和23.37%,VAI处理水分利用效率增大了38.98%,均存在显著性差异。综上,增氧灌溉改善了作物根区的土壤通气性,促进了作物根系生长,提高了作物产量和水分利用效率,其中,VAI处理的改善效果最佳。

水肥气耦合滴灌提高温室番茄土壤通气性和水氮利用

【目的】探索温室作物水肥气耦合滴灌下掺气量、灌水量和施氮量适宜组合方案,为提高水氮利用效率提供理论依据。【方法】设置施氮量(低氮和常氮)、掺气量(常规滴灌和曝气滴灌)和灌水量(低水量和高水量)3因素2水平随机区组试验,以地下滴灌为供水方式,通过系统监测土壤水分饱和度、氧气扩散速率(ODR)、氧化还原电位(Eh)、矿质氮量及作物水氮利用等指标,研究了水肥气耦合滴灌对温室番茄土壤通气性及水氮利用的影响。【结果】与常规滴灌相比,高水量条件下曝气处理的土壤水分饱和度有所降低,ODR和Eh显著提高。灌水量、施氮量和掺气量影响土壤矿质氮量,曝气滴灌下土壤硝态氮和铵态氮量较常规滴灌平均降低21.4%和15.5%(P<0.05),高水量处理土壤硝态氮和铵态氮量较低水量处理平均降低22.7%和14.7%(P<0.05),常氮处理土壤硝态氮和铵态氮量较低氮处理平均增加29.0%和17.8%(P<0.05)。高水量和常氮条件下番茄灌溉水利用效率较低水量、低氮处理平均降低6.7%和增加40.9%(P<0.05),高水量和常氮条件下番茄氮素吸收利用效率较低水量、低氮处理平均增加13.6%和12.7%(P<0.05),曝气滴灌下番茄灌溉水利用效率和氮素吸收利用效率较常规滴灌平均增加22.9%和12.4%(P<0.05)。【结论】水肥气耦合滴灌可有效改善土壤通气性,提高水氮利用效率,促进番茄生长,实现作物增产。本试验中,常氮曝气高水量处理是温室番茄适宜的水肥气组合方案。

土壤通气性与植物根系代谢

当土壤受淹或受涝时植物根系通常要经历一段缺氧时期,而温暖气候则加速土壤微生物和根系对O_2的消耗。本文描述土壤水分过量,尤其是因灌溉而引起的土壤氧气耗竭的几种田间实际情形,并简述根系在这些状况下的某些初始生理响应。在氧压临界值以下,越来越多的根系处于厌氧状态。这种缺氧细胞通过糖酵解和厌氧呼吸产生的ATP至少能存活数小时。尽管如此,由于乳酸的积累以及液泡向细胞质泌H^+,细胞质酸中毒加速细胞死亡。此外,再暴露于O_2之下除了损伤细胞膜以外会产生活性O_2核素(超氧化物基)。使根系先适应部分缺氧(引起组织缺氧)可使之在后来更为极端的条件下(组织缺氧症)保持活力,否则将是致命的。玉米根尖试验表明,缺氧可诱导发酵过程中酶的基因表达发生变化,而这些酶与在缺氧期间进行更快速的发酵,获得更多的能量以及连续合成蛋白质的能力有关。对极端缺氧的迥避是抵抗机制之一。玉米缺氧改变了新生根的结构,系由皮层细胞依赖于乙烯的细胞自溶形成通气组织所致。通气组织有助于O_2经扩散从叶片中输送到根系中。本文简述了由缺氧诱导的各种重要酶活性的变化,在通气组织形成中必须有这些酶参与。

棚室土壤通气性不良的原因与调节

一、土壤通气性对作物生长的影响 保持良好的土壤通气性,是保证土壤空气质量,维持土壤肥力,促进作物正常生长发育的必要条件。在土壤空气流通、氧气充足的条件下,蔬菜根系发达,毛细根多,蔬菜根系吸收旺盛,对养分的吸收量增加,土壤中有机质分解转化也快;土壤透气性不佳,则根短而粗,毛细根减少,吸收养分和水分能力降低。

土壤通气性对猕猴桃根系的影响分析

无论是在实验室还是在田间,在对猕猴桃根系的研究中都发现其对土壤的通气性反应十分敏感.然而,对于长势非常旺盛的猕猴桃树体在受涝害长达7d时,其叶片也没有表现出症状.据此,通过对猕猴桃根系和土壤通气性的深入研究来解释这一反常的现象,试验采用根管通气进行.其中一株长势旺盛的树体通过连续12d的灌溉来制造涝害处理,而另一株则在相同的时间内采取2次轻微的灌溉处理.2株树的吸收根系都表现出明显的变化,其中涝害处理的根系密度降低程度显著高于轻微灌溉的树体.树体涝害后根系会在土壤通气性变差之后很快被杀死;65%的最原始的根系已经死亡,尽管如此,地上部分并未表现出任何症状.结果 表明,在常规条件下健壮的猕猴桃树体拥有大量的根系用来摄取水分,这些根系的数量超出了它自身生长所必需的量,而只有这样的树体才能在涝害中获得生存的机会.

覆膜砂质农田土壤水分和CO_(2)分布特征及玉米根叶衰老响应

干旱区新垦绿洲沙地灌溉强度大,农田覆膜后往往出现春玉米早衰现象。为探讨土壤水分和通气性是否是引发早衰的原因,本研究在河西走廊绿洲春玉米农田设置不覆膜(NM)和覆膜(PFM)处理,探求覆膜条件下土壤水分和CO_(2)分压(pCO_(2))对玉米根系生长、绿叶面积衰减、光合生理以及籽粒产量与品质的影响。覆膜处理中,覆膜区域的土壤pCO_(2)较未覆膜区域高40%以上;未覆膜处理中,对应区域的土壤pCO_(2)差异为13.9%~24.0%。相比不覆膜处理的对应区域,覆膜处理覆膜区域过高的土壤pCO_(2)使玉米花期根系活力下降19.7%,但非覆膜区根长密度和根系活力分别增加22.7%和9.6%。覆膜提高了春玉米拔节期叶片光合速率(20.0%)和蒸腾速率(8.5%),但抑制了花后叶片光合速率(−40.0%)和蒸腾速率(−18.0%);覆膜处理相对绿叶面积衰减启动时间和衰减最大速率时间分别提前1.7 d和7.1 d,而平均衰减速率和最大衰减速率分别增加6.7%和21.7%。覆膜的上述效应未显著影响玉米籽粒产量,但使籽粒淀粉含量和蛋白质含量分别降低20.1%和22.1%。以上结果表明,在干旱区新垦绿洲沙地,覆膜根区土壤pCO_(2)过高可能是导致玉米花后早衰和籽粒品质下降的重要原因,后期建议开展适时揭膜、控制灌溉(如亏缺灌溉、分根交替灌溉)或加气灌溉对覆膜新垦绿洲农田土壤通气性的改善研究。

土壤通透性对作物生长的影响

土壤通气性是指土壤空气与大气进行交换的能力,以及土壤内部气体扩散的特性。土壤通气性能的好坏,直接影响土壤肥力的有效利用,进而影响作物生长。土壤通气不良，则氧气不足．将抑制作物根系的呼吸作用．进而削弱根系吸收水肥的功能。

覆盖耕作对果园土壤水分及通气性的影响

为了探讨陇东旱地果园不同土壤耕作管理模式对土壤水分及通气性的影响,采用田间调查及室内分析,测定不同土壤耕作管理模式果园的土壤含水量、土壤容重及孔隙度。结果表明,不同土壤耕作管理模式在果树关键需水期均不同程度的提高了土壤含水量,其中树盘低垄布下有机肥覆盖+行间生草覆盖处理效果最好(升高范围7.34%~9.43%),而油豆轮作、三叶草、野草和黑麦草等覆盖处理的土壤含水量则降低,其中树盘低垄覆布+行间野草覆盖处理效果最差;且不同处理均降低了土壤容重而提高了土壤孔隙度,其中野草的处理效果最为明显(土壤容重降低0.34g/cm3,土壤孔隙度增加12.83%),而低垄覆布+浅根系(鼠茅草)干旱休眠生草覆盖和低垄覆布+秸秆(枝干堆腐物)还田这两种覆盖模式基本与露地旋耕持平,处理效果不明显。

提高土壤通透性三法

增施有机肥，秸秆还田：提高土壤中有机质含超，是提高土壤透气性的根本措施。土壤有机质是土壤团粒结构形成不可缺少的主体成分。有机质含量高，土壤疏松，透气性好的土壤称为“海绵田”，作物产量最高。

“富士百通”土壤固化剂的应用与实验

从固化路基土的方法出发,对“富士百通”土壤固化剂的应用进行试验研究。通过市公路质检站、辽宁省交通勘测设计院试验检测中心,交通部公路工程检测中试验验证,并通过试验路段的试验证实,“富士百通”土壤固化剂确实可以提高土基的强度,而且与其它提高土基强度方法比较,还是经济的,特别是在缺少砂石地区更显示出优越的发展前景。

不同林龄白桦次生林土壤特性及其水源涵养功能

以小兴安岭地区4个林龄的白桦次生林为研究对象,对其土壤特性、土壤贮水性能、凋落物持水量进行研究。结果表明：白桦次生林凋落物的蓄积量、最大持水量均以38 a为最大,70 a相对较低,凋落物蓄积量与最大持水量有显著正相关关系;土壤非毛管孔隙度随林龄变化呈波动性变化,38 a白桦次生林0-30 cm土层非毛管孔隙最大,有利于降水的下渗,而25 a白桦次生林0-30 cm土层非毛管孔隙最小,不利于水分下渗。土壤水源涵养功能大小排序为70 a（3 628.445 t/hm^2）〉56 a（3 524.015 t/hm^2）〉25 a（3 433.626 t/hm^2）〉38 a（3 275.820 t/hm^2）。

白浆土改良对农业生产的可持续性影响

白浆土是我国黑龙江省和吉林省常见的一种低产土壤,其特点包括养分含量低、质地硬、透水效果差等。三江平原作为国家重要商品粮基地,面临着土壤肥力不足、水资源紧缺等挑战。针对白浆土的这些缺点,该文探讨了白浆土改良对农业生产可持续性的影响。通过采用有机肥配施无机肥、覆盖种植等方法,可以有效提高白浆土的肥力和水分保持能力,改善土壤质地,促进作物生长和增产,同时有助于提升农业生产的可持续性,保护土壤生态环境,实现农业生产与环境保护的良性循环。

不同毛竹林土壤水分物理性质的特征比较

采用对比分析方法,对位于浙江省富阳尖山的集约经营毛竹纯林(含垦复)、天然起源的毛竹木荷混交林,在2004年春季采集不同林分下0～10,20～30,40～50 cm 3个层次的土壤容重圈样品,测定土壤水分-物理性质(水分常数).结果表明,3类林分土壤总孔隙度是42.98V%～66.45V%,其中非毛管孔隙占总孔隙1/6～1/2,通透性良好.毛管孔隙/非毛管孔隙之比值为未垦复毛竹纯林(3.07)＞垦复毛竹纯林(2.20)＞毛竹木荷混交林(1.66),因而,毛竹木荷混交林土壤通气状况好于垦复毛竹纯林,未垦复毛竹纯林通气状况相对较差.若以0～50 cm层次着眼:毛竹纯林田间持水量8.43～30.02 mm,毛竹木荷混交林为3.76～48.94 mm;毛竹纯林最佳含水率下限为12.45～88.01 mm,毛竹木荷混交林为46.05～115.20 mm.毛竹木荷混交林的水源涵养潜力和改良土壤结构作用优于毛竹纯林,垦复之后的毛竹林土壤通透性显著提高,但蓄水量又小于相似立地条件下的毛竹纯林或竹木混交林.

南方红壤侵蚀区水土保持植物群落结构对土壤性状的影响

本文研究了南方红壤侵蚀区水土保持植物群落结构对土壤理化性状的影响,结果表明水土保持复合植物群落结构不仅能够有效地减少土壤流失量,而且使土壤理化性状得以改善。水土保持复合植物群落结构可增强土壤保水保土能力,稳定土壤水分和温度,改善土壤通透性,提高土壤pH值及土壤肥力水平,达到增肥、改土、稳产目的,从而促进农业生态的良性循环。同时,笔者建议在南方红壤侵蚀区种植果树的生产实践中采用水土保持复合植物群落结构。