【摘要】：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,灌溉為作物提供水分的同時會驅(qū)排土壤孔隙中的空氣,阻礙氧氣在大氣與土壤間的交換,使土壤氧氣含量下降,作物根區(qū)長期處于厭氧環(huán)境中容易產(chǎn)生低氧脅迫,不利于作物的正常生長發(fā)育。曝氣滴灌是利用曝氣設(shè)備進(jìn)行曝氣增氧,向作物根區(qū)協(xié)調(diào)輸送富氧水的一種高效、節(jié)水的灌溉技術(shù)。曝氣滴灌通過調(diào)控土壤水氣環(huán)境有效改善土壤通氣狀況。然而,曝氣過程中灌溉水溶解氧受限和氧傳質(zhì)效率低下成為曝氣灌溉技術(shù)推廣的主要瓶頸。如何調(diào)控供水系統(tǒng)提高灌溉水中的溶解氧濃度和氧傳質(zhì)效率成為解決曝氣灌溉技術(shù)推廣的關(guān)鍵。本研究利用水肥氣耦合自動灌溉設(shè)備進(jìn)行曝氣,研究不同壓力和表面活性劑濃度對循環(huán)曝氣過程中溶解氧濃度及氧傳質(zhì)效率的影響,明確循環(huán)曝氣系統(tǒng)中適宜的曝氣參數(shù);通過盆栽試驗,研究不同加氧濃度和不同土壤類型下作物對循環(huán)曝氣滴灌的響應(yīng),獲得循環(huán)曝氣滴灌的高效灌溉制度,為曝氣滴灌技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。試驗取得主要結(jié)論如下:(1)在循環(huán)曝氣系統(tǒng)中,飽和溶解氧隨著壓力的升高顯著提升36%以上(P0.05),與清水條件相比,活性劑的添加顯著提高了飽和溶解氧值(P0.05)。壓力的升高對氧傳質(zhì)系數(shù)的提高均在17%以上,活性劑濃度的升高對氧傳質(zhì)系數(shù)的提高均在52%以上。(2)三種土壤處理的株高、莖粗均呈上升趨勢。與CK相比,除苗期外,三種土壤40 mg/L加氧濃度處理的株高、莖粗均顯著提高(P0.05)。三種土壤中40 mg/L加氧濃度處理的株高與CK相比均顯著提高20%以上(P0.05),莖粗提高26%以上(P0.05)。(3)三種土壤不同處理的土壤呼吸速率、光合速率、蒸騰速率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,峰值均出現(xiàn)在果實膨大期。除苗期外,三種土壤40 mg/L加氧濃度處理的土壤呼吸速率始終最大,CK處理的土壤呼吸速率最小。在辣椒的整個生育期內(nèi),YC-40處理較YC-CK處理的土壤呼吸速率最大提升40.38%(P0.05);SCL-40處理的土壤呼吸速率較SCL-CK處理最大提升36.2%(P0.05);HL-40處理較HL-CK處理的土壤呼吸速率最高提升42.42%(P0.05)。YC-40處理較YC-CK處理的光合速率最大提升31.14%(P0.05);SCL-40處理的光合速率較SCL-CK處理最大提升31.47%(P0.05);HL-40處理較HL-CK處理的辣椒光合速率最高提升34.84%(P0.05)。YC-40處理較YC-CK處理的辣椒蒸騰速率最大提升55.28%(P0.05);SCL-40處理的蒸騰速率較SCL-CK處理最大提升61.3%(P0.05);HL-40處理較HL-CK處理的蒸騰速率最高提升47.65%(P0.05)。(4)三種土壤40 mg/L加氧濃度處理的產(chǎn)量始終最大。除SCL-40處理與SCL-15處理間產(chǎn)量不存在顯著性差異,其余土壤不同處理間均存在顯著性差異(P0.05)。YC-40處理的產(chǎn)量較YC-CK處理顯著提升40.71%(P0.05),SCL-40處理的產(chǎn)量較SCL-CK處理顯著提升21.06%(P0.05),HL-40處理的產(chǎn)量較CK顯著提升37.11%(P0.05)。曝氣滴灌處理后辣椒的品質(zhì)也得到提升,尤其以40 mg/L加氧濃度處理效果更為明顯。(5)曝氣滴灌顯著提高辣椒根區(qū)微生物數(shù)量及土壤酶活性。三種土壤40 mg/L加氧濃度處理的土壤酶活性均高于15 mg/L加氧濃度處理和對照處理;微生物數(shù)量也表現(xiàn)為40 mg/L加氧濃度15 mg/L加氧濃度CK。綜合曝氣過程中溶解氧及氧傳質(zhì)系數(shù),推薦1.5 bar的壓力和5 mg/L的活性劑濃度為適宜的曝氣組合。盆栽試驗中,綜合比較辣椒的產(chǎn)量、品質(zhì)、生長指標(biāo)和生理指標(biāo)等因素,YC-40處理對辣椒的改善效果最為顯著。
【圖文】：

魯東大學(xué)碩士學(xué)位論文加氣原理為：當(dāng)水流通過文丘里空氣射流器時，由于通道橫截面積減小，導(dǎo)致水流速上升，根據(jù)伯努利原理，水流速度變大引起管道內(nèi)壓強減小而產(chǎn)生壓力差，外界氣在壓力差的作用下被吸附到水中進(jìn)行曝氣，這樣，水氣混合流體就通過管道被輸作物根區(qū)[30]。由于受到結(jié)構(gòu)和能耗的影響，Mazzei 文丘里空氣射流器單次曝氣比 12 %左右，不利于不同土壤類型和作物條件下適宜曝氣比率的實施，需要研發(fā)寬氣比率的新型曝氣設(shè)備。張振華等[31,32]攻克了上述技術(shù)的不足，，設(shè)計出循環(huán)曝氣氧統(tǒng)和水肥氣耦合自動灌溉系統(tǒng)，解決了常規(guī)地下滴灌造成的根區(qū)低氧脅迫和 Ma丘里射流器加氧濃度受限的問題，為曝氣滴灌的應(yīng)用提供了新的技術(shù)支持。本試驗張振華等設(shè)計的水肥氣耦合自動灌溉設(shè)備，曝氣過程中能夠產(chǎn)生巨量的微氣泡，形勻的水氣偶合物，能夠有效地改善灌溉造成的土壤缺氧狀況。

圖 2.2 玻璃溫室外觀3.2 供試土壤本底值試驗選用河南省 3 種典型土壤作為供試土壤，分別為鄭州黃黏土（YC）、洛陽粉（SCL）、駐馬店重壤土（HL）。種植前土壤基本理化性質(zhì)見表 2.1。其中，黏粒粒于 0.002 mm，粉砂粒徑為 0.002-0.02 mm，砂粒粒徑為 0.02-2 mm。表 2.1 土壤基本理化性質(zhì)壤型土壤養(yǎng)分（mg·kg-1） 顆粒組成（%）土壤容重（g·cm-3）pH有機質(zhì) 速效磷 速效鉀 堿解氮 黏粒含量 粉砂含量 砂粒含量C 11.84 6.71 85.92 43.11 55 32 13 1.41 7.83L 12.56 6.33 103.26 48.51 19 52 29 1.32 8.05L 13.27 8.15 94.43 62.37 11 35 54 1.43 6.3YC 代表鄭州黃黏土，SCL 代表洛陽粉壤土，HL 代表駐馬店重壤土。3.3 供試作物
【學(xué)位授予單位】：魯東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S275.6;S641.3

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本文編號：2642573