循環(huán)曝氣滴灌水氣傳輸特性及作物響應(yīng)研究.pdf

1、灌溉水分入滲導(dǎo)致土壤孔隙中的空氣被驅(qū)離，使得土壤濕潤區(qū)出現(xiàn)至少短期的缺氧環(huán)境。調(diào)控土壤水氣環(huán)境以維持根系正常的新陳代謝和良好的根區(qū)環(huán)境，是灌溉追求的目標(biāo)。土壤通氣性改善以及由此帶來的根系吸收和運輸功能的改善是曝氣灌溉增產(chǎn)增效的基礎(chǔ)。隨著滴灌技術(shù)的日臻完善和大面積推廣應(yīng)用，利用滴灌系統(tǒng)可同時實現(xiàn)水、肥、氣耦合傳輸功能，為土壤通氣提供了可能。灌溉過程中水氣傳輸不均勻會導(dǎo)致大量氣泡從滴頭附近向大氣散失。氧氣以細(xì)微氣泡的形式均勻輸送到作物根區(qū)，

2、是曝氣灌溉能否大范圍應(yīng)用的關(guān)鍵，循環(huán)曝氣灌溉通過地下滴灌系統(tǒng)能夠?qū)⒓?xì)微氣泡輸送到作物根區(qū)，以有效調(diào)控根區(qū)水氣環(huán)境。然而，循環(huán)曝氣灌溉供水曝氣系統(tǒng)運行條件直接影響水氣傳輸特性，因此，如何調(diào)控灌溉供水系統(tǒng)來獲得最佳的水氣傳輸條件是循環(huán)曝氣灌溉需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。本研究基于循環(huán)曝氣滴灌系統(tǒng)，通過系統(tǒng)研究滴灌系統(tǒng)水氣混合物的傳輸特性，明確循環(huán)曝氣系統(tǒng)適宜摻氣比率的灌溉技術(shù)參數(shù)；通過桶栽及小區(qū)生物試驗，研究不同作物對循環(huán)曝氣滴灌的響應(yīng)，以期為

3、循環(huán)曝氣滴灌提供技術(shù)手段和理論指導(dǎo)。主要結(jié)論如下：
　?。?）系統(tǒng)研究了工作壓力及曝氣與否等組合條件對摻氣比例、氧傳質(zhì)效率、滴灌帶出水均勻性及出氣均勻性的影響。結(jié)果表明：循環(huán)曝氣條件下壓力提高有利于摻氣比例增加，出水均勻性和出氣均勻性保持在96.50％和75.00%左右，但是壓力增加對氧傳質(zhì)系數(shù)起到了抑制作用。
　　（2）表面活性劑添加可以使氣泡的表面張力減小并抑制氣泡的聚合。循環(huán)曝氣條件下，表面活性劑濃度升高對氧傳質(zhì)系數(shù)起

4、到了促進(jìn)作用，大大縮短了曝氣時間，提高循環(huán)曝氣滴灌系統(tǒng)水氣傳輸效率，降低了運行成本，出水均勻性和出氣均勻性也能達(dá)到96.50%和83.07%。0.1 Mpa和5 mg/L表面活性劑為適宜的推薦組合。
　?。?）砂質(zhì)土壤下不同滴灌帶埋深及工作壓力對曝氣灌溉辣椒的影響效果不顯著。隨著滴灌帶埋深的增加，溫室辣椒的葉片面積指數(shù)、單株產(chǎn)量及根冠比均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，10cm滴灌帶埋深對辣椒生長的促進(jìn)作用較為顯著。0.1 Mpa的工作

5、壓力對提高單位面積上葉片面積指數(shù)較為有效。砂質(zhì)土壤下循環(huán)曝氣對產(chǎn)量的影響并不顯著。
　?。?）不同土壤條件下曝氣灌溉冬小麥的響應(yīng)效果不同。與普通滴灌相比，鄭州潮土、商丘兩合土曝氣處理氣孔阻力下降了66.72%和61.47%，洛陽紅粘土和南陽黃褐土氣孔阻力差異不顯著。洛陽紅粘土曝氣處理產(chǎn)量較對照處理增加了12.61%，千粒重增加了12.23%，而南陽黃褐土、商丘兩合土和鄭州潮土曝氣處理與普通滴灌差異不顯著。循環(huán)曝氣地下滴灌技術(shù)在洛陽

6、紅粘土上對冬小麥有顯著性的改善效果。
　?。?）黃粘土下循環(huán)曝氣滴灌可顯著促進(jìn)番茄的生長和品質(zhì)的改善。與普通地下滴灌相比，相同灌溉定額條件下曝氣處理番茄果實前5次產(chǎn)量提高了29.15%；溫室番茄的水分利用效率提高了20.72%。曝氣處理氣孔導(dǎo)度提高了30.51%；番茄果實維生素C含量提高了13.25%，可溶性固形物含量提高了8.62%，糖酸比提高了22.05%，而總酸含量和硬度分別下降了15.50%和11.19%；曝氣處理根冠比較