加氧/增氧灌溉是节水灌溉领域新兴起的一项水肥气耦合技术。本书总结了研究者近年来在加氧/增氧灌溉领域的一系列研究成果，涵盖了加氧/增氧灌溉原理及装备研发、加氧/增氧灌溉水气传输特性及优化、加氧/增氧灌溉土壤湿润体内水氧变化特性、加氧/增氧灌溉对作物根际环境改善效应、加氧/增氧灌溉作物生理生长特性、加氧/增氧灌溉增产提质机理以及加氧/增氧灌溉主要温室气体产排效应等方面。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 背景及意义 1
1.2 国内外研究进展 2
1.2.1 加氧灌溉在农业领域的应用 2
1.2.2 加氧灌溉传输特性 2
1.2.3 加氧灌溉土壤通气性改善效应 3
1.2.4 加氧灌溉对作物根区环境的影响 4
1.2.5 加氧灌溉作物响应 5
1.3 主要内容与创新 5
第2章 加氧灌溉原理及装备研发 7
2.1 系统设计原理 7
2.2 加氧灌溉地下氧灌系统及其控制方法 7
2.2.1 系统组成 7
2.2.2 系统控制方法 7
2.2.3 系统创新 8
2.3 加氧灌溉装备研发 9
2.3.1 低成本空气射流加氧灌溉系统 9
2.3.2 高效射流曝气氧灌系统 9
2.3.3 智能化水肥气一体化滴灌系统 10
2.3.4 水肥气热一体化滴灌智能控制装置及其控制方法 10
2.4 小结 12
第3章 加氧灌溉水气传输特性及其优化研究 13
3.1 加氧灌溉水气出流均匀度测量系统与方法 13
3.1.1 测量系统 13
3.1.2 测量步骤及计算方法 13
3.2 掺气比例监测方法及模型研究 14
3.2.1 基于排水法的微纳米气泡实时监测装置及掺气比例计算方法 14
3.2.2 基于流体黏度改变的掺气比例计算模型 15
3.3 加氧灌溉下水氧传输特性研究 15
3.3.1 试验内容 15
3.3.2 试验原理 16
3.3.3 试验设计 16
3.3.4 测定指标及计算方法 16
3.3.5 NaCl介质及生物降解活性剂对氧总传质系数的影响 18
3.3.6 压力及活性剂浓度对氧总传质系数的影响 19
3.3.7 压力对溶解氧的影响 20
3.3.8 活性剂浓度对溶解氧的影响 21
3.3.9 NaCl介质及生物降解活性剂对灌溉均匀性的影响 22
3.4 加氧灌溉下水气均匀性影响因素分析及管道优化研究 22
3.4.1 试验内容 22
3.4.2 试验设计 22
3.4.3 试验布置 23
3.4.4 活性剂添加与管道双向传输下掺气比例及出气均匀性 23
3.4.5 活性剂添加与管道双向传输下溶解氧及溶解氧均匀性 25
3.4.6 活性剂添加与管道双向传输下滴头流量及流量均匀性 26
3.5 小结 27
第4章 加氧灌溉土壤湿润体内水氧变化特性研究 28
4.1 试验内容 28
4.2 试验设计 28
4.3 试验布置 29
4.4 指标监测及计算方法 29
4.4.1 土壤充水孔隙度（WFPS） 29
4.4.2 土壤溶解氧浓度、土壤氧化还原电位和土壤氧气扩散速率 29
4.5 不同灌水量及溶解氧浓度对湿润体土壤孔隙含水率的影响 30
4.6 不同灌水量及溶解氧浓度对湿润体土壤充气孔隙度的影响 30
4.7 不同灌水量及溶解氧浓度对湿润体土壤溶解氧浓度的影响 31
4.8 不同灌水量及溶解氧浓度对湿润体土壤氧化还原电位的影响 32
4.9 不同灌水量及溶解氧浓度对湿润体土壤氧气扩散速率的影响 33
4.10 不同灌水量及溶解氧浓度对土壤表面土壤呼吸速率的影响 34
4.11 不同灌水量及溶解氧浓度下土壤通气性影响因子相关关系分析 34
4.12 小结 36
第5章 加氧灌溉对作物根际环境改善效应研究 37
5.1 试验区概况 37
5.2 试验设计 37
5.2.1 加氧灌溉紫茄根际土壤通气性改善效应试验 37
5.2.2 加氧灌溉冬小麦根际土壤通气性改善效应试验 38
5.2.3 加氧灌溉番茄根际土壤通气性改善效应试验 39
5.2.4 加氧灌溉辣椒根际土壤通气性改善效应试验 40
5.3 试验观测项目 40
5.3.1 土壤充气孔隙度 40
5.3.2 土壤溶解氧浓度 41
5.3.3 土壤氧化还原电位 41
5.3.4 土壤氧气扩散速率 41
5.3.5 土壤呼吸速率 42
5.3.6 土壤酶活性 42
5.3.7 土壤微生物 42
5.4 加氧灌溉下温室紫茄根际土壤通气性改善效应 43
5.4.1 温室紫茄根际土壤溶解氧浓度 43
5.4.2 温室紫茄根际土壤氧化还原电位 44
5.4.3 温室紫茄根际土壤呼吸速率 45
5.5 加氧灌溉下冬小麦根际土壤通气性改善效应 45
5.5.1 水源处溶解氧浓度 45
5.5.2 冬小麦根际土壤充气孔隙度 46
5.5.3 冬小麦根际土壤溶解氧浓度 46
5.5.4 冬小麦根际土壤氧气扩散速率 47
5.5.5 冬小麦根际土壤氧化还原电位 48
5.5.6 冬小麦根际土壤呼吸速率 50
5.6 加氧灌溉下温室番茄根际土壤通气性改善效应 51
5.6.1 温室番茄根际土壤溶解氧浓度 51
5.6.2 温室番茄根际土壤氧化还原电位 51
5.6.3 温室番茄根际土壤氧气扩散速率 51
5.6.4 温室番茄根际土壤呼吸速率 52
5.6.5 作物根区土壤通气性指标的相关关系分析 53
5.7 加氧灌溉下温室辣椒根际土壤通气性改善效应 54
5.7.1 温室辣椒根际土壤充水孔隙度（WFPS） 54
5.7.2 温室辣椒根际土壤氧气扩散速率 55
5.7.3 温室辣椒根际土壤氧化还原电位 55
5.7.4 温室辣椒根际土壤呼吸速率 56
5.7.5 温室辣椒根际土壤酶活性 57
5.7.6 温室辣椒根际土壤微生物数量 58
5.7.7 温室辣椒根际细菌多样性 59
5.8 小结 63
第6章 加氧灌溉作物生理生长特性研究 65
6.1 试验区概况 65
6.2 试验设计 65
6.2.1 草莓试验设计 65
6.2.2 小白菜试验设计 66
6.2.3 紫茄试验设计 67
6.2.4 盆栽番茄试验①设计 67
6.2.5 微区番茄试验设计 68
6.2.6 盆栽辣椒试验设计 69
6.2.7 盆栽番茄试验②设计 70
6.3 加氧灌溉下草莓响应研究 71
6.3.1 草莓净光合速率 71
6.3.2 草莓气孔导度 72
6.3.3 草莓蒸腾速率 72
6.3.4 草莓品质 73
6.3.5 草莓根系指标 73
6.3.6 小结 74
6.4 加氧灌溉下小白菜响应研究 74
6.4.1 小白菜根系指标 74
6.4.2 小白菜生理指标 75
6.4.3 小白菜生物量及水分利用效率 76
6.4.4 小白菜养分吸收量与吸收效率 76
6.4.5 小结 77
6.5 加氧灌溉下冬小麦响应研究 77
6.5.1 冬小麦根系指标 77
6.5.2 冬小麦气孔导度 78
6.5.3 冬小麦蒸腾速率 79
6.5.4 冬小麦净光合速率 79
6.5.5 冬小麦生物量和产量 79
6.5.6 冬小麦养分吸收利用 80
6.5.7 冬小麦籽粒养分积累量和产量的相关关系 82
6.5.8 冬小麦植株养分吸收量和根系的相关关系 82
6.5.9 小结 83
6.6 加氧灌溉下紫茄响应研究 83
6.6.1 紫茄株高、茎粗 83
6.6.2 紫茄净光合速率 84
6.6.3 紫茄蒸腾速率 85
6.6.4 紫茄气孔导度 86
6.6.5 紫茄叶片叶绿素 86
6.6.6 紫茄根系指标 87
6.6.7 紫茄产量 88
6.6.8 紫茄植株养分 89
6.6.9 紫茄养分吸收效率 90
6.6.10 小结 91
6.7 加氧灌溉下盆栽番茄响应研究 91
6.7.1 盆栽番茄净光合速率、蒸腾速率和气孔导度 91
6.7.2 盆栽番茄生物量 92
6.7.3 盆栽番茄产量和品质 93
6.7.4 盆栽番茄养分吸收利用 93
6.7.5 土壤通气性和番茄生理指标的相关关系分析 94
6.7.6 土壤通气性和番茄产量、品质及植株养分吸收效率的相关分析 95
6.7.7 小结 96
6.8 加氧灌溉下微区番茄响应研究 96
6.8.1 微区番茄净光合速率 96
6.8.2 微区番茄蒸腾速率 97
6.8.3 微区番茄气孔导度 98
6.8.4 微区番茄生物量积累 99
6.8.5 微区番茄产量及品质 100
6.8.6 微区番茄养分吸收利用 101
6.8.7 土壤通气性和微区番茄生理指标、产量品质的相关关系分析 105
6.8.8 小结 106
6.9 加氧灌溉下盆栽辣椒响应研究 106
6.9.1 盆栽辣椒生理活动 106
6.9.2 盆栽辣椒生物量积累 108
6.9.3 盆栽辣椒产量和品质 109
6.9.4 盆栽辣椒产量响应曲面分析 110
6.9.5 小结 111
6.10 加氧灌溉下盆栽番茄生长动态响应研究 111
6.10.1 盆栽番茄生物量积累动态 111
6.10.2 盆栽番茄产量积累动态 114
6.10.3 盆栽番茄养分吸收动态 116
6.10.4 盆栽番茄产量响应曲面分析 121
6.10.5 小结 121
第7章 加氧灌溉增产提质机理研究 122
7.1 加氧灌溉对温室微区番茄土壤环境的改善机理分析 122
7.2 加氧灌溉对温室微区番茄生长生理的改善机理分析 124
7.3 加氧灌溉对温室微区番茄产量、品质的改善路径分析 126
7.3.1 土壤通气性、酶活性、微生物量和植株养分数据的指数化处理 126
7.3.2 加氧灌溉对温室微区番茄土壤-作物改善的结构模型构建 129
7.3.3 加氧灌溉对温室微区番茄土壤-作物的改善路径分析 130
7.4 小结 132
第8章 加氧灌溉主要温室气体产排效应研究 134
8.1 加氧灌溉条件下土壤N2O排放特征及影响因素分析 134
8.1.1 试验内容 134
8.1.2 试验概况 134
8.1.3 试验设计 134
8.1.4 样品采集及指标测定 135
8.1.5 相关指标计算 136
8.1.6 加氧灌溉条件下土壤N2O排放特征 136
8.1.7 加氧灌溉下土壤N2O排放的影响因子 137
8.1.8 加氧灌溉下土壤N2O排放与各影响因子间的关系 139
8.1.9 小结 140
8.2 加氧灌溉对温室桶栽辣椒土壤N2O排放的影响 140
8.2.1 试验内容 140
8.2.2 试验地概况 140
8.2.3 试验材料与试验设计 141
8.2.4 试验管理 141
8.2.5 指标测定及计算 143
8.2.6 加氧灌溉对温室辣椒地土壤N2O排放的影响 143
8.2.7 加氧灌溉对各影响因子的影响 145
8.2.8 加氧灌溉下土壤N2O排放的结构方程模型 147
8.2.9 小结 148
8.3 加氧灌溉对温室番茄地土壤N2O排放的影响 148
8.3.1 试验内容 148
8.3.2 试验地概况 148
8.3.3 试验材料与试验设计 148
8.3.4 试验管理 149
8.3.5 指标测定及计算 151
8.3.6 加氧灌溉下温室番茄地土壤N2O排放特征 152
8.3.7 加氧灌溉对各影响因子的影响 153
8.3.8 加氧灌溉下N2O排放的结构方程模型 155
8.3.9 小结 155
8.4 加氧灌溉对温室辣椒地土壤N2O排放的影响 155
8.4.1 试验内容 155
8.4.2 试验地概况 156
8.4.3 试验材料与试验设计 156
8.4.4 试验管理 157
8.4.5 指标测定及计算 158
8.4.6 加氧灌溉下土壤理化指标的影响 159
8.4.7 加氧灌溉对土壤N2O排放的影响 161
8.4.8 加氧灌溉下N2O排放的结构方程模型 162
8.4.9 小结 162
第9章 结论及展望 164
9.1 结论 164
9.1.1 加氧灌溉水力传输机制 164
9.1.2 加氧灌溉对土壤湿润体内水氧变化特性 165
9.1.3 加氧灌溉对作物根际土壤通气性改善效应 165
9.1.4 加氧灌溉作物响应关系 165
9.1.5 加氧灌溉的增产提质机理 166
9.1.6 加氧灌溉的环境效应 167
9.2 创新点 167
9.3 展望 167
参考文献 169
京公网安备 11010102004214号