加氧-增氧灌溉技術(shù)創(chuàng)新與理論探索

目錄
前言
第1章　緒論　1
1.1　背景及意義　1
1.2　國內(nèi)外研究進展　2
1.2.1　加氧灌溉在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用　2
1.2.2　加氧灌溉傳輸特性　2
1.2.3　加氧灌溉土壤通氣性改善效應(yīng)　3
1.2.4　加氧灌溉對作物根區(qū)環(huán)境的影響　4
1.2.5　加氧灌溉作物響應(yīng)　5
1.3　主要內(nèi)容與創(chuàng)新　5
第2章　加氧灌溉原理及裝備研發(fā)　7
2.1　系統(tǒng)設(shè)計原理　7
2.2　加氧灌溉地下氧灌系統(tǒng)及其控制方法　7
2.2.1　系統(tǒng)組成　7
2.2.2　系統(tǒng)控制方法　7
2.2.3　系統(tǒng)創(chuàng)新　8
2.3　加氧灌溉裝備研發(fā)　9
2.3.1　低成本空氣射流加氧灌溉系統(tǒng)　9
2.3.2　高效射流曝氣氧灌系統(tǒng)　9
2.3.3　智能化水肥氣一體化滴灌系統(tǒng)　10
2.3.4　水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置及其控制方法　10
2.4　小結(jié)　12
第3章　加氧灌溉水氣傳輸特性及其優(yōu)化研究　13
3.1　加氧灌溉水氣出流均勻度測量系統(tǒng)與方法　13
3.1.1　測量系統(tǒng)　13
3.1.2　測量步驟及計算方法　13
3.2　摻氣比例監(jiān)測方法及模型研究　14
3.2.1　基于排水法的微納米氣泡實時監(jiān)測裝置及摻氣比例計算方法　14
3.2.2　基于流體黏度改變的摻氣比例計算模型　15
3.3　加氧灌溉下水氧傳輸特性研究　15
3.3.1　試驗內(nèi)容　15
3.3.2　試驗原理　16
3.3.3　試驗設(shè)計　16
3.3.4　測定指標及計算方法　16
3.3.5　NaCl介質(zhì)及生物降解活性劑對氧總傳質(zhì)系數(shù)的影響　18
3.3.6　壓力及活性劑濃度對氧總傳質(zhì)系數(shù)的影響　19
3.3.7　壓力對溶解氧的影響　20
3.3.8　活性劑濃度對溶解氧的影響　21
3.3.9　NaCl介質(zhì)及生物降解活性劑對灌溉均勻性的影響　22
3.4　加氧灌溉下水氣均勻性影響因素分析及管道優(yōu)化研究　22
3.4.1　試驗內(nèi)容　22
3.4.2　試驗設(shè)計　22
3.4.3　試驗布置　23
3.4.4　活性劑添加與管道雙向傳輸下?lián)綒獗壤俺鰵饩鶆蛐浴?3
3.4.5　活性劑添加與管道雙向傳輸下溶解氧及溶解氧均勻性　25
3.4.6　活性劑添加與管道雙向傳輸下滴頭流量及流量均勻性　26
3.5　小結(jié)　27
第4章　加氧灌溉土壤濕潤體內(nèi)水氧變化特性研究　28
4.1　試驗內(nèi)容　28
4.2　試驗設(shè)計　28
4.3　試驗布置　29
4.4　指標監(jiān)測及計算方法　29
4.4.1　土壤充水孔隙度（WFPS）　29
4.4.2　土壤溶解氧濃度、土壤氧化還原電位和土壤氧氣擴散速率　29
4.5　不同灌水量及溶解氧濃度對濕潤體土壤孔隙含水率的影響　30
4.6　不同灌水量及溶解氧濃度對濕潤體土壤充氣孔隙度的影響　30
4.7　不同灌水量及溶解氧濃度對濕潤體土壤溶解氧濃度的影響　31
4.8　不同灌水量及溶解氧濃度對濕潤體土壤氧化還原電位的影響　32
4.9　不同灌水量及溶解氧濃度對濕潤體土壤氧氣擴散速率的影響　33
4.10　不同灌水量及溶解氧濃度對土壤表面土壤呼吸速率的影響　34
4.11　不同灌水量及溶解氧濃度下土壤通氣性影響因子相關(guān)關(guān)系分析　34
4.12　小結(jié)　36
第5章　加氧灌溉對作物根際環(huán)境改善效應(yīng)研究　37
5.1　試驗區(qū)概況　37
5.2　試驗設(shè)計　37
5.2.1　加氧灌溉紫茄根際土壤通氣性改善效應(yīng)試驗　37
5.2.2　加氧灌溉冬小麥根際土壤通氣性改善效應(yīng)試驗　38
5.2.3　加氧灌溉番茄根際土壤通氣性改善效應(yīng)試驗　39
5.2.4　加氧灌溉辣椒根際土壤通氣性改善效應(yīng)試驗　40
5.3　試驗觀測項目　40
5.3.1　土壤充氣孔隙度　40
5.3.2　土壤溶解氧濃度　41
5.3.3　土壤氧化還原電位　41
5.3.4　土壤氧氣擴散速率　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　加氧灌溉下溫室紫茄根際土壤通氣性改善效應(yīng)　43
5.4.1　溫室紫茄根際土壤溶解氧濃度　43
5.4.2　溫室紫茄根際土壤氧化還原電位　44
5.4.3　溫室紫茄根際土壤呼吸速率　45
5.5　加氧灌溉下冬小麥根際土壤通氣性改善效應(yīng)　45
5.5.1　水源處溶解氧濃度　45
5.5.2　冬小麥根際土壤充氣孔隙度　46
5.5.3　冬小麥根際土壤溶解氧濃度　46
5.5.4　冬小麥根際土壤氧氣擴散速率　47
5.5.5　冬小麥根際土壤氧化還原電位　48
5.5.6　冬小麥根際土壤呼吸速率　50
5.6　加氧灌溉下溫室番茄根際土壤通氣性改善效應(yīng)　51
5.6.1　溫室番茄根際土壤溶解氧濃度　51
5.6.2　溫室番茄根際土壤氧化還原電位　51
5.6.3　溫室番茄根際土壤氧氣擴散速率　51
5.6.4　溫室番茄根際土壤呼吸速率　52
5.6.5　作物根區(qū)土壤通氣性指標的相關(guān)關(guān)系分析　53
5.7　加氧灌溉下溫室辣椒根際土壤通氣性改善效應(yīng)　54
5.7.1　溫室辣椒根際土壤充水孔隙度（WFPS）　54
5.7.2　溫室辣椒根際土壤氧氣擴散速率　55
5.7.3　溫室辣椒根際土壤氧化還原電位　55
5.7.4　溫室辣椒根際土壤呼吸速率　56
5.7.5　溫室辣椒根際土壤酶活性　57
5.7.6　溫室辣椒根際土壤微生物數(shù)量　58
5.7.7　溫室辣椒根際細菌多樣性　59
5.8　小結(jié)　63
第6章　加氧灌溉作物生理生長特性研究　65
6.1　試驗區(qū)概況　65
6.2　試驗設(shè)計　65
6.2.1　草莓試驗設(shè)計　65
6.2.2　小白菜試驗設(shè)計　66
6.2.3　紫茄試驗設(shè)計　67
6.2.4　盆栽番茄試驗①設(shè)計　67
6.2.5　微區(qū)番茄試驗設(shè)計　68
6.2.6　盆栽辣椒試驗設(shè)計　69
6.2.7　盆栽番茄試驗②設(shè)計　70
6.3　加氧灌溉下草莓響應(yīng)研究　71
6.3.1　草莓凈光合速率　71
6.3.2　草莓氣孔導(dǎo)度　72
6.3.3　草莓蒸騰速率　72
6.3.4　草莓品質(zhì)　73
6.3.5　草莓根系指標　73
6.3.6　小結(jié)　74
6.4　加氧灌溉下小白菜響應(yīng)研究　74
6.4.1　小白菜根系指標　74
6.4.2　小白菜生理指標　75
6.4.3　小白菜生物量及水分利用效率　76
6.4.4　小白菜養(yǎng)分吸收量與吸收效率　76
6.4.5　小結(jié)　77
6.5　加氧灌溉下冬小麥響應(yīng)研究　77
6.5.1　冬小麥根系指標　77
6.5.2　冬小麥氣孔導(dǎo)度　78
6.5.3　冬小麥蒸騰速率　79
6.5.4　冬小麥凈光合速率　79
6.5.5　冬小麥生物量和產(chǎn)量　79
6.5.6　冬小麥養(yǎng)分吸收利用　80
6.5.7　冬小麥籽粒養(yǎng)分積累量和產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系　82
6.5.8　冬小麥植株養(yǎng)分吸收量和根系的相關(guān)關(guān)系　82
6.5.9　小結(jié)　83
6.6　加氧灌溉下紫茄響應(yīng)研究　83
6.6.1　紫茄株高、莖粗　83
6.6.2　紫茄凈光合速率　84
6.6.3　紫茄蒸騰速率　85
6.6.4　紫茄氣孔導(dǎo)度　86
6.6.5　紫茄葉片葉綠素　86
6.6.6　紫茄根系指標　87
6.6.7　紫茄產(chǎn)量　88
6.6.8　紫茄植株養(yǎng)分　89
6.6.9　紫茄養(yǎng)分吸收效率　90
6.6.10　小結(jié)　91
6.7　加氧灌溉下盆栽番茄響應(yīng)研究　91
6.7.1　盆栽番茄凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度　91
6.7.2　盆栽番茄生物量　92
6.7.3　盆栽番茄產(chǎn)量和品質(zhì)　93
6.7.4　盆栽番茄養(yǎng)分吸收利用　93
6.7.5　土壤通氣性和番茄生理指標的相關(guān)關(guān)系分析　94
6.7.6　土壤通氣性和番茄產(chǎn)量、品質(zhì)及植株養(yǎng)分吸收效率的相關(guān)分析　95
6.7.7　小結(jié)　96
6.8　加氧灌溉下微區(qū)番茄響應(yīng)研究　96
6.8.1　微區(qū)番茄凈光合速率　96
6.8.2　微區(qū)番茄蒸騰速率　97
6.8.3　微區(qū)番茄氣孔導(dǎo)度　98
6.8.4　微區(qū)番茄生物量積累　99
6.8.5　微區(qū)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)　100
6.8.6　微區(qū)番茄養(yǎng)分吸收利用　101
6.8.7　土壤通氣性和微區(qū)番茄生理指標、產(chǎn)量品質(zhì)的相關(guān)關(guān)系分析　105
6.8.8　小結(jié)　106
6.9　加氧灌溉下盆栽辣椒響應(yīng)研究　106
6.9.1　盆栽辣椒生理活動　106
6.9.2　盆栽辣椒生物量積累　108
6.9.3　盆栽辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)　109
6.9.4　盆栽辣椒產(chǎn)量響應(yīng)曲面分析　110
6.9.5　小結(jié)　111
6.10　加氧灌溉下盆栽番茄生長動態(tài)響應(yīng)研究　111
6.10.1　盆栽番茄生物量積累動態(tài)　111
6.10.2　盆栽番茄產(chǎn)量積累動態(tài)　114
6.10.3　盆栽番茄養(yǎng)分吸收動態(tài)　116
6.10.4　盆栽番茄產(chǎn)量響應(yīng)曲面分析　121
6.10.5　小結(jié)　121
第7章　加氧灌溉增產(chǎn)提質(zhì)機理研究　122
7.1　加氧灌溉對溫室微區(qū)番茄土壤環(huán)境的改善機理分析　122
7.2　加氧灌溉對溫室微區(qū)番茄生長生理的改善機理分析　124
7.3　加氧灌溉對溫室微區(qū)番茄產(chǎn)量、品質(zhì)的改善路徑分析　126
7.3.1　土壤通氣性、酶活性、微生物量和植株養(yǎng)分數(shù)據(jù)的指數(shù)化處理　126
7.3.2　加氧灌溉對溫室微區(qū)番茄土壤-作物改善的結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建　129
7.3.3　加氧灌溉對溫室微區(qū)番茄土壤-作物的改善路徑分析　130
7.4　小結(jié)　132
第8章　加氧灌溉主要溫室氣體產(chǎn)排效應(yīng)研究　134
8.1　加氧灌溉條件下土壤N2O排放特征及影響因素分析　134
8.1.1　試驗內(nèi)容　134
8.1.2　試驗概況　134
8.1.3　試驗設(shè)計　134
8.1.4　樣品采集及指標測定　135
8.1.5　相關(guān)指標計算　136
8.1.6　加氧灌溉條件下土壤N2O排放特征　136
8.1.7　加氧灌溉下土壤N2O排放的影響因子　137
8.1.8　加氧灌溉下土壤N2O排放與各影響因子間的關(guān)系　139
8.1.9　小結(jié)　140
8.2　加氧灌溉對溫室桶栽辣椒土壤N2O排放的影響　140
8.2.1　試驗內(nèi)容　140
8.2.2　試驗地概況　140
8.2.3　試驗材料與試驗設(shè)計　141
8.2.4　試驗管理　141
8.2.5　指標測定及計算　143
8.2.6　加氧灌溉對溫室辣椒地土壤N2O排放的影響　143
8.2.7　加氧灌溉對各影響因子的影響　145
8.2.8　加氧灌溉下土壤N2O排放的結(jié)構(gòu)方程模型　147
8.2.9　小結(jié)　148
8.3　加氧灌溉對溫室番茄地土壤N2O排放的影響　148
8.3.1　試驗內(nèi)容　148
8.3.2　試驗地概況　148
8.3.3　試驗材料與試驗設(shè)計　148