雷宏軍, 孫克平, 張振華, 劉蕾蕾,楊宏光,潘紅衛(wèi),景 明,席海朋

(1.華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院，河南 鄭州 450046；2.魯東大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，山東 煙臺 264039；3.黃河水利委員會黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 453000)

發(fā)展節(jié)水-節(jié)肥農(nóng)業(yè)、合理配置水肥資源、提高作物水氮利用效率已迫在眉睫。溫室蔬菜栽培依靠其高度可控性以及高效利用太陽輻射資源，已成為世界上最重要的蔬菜生產(chǎn)設(shè)施之一[1]。菜農(nóng)們?yōu)榱耸箿厥以耘嘟?jīng)濟(jì)效益最大化在種植期間大量使用水和肥料，致使傳統(tǒng)管理中水肥投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過溫室蔬菜的生長需求[2]。氮素過量或虧缺均可影響設(shè)施蔬菜營養(yǎng)生長和生殖生長，過量和不當(dāng)施氮還會進(jìn)一步造成氮肥利用率降低并在蔬菜可食用部分大量積聚硝酸鹽對人類健康有害[3]，土壤中殘留硝酸鹽含量增加[4]、溫室地下水硝酸鹽污染加劇等[5]。因此，在保持產(chǎn)量穩(wěn)中有升的同時合理施氮是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。大量研究表明[6-8]，與傳統(tǒng)灌溉方式相比，滴灌和合理減少氮肥的投入可以達(dá)到調(diào)質(zhì)增產(chǎn)、提高灌溉水利用效率(WUE)和氮素利用效率(NUE)的效果。然而，即使在某些水分條件下合理施氮也不能優(yōu)化產(chǎn)量，這是由于灌溉后作物根部水分飽和引起的缺氧所致。隨著滴灌技術(shù)的精細(xì)化演變，出現(xiàn)一種新型的滴灌技術(shù)——增氧滴灌。增氧滴灌即以水為載體，將水氣混合液和微型氣泡緩慢、均勻地輸送到作物根區(qū)，緩解根區(qū)土壤缺氧狀況,為作物調(diào)質(zhì)增效提供了新途徑[9-10]。

目前國內(nèi)外對于增氧滴灌對作物根區(qū)土壤通氣性的研究已取得了一定的成果。臧明等[11]研究發(fā)現(xiàn)高灌水量下增氧處理的土壤溶解氧濃度(DO)、氧氣擴(kuò)散速率(ODR)、氧化還原電位(Eh)和土壤呼吸速率(R)均有顯著增強(qiáng)，明顯改善了根區(qū)土壤通氣性；還有學(xué)者[12]發(fā)現(xiàn)，增氧灌溉具有強(qiáng)化土壤硝化過程、減少氮素?fù)p失、提高氮素利用率的潛力；李元等[13]研究了番茄在不同土壤加氣量與加氣深度組合下的生長生理指標(biāo)；Du等[14]研究表明，曝氣灌溉顯著提高土壤滲透性和水分生產(chǎn)力，提高番茄產(chǎn)量和氮素利用效率?？偟膩砜?，增氧灌溉與溫室辣椒光合作用、生長、品質(zhì)及氮素吸收之間的作用機(jī)制有待深入研究，進(jìn)而豐富增氧灌溉效果。本研究以日光溫室地下滴灌技術(shù)為切入點(diǎn)，研究了不同施氮和灌溉水平下增氧灌溉對溫室辣椒生長生理指標(biāo)(根系活力、凈光合速率、葉綠素含量、產(chǎn)量及品質(zhì))和氮素吸收利用的影響，以期揭示溫室辣椒光合作用、品質(zhì)及氮素吸收與土壤通氣性改善的響應(yīng)關(guān)系，更深層次地闡明土壤加氣調(diào)質(zhì)增產(chǎn)和氮素吸收利用間的機(jī)理，為溫室瓜果蔬菜調(diào)質(zhì)增產(chǎn)和有效調(diào)控水、肥、氣灌溉提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2018年3月20日—2018年7月6日在華北水利水電大學(xué)農(nóng)業(yè)高效用水試驗(yàn)場現(xiàn)代化溫室中進(jìn)行(113°47′20.15″E，34°47′5.91″N)。該地屬溫帶季風(fēng)氣候，多年平均氣溫14.3℃，7月份，月平均氣溫27.3℃，1月份平均氣溫0.1℃，無霜期200 d，全年日照時數(shù)約2 400 h。溫室建筑總面積為537.6 m2，跨度為9.6 m，開間為4 m；玻璃溫室內(nèi)，南面、北面分別裝有風(fēng)機(jī)和濕簾，以調(diào)節(jié)溫室內(nèi)溫度、濕度；期間溫室內(nèi)溫度及空氣濕度分別控制在30℃和89%以內(nèi)。

1.2 試驗(yàn)材料

供試土壤為黏壤土，平均土壤容重為1.45 g·cm-3。0～40 cm土層按照每10 cm 土層深度取樣，剖面土壤質(zhì)地均勻，砂粒(0.02～2 mm)、粉粒(0.002～0.02 mm)、黏粒(<0.002 mm)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為32.99%、34.03%和32.98%。土壤全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.01、1.28 g·kg-1和34.57 g·kg-1，田間持水率(質(zhì)量含水率)28%。供試?yán)苯菲贩N為‘康大301’。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè)置施氮量(低氮和常氮)、摻氣量(摻氣率0和15%)和灌水量(高灌水量定額1 609 m3·hm-2,低灌水量定額為高定額的60%)3因素2水平完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，共8個處理，每個處理4次重復(fù)，試驗(yàn)設(shè)計列于表1。試驗(yàn)區(qū)域共設(shè)32個小區(qū)，小區(qū)長2 m、寬1 m。小區(qū)內(nèi)起壟種植辣椒，壟高10 cm，每壟定植5株，株距33 cm。小區(qū)內(nèi)采用地下滴灌供水方式，滴灌帶埋深15 cm[15]，滴頭額定流量1.2 L·h-1，滴頭間距為33 cm，額定工作壓力0.10 MPa。植株距離滴頭10 cm，平行于滴灌帶布置。

表1 試驗(yàn)設(shè)計

1.4 試驗(yàn)管理

辣椒于4葉1心至5葉1心時移栽。移栽當(dāng)天澆透底水，移植后10 d覆膜。辣椒生育期共計109 d，生育期劃分詳見表 2。

表2 辣椒生育期劃分

試驗(yàn)中所施用的肥料為高鉀型水溶性肥料施樂多(含硝態(tài)氮7.1%，銨態(tài)氮1.1%，脲態(tài)氮6.9%，P2O515%，K2O 30%，由中國康拓肥料有限公司生產(chǎn))。利用施肥器將水溶肥摻入水流，在制水罐中混勻，分別于移植后24、36、44、57、66、78、87 d按照施肥質(zhì)量2∶2∶2∶3∶3∶2∶1的比例施入，N1處理施肥量為225 kg·hm-2，N2處理施肥量為300 kg·hm-2；常規(guī)滴灌利用首部供水裝置進(jìn)行供水；曝氣滴灌處理利用文丘里空氣射流器(Mazzei air injector 684，Mazzei Corp公司，美國)進(jìn)行曝氣。試驗(yàn)中通過空氣壓縮機(jī)對承壓儲水罐加壓，當(dāng)承壓儲水罐中壓力穩(wěn)定在0.1 MPa時，啟動循環(huán)水泵，水流在循環(huán)水泵作用下通過文丘里空氣射流器進(jìn)行循環(huán)曝氣，曝氣時間20 min時可制得摻氣率為15%的摻氣水[16]，之后通過地下滴灌系統(tǒng)供水。各小區(qū)分別供水，供水壓力為0.10 MPa，采用滴水計量器計量灌水量。試驗(yàn)中灌水下限根據(jù)距離植株徑向10 cm、縱向10 cm埋深處的張力計(12型分體式張力計，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所)確定：土壤基質(zhì)勢下降至-30±5 kPa時開始灌溉。灌水量根據(jù)式(1)計算[17]：

W=A·EP·KP

(1)

式中，W為各處理每次的灌水量(mm)；A為小區(qū)控制面積(2 m2)；EP為 1個灌水周期內(nèi)φ601蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量(mm)；KP為蒸發(fā)皿系數(shù)，W1處理取0.6，W2處理取1.0。灌溉時間及灌水量參見表3。

表3 生育期內(nèi)灌水量

1.5 測定指標(biāo)與方法

1.5.1 氧化還原電位(Eh)和氧氣擴(kuò)散速率(ODR) 試驗(yàn)中利用多功能氧化還原電位測量儀(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司，中國)測定土壤氧氣擴(kuò)散速率(oxygen diffusion rate，ODR)和氧化還原電位(oxidation-reduction potential，Eh)。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，研究中氧化還原電位測量儀探頭埋深選擇20 cm。

1.5.2 土壤水飽和度(Sr) 土壤水飽和度的測定時間與氧化還原電位(Eh)/氧氣擴(kuò)散速率(ODR)相同。利用土壤濕度記錄儀(FDS-100，邯鄲市清勝電子科技有限公司)測定土層20 cm處土壤含水率，水分傳感器埋設(shè)于相鄰兩株作物中間。土壤水飽和度的計算式為[18]

(2)

式中,Sr為土壤水飽和度(%)，θν為土壤體積含水率(cm3·cm-3)，γ為土壤容重(g·cm-3)，ρs為土粒密度(g·cm-3)。

1.5.3 土壤礦質(zhì)氮含量 分別于施肥前后及生育期末采集土壤樣品，試驗(yàn)中分別于移栽后25、37、45、58、67、79 d和88 d取土。取土深度為0～20 cm，取樣后將樣品混勻，立即放于4℃冰箱保存[19]。測定時取出土樣，利用2 mol·L-1KCL溶液浸提，根據(jù)浸提液中的礦質(zhì)氮濃度情況，稀釋5～10倍數(shù)后利用紫外分光光度法測定溶液中的硝態(tài)氮，利用靛酚藍(lán)比色法測定溶液中的銨態(tài)氮。土壤礦質(zhì)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)根據(jù)式(3)計算[20]：

(3)

1.5.4 作物生長指標(biāo) 辣椒收獲當(dāng)天挖取辣椒根系，沖洗干凈后用直尺測記根系的最大長度；依據(jù)TTC法測根系活力[21]。

1.5.5 凈光合速率和葉綠素含量 凈光合速率采用光合測定儀(Li 6400XT，LI-COR公司，美國)，以辣椒頂部第2片完全展開葉為測量對象，每個處理隨機(jī)選取3株，分別于移植后46、53、59 d和67 d測定凈光合速率。

葉綠素含量利用SPAD-502測定標(biāo)記辣椒葉綠素含量，以辣椒頂部第2片完全展開葉為測量對象，每個處理隨機(jī)選取3株，分別于移植后21、37、48、60、77、91 d和104 d測定。

1.5.6 產(chǎn)量和品質(zhì)測定 生育期分批摘取辣椒果實(shí)，采用精度為0.01g電子天平稱量果實(shí)質(zhì)量，產(chǎn)量為每次果實(shí)質(zhì)量之和；采用2,6-二氯靛酚滴定法測定維生素C(Vc)含量；采用Brandford法測量可溶性蛋白質(zhì)[11]。

1.5.7 水氮利用效率 灌溉水利用效率(irrigation water use efficiency，IWUE)根據(jù)式(4)計算[20]：

(4)

式中，IWUE為灌溉水利用效率(kg·m-3)；Y為作物產(chǎn)量(kg·hm-2)；I為生育期內(nèi)灌水總量(mm)；10為單位換算系數(shù)。

利用凱氏定氮法測定植株全氮[22]，作物氮素吸收利用效率(nitrogen uptake and utilization efficiency，UPEN)根據(jù)式(5)計算[23]：

(5)

式中，UPEN為氮素吸收利用效率(kg·kg-1)；AN為植株總氮吸收量(kg·hm-2)；UN為施氮量(kg·hm-2)。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄、繪圖及表格的制作；利用SPSS 18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯著性分析，當(dāng)P<0.05時認(rèn)為差異顯著，否則認(rèn)為此差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 增氧滴灌對土壤通氣性指標(biāo)的影響

2.1.1 對土壤水飽和度(Sr)的影響 預(yù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，由于施氮水平對土壤ODR、Eh和Sr無顯著影響，故選擇常氮施肥水平(300 kg·hm-2)進(jìn)行說明。辣椒苗期、開花坐果期、成熟期一個灌水周期內(nèi)各處理土壤Sr動態(tài)變化見圖1。不同生育期不同處理的土壤水飽和度變化動態(tài)基本一致，灌水后土壤水飽和度迅速上升，隨后又迅速下降至50%以下速率減緩。比較不同生育期一個灌水周期土壤水飽和度均值發(fā)現(xiàn)，W2處理較對應(yīng)W1處理土壤Sr增大，尤其在灌水后第2天，3個生育階段W2CN2較W1CN2分別提高了15.74%、17.76%和18.55%(P<0.05)，W2AN2較W1AN2分別提高了22.13%、18.84%和15.75%(P<0.05)；W1處理下增氧灌溉處理土壤Sr較對照處理平均降低3.51%，W2處理下增氧灌溉處理土壤Sr較對照處理平均降低2.67%。

2.1.2 對土壤ODR和Eh的影響 由圖2可知，不同生育期不同處理的ODR和Eh變化趨勢相同，灌水后ODR和Eh值迅速下降，而后逐漸上升趨于平穩(wěn)。增氧處理增大了土壤ODR和Eh值，且在灌溉1天后已出現(xiàn)顯著差異(P<0.05)，但同時期灌水量差異對ODR和Eh的影響不具有顯著性差異(P>0.05)。W1和W2水平下處理AN2的ODR值較對照處理平均增加了8.38%和14.17%；對照處理下W2CN2處理ODR值較W1CN2處理平均減小了5.00%。比較一個灌水周期Eh均值，W1水平下處理AN2的Eh較對照處理平均增大6.64%；W2水平下W2AN2的Eh較對照處理平均增大9.05%。對照處理下W2CN2處理Eh較W1CN2處理平均減小4.20%；增氧灌溉處理下W2AN2處理Eh較W1AN2處理平均減小2.03%。

2.2 增氧滴灌對辣椒根長和根干重的影響

由表4不同處理辣椒根長及根系干重數(shù)據(jù)可知，在單因素作用中，摻氣量、灌水量和施氮量的增加可有效增加辣椒根長和根系干重(P<0.01)。高水量處理根長和根系干重較低水量處理平均增大20.90%和51.20%(P<0.05)；常氮處理根長和根系干重較低氮處理平均增大13.46%和39.36%(P<0.05)；與對照處理相比，增氧滴灌辣椒根長和根系干重平均增大9.19%和19.51%(P<0.05)。

表4 不同處理辣椒根長及根系干重

2.3 增氧滴灌對辣椒生理指標(biāo)的影響

2.3.1 對凈光合速率的影響 辣椒生育期凈光合速率見圖4。與低氮處理相比，W1CN2、W1AN2、W2CN2和W2AN2凈光合速率平均增幅分別為9.59%、9.65%、13.49%和18.35%(P<0.05)；高水量處理葉片凈光合速率均值較低水量處理平均增幅16.59%(P<0.05)；增氧處理辣椒葉片凈光合速率均值較相應(yīng)對照處理平均增幅12.97%(P<0.05)。

2.3.2 對辣椒根系活力的影響 由圖5可知，摻氣量、灌水量和施氮量的增加可有效提高辣椒根系活力。與對照處理相比，增氧滴灌處理辣椒根系活力平均增加13.10%(P<0.05)；低氮處理下W2AN1的根系活力較W1AN1處理增加了22.40%(P<0.05)；常氮處理辣椒根系活力較低氮處理平均增加9.82%。

2.3.3 對辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)的影響 由表5分析可知，與對照處理相比，增氧滴灌處理平均增產(chǎn)18.18%(P<0.05)，高水量處理較低水量處理平均增產(chǎn)25.24%(P<0.05)，常氮處理較低氮處理平均增產(chǎn)29.04%(P<0.05)；單因素作用下，高水量處理較低水量處理辣椒Vc含量平均提高7.02%(P<0.05)，常氮處理較低氮處理辣椒Vc含量平均提高16.43%(P<0.05)，增氧滴灌較對照處理辣椒Vc含量平均提高9.45%(P<0.05)。與低水量處理相比，高水量處理果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量平均增加36.76%(P<0.05)，與低氮處理相比，常氮處理果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量平均增加26.42%(P<0.05)，與對照處理相比，增氧滴灌果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量平均增加18.78%(P<0.05)。兩因素交互作用中，灌水量和摻氣處理對產(chǎn)量和Vc含量有顯著影響(P<0.05)；灌水量和施氮量對產(chǎn)量、Vc含量和可溶性蛋白質(zhì)含量有極顯著影響(P<0.01)；施氮量和摻氣處理對可溶性蛋白含量有極顯著影響(P<0.01)；灌水量、施氮量及摻氣處理3因素互作對產(chǎn)量和Vc含量無顯著影響(P>0.05),而對可溶性蛋白質(zhì)含量有顯著影響(P<0.05)。

表5 不同處理辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)

2.4 增氧滴灌對水、氮利用效率的影響

由表6可知，單因素作用中，灌水量、施氮量和摻氣量影響作物水分利用效率。高水量處理辣椒IWUE較低水量處理平均降低25.24%(P<0.05)；常氮處理較低氮處理平均提高28.69%(P<0.05)；增氧滴灌處理較對照處理平均提高17.98%(P<0.05)。灌水量、施氮量和摻氣量同樣影響作物氮素吸收利用效率。高水量處理較低水量處理平均提高21.60%(P<0.05)；常氮處理較低氮處理平均降低14.56%(P<0.05)；增氧滴灌處理較對照處理平均提高17.84%(P<0.05)。兩因素交互作用中，灌水量與摻氣量對氮素吸收利用效率有極顯著影響(P<0.01)。

表6 不同處理辣椒灌溉水利用效率和氮素吸收利用效率

3 討 論

3.1 增氧滴灌對根區(qū)土壤通氣性的影響

土壤通氣性是表征土壤透氣性和氧含量的綜合指標(biāo)，反映了土壤氣體的組成及其對植物的作用，包括土壤氣體的產(chǎn)生、吸附、交換等各個方面[24]。

土壤通氣性指標(biāo)可歸為容量指標(biāo)(如充氣孔隙度)、強(qiáng)度指標(biāo)(如孔隙中的氧氣分壓或土壤溶液中的氧氣含量)、傳輸速率(如氧氣擴(kuò)散速率ODR)3類[25-26]，Lemon等[26]首次利用鉑金電極來模擬根系對氧氣的吸收，氧氣擴(kuò)散速率(ODR)可較好地表征土壤向根系的供氧能力,土壤水分過多會造成ODR下降[27]。

增氧灌溉水氣兩相流中微小氣泡易附著于土壤孔隙中，可持續(xù)向水中供氧[16]，為克服田間管理(淹水、灌溉、壓實(shí)等)所導(dǎo)致的根區(qū)缺氧提供可能，以調(diào)節(jié)作物根區(qū)水氣狀況，改善根系生長環(huán)境[9,28]。Wiegand等[29]研究表明，隨著土壤濕度增加根系周圍的水膜厚度增加，氧氣由氣態(tài)到達(dá)根系的阻力增加，在本研究中，隨著灌溉水進(jìn)入田間并濕潤作物根區(qū)土壤后，水分暫時全部充滿土壤的孔隙，12 h后土壤水飽和度達(dá)到峰值，導(dǎo)致土壤孔隙中的氧分子運(yùn)動受到阻礙，這時會抑制土壤內(nèi)部的各項生理活動，使氧的活動頻率降低，Eh與ODR值迅速下降(圖2)。即使Eh與ODR值迅速下降，但增氧處理較對照處理Sr值均有所降低，低水量處理下平均降低3.51%，高水量處理下平均降低2.67%(圖1)，這可能是由于灌溉過程，增氧處理促進(jìn)了土壤中氣相氧和液相氧的流通和交互作用，使土壤氧氣環(huán)境仍有改善。楊海軍等[30]發(fā)現(xiàn)加氣灌溉減少了土壤大孔隙數(shù)量，增加了小孔隙數(shù)量，提高了土壤孔隙的連通性。本研究中土壤水飽和度逐漸下降的階段，由于土壤孔隙水被作物吸收利用、株間蒸發(fā)、深層滲漏等途徑而消耗一部分水分，空氣逐漸進(jìn)入土壤孔隙，內(nèi)外氣體交換頻繁，土壤環(huán)境中會發(fā)生劇烈的各項生理活動，氧氣擴(kuò)散速度加快，進(jìn)而促進(jìn)Eh與ODR值的增大(圖2)，處理W2AN2和W1AN2較對照處理Eh與ODR值平均增大9.05%、14.17%和6.64%、8.38%。因此，增氧滴灌通過有效調(diào)控土壤水氣配合，改善了土壤通氣性(增大土壤氧氣擴(kuò)散速率，降低土壤含水率)，緩解了地下滴灌時土壤濕潤區(qū)的缺氧狀況。

3.2 增氧滴灌對辣椒作物生長生理指標(biāo)和水氮吸收利用的影響

作物生長生理指標(biāo)與本身遺傳因子及外部環(huán)境息息相關(guān)。以往研究表明，灌水量和施氮量是影響作物生長生理指標(biāo)的重要因素[31]。除此之外，前人研究表明，根區(qū)加氣處理可提高作物氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率[32]和葉綠素a含量[33]。因此，葉綠素含量的升高進(jìn)一步促進(jìn)了凈光合速率的升高速率。本試驗(yàn)中，增氧處理凈光合速率的較大提升也受益于土壤通氣性的改善和葉綠素含量的升高，與王德玉[34]的發(fā)現(xiàn)土壤緊實(shí)脅迫降低植株凈光合速率、抑制同化物的合成和輸出相一致。

根系是作物生命的門戶，根系的生長與土壤通氣性息息相關(guān)，良好的根區(qū)氧氣環(huán)境可以促進(jìn)根系呼吸，使根系代謝旺盛，促進(jìn)根系對水分、植物生長素等生長物質(zhì)的吸收、運(yùn)輸和儲存[35]，影響作物的氣孔導(dǎo)度、光合作用效率和蒸騰速率[32]，進(jìn)而促進(jìn)植物的生長發(fā)育，有效提高植株的產(chǎn)量和品質(zhì)的改善[15]。本試驗(yàn)中，增氧地下滴灌對根系有明顯的增強(qiáng)作用，促進(jìn)了根系的生長、活力和干物質(zhì)積累，增氧處理較對照處理分別平均增大9.19%、13.10%、19.51%(P<0.05)，關(guān)于番茄的研究也證明了這一點(diǎn)，增氧灌溉促進(jìn)了植株根系的生長[28]。有研究指出，根區(qū)的低氧環(huán)境會導(dǎo)致光合速率的降低[34]，從而導(dǎo)致根系的水分和養(yǎng)分利用效率降低，影響植株的生長。本試驗(yàn)中，辣椒的產(chǎn)量和水分利用效率也受益于土壤通氣性的改善而顯著提高?？梢姡ㄟ^增氧地下滴灌改善根區(qū)低氧脅迫，促進(jìn)根系生長、呼吸，恢復(fù)光合器官活性，進(jìn)而對辣椒生長產(chǎn)生積極效應(yīng)。

提高氮素利用效率首先要促進(jìn)氮素吸收的能力，增氧地下滴灌改善根系生長環(huán)境，增強(qiáng)根系對養(yǎng)分的吸收和征調(diào)，促進(jìn)了作物對養(yǎng)分的吸收利用[36]。本試驗(yàn)中，增氧滴灌顯著提高了氮素吸收利用效率(表6)。作物養(yǎng)分吸收狀況改善對作物品質(zhì)存在較大影響[15]，增氧處理的Vc含量和可溶性蛋白質(zhì)含量都有了顯著提高(表5)，且水肥氣互作對可溶性蛋白質(zhì)含量有顯著影響(P<0.05)。綜合來看，本試驗(yàn)中，作物生長生理指標(biāo)、水氮吸收利用以及品質(zhì)方面的改善同ODR值的變化趨勢相同，表明ODR值與作物的生理反應(yīng)、營養(yǎng)特性和生長發(fā)育的相關(guān)關(guān)系更為密切。

4 結(jié) 論

1)增氧滴灌顯著改善土壤通氣性。灌溉后增氧處理土壤水飽和度有所降低，氧氣擴(kuò)散速率也顯著增強(qiáng)，在灌溉過程中可有效緩解根區(qū)低氧脅迫。

2)增氧滴灌改善根區(qū)缺氧環(huán)境，促進(jìn)辣椒根系生長，提高了辣椒的凈光合速率和水氮吸收利用，最終表現(xiàn)為辣椒增產(chǎn)和品質(zhì)的改善。增氧處理較對照處理產(chǎn)量平均增產(chǎn)18.18%(P<0.05)，Vc含量和可溶性蛋白質(zhì)含量分別平均增加9.45%和18.78%(P<0.05)。

3)水肥氣三因素對辣椒氮素吸收利用效率影響順序?yàn)椋汗嗨?摻氣量>施氮量；對產(chǎn)量和品質(zhì)各指標(biāo)的影響順序?yàn)椋菏┑?灌水量>摻氣量；Vc含量：施氮量>摻氣量>灌水量；可溶性蛋白質(zhì)含量：灌水量>施氮量>摻氣量。

4)綜合土壤水、肥、氣三因素對辣椒光合、根系生長、氮素吸收、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，本試驗(yàn)中施氮量300 kg·hm-2、灌水量1 609 m3·hm-2、摻氣率15%是適宜的增氧滴灌方案。