根际通气灌水对玉米生长影响的试验研究

节水中心2011届硕士研究生郭超，在导师牛文全副研究员的指导下，经过三年努力完成了根际通气灌水对玉米生长影响的试验研究

研究方向：灌溉排水新技术

摘  要

水肥气热光等是作物生长必要条件，气体既是作物光合作用的主要原料，也是保证作物正常呼吸作用的必要成分。土壤中的气体也是保证土壤微生物、土壤养分分解等的必要条件。研究气体对作物生长的影响，对改善作物根际微环境，提高土壤酶活性，增强作物根系活力，提高水肥利用率，促进作物地上部分和地下部分生长发育具有重要意义。

为研究根际土壤空气对作物生长的影响，探索根际通气灌水对作物生长状况及根区土壤微环境的影响，在3个灌水水平下（95%、 85%、，75%的田间持水量，用H、T、L表示），采用盆栽玉米试验方法，分别以每隔1 d、3 d、5 d（用T1、T3、T5表示）的时间间隔进行通气，以不通气（T0）处理作为对照，研究了根际通气灌水对玉米生理指标、形态指标及土壤酶活性的影响。

试验结果表明：在相同灌水水平下，根际通气处理玉米根系生长较不通气处理发达，但根长小于不通气处理，地上和地下部分玉米鲜重、干重及穗长、穗重均大于不通气处理，但根冠比小于不通气处理；根际通气灌水促进了玉米株高、叶面积、茎粗、叶绿素含量的增长，其中株高、茎粗、叶绿素含量在0-20 d内日均净增长量较其他生育阶段大，株高、叶绿素含量均以HT3（95%的田间持水量灌水，每隔3天通一次气）日均净增长量最大，分别为2.97 cm、2.30 mg/g，以LT0（75%的田间持水量灌水，不通气处理）日均净增长量最小，分别为2.67 cm、2.01mg/g，各自增长的百分比分别为11.24%、14.43%，叶面积在40-60 d内日均净增长量较其他生育阶段大，以HT1（95%的田间持水量灌水，每隔1天通一次气）日均净增长量最大，为111.0 cm2，以LT0日均净增长量最小，为73.3 cm2，两者相比增长51.44%。

根际通气灌水显著提高了玉米根系活力，定植后20 d，通气处理玉米根系活力均大于30 μg•g-1•FW•h-1，而不通气处理保持在22.910～25.104 μg•g-1•FW•h-1之间，其中以HT1最大，为39.301 μg•g-1•FW•h-1，比最小值22.910 μg•g-1•FW•h-1（LT0）增长71.54%，定植后60 d，通气处理均大于20 μg•g-1•FW•h-1，而不通气处理保持在14.563～17.609 μg•g-1•FW•h-1之间，以HT1最大（29.796 μg•g-1•FW•h-1），MT1（85%的田间持水量灌水，每隔1天通一次气）次之（29.613 μg•g-1•FW•h-1），分别比最小值LT0（14.563 μg•g-1•FW•h-1）增长104.60%、103.34%，定植后100 d，各个处理玉米根系活力均小于10.0 μg•g-1•FW•h-1，但与定植后60 d相比，通气处理玉米根系活力减小的幅度较大，其中以HT1、MT1减小量最大，分别为67.90%、71.19%。

根际通气灌水对作物根区土壤酶活性的影响较显著，定植后60 d，通气处理和不通气处理脱氢酶和过氧化氢酶活性的差异性较大，脱氢酶以HT1最大（40.195 FPE mg•g-1•d-1），MT1次之（39.585 FPE mg•g-1•d-1）分别比最小值LT0（30.979 FPE mg•g-1•d-1）增长29.75%、27.78%，过氧化氢酶活性以MT1最大（0.86 ml.g-1.30min-1），HT3（95%的田间持水量灌水，每隔3天通一次气）次之（0.85 ml.g-1.30min-1），LT0最小（0.61 ml.g-1.30min-1），增长40.98%、39.34%，根际通气灌水对定植后80 d脲酶活性的影响较大，其中最大值HT1（5.587 mg•g-1•d-1NH3-N），MT1次之（5.095 mg•g-1•d-1NH3-N），分别比最小值LT0（3.891 mg•g-1•d-1NH3-N）增长43.59%、30.93%；低水处理抑制了玉米生理指标与土壤酶活性，但根际通气在一定程度上缓解了这种情况；根际通气处理不会影响作物蒸腾量，但根际通气灌水促进了作物吸收土壤养分。

以上试验结果说明根际通气灌水能够改善作物根区微环境，增强作物根系活力，提高土壤酶活性及作物水肥利用率，促进作物生长发育。在高灌水和高通气频率条件下，可得到较大的玉米茎杆生长速度和生长量，在缺水条件下，采用低水灌溉和通气处理组合可保证玉米地上部分生长发育，达到节水和水分高效利用的目标，为进一步研究根区土壤气体在作物生长过程中发挥的作用奠定了理论基础。