文摘
Microsprinkler灌溉下的塑料薄膜温室(MSPF)是一种节水方式采用多孔管的放电形式在塑料薄膜。不同的微孔组间距的影响(L1:30厘米,L2: 50厘米)和灌溉量(I1: 0.7 Epan;I2: 1.0 Epan;和I3: 1.2 Epan (Epan 20厘米的直径标准锅蒸发,mm)]的MSPF土壤呼吸和番茄产量进行了研究。使用一个完全随机试验设计,塑胶膜下滴灌(t)和microsprinkler灌溉(CK2)也被控制。结果表明,在同样的灌溉量,土壤呼吸速率,番茄产量、和水分利用效率,促进)MSPF的春天和秋天是8.09%和6.74%,19.39%和4.54%,10.03%和2.32%,高于对照,分别;它们显著增加了31.02%和20.46%,49.22%和38.38%,58.05%和34.66%,相比之下,CK2的分别,这表明MSPF增加的数量有限2发射,但番茄产量和WUE有效改善,和它们之间达成动态平衡。比50厘米微孔间距,春天和秋天番茄产量和30厘米下微孔组间距显著增加了16.00%和13.01%,20.85%和14.25%,分别和微孔组距没有显著影响土壤呼吸速率在根和nonroot区。当我从0.7 Epan到1.2 Epan增加,土壤呼吸速率和产量在春天和秋天的根和nonroot区西红柿最初增加然后减少,和的显示一个下降的趋势。土壤呼吸速率之间的关系nonroot和根区遵循一个对数函数,和土壤呼吸速率nonroot区二次曲线与番茄的产量之间的关系。本研究可以为节水灌溉的发展提供数据支持和产量提高设施农业番茄和土壤碳循环机制的分析。
1。介绍
随着全球变暖,对全球碳循环的研究已经成为科学界关注的焦点。土壤呼吸是一个重要的全球碳循环的循环途径,它在调节大气中发挥着关键作用有限公司2浓度。根据IPCC2012报告,农业土壤碳排放是一个主要的贡献者在全球的碳循环中,约占全球累积碳排放[19 - 29%的1]。水是农业生产的五个元素之一,起着重要的作用在农业土壤碳循环。降雨是稀缺的中国西北干旱和半干旱地区的(2]。灌溉用水占总用水量的60%以上,这是当地农作物种植的主要方式,也是本文的重点(3,4]。设施农业的发展提供了强有力的保证蔬菜生产在中国西北。然而,在这个地区设施农业灌溉用水主要来自地下水,和地下水资源的开发进展加剧了该地区水资源危机(5- - - - - -7]。因此,急剧增加的背景下碳排放大气和水资源的短缺8),具有重要意义探索的设施农业节水技术作物生长和土壤碳循环。
作为主要microirrigation方法在设施农业、microsprinkler灌溉塑料薄膜(MSPF,见图1;图1从张复制等。9])用于灌溉番茄多个组的小洞在塑料薄膜(10]。MSPF取得了良好的应用效果在设施农业番茄灌溉。与传统的滴灌设施农业相比,在相同的工作压力下,单一微孔MSPF速度大约是15倍的迷宫式滴灌,承载能力更强的沉积物和anticlogging性能,和MSPF可以解决一些滴灌发射器的堵塞问题11,12]。当灌溉量是相同的,单一群体流动MSPF滴灌的40倍,和灌溉时间很短,所以很容易增加的比率水平和垂直迁移土壤水分湿润峰的距离。因此,耕作的土壤单位面积上的润湿身体层可以增加,这可以减少深层土壤水分运输和限制水分胁迫下根的横向发展13,14]。土壤碳循环也改变了由于增加土壤干湿循环(15,16]。与现场microsprinkler管相比,MSPF设施农业可以减少外部环境对土壤湿润体的影响(17- - - - - -19]。MSPF可以解决喷雾雾化microsprinkler灌溉,这很容易增加空气湿度。与此同时,它可以解决农作物病虫害的问题引起的高温度和湿度在设施农业环境中(20.- - - - - -22]。因此,探索MSPF浓缩具有重要意义的技术系统温室microirrigation,扩大应用范围microsprinkler灌溉、节水和增加作物的生产,和从土壤中排放温室气体。
作为一个主要蔬菜种植在设施农业、番茄具有丰富的营养和保健价值。在温室番茄属于稀疏种植作物。孔之间的距离的选择毛细管和灌溉量直接影响土壤水、热、通风、矿化和分解有机质,氮转换、微生物生物量、活动等。23,24]。因此,研究温室气体的排放的温室番茄农田和番茄产量的形成机制具有重要意义,获得最好的平衡点节水和产量增加的温室番茄和制定措施减少温室气体有限公司2排放在MSPF菜地。在设施农业生产实践中,毛细管孔流出之间的距离和灌溉量往往选择根据自己的经验。研究表明,在同样的发射器流,发射器间距越小,越接近水平润湿形状,润湿山峰发射器之间的融合时间越短,和土壤表面润湿面积越大14,25]。此外,有一个积极的土壤水分与土壤呼吸速率之间的相关性,从而导致增加有限2排放单位面积土壤呼吸的1]。Enciso等人的研究表明,洋葱产量增加,然后降低排放减少之间的距离从30到15厘米(26]。应该注意的是,当发射器间距很小,滴灌设备的投资和运行成本也会增加。在实际应用中,大量的实证灌溉的农民往往远高于实际的作物需水量,灌溉用水的深层渗漏严重,导致水资源的浪费27,28]。研究表明,在同样的发射器间距,发射器流量越大,越高的比率之间的距离的水平和垂直运输土壤含水量(13]。滴灌量越大,越大土壤湿润体积和较低的比率水平和垂直土壤水分的迁移距离。之间存在着正相关的灌溉量和土壤含水量(14,29日,30.]。合适的土壤水分含量可以提高根呼吸和微生物的活动,从而加速土壤有机质的分解,提高产量,以及增加有限2从土壤呼吸排放31日- - - - - -33]。先前的研究已经发现,减少灌溉量可以降低土壤呼吸速率,和过度灌溉也会抑制土壤呼吸速率的增加(34,35]。在滴灌西红柿和玉米,灌溉量呈正相关,产量和土壤有限公司2发射(36- - - - - -38)与水分利用效率呈负相关(23]。
目前,设施农业对土壤呼吸的研究主要集中在滴灌带小流,但很少有研究水资源管理MSPF设施农业土壤呼吸。此外,缺乏定性和定量的描述之间的关系nonroot区土壤呼吸和根区土壤呼吸在番茄土壤呼吸,还缺乏定量分析土壤呼吸速率和产量之间的关系。因此,有必要研究土壤呼吸和番茄的产量变化的毛细管孔流出之间的距离(微孔组间距)和灌溉水量下microsprinkler灌溉的塑料薄膜。在这项研究中,MSPF的实验进行探索的影响不同的微孔组间距和灌溉量对土壤呼吸、根区微环境,和温室番茄的产量。回归分析的方法被用来做一个定量研究为了获得微孔的最佳组合模型组间距和灌溉量减少土壤呼吸率(有限公司2排放)和增加产量和水分利用效率在温室番茄MSPF位于中国的西北地区。通过温室盆栽试验和回归分析,本文旨在丰富温室番茄microirrigation技术系统,为节水提供数据支持和保护农业的高产作物和土壤碳循环。
2。材料和方法
2.1。实验网站和管理
本研究在温室进行现代农业科技会展中心在西安,陕西省(108°52°E, 34°03°N,海拔435米)。温室长85米,宽15米(见图2;图2从张复制等。9])。年平均气温为13.3°C,降雨量613.75毫米左右。土壤类型在这个地区砂质壤土,和质量分数的沙子,淤泥,粘土是63.9%,29.63%,和6.47%,分别。一个长1.0米的土层的平均体积密度是1.48克/厘米3田间持水量为27.40%,地下水位埋深的是30多万9]。有机物的含量,即总磷(P),总钾(K)、总氮、可利用的氮,磷,钾和可用,在播种前犁层是15.53克/公斤,10.12克/公斤,2.01克/公斤,1.36克/公斤,0.70克/公斤,0.11克/公斤,分别和0.08克/公斤。灌溉用水来自地下水,pH值为6.8,化学需氧量(COD)为53.2 mg / L,阴离子型表面活性剂含量为3.2 mg / L,和氯化物含量为0.48 mg / L (9]。
番茄的Jingfan 401(个Yinong种子科技有限公司,有限公司,北京)种植在山脊,山脊的3.4米长,1.2米宽,和灌溉图如图2。番茄是50厘米的行间距和植物间距是40厘米。每个情节之间的距离是4米,一层styrene-butadiene-styrene嵌段共聚物建筑防水膜深度为1.0 m是嵌入在中间,防止水平入渗和土壤水分运动,避免影响其他情节的测试。MSPF管(河北Plentirain灌溉设备科技有限公司有限公司,河北、中国)采用薄壁斜3微孔隙;MSPF管的结构参数图所示3(图3从张复制等。9])和表1。控制滴灌下塑料薄膜(CK1、河北Plentirain灌溉设备科技有限公司有限公司,河北、中国)与薄壁齿迷宫通道被选中。通道的几何参数 ,管直径16毫米,出油少的井之间的距离是30厘米,出油少的井流率为2 L / h。microsprinkler灌溉管道的控制(CK2、河北Plentirain灌溉设备技术有限公司,河北、中国)采用薄壁斜3微孔隙的管径是32毫米,微孔直径是0.8毫米。微孔组间距是10厘米9]。
实验在温室种植的番茄春天和秋天。春天秋天番茄和番茄种植3月27日,2019年8月23日,2019;灌溉始于2019年4月4日,8月30日,2019;灌溉了7月15日,2019年,1月17日2019;和番茄收获7月25日,2019年和2020年1月30日。所有治疗的现场管理措施的温室番茄是一致的。为了确保番茄的存活率,灌溉了均匀后种植参照当地农民的种植经验9]。
2.2。实验设计
因素,包括微孔组间距(见图3)和灌溉量(见图4,见表1)是建立在这项研究。其中,微孔组间距(左)被设置为2的水平:30厘米(L1)和50厘米(L2);灌溉量控制是基于累积蒸发从20厘米直径标准锅(Epan) [39),实现了控制系数( ),的(crop-pan系数)被设置为3个层次:0.7 (I1), 1.0 (I2)和1.2 (I3) Epan。对照和CK2被用作控制治疗。总共有8治疗,每个重复3次,共24测试区域。
蒸发数量测量喂饲点为每个灌溉频率;灌溉后开始测量。灌溉量( )根据公式(1)计算[23日40]。灌溉次数和金额记录(见下表1),以 为例,得出灌溉时间和灌溉量(见图4和5]。
(一)
(b)
在给定的公式,代表了蒸发时间间隔内治疗2(毫米)是毛细管控制区,潘是作物系数。的控制CK1和CK2 1.0 [9]。
3所示。测量和计算方法
3.1。土壤呼吸率(有限公司2排放)
土壤呼吸速率在不同的治疗方法是用li - 8100 (LI-COR, Inc .)、美国)红外气体分析仪。直径20厘米的PVC土壤调查环注入土壤测量前2天,不破坏表面的原状土。在测量期间,每个测量环测量两次监控nonroot区土壤的呼吸速率(主要土壤没有植物根)和根区土壤(土壤含有植物主要根源)(见图6)。在测量根区土壤、地上植物被削减。土壤呼吸速率测定在上午11的第98天春天的种植番茄和秋天的种植番茄的第97天。
3.2。土壤微环境
3.2.1之上。土壤有限公司2浓度
土壤中有限公司2nonroot区和根区浓度的番茄被注入器测量方法(见图7)和0(有限公司20)和20厘米(有限公司2-20)采集标本的表面。的有限公司2浓度的样品是由气相色谱法,测定时间是一样的土壤呼吸速率。
(一)
(b)
3.2.2。土壤温度和土壤体积含水量
nonroot区和根区土壤温度的番茄是由一个15厘米地温计测量。TZS-W(上海和义仪器和仪表有限公司,有限公司,中国)土壤水分计是用来测量土壤水分在同一天的土壤呼吸速率。首先,土壤的平面nonroot区和根区0 ~ 20厘米番茄被挖出,然后探针插入到15厘米面积从表面来确定土壤体积含水量(见图7在番茄的nonroot区和根区。
3.2.3。土壤水孔隙空间(粮食计划署)
粮食计划署的nonroot区和根区土壤体积含水量除以总孔隙度计算。土壤总孔隙度计算通过测量土壤的容重的关系:土壤孔隙度1/4(1土壤容重/ 2.65),假设粒子密度为2.65毫克/米3(39]。
3.2.4。番茄非根和根际土壤总有机碳(TOC)、微生物生物量碳(MBC),腐殖酸碳(HA-C),富里酸碳(FA-C)温室
的非土壤采用常规钻井方法,取出土壤图7混得很好;根际土壤被摇动土壤收集方法(随机选择一个工厂,挖出10 ~ 20厘米根系从土壤中(见图7),摆脱土壤松散结合根系,然后刷牙根表土用软毛的刷子的根际土样)。非根和根际土壤被随机取样3次,和样品立即回到房间。从新鲜的土壤和植物残留物被存储在冰箱里2毫米筛分后在20°C。TOC的内容,MBC、HA-C FA-C在10天内土壤测量和采样时间是一样的土壤呼吸速率。TOC和MBC熏蒸提取法测定了Chatterjee et al。40]。HA-C和FA-C从土壤中提取样本根据太阳的过程等。41]。
3.3。产量和水分利用效率
四个西红柿被随机选择从每个情节,收益率是衡量成熟后0.01克精密电子秤。获得了单株产量后,番茄产量每公顷计算(9]。
土壤体积含水量的0 ~ 10厘米,10 ~ 20厘米,20 ~ 30厘米,30 ~ 40厘米,40 ~ 50厘米,50 ~ 60厘米,60 ~ 70厘米,70 ~ 80厘米是衡量土壤水分传感器(TRIME-PICO-IPH IMKO, Inc . Ettlingen,德国)。监控种植,前后两个监视点选择在每个区(监视点1被安排在微孔流出,和监控2被安排在两组之间的距离m作用在垂直方向流动,在其中 ,图6)。作物耗水量( )和作物水分利用效率( )通过公式(2)和公式(3)[9,42]:
的公式:是作物耗水量在经济增长时期,mm;作物生长时期的灌溉定额,mm;与计划湿润层深度, ;和和是80厘米的平均土壤体积含水量有时吗和 ,分别(cm3/厘米3)。
的公式,作物水分利用效率,公斤/米3;作物籽粒产量,公斤/嗯2。
4所示。数据分析
SPSS22.0的显著差异(IBM作物。美国纽约,纽约州阿蒙克)进行了分析测试和显著性水平被设定 。OriginPro2019 (OriginLab公司,北安普顿,妈,美国)被用来画的图。Mathematica12.0 (Wolfram研究,纽约,纽约,美国)是用于回归分析。
5。结果
5.1。不同处理对土壤水分的影响和热的温室番茄
微孔组间距(L)没有显著影响土壤水分和热量在番茄的nonroot区和根区( ,见表2)。灌溉量(我)也表现出显著的影响在非根和根区土壤水分和热量的番茄 )。
nonroot区土壤温度和根区土壤温度的春天和秋天西红柿L1I2处理增加了6.16%和6.38%,1.78%和8.36%,分别比对照的7.58%和9.45%,8.58%和14.78%高于CK2的分别。体积含水量的nonroot区和根区番茄L1I2处理增加了8.75%和3.64%,0.57%和3.64%,与对照相比,分别增加了9.85%和9.34%,14.83%和16.80%与CK2相比,分别。随着灌溉量的增加,体积含水量的nonroot区和根区番茄第一次增加,而土壤nonroot区温度和番茄根区温度下降。根区土壤nonroot区温度、温度、nonroot区体积含水量,和根区体积含水量的番茄与微孔组30厘米的间距略高于50厘米的约0.19%和2.55%,2.71%和2.02%,2.22%和6.69%,5.59%和7.38%,分别。
5.2。不同治疗方法对土壤的影响有限2浓度在番茄Nonroot区和根区
微孔组间距(L)对公司没有显著影响2浓度在番茄的nonroot区和根区土壤在不同深度(见表3)。灌溉量(我)也表现出显著的正面效应有限公司2浓度在番茄的nonroot区和根区土壤在不同深度。它们之间的相互作用对CO的浓度没有显著影响2在nonroot区和根区不同深度的土壤。
土壤中有限公司2浓度为0厘米的番茄明显低于20厘米土层的深度,表明随着土层深度的增加,土壤中有限公司2浓度增加。随着季节变化,土壤有限公司2秋番茄的浓度低于春季番茄。的有限公司2浓度nonroot区0 cm土层和有限公司2浓度在0厘米的根区土壤处理L1I2分别为2.69%和1.79%,0.47%,比对照高1.24%,6.55%,4.96%,7.74%和12.43%高于CK2的分别。的有限公司2浓度nonroot区20厘米土层和有限公司2浓度20厘米的根区土壤处理L1I2分别为4.06%和-1.32%,1.68%,比对照高3.89%,11.03%,2.20%,8.07%和20.97%高于CK2的分别。
随着灌溉量的增加,土壤有限公司2浓度的番茄nonroot区和根区不同深度增加,然后降低。的有限公司2浓度nonroot 0 cm土壤,带有限公司2浓度0厘米的根区土壤中,有限公司2浓度nonroot区20厘米的土壤,和有限公司2在20厘米的根区土壤浓度高于50厘米的番茄土壤的微孔组间距30厘米。
5.3。不同处理对土壤呼吸速率的影响的温室番茄
图8表明微孔组间距对呼吸率没有显著影响番茄的nonroot区和根区土壤。灌溉量有显著影响的呼吸率nonroot区和番茄的根区土壤( )。nonroot区和根区土壤呼吸率秋天的番茄分别约2.81%和4.14%低于春季番茄,分别。土壤呼吸速率在春天秋天番茄和番茄的根区高出约14.66%和16.25%,在nonroot区,分别。
与对照相比,nonroot区呼吸率和根区土壤呼吸速率L1I2春番茄和秋番茄增加了11.39%和6.22%,4.80%和7.26%,分别增加了27.08%和39.70%,42.25%和37.06%,分别与CK2相比。随着灌溉量的增加,番茄的呼吸率nonroot区和根区土壤先增加,然后出现了轻微的下降趋势。30厘米的土壤呼吸速率与微孔组间距比50厘米高。
5.4。不同治疗方法对相关的影响土壤碳含量在温室番茄
从表可以看出4的微孔组间距对TOC没有显著影响,MBC, HA-C,和非FA-C与春番茄和秋番茄根际土壤;对TOC灌溉量有显著影响,MBC, HA-C, FA-C非根和根际土壤春天秋天番茄和番茄。TOC, MBC、HA-C FA-C春番茄和秋番茄根际土壤的分别为27.94%和26.97%,19.47%和25.23%,19.47%和22.20%,8.15%和2.78%,高于非根的土壤,分别。
土壤的非春番茄和秋番茄,TOC, MBC, HA-C,和FA-C L1I2治疗均高于对照的8.24%和4.44%,2.36%和6.03%,2.09%和6.23%,0.36%和2.72%,分别也高于CK2约13.19%和5.59%,7.22%和10.69%,9.72%和16.15%,6.89%和11.24%,分别。春番茄和秋番茄的根际土壤,TOC, MBC, HA-C,和FA-C L1I2治疗均高于对照的6.64%和1.60%,2.38%和1.14%,3.37%和3.49%,1.32%和2.57%,分别高于也CK2约10.12%和10.31%,11.39%和11.30%,17.55%和7.55%,6.39%和12.86%,分别。随着灌溉量的增加,TOC, MBC, HA-C, FA-C非根和根际土壤的春番茄和秋番茄增加,然后下降。TOC, MBC、HA-C FA-C非根和根际土壤的春天秋天番茄和番茄在微孔组30厘米的间距比50厘米高。
5.5。的影响不同的治疗方法对番茄产量和水分利用效率
从图可以看出9,微孔组间距有显著影响产量和水分利用效率的春天和秋天西红柿( )。灌溉量有显著影响产量和水分利用效率的春天和秋天西红柿。
与对照相比,产量和水分利用效率的春番茄和秋番茄L1I2处理增加了19.39%和4.54%,10.03%和2.32%,分别。与CK2相比,产量和水分利用效率的春番茄和秋番茄L1I2处理增加了20.46%和49.22%,31.02%和58.05%,分别。春天秋天番茄和番茄的产量对待L1I2约为31.88%和28.03%,0.96%和1.43%,47.73%和44.49%,24.74%和21.09%,12.21%和7.48%,高于L1I1, L1I3, L2I1, L2I2和L2I3分别。随着灌溉量的增加,春天秋天番茄和番茄的产量增加,而春番茄和秋番茄的水分利用效率降低。春季番茄的产量和水分利用效率和秋番茄与微孔间距30厘米高于50厘米的约16.00%和13.01%,20.85%和14.25%,分别。
5.6。回归分析的土壤呼吸速率和产量Microsprinkler灌溉在塑料薄膜
从图可以看出5,有一个对数之间的关系和(公式(4)和一个二次曲线关系和(公式(5))。
通过以上两个方程,同时建立之间的关系和可以获得, 。回归模型(4),确定系数和回归 ,表明的程度可以解释在这个模型中是82%,系数可以预测的 。回归模型(5),确定系数和回归 ,表明的程度可以解释在这个模型中是69%,系数可以预测的 。
6。讨论
6.1。灌溉方式对土壤微环境的影响和土壤呼吸率
之前的研究表明,不同灌溉方式导致不同形式的水进入土壤。它可以改变土壤湿润体的形状,干燥和潮湿的区域的大小,和周期的数量和影响土壤有机质的矿化分解率,微生物生物量,土壤酶活性和增加或减少CO的浓度2在土壤中。在浓度梯度驱动下,土壤的扩散速度有限公司2表面增加或降低(38,43]。之间存在着正相关土壤呼吸速率和土壤水分在干旱和半干旱地区,在土壤水分的限制主要体现在减少的可用性土壤有机质和土壤微生物的死亡造成的低水势(44,45]。在这项研究中,土壤呼吸速率的番茄MSPF高于滴灌在塑料薄膜(见图8)。可能在同样的工作压力和灌溉量,塑料薄膜下的污水滴灌的速度是0.067倍MSPF,和灌溉时间的增加,这样的比率水平垂直迁移距离以下滴灌土壤水的塑料薄膜小于MSPF,和高水平运动的土壤水分很容易增加耕作层的润湿量(0 ~ 40厘米)单位面积(46]。番茄与滴灌的土壤水分在塑料薄膜主要集中在发射器,和有一个明显的干湿区和一个干湿持续时间长、限制微生物和酶的活动在干燥地区,和土壤含水量太高在潮湿的区域,从而降低土壤气体交换。因此,下滴灌的土壤呼吸速率低于MSPF塑料薄膜。汉堡等人发现的峰有限公司2发射从番茄土壤呼吸时发生粮食计划署大约是60% (47]。它主要是由于土壤水分是限制时土壤呼吸的主要因素 。过高或低土壤水分会降低土壤总量的稳定。土壤的破坏聚合物通常是伴随着有机碳源的利用率的增加,可以提高微生物和酶的活动和增加土壤碳的矿化48,49]。同时,土壤水分的增加提高微生物活性和植物生理活动;增加土壤TOC, MBC、HA-C FA-C;并进一步为微生物提供能源和增加土壤微生物呼吸活动。当 ,高土壤水分占据了大量的土壤孔隙,减少土壤氧气含量,并限制土壤气体扩散速率(39]。在这项研究中,wfp MSPF接近60%,MSPF的湿度和温度高于5.77%和4.30%,3.99%和13.47%(见表5)的滴灌在塑料薄膜,分别,这也可能是原因之一MSPF的更高的土壤呼吸。
发现番茄根区的土壤呼吸速率高于nonroot区。这可能是由于这样的事实,在作物根区土壤含有植物根系。先前的研究已经表明,多样性丰富,植物根际土壤中微生物活性高(50),和微生物和植物根系的呼吸很容易增加土壤呼吸率(有限公司2发射)[51,52]。在这项研究中,也发现,土壤呼吸速率的春季番茄高于秋季番茄。主要是因为春天的土壤温度番茄是32.19%高于秋季番茄(L1I2,见下表2),较低的温度可以减少细胞活性,不利于微生物和作物呼吸(53]。先前的研究已经发现,灌溉对土壤呼吸速率的影响是由于作物产量的增加来刺激根自养呼吸和土壤含水量的变化刺激土壤异养呼吸(54]。在这项研究中,番茄的产量和土壤水分的MSPF高于塑胶膜下滴灌(见图19.39和4.54%9(见表)和5.77和4.30%2),分别表明MSPF可以增加土壤呼吸速率的增加,导致土壤有限公司2发射率。温室农业的土壤呼吸率的增加导致温室番茄产量的形成,从而达到一个新的动态平衡中番茄作物水分利用效率、产量、和有限公司2排放温室菜地。
本研究发现,春天秋天番茄和番茄林冠下的湿度MSPF约36.03%和25.20%低于microsprinkler灌溉(见图10),分别。这可能是由于大量的微孔隙的单位长度microsprinkler灌溉、水喷雾是容易分裂,和表面润湿面积的增加也容易增加无效的水分蒸腾,从而导致在空气湿度显著增加番茄生长的微环境,这是符合人的发现等。15]microsprinkler灌溉的作用机理进行了探讨。结果还表明,土壤呼吸速率下的番茄MSPF高于microsprinkler灌溉、MSPF下和番茄的产量高于4.69%和49.22% microsprinkler灌溉(见图9),这是符合舍尔的结论等。54]。主要是由于低氧含量的空气湿度,将减少土壤微生物活动,有氧呼吸及其副产品有限公司2排放也会减少。作物产量的增加将进一步刺激的自养呼吸根,导致更高的MSPF土壤呼吸速率。这项研究还发现,土壤粮食计划署MSPF下0 ~ 10厘米的约60%,高于10.15%和6.33%的microsprinkler灌溉。同时,20厘米的土壤水分体积含量下MSPF是7.96%和7.22%(见表2)高于microsprinkler灌溉,表明土壤湿度也是影响土壤呼吸速率的主要原因之一MSPF下番茄。
6.2。影响微孔间距和灌溉量对土壤呼吸率
在这项研究中,微孔组间距对土壤呼吸率几乎没有影响,这可能是由于大流量和短灌溉MSPF单一群体的持续时间。当粮食计划署流大于土壤渗透速率,很容易产生局部microrunoff,这就增加了土壤水分水平运输距离,减少相对较小的微孔组间距的影响。没有显著差异在0 ~ 10厘米土壤两组之间的粮食计划署( )。也发现,微孔组间距对土壤水分和温度没有明显影响。先前的研究已经发现,水和热量变化直接影响土壤微生物和酶活性,从而改变土壤TOC, MBC, HA-C, FA-C周期(38,55]。没有显著差异,土壤中TOC MBC, HA-C,和FA-C不同微孔之间的间距,这进一步表明,微孔间距对土壤呼吸速率影响很小。
先前的研究已经发现,适当减少灌溉量可以降低土壤呼吸速率。随着灌溉量的增加,土壤水分刺激根呼吸和土壤微生物活性,导致土壤呼吸速率的增加(34,35]。然而,灌溉量增加到一定程度时,作物根有氧呼吸和土壤微生物活动逐渐抑制,进一步抑制土壤呼吸速率(56,57]。这可能也是其中一个原因为什么土壤呼吸速率增加,然后下降随着灌溉量的增加。陈et al。(39]研究表明,土壤呼吸速率随灌溉量的增加,这与本文的结论不一致。这可能是由于不同灌溉量。最高的灌溉量陈et al。Epan 1.0年代研究,而本研究最高的是1.2 Epan。Agbna et al。58和朱et al。59)发现,当番茄滴灌灌溉量的增加从0.5到1.0 (Epan Epan,收益率增加而WUE减少。它表明MSPF对番茄产量和水分利用效率的影响是类似于滴灌,MSPF是适合温室番茄灌溉。
6.3。土壤微环境之间的相关性,土壤呼吸率和收益率的番茄Microsprinkler灌溉在塑料薄膜
之前的研究表明,当保护农业空间相对封闭和灌溉用水有限,减少灌溉量,提高温室有限公司2浓度可以提高温室番茄的产量和品质60,61年]。在这项研究中,人们发现有一个土壤呼吸率和收益率之间存在显著的正相关(见图11),这是符合的结论Mancinelli et al。62年)发现,有一个公司之间的正相关关系2发射率番茄滴灌下土壤和收益率。这可能是因为温室微环境相对封闭,有限公司2内容是有限的。光呼吸速率高的番茄,增加大气CO2浓度在一定范围内不仅可以提供更充足的原材料进行光合作用也增加(RuBP)羧化酶的活性,核酮糖5-diphosphate,这有利于加快RuBP在叶绿体的约束力有限公司2进入叶绿体,从而提高光合作用来解决公司的能力2、格式化3-phosphoglyceric酸(PGA),进一步合成光合碳水化合物通过C3骑自行车63年,64年]。在这项研究中,有一个积极的土壤水分与土壤呼吸速率之间的相关性(见图11),这是符合了魏et al。65年]当玉米种植下滴灌土壤水分含量低于田间持水量。这项研究还发现,有一个协同变化的TOC和MBC MSPF下番茄的土壤,这是与土壤呼吸速率呈正相关(见图11)。这是符合这一发现汉et al。66年]研究土壤的变化TOC和MBC滴灌下,这表明MSPF对土壤TOC和MBC的影响类似于滴灌在塑料薄膜。
先前的研究已经发现,有一个重要的土壤温度与土壤呼吸速率之间的正相关关系(34,65年,67年]。然而,没有显著差异的积极影响温度对土壤呼吸速率的研究。也许MSPF的土壤水分分布相对均匀,在根区土壤水分和nonroot带西红柿不是过高或过低,土壤微环境是相对稳定的,它导致的减少温度对土壤呼吸速率的影响。王等人。68年)认为,当土壤的粮食计划署小于60%,之间存在着正相关的土壤呼吸速率和土壤粮食计划署;否则,它们之间存在负相关。在这项研究中,有一个积极的土壤粮食计划署与土壤呼吸速率之间的相关性的温室番茄,这是不符合的结论之间存在着负相关的土壤呼吸速率和土壤滴灌下粮食计划署(69年]。这可能是由于不同的土壤类型、灌溉方式、灌溉量控制的实验。陈用滴灌番茄杨凌土壤(棕壤土)和灌溉量增加从0.6 Epan Epan到1.0。然而,在这项研究中,番茄是灌溉与MSPF砂壤土(黄色肉桂土壤),从0.7 Epan和灌溉量增加到1.2 Epan。
7所示。结论
本文通过研究温室土壤微环境的响应机制,土壤呼吸速率,和番茄产量在不同微孔组间距和灌溉MSPF,合适的微孔组间距和灌溉量的MSPF温室番茄生长。结果表明,与塑胶膜下滴灌相比,和春天秋天番茄和番茄的产量增加了19.39%和4.54%,分别。与microsprinkler灌溉相比,番茄产量、水分利用效率,和土壤呼吸速率在MSPF春秋分别增加了20.46%和49.22%,31.02%和58.05%,34.66%和38.38%,分别。在这项研究中,温室番茄MSPF增加了土壤呼吸率(有限公司2发射);然而,番茄产量和WUE也提高,表明MSPF能够实现一个有效的温室公司之间的动态平衡2、收益率和WUE。微孔组间距对土壤呼吸速率无显著影响。与微孔组50厘米间距相比,30厘米微孔组间距增加番茄产量和WUE的16.00%和13.01%,20.85%和14.25%,分别。随着灌溉量的增加,土壤呼吸速率在根和nonroot区和春天秋天番茄和番茄的产量增加,然后下降,和的显示一个下降的趋势。至于土壤呼吸速率,在根区高于nonroot区内,存在一个对数函数关系nonroot区域的土壤呼吸率和土壤呼吸速率在根区,有一个二次土壤呼吸率和收益率之间的关系在nonroot区。综合考虑我们的研究结果,结合30厘米微孔的间距和1.0 Epan推荐下的温室番茄MSPF位于中国的西北地区。本研究可以提供理论数据和实验支持设施农业节水灌溉和产量增加番茄和MSPF的土壤碳循环机制的分析。尽管这项研究的结果解释的影响不同的微孔组间距和灌溉量对土壤呼吸率和产量的西红柿,它仍然是一个悬而未决的问题如何改变土壤酶活性和微生物群落结构,进一步推动土壤呼吸速率的变化和产量在不同微孔间距和灌溉量。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
支持这项工作由中国自然科学基金会(41807041号),陕西省水利科技项目(2015 slkj-07),河南水利科技项目(GG202043)、河南省科技项目(212102110069),西安科技计划(20193052 yf040ns040)、广东省自然科学基金(2018号a0303130149),广州和科技项目(排名20181002 sf0530)。