增氧灌溉對秋黃瓜根系生長的影響

胡德勇，姚幫松，SU Ninghu，沈　維

( 1.湖南農業大學 工學院，長沙　410128；2.澳大利亞詹姆斯庫克大學，湯斯維爾市州　Q4810 )

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增氧灌溉對秋黃瓜根系生長的影響

胡德勇1，姚幫松1，SU Ninghu2，沈維1

( 1.湖南農業大學 工學院，長沙410128；2.澳大利亞詹姆斯庫克大學，湯斯維爾市州Q4810 )

為了探明增氧灌溉對作物根系生長的影響，以大棚秋黃瓜為研究對象，采用增氧灌溉技術進行大棚盆栽試驗研究。結果表明：從幼苗期到結瓜期，秋黃瓜的主根長、須根數、鮮根質量、干根質量對比結果均為T1>T2>CK，且T1與CK相比，3個階段的主根長分別高出35.37%、50.13%、46.23%，須根數分別增加142.25%、14.66%、65.89%，鮮根質量分別提高80.93%、45.75%、22.30%，干根質量分別增長125.81%、19.67%、64.12%。可見，幼苗期后，加大對秋黃瓜耕作層土壤氧氣補給力度，更有利于秋黃瓜根系生長。

增氧灌溉；秋黃瓜；根系

國內外部分學者[1-6]研究認為，不通氣的土壤或者土壤的氧氣不足是作物生長的主要限制因子之一，土壤通氣能促進作物根部的新陳代謝，增加作物的葉綠素質量分數，改善作物的品質，增加作物的產量。增氧灌溉通過增加灌溉水中氧氣的質量分數，改善作物灌溉后根系出現的供氧不足以及缺氧癥的根區生長環境，保障根系生長的功能、土壤微生物的活動及礦物質的轉化，提高水肥的利用效率[2-3]。本研究利用增氧灌溉原理與技術，對秋黃瓜不同生育階段進行不同根際通氣處理試驗，通過對其根系生長主要農藝性狀指標的比較研究，探明增氧灌溉對秋黃瓜根系生長的影響，為優化和改善秋黃瓜的土壤生長環境和栽培技術提供科學依據。

1　材料與方法

1.1供試材料

試驗在湖南農業大學耘園基地玻璃大棚內進行，試驗品種為山東省農科院蔬菜研究所生產的“露地生金”牌秋黃瓜。供試土壤為第四紀紅土發育的紅黃泥，取耘園基地大田內土壤耕作層熟土，其基本理化性狀為土壤pH 6.03，田間持水率40.59%，有機質、全N、全P和全K質量分數分別為17.74 g·kg-1、1.51 g·kg-1、191 g·kg-1、13.03 g·kg-1，堿解N、速效P和速效K質量分數分別為219.14 mg·kg-1、5.65 mg·kg-1、201.88 mg·kg-1。

1.2試驗設計

采用盆栽試驗隨機區組設計，設3個處理，處理1(T1)為早(6：00)中(12:00)晚(18:00)3次增氧灌溉，處理2(T2)早上(6:00)一次增氧灌溉，處理3為對照組(CK)，單盆直徑23 cm，高30 cm，每盆裝土6 kg，每處理36盆，共108盆。8月22日播種，將秋黃瓜生育期分為發芽期(8月22日至8月29日)、幼苗期(8月30日至9月14日)、初花期(9月15日至10月7日)、結瓜期(10月8日至11月12日)4個階段，每盆播種6粒，幼苗期過后間苗，每盆留苗1株。用自制增氧灌溉設備(專利號ZL201320187007.X)對土壤根際不同氧氣環境進行控制，每次增氧灌溉都要使得土壤中氧氣質量分數達到或接近大氣質量分數，用土壤通氣性測定儀(DIK-5001)監控增氧過程。病蟲草害及其他田間管理與當地露天栽培相同，11月12日收獲。

1.3取樣及測定項目

鮮根和干根質量在室內用Setra EL-4100電子稱測定，鮮根質量直接測定，干根質量待樣品殺青烘至恒質量后測定(烘干時首先放入101-2型恒溫干燥箱中用105 ℃殺青10 min，再調溫至80 ℃烘24 h)。

根數用根袋法測定[8]，用清水洗凈，盡量保持根系完整。

以上鮮根和干根質量及根數的測定，均為每處理每個生長發育階段末期隨機取樣3株進行。

1.4數據統計

采用DPS 7.05專業版和Excel 2007軟件進行數據處理和統計分析。

2　結果與分析

2.1增氧灌溉對大棚秋黃瓜主根長的影響

由圖1可知，T1、T2與CK相比，對秋黃瓜不同生育時期主根長度有顯著影響，方差分析達到顯著或極顯著水平，雖然發芽期T1的根長小于CK，僅為CK的67.58%，但是T2的根長大于CK，高出CK 12.47%，這一方面說明幼苗期根系生長需要較好的根際氧環境，T2每天增氧灌溉1次對幼苗主根生長有利，但另一方面也說明T1加氧次數過多可能導致耕作層土壤擾動較大，從而影響幼根生長。從幼苗期開始到結瓜期3個階段主根長度生長趨勢漸趨一致，對比結果均為T1>T2>CK，且T1與CK相比，3個階段分別高出35.37%、50.13%、46.23%，T2與CK相比，3個階段分別高出8.44%、20.72%、6.56%，說明從幼苗期后，加大對秋黃瓜耕作層土壤氧氣補給力度，更有利于秋黃瓜主根生長。而且不同生育時期影響程度也各不相同，從3個處理根長數據對比分析來看，T1對幼苗期、初花期和結瓜期根長的影響較大，T2對發芽期影響較大。可見，增氧灌溉對秋黃瓜各生育期主根生長均有促進作用。

2.2增氧灌溉對大棚秋黃瓜須根數的影響

由圖2可知，T1、T2與CK相比，對秋黃瓜不同生育時期須根數量有顯著影響，影響的趨勢與主根長基本一致，方差分析達到顯著或極顯著水平。發芽期T1、T2的根數均小于CK，為CK的46.32%和89.02%，且T1T2>CK，且T1與CK相比，3個階段分別高出142.25%、14.66%、65.89%，T2與CK相比，3個階段分別高出59.27%、9.68%、10.40%，說明從幼苗期后，加大對秋黃瓜耕作層土壤氧氣補給力度，更有利于秋黃瓜根系生長。而且不同生育時期影響程度也各不相同，從3個處理不同生育期根數對比分析來看，T1對幼苗期、初花期和結瓜期根長的影響較大，且對幼苗期須根生長的影響最為明顯，其次為結瓜期，這也與增氧灌溉利于秋黃瓜幼苗根系生長，從而提高壯苗指數相符合，同時結瓜期的影響明顯應該與增氧灌溉增強根系活力有密切關系。因此，說明增氧灌溉對秋黃瓜各生育期根系生長均有促進作用，而且還有利于增強根系活力。

圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05),不同大寫字母表示處理間差異極顯著(P<0.01),下同。

Lowercase letters in Fig show significant difference at level ofP<0.05，uppercase letters show very significant difference at level ofP<0.01,the same as below．

圖1不同處理下秋黃瓜不同生育時期根長的變化

Fig.1Changes of different treatments on length of autumn

cucumber main root at different growth stages

圖2　不同處理下秋黃瓜不同生育時期須根數的變化

2.3增氧灌溉對大棚秋黃瓜鮮根質量的影響

由圖3可知，T1、T2與CK相比，對秋黃瓜不同生育時期鮮根質量也有顯著影響，影響的趨勢與主根長和根數基本一致，方差分析達到顯著水平。發芽期T1的鮮根質量小于T2和CK(T2和CK基本一致)，為CK的66.28%，這也進一步說明加氧次數過于頻繁可能導致耕作層土壤擾動較大，從而影響幼根生長；從幼苗期開始，初花期和結瓜期3個階段鮮根質量增加趨勢漸趨于一致，均表現為T1>T2>CK，且T1分別高出CK 80.93%、45.75%、22.30%，T2分別高出CK 46.19%、0.59%、12.69%，說明從幼苗期后，加大對秋黃瓜耕作層土壤氧氣補給力度，更有利于秋黃瓜根系生長，而且不同生育時期影響程度也各不相同，從3個處理根數對比分析來看，T1對幼苗期、初花期和結瓜期鮮根質量的影響較大，且對幼苗期鮮根質量的影響最為明顯，其次為初花期、結瓜期，這也與增氧灌溉利于秋黃瓜幼苗根系生長，從而提高壯苗指數相符合。因此，再次說明增氧灌溉對秋黃瓜各生育期根系生長有促進作用。

圖3　不同處理下秋黃瓜不同生育時期鮮根質量的變化

2.4增氧灌溉對大棚秋黃瓜干根質量的影響

由圖4可知，T1、T2和CK相比，對秋黃瓜不同生育時期干根質量也有顯著影響，影響的趨勢與主根長、根數和鮮根質量基本一致，方差分析達到顯著或極顯著水平。發芽期T1、T2的干根質量均小于CK，分別為CK的49.68%和82.99%，進一步說明加氧過程過于頻繁可能導致耕作層土壤擾動較大，從而影響幼根生長；從幼苗期開始，初花期和結瓜期3個階段，T1的干根質量增加優勢逐漸顯現，均高于T2和CK，且T1與CK相比，分別高出125.81%、19.67%、64.12%，T2與CK相比，分別高出28.71%、3.28%、39.41%，說明從幼苗期后，加大對秋黃瓜耕作層土壤氧氣補給力度，更利于秋黃瓜根系生長和干物質的積累。

圖4　不同處理下秋黃瓜不同生育時期干根質量的變化

2.5增氧灌溉對大棚秋黃瓜根系干鮮比的影響

由圖5可知，不同處理對秋黃瓜不同生育時期根系干鮮比也有顯著影響，方差分析達到顯著水平。不同處理4個生育時期的根干鮮比分別為T1，4.89%、16.39%、5.91%、5.49%；T2，5.32%、12.46%、7.39%、5.06%；CK，6.53%、13.14%、7.19%、4.09%；從不同處理不同生育時期干鮮比的絕對比率來看，不同處理條件下秋黃瓜根系干鮮比最大值均在幼苗期，其次為初花期；從不同處理不同生育時期干鮮比的對比來看，發芽期CK>T2>T1，幼苗期T1>T2> CK，初花期T2>CK>T1，結瓜期T1>T2>CK；從根系干物質積累來看，4個生育時期的最佳處理分別為發芽期CK，幼苗期T1，初花期T2，結瓜期T1。

圖5　不同處理下秋黃瓜不同生育時期根系干鮮質量比

2.6不同處理對大棚秋黃瓜根系生長的綜合分析

如表1所示，綜合秋黃瓜主根長、須根數、鮮根質量、干根質量、干鮮比等根系農藝性狀指標特性分析，秋黃瓜4個生育時期較好的處理分別為：發芽期CK，幼苗期T1，初花期T1，結瓜期T1。

表1　秋黃瓜不同生育期不同根系指標的最佳處理

3　討論與小結

國外學者[1-7]通過試驗發現，作物常因根際土壤中氣相比例低，或土壤氣體中CO2濃度高而O2濃度低，都會影響作物根系的吸收及生長發育，進而影響作物地上部的生長發育。國內學者[8-15]分別以馬鈴薯、水稻、菠蘿、甜瓜等為研究對象，通過機械增氧、化學增氧等不同的通氣試驗，設計的不同處理的產量、農藝特性和生理特性都得到具有顯著差異的結論。本研究結果表明， T1和T2處理與CK相比，對秋黃瓜不同生育時期主根長度、須根數量、鮮根質量、干根質量及根系干鮮比有顯著影響。從研究結果來看，幼苗期后，加大對秋黃瓜耕作層土壤氧氣補給力度，更有利于秋黃瓜根系生長，有利于秋黃瓜根系干物質的積累和根系活力的增強。綜合秋黃瓜主根長、須根數、鮮根質量、干根質量、干鮮比等根系農藝性狀指標特性分析，秋黃瓜4個生育時期較好的處理分別為：發芽期CK，幼苗期T1，初花期T1，結瓜期T1。

顏啟傳[16]研究認為，種子發芽時有氧呼吸特別強烈，需要充足的氧氣供應，而且一些酶的活動也需要氧氣參與，當種子吸水時，隨吸水量增加，其需氧量也增加，當種子處于吸水停滯期，耗氧量相對穩定，但當胚根突破種皮時，其需氧量又急劇增加。因此，如果發芽期供氧不足，種子進入缺氧呼吸，產生醇、酸類物質，就會使得種子的發芽率下降。而本研究結果表明，發芽期T2好于T1，說明秋黃瓜幼苗期根系生長需要較好的根際氧環境，但機械氣態增氧方式過多可能導致耕作層土壤擾動較大，從而影響幼根生長。所以，對幼苗階段增氧灌溉的方式還有待于進一步研究。

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Corresponding authorYAO Bangsong,male,professor.Research area:efficient utilization of agricultural water.E-mail:yaobangsong@sohu.com

(責任編輯：潘學燕Responsible editor:PAN Xueyan)

Efects of Aerated Irrigation on Growth of Autumn Cucumber Root

HU Deyong1,YAO Bangsong1,SU Ninghu2and SHEN Wei1

(1.College of Engineering,Hunan Agricultural University,Changsha410128,China;2.James Cook University,Australia TownsvilleQ4810,Australia)

Taking autumn cucumber as research object, we used aerobic irrigation technology and greenhouse pot experiment to study the effects aerobic irrigation on autumn cucumber root. The results showed that there was a significant effect on the growth of autumn cucumber root at different stages. From the seedling stage to the cucumber formation, the control result in the length of root,the number of fibrous root,the fresh mass of root,the dry mass of root was in the order T1>T2>CK；and we compared T1 with CK at the above three same stages, the length of root 35.37%, 50.13%, 46.23% higher respectively, the numbers of fibrous root respectively increased 142.25%,14.66%, 65.89%, the fresh mass of root increased 80.93%, 45.75% and 22.30% respectively, the dry mass of root respectively increased 125.81%, 19.67%, 64.12%. Therefore, increasing farming layer soil oxygen to autumn cucumber was more conducive to the growth of the root of autumn cucumber after the seedling stage.

Aerated irrigation; Autumn cucumber；Root

2015-10-30Returned2015-12-10

National Natural Science Foundation of China (No. 31401951);Program of National International Cooperation in Science and Technology (No. 2013DFG91190).

HU Deyong,male,Ph.D.Research area: agricultural of environmental science and engineering.E-mail:hdy9609@hunau.net

2015-10-30

2015-12-10

國家自然科學基金(31401951)；國家國際科技合作專項(2013DFG91190)。

胡德勇，男，博士，研究方向為農業環境科學與工程。E-mail：hdy9609@hunau.net

姚幫松，男，教授，研究方向為農業水資源高效利用。E-mail：yaobangsong@sohu.com

Q945

A

1004-1389(2016)08-1224-05

網絡出版日期：2016-07-14

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160714.1105.032.html