地下滴灌加气技术研究进展.pdf

2022 年 10 月 灌溉排水学报 Oct 2022 Journal of Irrigation and Drainage 第null 41 卷 第null 10 期 No 10 Vol 41 34 文章编号 1672 3317 2022 10 0034 07 地下滴灌加气技术研究进展 孙 昊 1 莫 彦 2 李光永 1 张彦群 2 龚时宏 2 1 中国农业大学 北京 100091 2 中国水利水电科学研究院 水利研究所 北京 100048 摘 要 地下滴灌加气技术是通过对 地下滴灌管网加气来改善根区土壤通气条件 避免低氧胁迫对作物造成不利影 响 促进作物增产提质 的一 种新型灌溉技术 明确 不同条件下地下滴灌加气技术的实施效果 确定适宜的加气灌溉 模式与配套设备是推动该技术规模化应用的关键 通过总结 近年来地下滴灌加气技术的相关研究进展与成果 全面 总结了作物生长适宜的根区土壤氧气条件 以及地下滴灌加气 技术对土壤环境与 作物生长的改善效果 并重点探讨了 加气模式与加气设备的应用现状 存在的 问题和 发展趋势 目前 地下滴灌加气技术在作物产量与品质提升方面效 果显著 但仍存在需进一步研究和解决的问题 首先是作物需按时 按需加气 其次需要 从 气源 灌溉系统 土壤 环境 作物生长 全过程提升加气综合利用效率并 研发实用 高效的 地下滴灌 专用加气设备 关 键 词 地下滴灌 加气灌溉 氧气量 阈值 加气模式 加气设备 中图分类号 TV93 文献标志码 A doi 10 13522 ki ggps 2021579 OSID 孙昊 莫彦 李光永 等 地下滴灌加气技术研究进展 J 灌溉排水学报 2022 41 10 34 40 SUN Hao MO Yan LI Guangyong et al Development in Aerated Subsurface Drip Irrigation A Review J Journal of Irrigation and Drainage 2022 41 10 34 40 0 引 言 1 土壤 孔隙中的 氧气是植物根系 土壤微生物与动 物呼吸作用的重要氧气来源 1 与水 肥 热 光共同 构成作物生长的主要影响因素 2 土壤黏粒量高 地下 水埋深浅 洪涝灾害等自然因素和农业机械碾压 过 度灌溉施肥等人为因素 均 会导致土壤氧气 量 降低 3 出 现低氧胁迫现象 对作物产生一系列的生理危害 根 系对土壤中水分与养分吸收能力下降 4 进而造成 叶片 变黄脱落加快 新叶形成受阻 植物生长态势和生长 速率减缓 干物质减少 果实品质低劣等现象 5 加气 灌溉能优化 土壤 三相比例 改善土壤微生物活性 酶 活性 氧化还原反应等土壤微环境 提高土壤生产力 地下滴灌 SDI 作为加气灌溉的最适宜载体 可直接向根区输送水气混合液或微型气泡实现增氧 大量研究证实 SDI 加气能有效改善土壤环境 提高作 物产量与品质 6 然而 目前针对 SDI 加气的技术参 数 与加气效果的研究结果并不一致 制约了加气技术 模式的提出和应用 基于此 本文通过梳理主要作物 根区适宜氧气量范围 总结 SDI 加气效果 加气模式 和加气设备的应用与优化等多方面的研究成果 挖掘 收稿日期 2021 11 23 基金项目 中国水科院基本科研业务费项目 ID0145B042021 国家自然 科学基金 项目 51909276 作者简介 孙昊 1996 女 硕士研究生 主要从事节水灌溉与新技术 研究 E mail 1214612188 通信作者 莫彦 1988 男 高级工程师 主要从事节水灌溉新技术与 装备研究 E mail moyansdi 该研究领域存在的关键问题 提出急需进一步研究的 方向 旨在解决 SDI 加气技术存在的问题 为推动 SDI 技术规模化发展提供支撑 1 作物生长对土壤氧气 量的响应 土壤氧气主要由气态氧 C 和液态溶解氧 DO 组成 7 二者通常随土层深度的增加而减少 8 目前 关于 C和 DO的 适宜取值范围研究大多围绕蔬菜和瓜 果等经济作物开展 一般要求根区的 C 值不能低于 15 蔬菜适宜的 DO 范围为 10 20 mg L 果树适宜 的 DO 范围为 2 10 mg L 对于大豆 烟草 番茄 甜瓜等作物 当 C值 0 5 时 作物根系的抗氧化酶将产生应激反应 导致 根系受损甚至 生长停滞 9 当 C 值 10 园林植物 根系将会无法正常生长 10 纪拓 等 11 借助还原性铁粉 来控制甜茶幼苗根区土壤 的 氧气 量 当 C值 15 9 时 幼苗根系生长受 到抑制 当 C 值 12 时 幼苗无法 存活 尽管土壤 DO 量较低 但由于土壤溶液通常 以 膜状 的形式包裹在植株根系和土壤颗粒表面 土壤液 态溶解氧 更容易被根系吸收利用 12 当 DO 量为 0 5 2 0 mg L时 番茄根系的 有氧呼吸 将受阻或中断 根系活力减弱 生长速度减缓 当 DO量为 7 0 8 0 mg L 时 番茄根系活力最大 相比 DO 量为 1 2 6 4 mg L 条件下的番茄根系活力显著提高 了 84 3 13 但过高 的氧气质量浓度 DO 量为 40 mg L 又 会造成番茄根 系发育不良 DO 量为 30 mg L是水培番茄生长的上限 质量浓度 14 黄瓜具有较好的耐低氧性 13 但在低氧 孙昊 等 地下滴灌加气技术研究进展 35 DO 量为 0 9 1 1 mg L 胁迫下 黄瓜叶面积指数为 对照 DO 量为 8 0 mg L 的 63 8 其鲜 物质量 干 物质量分别降低 36 1 和 40 4 15 当使用微咸水加 氧滴灌时 小白菜的净光合速率和地上部鲜物质 量最 大值对应的 DO 量为 18 5 mg L 16 对于盆栽枸杞和无 花果 适宜的根区 DO量分别为 4 mg L和 6 0 mg L 17 苹果砧木幼苗在根区 DO 量为 1 5 2 0 mg L 的低氧胁 迫下会停止生长 18 不同作物以及生长阶段对土壤氧 气量的响应程度不同 基于作物适宜生长所需氧气量 范围制定科学合理的 SDI 加氧灌溉制度至关重要 2 地下滴灌加气效果 目前 绝大多数研究主要采用土壤氧气量 氧气 扩散率等物理指标以及土壤微生物 酶活性等生态指 标来定量表征 SDI 加气技术对土壤环境的改善作用 此外 还有学者通过研究作物生理 产量 品质和水 分 利用效率等方面的响应来分析 SDI 加气技术的应 用 效果 2 1 加气灌溉对土壤环境的影响 加气灌溉对土壤 C值提升幅度较小 对于塿土和 壤土 加气灌溉后土壤全生育期的 C值平均提升幅度 为 1 5 2 7 19 20 在加气时和加气后的有限时间内 有 一定幅度的增加 21 然而对于土壤呼吸速率 SRR 在 SDI 加气后显著提升 25 2 38 8 19 20 当灌水定 额较大 蒸发皿系数 Kp 0 9 时 SDI 加气技术能增 强土壤供氧能力 土壤氧气扩散率 ODR 和氧化还 原电位 Eh 比不加气处理分别提高了 14 9 和 9 7 22 作物根区是 土壤 根系 土壤微生物与酶 等因 素相互作用下的复杂系统 其中 土壤微生物是土壤 养分转化和生化反应的重要推动力 土壤硝化反应 速效磷合成等过程均受微生物影响 而土壤微生物群 落构成和种群数量与土壤氧气量相关 加气处理可提 高 0 15 cm 土层的微生物数量 提高有机肥使用效率 用于表征土壤微生物多样性的 Shannon 指数提高了 4 2 生物种类增加了 6 7 种 23 加气灌溉可通过 增加硝化细菌数量 减少反硝化细菌数量来促进土壤 硝化反应 24 硝态氮平均生成速率提高了 41 4 25 硝态氮 量 可增加 18 6 101 4 21 除了硝态氮 加气 灌溉还能提高 7 0 31 1 的土壤速效磷合成速率 26 促进温室果蔬对土壤钾元素的吸收 20 并能降低秸秆 还田后土壤中有毒还原性物质 Fe2 和 Mn2 量 27 土壤酶主要来源于土壤微生物 作物根系和植株 残体的分解 土壤动物的排泄物等 土壤脲酶和磷酸 酶 活性一般作为评价土壤肥力的参考指标 28 相比于 不加气处理 加气滴灌后滴头下方 0 20 cm 土层的土 壤脲酶与磷酸酶活性能提高 1 0 27 0 29 过氧化 氢酶活性能提高 11 9 30 此外 周云鹏 31 研究结果 表明 加气滴灌能提升 102 0 133 0 的脲酶量 2 2 加气灌溉对作物生理指标的影响 SDI 加气技术 主要通过促进作物根系生长来改 善地上部分生物量的积累 提高作物株高和茎粗 SDI 加气技术对大豆 鹰嘴豆 南瓜等作物的总根长 总 根表面积 总根体积和根系活力均有显著的提高作 用 32 其中 番茄的根系长度增加了 5 6 7 5 根 系活力提高了 7 6 17 5 33 在黄瓜发芽过程中 经过早 中 晚 3 次加气灌溉后 其发芽速率高峰值 比不加气处理显著提高了 27 5 34 循环曝气处理后 的小白菜干物质 光合速率 气孔导度与蒸腾速率分 别显著提高了 42 0 868 6 157 1 和 55 6 35 文丘里加气灌溉处理后 西瓜的叶 茎干质量分别增 加了 7 5 50 3 和 34 8 64 7 36 在 SDI 微纳米 气泡 加气条件下 春玉米株高和茎粗分别增加了 4 3 11 5 和 8 4 29 7 29 2 3 加气灌溉对作物产量 品质及 水分利用效率的影响 综合考虑成本投入 加氧效果和经济效益 SDI 加气技术主要应用在番茄 19 黄瓜 20 小白菜 35 西瓜 36 甜瓜 37 辣椒 38 菠萝 39 等温室果蔬上 少量应用在苜蓿 26 水稻 27 玉米 40 小麦 41 和马 铃薯 42 等粮食作物上 对于温室果蔬 SDI 加气后作 物的产量和水分利用效率分别提高了 3 6 66 4 和 5 9 60 0 对于大田粮食作物 SDI 加气后作物的 产量和水分利用效率分别提高了 5 2 29 2 和 5 2 20 5 表 1 表 3 维生素 C 可溶性固形物 可溶性糖量等是衡量果蔬品质的重要指标 在 水肥 调 节的基础上 加气灌溉能进一步改善果蔬品质 西瓜 的酸糖比能显著提高 11 2 54 4 番茄维生素 C 和 可溶性固形物量分别增加 10 4 44 0 和 1 0 3 9 表 1 表 3 3 地下滴灌加气模式与设备 3 1 加气模式 SDI 加气模式主要包含加气深度 加气频率 加 气时间和加气量 目前 学者们主要围绕加气频率和 加气量优选方面开展研究 加气时间较为固定 一般 随灌溉过程同步加气 3 1 1 加气深度 加气深度由滴灌带 管 埋深决定 在根区附近 加气能更有效地缓解低氧胁迫问题 26 但受深埋 SDI 存在作物出苗难 滴灌带 管 损坏不易更换 43 等问 题限制 在调查的 全部 文献中 92 9 的 滴灌带 管 埋深范围是 10 20 cm 属于浅埋滴灌 较浅的加气 灌溉排水学报 36 深度会造成严重的土壤氧气逸散现象 使得氧气利用 效率低 结合水分因素影响 10 cm 加气深度的甜瓜 产量比 25 cm 加气深度 降低 9 5 44 3 1 2 加气频率 过低的加气频率会造成土壤氧气量不能长期保 持在适宜范围 而过高的加气频率会扰动土壤 不 利于作物根系稳定 还会减少土壤真菌 放线菌等 微生物 量 37 利用文丘里射流器或微纳米气泡发生 机加气时 加气频率通常与灌水频率一致 通常为 1 3 6 d 次 利用空气压缩机或气泵加气时 学者们通 常采用 1 3 3 d 次的加气频率 表 1 表 3 大田粮食 作物适宜的加气频率一般为 5 d 次 26 温室番茄 19 西瓜 36 和甜瓜 45 等果蔬的加气频率为 2 3 d 次 也有 学者推荐番茄的加气频率为 6 d 次 46 表 1 以空气压缩机 或 气泵为 地下滴灌加气设备的 加气 效果 总结 Table 1 Study on aeration effect of subsurface drip irrigation aeration equipment using air compressor or air pump 序号 位置 试验 时间 土质 土壤 体积质量 g cm 3 栽培 方式 作物 加气 深度 cm 气源 加气时间 加气量 加气频率 d 次 1 土壤 环境 产量 水分利用 效率 文献 1 陕西 2014 2015 塿土 1 34 温室 甜瓜 25 air 每日17 00 19 00 50 Pt 次 3 10 8 30 0 37 2 陕西 2009 塿土 1 40 温室 甜瓜 20 air 灌水后 50 Pt 次 1 2 66 4 60 0 44 1 2 3 4 3 陕西 2010 1 40 温室 番茄 15 air 灌水后 50 Pt 次 1 28 5 23 3 52 4 陕西 2009 2010 塿土 1 39 温室 甜瓜 20 air 灌水后 50 Pt 次 2 27 4 53 0 53 5 河南 2016 黏 土 1 42 温室 小白菜 10 air 灌水后 50 Pt 次 与灌水 频率一致 52 7 54 注 Pt 土壤孔隙度 缺少参数 最优处理 土壤环境 产量及水分利用效率列表数据表示为加氧处理与不加氧处理相比的增加 减少比例 单位均为 表 2 以文丘里射流器为地下滴灌加气设备的加气效果总结 Table 2 Study on aeration effect of subsurface drip irrigation aeration equipment using air injection 序号 位置 试验 时间 土质 土壤 体积质量 g cm 3 栽培 方式 作物 加气 深度 cm 气源 加气 时间 加气量 加气频率 d 次 1 土壤环境 产量 水分利用 效率 文献 1 陕西 2013 2014 塿土 1 34 温室 番茄 15 air 灌水时 0 1 0 3 L 次 2 3 土壤氧气量增加 1 4 1 5 SRR 增加 34 1 23 1 23 1 19 2 陕西 2018 塿土 1 34 温室 黄瓜 15 air 灌水时 掺气比为灌水 定额的 17 10 SRR 增加 25 2 土壤氧气量 增加 2 0 18 6 12 5 20 3 澳大利亚 2015 黑土 温室 小白菜 10 air 灌水时 掺气比为灌水 定额的 15 与灌水 频率一致 56 5 35 4 河南 2018 黄黏土 1 41 温室 辣椒 10 air 灌水时 灌溉水溶解氧 质量 浓度 40 mg L 灌水定额 与灌水 频率一致 SRR 增加 40 4 土壤脲酶活性 提高 150 0 40 7 38 5 澳大利亚 2002 变性土 1 30 温室 棉花 20 air 灌水时 掺气比 12 灌水定额 与灌水 频率一致 38 0 16 0 46 6 河南 2016 黏 土 1 42 温室 草莓 10 air 灌水时 掺气比 15 灌水定额 与灌水 频率一致 18 7 54 7 新疆 2019 中壤土 1 56 大田 番茄 15 air 灌水时 掺气比 15 灌水定额 与灌水 频率一致 2 3 10 0 5 9 9 6 55 8 河南 2017 壤质 黏 土 1 10 温室 玉米 15 air O2 灌水时 灌溉水溶解氧 质量 浓度 10 0 mg L 与灌水 频率一致 土壤溶解 氧 质量 浓度提高 8 0 24 5 19 1 56 9 澳大利亚 2013 变性土 1 30 大田 棉花 40 air 灌水时 掺气比 12 灌水定额 与灌水 频率一致 10 0 7 0 57 注 Pt 土壤孔隙度 缺少参数 SRR 土壤呼吸速率 土壤环境 产量及水分利用效率列表数据表示为加氧处理与不加氧处理相比的增加 减少比 例 单位均为 孙昊 等 地下滴灌加气技术研究进展 37 表 3 以微纳米气泡发生器为地下滴灌加气设备的加气效果总结 Table 3 Study on aeration effect of subsurface drip irrigation aeration equipment using micro nano bubble machine 序号 位置 试验 时间 土质 土壤 体积质量 g cm 3 栽培 方式 作物 加气 深度 cm 气源 加气 时间 加气量 加气频率 d 次 1 土壤环境 产量 水分利用 效率 文献 1 河南 2017 壤土 1 54 温室 番茄 15 air 灌水时 与灌水 频率一致 土壤氧气量提升 1 9 4 3 硝态氮量提高 18 6 101 4 速效钾量减少 9 4 26 9 3 6 16 9 7 6 20 1 21 2 内蒙古 2018 砂土 1 62 大田 苜蓿 20 air 灌水时 灌溉水溶解氧 质量 浓度 1 8 mg L 灌水定额 5 7 速效氮量提高 13 2 65 5 速效磷量提高 7 0 31 1 速效钾量降低 3 3 15 8 26 9 26 灌溉水溶解氧 质量 浓度 5 0 mg L 灌水定额 灌溉水溶解氧 质量 浓度 8 2 mg L 灌水定额 3 北京 2013 大田 玉米 10 O2 灌水时 灌溉水溶解氧 质量 浓度 20 0 mg L 灌水定额 与灌水 频率一致 脲酶 磷酸酶 活性增加 0 03 0 3 倍 5 2 12 2 5 2 14 0 29 4 北京 2014 壤土 1 28 温室 黄瓜 15 air 灌水时 灌溉水溶解氧 质量 浓度 15 0 mg L 与灌水 频率一致 0 20 cm 根际土壤脲酶 活性提高 96 140 土壤 PLFA 种类 增加 6 7 种 4 8 24 4 31 5 北京 2016 2017 砂质土 1 77 温室 西瓜 10 air 灌水时 3 31 6 58 注 Pt 土壤孔隙度 缺少参数 SRR 土壤呼吸速率 最优处理 土壤环境 产量及水分利用效率列表数据表示为加氧处理与不加氧处理相 比的增加 减少比例 单位均为 3 1 3 加气时间 水中溶氧量随温度降低而增加 为提高灌溉水 中溶解氧量上限并加快溶氧速率 SDI 加气时间一般 较为固定 通常为 08 00 09 00 或 17 00 19 00 36 当使用空气压缩机将空气或纯氧注入根区土壤时 刘杰 等 36 和 Bhattarai 等 46 建议在灌水或降水后单独 进行 含水率较高的土壤可减少氧气逸散 提高氧气 在根区土壤中的存留时间 3 1 4 加气量 目前 加气灌溉的单次加气量一般按照以下 5 种 方法实施 50 P t Pt为土壤孔隙度 注入体积 0 1 0 3 L 次 注入时长 20 30 min 次 灌 溉水溶解氧质量浓度 灌水定额 溶解氧质量浓度取 1 8 40 mg L 掺气比 灌水定额 掺气比取 12 50 表 1 表 3 其中 方法 和方法 多适用于空气 压缩机或气泵 方法 和方法 多适用于文丘里射流 器 方法 适用于微纳米气泡发生机 除此之外 还 有学者采用浓度为 0 03 的 H2O2作为氧源来加氧 2 3 2 加气设备 在调查的所有文献中 使用空气压缩机或气泵 文丘里射流器 微纳米气泡发生机以及化学加氧法的 加气方式各占 28 6 37 1 25 7 和 8 6 作物 产量提升幅度分别为 4 5 66 4 3 9 56 5 3 6 31 6 和 19 7 38 7 使用空气压缩机或气泵 文丘里射流器和微纳米气泡发生机的试验中水分利 用效率分别提高了 11 2 60 0 5 9 30 5 5 2 20 1 虽然文丘里射流器使用比例较大 但由 于该设备产生气泡尺寸较大 易发生 烟囱效应 47 48 且加气效率较低 曝气比率为 12 38 故其产量和水 分利用效率的提升幅度小于空气压缩机和气泵 微纳 米气泡因其强稳定性和高传质率可减少气泡间的相互 作用 改善水气分布均匀性和稳定性 灌溉水中的溶 解氧 质量 浓度在加气停止后降至初始值时间可由文丘 里射流器的 15 30 min 延长至 6 h 49 当以纯氧作为气 源时 灌溉水溶解氧 质量 浓度可比以空气为气源时提 高 250 400 达到 35 40 mg L 29 但微纳米气泡 发生机存在造价过高 运维麻烦等问题 在灌溉水中 添加适量的过氧化物如双氧水等可促进作物生长 但 存在运输储存不便 长期使用污染土壤环境等问题 50 加气设备的性能优化是提升加气效果的重要途 径 Wang 等 50 通过测试指出 MAZZEI 型号文丘里装 置具有注气流量大和性能稳定等优点 适合作为 SDI 加气设备 有学者通过对微气泡释放器的喉部直径 湍流腔厚度和出口角度等结构参数进行优化 提高了 微纳米气泡机加气效率 51 还有学者通过优化灌溉管 路布设与添加表面活性剂来提高微气泡曝气的掺气 灌溉排水学报 38 比例 氧传质效率 滴灌带水气传输均匀性 52 4 结论与建议 SDI 加气技术已经进行较多的研究 但由于气泡 形成与输送过程形态变化复杂 土壤结构空间变异性 大 作物根区氧气难以定量表征等问题 地下滴灌加 气技术大多停留在小范围试验规模 且主要关注温室 果蔬作物 仍存在诸多问题需要深入研究 1 完善不同作物根区需氧量体系 按时按需加 气 不同地域和土壤 加气模式有区别 需以作物根 区适宜需氧量为根据 尤其需要针对适宜 SDI 技术的 大田粮食作物 果树以及苜蓿 灌木等多年生植物 结合作物根区氧气量测定传感器 提出加气技术 参数 与土壤环境参数及作物生长指标的量化关系 构建高 效的土壤氧气监测系统和科学的加气制度 2 关注气体输送全过程 提升加气效率 气源 灌溉系统 土壤环境 作物生长 是 SDI 加气技术中气 体运动的完整过程 目前研究主要关注后 2 个环节 忽略了气体在首部和供水管网中的运动变化过程 需 围绕全链条的气体输送过程开展气泡形态变化研究 灌溉水溶解氧 质量 浓度监测 水气传输均匀性评价等 提升气体综合利用效率 3 研发加气专用设备 目前使用的加气设备大 多是对别的行业设备加以改造利用 针对 SDI 系统管 网布置特点 构建科学的产品研发理论体系 研发性 能稳定 实用性强 专业的 SDI 加气设备与系统是未 来研究的重要方面 参考文献 1 韩广轩 周广胜 许振柱 中国农田生态系统土壤呼吸作用研究与 展望 J 植物生态学报 2008 3 204 218 HAN Guangxuan ZHOU Guangsheng XU Zhenzhu Research and prospects for soil respiration of farm and ecosystems in China J Journal of Plant Ecology 2008 3 204 218 2 BENNOAH Ilan FRIEDMAN S Aeration of clayey soils by injecting air through subsurface drippers Lysimetric and field experiments J Agricultural Water Management 2016 176 222 233 3 DU Yadan NIU Wenquan GU Xiaobo et al Crop yield and water use efficiency under aerated irrigation A meta analysis J Agricultural Water Management 2018 210 158 164 4 GREENWAY Hank ARMSTRONG William COLMER Timothy Conditions leading to high CO2 5 kPa in waterlogged flooded soils and possible effects on root growth and metabolism J Annals of Botany 2006 98 1 9 32 5 DREW Michael Oxygen deficiency and root metabolism Injury and acclimation under hypoxia and anoxia J Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 1997 48 223 250 6 NIU Wenquan FAN Wentao PER Saud et al Effect of post irrigation aeration on growth and quality of greenhouse cucumber J Pedosphere 2013 23 6 790 798 7 范爱武 刘伟 李光正 土壤中热 湿 气及溶质耦合迁移的数学模 型 J 华中科技大学学报 自然科学版 2005 9 59 61 FAN Aiwu LIU Wei LI Guangzheng Modeling for simultaneous transfer of heat moisture gas and solute in soil with plants growing J Journal of Nuclear Agricultural Sciences 2005 9 59 61 8 沈维 胡德勇 姚帮松 等 土壤耕作层含氧量对黄瓜叶片生长特性 的影响 J 灌溉排水学报 2017 36 4 47 52 SHEN Wei HU Deyong YAO Bangsong et al Impact of oxygen content in the horizon on growth of cucumber leaves J Journal of Irrigation and Drainage 2017 36 4 47 52 9 URRESTARAZU Mazuela Effect of slow release oxygen supply by fertigation on horticultural crops under soilless culture J Scientia Horticulturae 2005 106 4 484 490 10 李玉和 城市土壤形成特点肥力评价及利用与管理 J 中国园林 1997 3 20 23 LI Yuhe Evaluation utilization and management of urban soil fertility J Chinese Landscape Architecture 1997 3 20 23 11 纪拓 杨洪强 根区控氧对平邑甜茶幼苗根系及根 冠比的影响 J 植物生理学报 2018 54 6 999 1 004 JI Tuo YANG Hongqiang Effects of oxygen control in root zone on the roots and the ratio of root to shoot of Malus hupehensis seedlings J Plant Physiology Journal 2018 54 6 999 1 004 12 WOLF B The fertile triangle The interrelationship of air water and nutrients in maximizing soil productivity M Binghamton Food Products Press 1999 13 郭世荣 营养液溶氧浓度对黄瓜和番茄根系呼吸强度的影响 J 园艺学报 2000 2 141 142 GUO Shirong Effect of dissolved oxygen concentrations in nutrient solution on the respiratory intensity of cucumber and tomato roots J Acta Horticulturae Sinica 2000 2 141 142 14 ZHENG Youbin WANG Linping DIXON Mike An upper limit for elevated root zone dissolved oxygen concentration for tomato J Scientia Horticulturae 2007 113 2 162 165 15 陆晓民 孙锦 郭世荣 等 油菜素内酯对低氧胁迫黄瓜幼苗根系有 氧呼吸同工酶表达的影响 J 生态学杂志 2012 31 12 3 070 3 074 LU Xiaomin SUN Jin GUO Shirong et al Effects of brassinolide on the isozyme expressions of aerobic respiration enzymes in cucumber seedling roots under hypoxia stress J Chinese Journal of Ecology 2012 31 12 3 070 3 074 16 孙燕 王怡琛 王全九 增氧微咸水对小白菜光响应特征及产量的 影响 J 农业工程学报 2020 36 9 116 123 SUN Yan WANG Yichen WANG Quanjiu Effects of oxygenated brackish water on light response characteristics and yield of pakchoi J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering 2020 36 9 116 123 17 卢芳 增氧灌溉对两种盆栽果树营养生长与果实品质的影响 D 银 川 宁夏大学 2014 LU Fang Effect of aerated irrigation on vegetative growth and fruit quality of two potted fruit trees D Yinchuan Ningxia University 2014 18 白团辉 马锋旺 李翠英 等 苹果砧木幼苗对根际低氧胁迫的生理 响应及耐性分析 J 中国农业科学 2008 41 12 4 140 4 148 BAI Tuanhui MA Fengwang LI Cuiying et al Physiological responses and analysis of tolerance of apple rootstocks to root zone hypoxia stress J Scientia Agricultura Sinica 2008 41 12 4 140 4 148 19 朱艳 蔡焕杰 宋利兵 等 加气灌溉改善温室番茄根区土壤通气 性 J 农业工程学报 2017 33 21 163 172 ZHU Yan CAI Huanjie SONG Libing et al Oxygation improving soil aeration around tomato root zone in greenhouse J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering 2017 33 21 163 172 20 崔冰晶 牛文全 杜娅丹 等 施氮和加气灌溉对黄瓜根区土壤环境 及产量的影响 J 节水灌溉 2020 4 27 32 CUI Bingjing NIU Wenquan DU Yadan et al Effects of nitrogen application and aerated irrigation on soil environment and yield in cucumber root area J Water Saving Irrigation 2020 4 27 32 孙昊 等 地下滴灌加气技术研究进展 39 21 马筱建 不同滴灌方式对温室土壤环境及番茄生长的影响 D 北京 中国农业科学院 2018 MA Xiaojian Effect of Different drip irrigation methods on soil environment and growth of tomato in greenhouse D Beijing Chinese Academy of Agricultural Sciences Dissertation 2018 22 雷宏军 肖哲元 张振华 等 水肥气耦合滴灌提高温室番茄土壤通 气性和水氮利用 J 灌溉排水学报 2020 39 3 8 16 LEI Hongjun XIAO Zheyuan ZHANG Zhenhua et al Integrating drip fertigation with soil aeration to improve water and nitrogen use efficiency of greenhouse tomato J Journal of Irrigation and Drainage 2020 39 3 8 16 23 张立成 胡德勇 杨敬林 等 增氧条件下施用有机肥对水稻土壤微生 物的影响 J 西北农林科技大学学报 自然科学版 2018 46 11 55 62 ZHANG Licheng HU Deyong YANG Jinglin et al Effect of organic fertilizer on paddy soil microorganism under aerobic conditions J Journal of Northwest A 2 China Institute of Water Resources and Hydropower Research Institute of Water Conservancy Beijing 100048 China Abstract Aerated subsurface drip irrigation is a new technology developed over the past decades to improve aeration in the root zone by mixing irrigation water with air bubbles to ameliorate the adverse effect of hypoxic on crops and boost crop yield and quality The key to disseminate aerated subsurface drip irrigation is to understand its efficacy under different soil and cropping conditions to determine the rational aeration rate and the associated equipment Based on the development in both research and application of subsurface drip irrigation and the associated aeration technologies we systematically review the suitable aeration levels for improving oxygen in the root