李　元，牛文全，※，許　健，張若嬋，王京偉，張明智（.西北農(nóng)林科技大學水土保持研究所，楊凌700；.西北農(nóng)林科技大學水利與建筑工程學院，楊凌700）

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加氣滴灌提高大棚甜瓜品質(zhì)及灌溉水分利用效率

李元1，牛文全1，2※，許健1，張若嬋2，王京偉1，張明智2
（1.西北農(nóng)林科技大學水土保持研究所，楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學水利與建筑工程學院，楊凌712100）

摘要：為揭示加氣頻率和滴灌帶埋深等對甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率的影響，以甜瓜（陜甜一號）為研究對象，采用追加正交試驗設計，研究不同加氣頻率、地下滴灌帶埋深及灌水控制上限對大棚甜瓜果實形態(tài)、產(chǎn)量、品質(zhì)及灌溉水分利用效率的影響。結(jié)果表明：對果實形態(tài)、品質(zhì)及產(chǎn)量影響的大小順序依次為加氣頻率、滴灌帶埋深和灌水控制上限。對水分利用效率的影響大小順序依次為灌水控制上限、加氣頻率和滴灌帶埋深。根區(qū)加氣能夠顯著改善果實產(chǎn)量及品質(zhì)，滴灌帶埋深為25 cm，每天加氣1次品質(zhì)及果實形態(tài)指標最好，產(chǎn)量最高。灌水量控制在田間持水量的80%時，果實可溶性固形物含量最高，但灌水量為70%田間持水量時，可溶性總糖、產(chǎn)量、水分利用效率最高。綜合考慮，最優(yōu)處理組合為滴灌帶埋深25 cm，每天通氣一次，灌水控制上限為70%田間持水量。

關鍵詞：灌溉；土壤；品質(zhì)控制；甜瓜；根區(qū)加氣；地下滴灌；產(chǎn)量；灌溉水分利用效率

李元，牛文全，許健，張若嬋，王京偉，張明智.加氣滴灌提高大棚甜瓜品質(zhì)及灌溉水分利用效率[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2016，32（01）：147-154.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.020 http://www.tcsae.org

Li Yuan, Niu Wenquan, Xu Jian, Zhang Ruochan, Wang Jingwei, Zhang Mingzhi.Aerated irrigation enhancing quality and irrigation water use efficiency of muskmelon in plastic greenhouse[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）, 2016, 32（01）: 147－154.（in Chinese with English abstract）doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.020 http://www.tcsae.org

0　引言

甜瓜（Cucumis melo L.）是葫蘆科（Cucurbitaceae）甜瓜屬（Cucumis）一年生草本植物，是世界各國普遍種植的瓜類作物。2013世界糧農(nóng)組織（FAO）數(shù)據(jù)顯示全球甜瓜總產(chǎn)量2946.3萬t，中國約占全球總產(chǎn)量的48.6%。其次，土耳其、伊朗和埃及也是甜瓜的主要生產(chǎn)國[1]。甜瓜又分為厚皮甜瓜和薄皮甜瓜兩個亞種，著名的哈密瓜也是甜瓜的變種之一[2]。甜瓜果肉松脆多汁、含糖量高、富含多種維生素，且具有特殊芳香氣味，因此深受消費者喜愛[3-4]。然而，品質(zhì)低劣，產(chǎn)量低下一直困擾著甜瓜生產(chǎn)，其中水資源短缺和根際低氧脅迫是限制產(chǎn)量和品質(zhì)提升的重要因素。甜瓜對水分十分敏感，水分虧缺易造成甜瓜減產(chǎn)，而過量灌溉易造成品質(zhì)降低和根區(qū)低氧脅迫，且無效蒸騰加大，造成水資源浪費[5]。

地下滴灌將毛管埋設在地面以下，能夠減少土壤表層無效蒸發(fā)，與地表滴灌相比更為節(jié)水[6]。其次，地埋配水設施還能夠有效防止肥分下移，延緩管材老化速度，除雜、施肥、耕地等日常田間管理更為簡便[7]。地下滴灌的經(jīng)濟效益顯著，和地表滴灌、溝灌相比能夠在更少的灌水量下獲得更高的產(chǎn)量，因此在水源稀缺地區(qū)有著廣闊的應用前景[8-10]。

土壤中的氧與水分、養(yǎng)分同等重要，根系需要持續(xù)的氧供應來維持呼吸以保障生理功能的正常運轉(zhuǎn)。土壤中的氧來源于氣體介質(zhì)擴散到根區(qū)的氧和土壤水中的溶解氧。然而，地下滴灌下植株主根區(qū)常集中于灌溉土壤濕潤體當中，菲克定律表明25℃下氧氣在氣體中的擴散速率（0.176 cm2/s）約是水體中擴散速率（2.6×10-5cm2/s）的6769倍[11]。因此，根系獲取的氧主要來源于土壤氣體，這也解釋了表層土壤根系密度大于深層以及水培植物需要連續(xù)加氣的原因[12]。

近年來，設施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，然而過度灌溉、農(nóng)業(yè)機械碾壓、過量施肥土壤板結(jié)、少中耕等人為因素均可能導致土壤緊實，減小土壤孔隙度，造成根區(qū)低氧脅迫。一些自然因素，如地下水位過高、降雨、黏土或黏壤土條件下耕作也常導致土壤中氧含量的降低，限制作物產(chǎn)量、品質(zhì)的提升[13]。大棚種植與室外大田種植不同，大棚內(nèi)土壤的踐踏頻率遠高于大田土壤。大棚內(nèi)次表土層（16～30 cm）平均容重有隨耕作年限增加而增加的規(guī)律[14]。且大棚內(nèi)土壤通常以一季一次的淺耕為主，這就造成了耕層以下土壤板結(jié)、通透性差，作物根區(qū)低氧脅迫時有發(fā)生。前人研究表明，番茄低氧脅迫下葉綠素含量和光合速率降低、果實提早成熟、果實氨氮含量顯著升高，維生素C和番茄紅素降低[15]，甜瓜根際CO2濃度升高或氧含量降低植株生長受到抑制，可溶性蛋白含量降低，谷氨酸合成酶、硝酸鹽、氨基酸、熱穩(wěn)定蛋白、多胺及H2O2含量均升高，根系有氧呼吸受到明顯抑制，果實發(fā)育受到影響[16-19]。

改善土壤氣體環(huán)境能夠間接增強根區(qū)土壤酶活性，提高根系有氧呼吸，改善水肥吸收速率，利于作物生長發(fā)育，提高產(chǎn)量[20-24]。目前已初步探明，加氣灌溉能夠改善甜瓜口感風味，同時獲得更好的果型指數(shù)以取得更好的經(jīng)濟效益[25]。然而目前加氣灌溉對甜瓜品質(zhì)的研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)性，不同加氣灌溉參數(shù)對甜瓜品質(zhì)的影響尚不完全明確。為解除根區(qū)低氧脅迫同時達到節(jié)水的目的，本研究在大棚內(nèi)開展試驗，借助氣泵和地下滴灌帶為黏壤土種植下甜瓜根區(qū)供水、供氣。旨在闡明加氣灌溉對甜瓜品質(zhì)的影響規(guī)律，以期得出適宜的水、氣、滴灌帶埋深組合，為加氣灌溉下甜瓜增產(chǎn)及改善品質(zhì)提供相關理論依據(jù)和實踐指導。

1　材料與方法

1.1試驗地概況及供試材料

試驗于2014年4—7月在陜西楊凌大寨村（E108°02′，N34°17′）大棚內(nèi)進行，大棚長108 m，寬8 m，脊高3.8 m。年均日照時數(shù)2 163.8 h，無霜期210 d。大棚前茬種植作物為番茄，試驗用土為當?shù)貕v土，土樣基本物理性質(zhì)如表1所示。

表1　供試土樣基本物理性質(zhì)Table 1 Physical properties of tested soil

供試甜瓜品種為陜甜一號，購自楊凌西北農(nóng)林科大新天地設施農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，大棚內(nèi)穴盤育苗，20 d秧齡時選取長勢一致的種苗移栽，定植時統(tǒng)一用溝灌灌水，定植后覆膜，定植時間為2014年4月24日。每個栽培小區(qū)長5.5 m，寬1.5 m。種植行距50 cm，株距40 cm，每個小區(qū)種植26株。定植前小區(qū)內(nèi)預埋直徑16 mm，滴頭間距30 cm的兩條地下滴灌帶，兩地下滴灌帶間距50 cm。滴灌帶干管與氣泵相連，借助地下滴灌帶為作物供水、供氣。所有小區(qū)施肥、打藥等田間管理措施均一致。

1.2試驗設計

試驗設3水平灌水上限、4水平加氣頻率、3水平地下滴灌帶埋深。采用部分追加正交試驗設計。即兩張L9（34）正交表疊加后剔除重復，得到L12（4×32）準正交表。兩張正交表滴灌帶埋深均設10、25、40 cm 3個梯度；灌水上限均設70%、80%、90%田間持水量3個梯度；加氣頻率分別設不加氣、1 d一次、2 d一次3個梯度和1 d一次、2 d一次、4 d一次3個梯度。剔除重復后共12個處理（表2），隨機區(qū)組排列，3次重復。

每次加氣量為

式中V為每次加氣量，L；S為壟的橫截面積，1 500 cm2；L為壟長，550 cm；ρb為土壤容重，1.34 g/cm3；ρs為土壤密度，2.65 g/cm3。據(jù)此得出每個小區(qū)加氣量為407.83 L，按照氣泵銘牌標示功率及出氣量換算為相應的加氣時間，以時間控制加氣量，于每天17：00-19：00間一次性加氣，試驗中不考慮土壤中氣體的逃逸。

灌水量依據(jù)公式（2）計算

式中M為灌水量，m3；s為計劃濕潤面積，5.5 m2；h為濕潤層深度，0.2 m；θf為田間最大持水量，質(zhì)量含水量，%；q1、q2分別為灌水上限、土壤實測含水率，質(zhì)量含水率，%；η為水分利用系數(shù)，地下滴灌取值0.95。用烘干法測定土壤含水量，全生育期共灌水共3次，定植時漫灌，各小區(qū)灌水量相同，定植后25 d和54 d各灌水一次，每次補充水分至試驗設計所需水分。

表2　試驗處理方案Table 2 Experimental design of aeration

1.3測定指標與方法

1.3.1產(chǎn)量及品質(zhì)

電子秤稱量單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量，并換算成單位面積產(chǎn)量。果實形態(tài)指標（果實縱、橫徑，肉厚）利用電子游標卡尺測定。果實可溶性固形物用手持測糖儀測定[27]；可溶性蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍G-205染色法測定[27]；可溶性總糖采用蒽酮比色法測定，有機酸用堿滴定法測定，并計算糖酸比（可溶性總糖/可滴定酸）[27-28]；維生素C利用鉬藍比色法測定[27]。

1.3.2生長指標及灌溉水分利用效率

株高用米尺測量，莖粗用電子游標卡尺于基莖部測量，測量時間均為打頂前。成熟期對植株地上部分進行刈割，將莖、葉分放入烘箱中于105℃殺青15 min，75℃烘干至恒量用1/100天平稱質(zhì)量。

土壤水分測定采用土鉆取土，烘干法測定土壤質(zhì)量含水率。灌溉水分利用效率（irrigation water use efficiency，IWUE）計算如下：

式中IWUE為灌溉水分利用效率，kg/m3；Y為甜瓜產(chǎn)量或成熟期植株干質(zhì)量，kg，不含果實部分；I為實際灌水量，m3。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS22.0軟件Duncan’s新復極差法進行顯著性檢驗、交互作用方差分析，OriginPro9.0軟件作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1根區(qū)通氣對甜瓜株高莖粗的影響

由圖1可知，加氣灌溉對植株打頂前5次株高均有顯著影響，對25、40和48 d莖粗有顯著性差異。其中18、25、40和48 d株高最高處理均為D10A1I80處理。對莖粗分析發(fā)現(xiàn)，25和48 d處理下D25A1I90處理達最大值。48 d時埋深40 cm每天一次和兩天一次加氣處理株高、莖粗均顯著高于4 d加氣1次和不加氣處理。

圖1　根區(qū)加氣技術對甜瓜株高和莖粗影響Fig.1 Effects of aeration on plant height and stem diameter of muskmelon

2.2不同通氣灌溉處理對果實品質(zhì)的影響

2.2.1對果實形態(tài)的影響

加氣頻率、灌水上限、滴灌帶埋深對甜瓜果實形態(tài)的影響見表3。D25A1I90、D40A1I70和D25A2I70處理果實縱徑達最大值，D25A2I70處理果實橫徑達最大值，D25A1I90處理果肉厚度達到最大值，每天加氣1次處理平均單果質(zhì)量均達到最大值。滴灌帶埋深和加氣頻率對果實縱、橫徑，果肉厚、單果質(zhì)量均有極顯著影響，灌水上限僅對單果質(zhì)量有顯著影響。交互作用下，滴灌帶埋深和加氣頻率對果實形態(tài)指標均無顯著影響，滴灌帶埋深和灌水控制上限對果實形態(tài)指標均有極顯著影響，加氣頻率和灌水控制上限對果肉厚有顯著性影響，對果實縱、橫徑，單果質(zhì)量有極顯著影響。甜瓜皮厚介于0.19～0.24mm之間，縱橫比介于1.12～1.16mm之間，但各處理之間無顯著性差異，為節(jié)省篇幅該數(shù)據(jù)在表3中略去。

表3　加氣灌溉對甜瓜果實形態(tài)的影響Table 3 Effects of aeration on fruit shape of muskmelon

極差分析結(jié)果（表4）表明，三因素對果實橫徑、縱徑、果肉厚的影響由大到小依次為：加氣頻率、滴灌帶埋深和灌水控制上限。滴灌帶埋深25 cm時，果實橫徑、縱徑、果肉厚達到最大值，埋深40 cm時，果實橫徑、縱徑次之，埋深10 cm時橫徑、縱徑最小，但果肉厚度的最小值出現(xiàn)于埋深40 cm。果實橫徑、縱徑、果肉厚均隨加氣頻率的升高而升高。灌水控制上限對果實形態(tài)指標影響較小，控水上限為田間持水量的80%時果形指標均達到最大值，但90%田間持水量時果肉厚度降低。提高果實橫徑、縱徑、果肉厚的最優(yōu)處理組合為D25A1I80。

2.2.2對果實品質(zhì)的影響

加氣頻率、灌水控制上限、滴灌帶埋深對果實品質(zhì)的影響見表5。D40A1I70處理果實總可溶性固形物（total soluble solid，TSS）含量、可溶性蛋白、可溶性總糖含量均達到最大值。D25A1I90處理維生素C含量最高。試驗處理對可滴定酸及糖酸比無顯著影響。單因素中滴灌帶埋深僅對可溶性總糖有顯著影響，對其他品質(zhì)指標均無顯著影響。加氣頻率對邊緣TSS含量及可溶性總糖有極顯著影響，對中心TSS含量有顯著性影響。灌水控制上限對品質(zhì)指標均無顯著性影響。交互作用中，滴灌帶埋深和加氣頻率僅對邊緣TSS含量有極顯著影響，對其他品質(zhì)指標均無顯著性影響。滴灌帶埋深和灌水控制上限對邊緣TSS含量及可溶性糖有極顯著影響，對中心TSS含量有顯著性影響。加氣頻率和灌水控制上限對邊緣TSS含量及可溶性總糖有極顯著影響。

表4　根區(qū)加氣技術對甜瓜果實形態(tài)的影響極差分析Table 4 Effects of different factors on fruit shape of muskmelon by range analysis

表5　加氣灌溉對甜瓜果實品質(zhì)的影響Table 5 Effects of aeration on fruit quality of muskmelon

極差分析結(jié)果（表6）顯示，D25A1I80處理邊緣TSS含量達最大值，但D40A1I80處理中心TSS含量達到最大值。埋深25cm下邊緣TSS含量最高，但中心TSS含量有隨埋深增加而增加的趨勢。隨加氣頻率的升高TSS含量均升高，但4天加氣一次邊緣TSS含量略低于不加氣處理。最適宜的灌水控制上限為田間持水量的80%，提高或降低灌水控制上限TSS含量均降低。對可溶性總糖及Vc分析表明，最適宜的埋深均為25cm，埋深40cm可溶性總糖及Vc含量次之，埋深10cm最低?？扇苄钥偺羌癡c含量均隨加氣頻率的升高而升高?？扇苄钥偺呛侩S灌水控制上限的升高而降低，灌水上限為90%田間持水量時維生素C含量最高，70%田間持水量維生素C含量次之，80%田間持水量維生素C含量最低。

表6　根區(qū)加氣技術對甜瓜果實品質(zhì)的影響極差分析Table 6 Effects of aeration on fruit quality of muskmelon by range analysis

2.3不同通氣灌溉處理對甜瓜產(chǎn)量和灌溉水分利用效率的影響

加氣灌溉對甜瓜產(chǎn)量及灌溉水分利用效率的影響見表7。D40A1I70處理產(chǎn)量及灌溉水分利用效率均最高，其次，D25A1I90、D25A2I70及D10A1I80處理產(chǎn)量也顯著高于其他處理。同等埋深下產(chǎn)量有隨加氣頻率升高而升高的趨勢。極差分析表明（表8），三因素對產(chǎn)量水分利用效率的影響由大到小依次為灌水控制上限、加氣頻率、滴灌帶埋深；對產(chǎn)量的影響由大到小順序依次為加氣頻率、滴灌帶埋深和灌水控制上限。埋深25 cm時產(chǎn)量及產(chǎn)量灌水利用效率均最高，但干物質(zhì)量灌水利用效率隨滴灌帶埋深的增加而增加。產(chǎn)量和灌水利用效率均隨加氣頻率的升高而升高。灌水至田間持水量的90%時產(chǎn)量有降低趨勢，而水分利用效率均隨灌水上限的升高而降低。產(chǎn)量及灌溉水分利用效率的最優(yōu)處理組合均為D25A1I70。

表7　加氣灌溉對甜瓜產(chǎn)量及灌溉水利用效率的影響Table 7 Effects of aeration on fruit yield and IWUE of muskmelon

表8　加氣灌溉對甜瓜產(chǎn)量及灌溉水利用效率的影響極差分析Table 8 Effects of aeration on fruit yield and IWUE of muskmelon by range analysis

3　討論

作物的產(chǎn)量受自身遺傳因子和環(huán)境因子的雙重影響，植株根際土壤水分、養(yǎng)分、鹽分、氣體、溫度和緊實度是影響作物產(chǎn)量的主要土壤環(huán)境因子[29]。土壤氣體對植株的作用與土壤水、養(yǎng)分同等重要，低氧脅迫導致作物蒸騰減少，養(yǎng)分吸收受到限制，抑制植株生長，必然會影響到作物的產(chǎn)量及品質(zhì)[30-31]。然而土壤中水氣兩相是一對矛盾體，傳統(tǒng)灌溉方式在滿足作物水分需求的同時，驅(qū)排土壤氣體，導致土壤中氧含量降低[32]。O2對于作物生長至關重要，在有氧呼吸過程中氧是線粒體電子傳遞鏈的電子受體，是有氧呼吸中ATP生成的必備條件之一[31]。前人研究表明，低氧脅迫下根細胞線粒體、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)受到破壞，細胞能荷降低，細胞質(zhì)酸中毒，抑制植株生長，甚至導致死亡[33]。對土壤通氣加快了土壤中氣體的交換，提高了土壤中氧的含量，保障了根系生理活動的順利進行。本試驗結(jié)果表明，采用空氣壓縮機借助地下滴管帶對土壤通氣能夠有效提高甜瓜品質(zhì)。土壤通氣有效緩解了土壤低氧脅迫，滴灌帶埋深決定了水、氣的供給位置。

植株通過光合作用合成有機物，積累干物質(zhì)，株高、莖粗、葉面積等指標是對干物質(zhì)積累的直接反映[34]。本試驗中，甜瓜打頂前株高生長速率呈先快后慢趨勢，相同埋深條件下加氣處理能夠提高株高和莖粗，但對株高和莖粗的影響規(guī)律并不一致。

大量研究表明，加氣灌溉能夠提高作物產(chǎn)量，但對果實形態(tài)的研究相對不足。本研究中，加氣處理能夠改善根際土壤氣體環(huán)境，提高果實橫、縱徑及果肉厚，進而增加了單果質(zhì)量，且果實橫、縱徑及果肉厚均隨加氣頻率的升高而升高。該結(jié)論與前人對多種作物研究結(jié)論相一致[23，35-36]。最適宜的滴灌帶埋深為25 cm，是由于甜瓜主根系多集中于地下30 cm范圍內(nèi)，滴灌帶埋深10 cm供氣位置處于主根區(qū)之上，氣體逸散嚴重，根系實際獲取到的氧相對不足，加氣效率低。且地表10 cm范圍內(nèi)土壤氣體與大氣進行氣體交換相對充足，該區(qū)域根區(qū)氧脅迫并不嚴重，所以10 cm范圍內(nèi)加氣效益并不顯著。而40 cm埋深滴灌帶位于植株主根區(qū)之下，加氣過程中氣體上行，雖能夠在一定程度上緩解根區(qū)低氧脅迫，但效益并不如埋深25 cm的好。灌水控制上限對果實形態(tài)影響并不顯著，但90%田間持水量下果肉厚有降低趨勢。是由于甜瓜的需水規(guī)律為前期小，中期大，后期小的特點[37]，過量灌水導致營養(yǎng)生長階段植株徒長，對生殖生長階段造成不利影響。

根區(qū)通氣改善了根際氧環(huán)境，保障了植株生理功能的正常運轉(zhuǎn)，對果實品質(zhì)有一定的提升作用。本研究表明，加氣灌溉下TSS含量、可溶性總糖及維生素C均得到提升。可溶性固形物直接反映了甜瓜總營養(yǎng)物質(zhì)含量，決定了果實的品質(zhì)，是糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等多種成分的混合物[38]。其含量的高低直接影響甜瓜的營養(yǎng)價值、甜度、酸度及風味。前人研究表明，灌水或施肥過高或過低均會導致果實可溶性固形物的降低，這與本研究結(jié)果相似[5，39]。加氣處理能夠提高果實邊緣和中心部位TSS，但4 d加氣1次處理TSS略有降低趨，其原因尚不明確，可能是由于4 d加氣一次處理使得土壤中部分好氧性微生物活動增強，而土壤中低氧脅迫又未完全解除，因此形成了土壤中部分好氧性微生物與植株根系競爭根區(qū)養(yǎng)分及氧，導致甜瓜TSS含量比不通氣處理略有降低。中心TSS含量隨滴灌帶埋深的增加而增加，但埋深25 cm時邊緣TSS含量最高。本試驗還發(fā)現(xiàn)，加氣處理及三因素之間的交互作用對果實邊緣TSS含量的影響大于中心部位。

本研究發(fā)現(xiàn)灌水控制上限由田間持水量的70%提升到80%維生素C含量有降低趨勢，與前人研究得到適度虧缺灌溉維生素C含量增加相一致[40-41]?？扇苄钥偺请S灌水上限的升高呈降低趨勢，是由于過量灌水對果實可溶性總糖有稀釋作用[42]?？扇苄钥偺呛途S生素C含量均隨加氣頻率的升高而升高。埋深25 cm時可溶性總糖和VC含量均最高，是由于根系主根區(qū)集中于地下30 cm范圍內(nèi)，埋深25 cm為根系供水供氣效益最為佳，過深或過淺都不利于根區(qū)水、氣供應。

試驗處理對水分利用效率和產(chǎn)量的影響與品質(zhì)影響規(guī)律相似，水分利用效率和產(chǎn)量均隨加氣頻率的升高而升高，該結(jié)論與Mohamed得到加氣條件下IWUE、產(chǎn)量高于滴灌和地下滴灌相一致[43]。滴灌帶埋深25 cm、灌水控制上限為70%田間持水量時產(chǎn)量和水分利用效率均最高。

4　結(jié)論

1）對果實形態(tài)、品質(zhì)和產(chǎn)量影響的大小順序依次為：加氣頻率、滴灌帶埋深和灌水控制上限。對灌溉水分利用效率影響的大小順序依次為：灌水控制上限、加氣頻率、和滴灌帶埋深。

2）加氣處理能夠增加果肉厚度、果實橫、縱徑，提高單果質(zhì)量及水分利用效率。對于甜瓜品質(zhì)，加氣處理能夠提高TSS含量、維生素C和可溶性總糖含量。

3）滴灌帶埋深25 cm，每天加氣1次，灌水控制上限為田間持水量的70%處理產(chǎn)量、可溶性糖含量及水分利用效率最高；滴灌帶埋深25 cm，每天加氣1次，灌水控制上限為田間持水量的80%處理下果實形態(tài)、TSS含量達最高值；滴灌帶埋深25 cm，每天加氣1次，灌水控制上限為田間持水量的90%處理下維生素C含量最高。對產(chǎn)量、品質(zhì)、水分利用綜合考慮，可選擇滴灌帶埋深25 cm，每天加氣1次，灌水控制上限為田間持水量的70%處理組合為陜西關中地區(qū)大棚甜瓜適宜的加氣灌溉方式。

[參考文獻]

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室溫下，將有涂層和無涂層的Q235鋼片樣品分別浸泡模擬海水中，試驗中發(fā)現(xiàn)，有涂層樣品浸泡34天后，涂層表面沒有出現(xiàn)任何裂紋，所泡鹽水也沒有出現(xiàn)黃色的腐蝕產(chǎn)物；無涂層樣品浸泡6 h后溶液中出現(xiàn)大量的褐色腐蝕物.有涂層的原始樣品在模擬海水中室溫浸泡不同時間的照片如圖7所示.圖7顯示，有涂層的樣品在模擬海水中室溫浸泡不同時間后，其顏色仍全是銀白色的，沒有受海水腐蝕的影響.

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Aerated irrigation enhancing quality and irrigation water use efficiency of muskmelon in plastic greenhouse

Li Yuan1, Niu Wenquan1,2※, Xu Jian1, Zhang Ruochan2, Wang Jingwei1, Zhang Mingzhi2
（1.Institute of Soil and Water Conservation, Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 2.College of Water Resource and Architectural Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China）

Abstract:It is plagued by poor quality and low yields that muskmelon production in the semi-arid climate in China.In addition to soil water, it is well-known that muskmelon plant roots require an adequate and continuous supply of soil air in order to respire, grow, develop, and function normally.Rhizosphere hypoxia effects influence crop yield, shoot and root growth, and quality of production negatively.Hypoxia causes stomatal closure and reduction in transpiration rate, photosynthesis and leaf chlorophyll as well as protein content.Artificial aeration has been shown to promote root metabolism and growth, also it enhanced nutrient absorption and soil redoxase enzyme activity as well as accelerated the growth and yield of vegetables.In this context, under sub-surface drip irrigation, in the wetted portion of the root zone, the possibility of hypoxia is almost certain, especially in heavy soils with slow internal drainage and during the period immediately after irrigation.It was hypothesized that varying the irrigation rate, aeration frequencies and amount along with the depth of the drip irrigation tubing would result in different yield and quality of muskmelon.To explore the influence of root zone aeration frequency, lateral depths of subsurface drip irrigation belt and irrigation amount on fruit yield, quality and irrigation water were used efficiency of muskmelon.The experiment was implemented from April to July 2014 in a 108 m long and 8 m wide greenhouse（E108°02′, N34°17′）, located, at Yangling, Shaanxi Province, China.A fractional factorial experiment was designed to study the root system responding to 3 levels of sub-surface drip irrigation in combination with drip-tubing placed at each of 3 depths in the soil, and 4 levels of artificial soil aeration.Based on wetting the soil volume （Vs）in 0.60 cm of the soil profile（Vs=5.5 m2×0.6 m）, the irrigation levels were designated as 70%, 80%, and 90% of the gravimetric field capacity, and the drip irrigation placement depths were 10, 25, and 40 cm below the surface of the ridge.Artificial aeration treatments were none or aeration at daily, 2-day, and 4-day intervals.The volume of air in each plot was injected into the drip tubing via a manifold connected to the air compressor.These studies suggest that according to the influence degree on fruit shape（fruit length, diameter and flesh thickness）, yield and quality（total soluble solids, soluble protein, titratable acid, soluble sugar and vitamin C content）, these factors can be arranged as follow（descending）: aeration frequencies, depths of subsurface drip irrigation, irrigation amount; for the use of irrigation water use efficiency of muskmelon.Aeration was suggested to be applied once a day and lateral depths of subsurface drip irrigation was 25 cm, which have positive impact on muskmelon yield, quality（total soluble solids, soluble protein, titratable acid, soluble sugar and vitamin C content）, fruit shape（fruit length, diameter and flesh thickness）and irrigation water use efficiency.The content of total soluble solid can reach the maximum when water soil content attended to 80% of the field capacity; the content of total soluble sugar, yield and irrigation water use efficiency can reach the maximum when irrigation amount attended to 70% of the field capacity.Therefore, based on production, quality and water use efficiency, aerating once a day, lateral depth was 25 cm and 70% field capacity would be the most appropriate treatment combination for starting irrigation grows of muskmelon in the plastic greenhouse.For the observed responses, the information on how the muskmelon adapt to artificial soil aeration would provide guidance for field production practices as well as indications of possible mechanisms.

Keywords:irrigation; soils; quality control; muskmelon; rhizosphere aeration; subsurface drip irrigation; yield; irrigation water use efficiency

通信作者：※牛文全，男（漢族），甘肅甘谷人，研究員，博士，博士生導師，主要從事灌溉理論與節(jié)水技術研究。楊凌西北農(nóng)林科技大學水土保持研究所，712100。Email：nwq@nwsuaf.edu.cn，中國農(nóng)業(yè)工程學會會員：E041200504S

作者簡介：李元，男（漢族），陜西寶雞人，博士生，主要從事土壤氣體與設施蔬菜栽培研究。楊凌西北農(nóng)林科技大學水土保持研究所，712100。Email：liy681@nenu.edu.cn

基金項目：國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）資助項目（2011AA100507）

收稿日期：2015-07-14

修訂日期：2015-11-13

中圖分類號：S275.6

文獻標志碼：A

文章編號：1002-6819（2016）-01-0147-08

doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.020