加氣灌溉對根區(qū)土壤肥力質(zhì)量與作物生長的影響

曹雪松，李和平，鄭和祥，馮亞陽，陳志忠，趙清虎

(1.中國水利水電科學研究院牧區(qū)水利科學研究所,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020; 2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018;3.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)永濟灌域管理局永濟試驗站,內(nèi)蒙古 臨河 015000;4.河南省鶴壁水文水資源勘測局,河南 鶴壁 458000)

植物的正常生長發(fā)育離不開O2，有了O2植物的根系才能維持正常的呼吸作用，發(fā)揮其吸收營養(yǎng)物質(zhì)和水分的功能。作物根系的呼吸作用不但為植物生命活動供給能源，而且呼吸作用的中間代謝產(chǎn)物還為植物的物質(zhì)合成提供了必需的原料[1]。然而，洪澇災(zāi)害、一次性灌水過多、土壤板結(jié)以及無土栽培等都極易使得植物根系供氧不足，導致作物出現(xiàn)低氧脅迫。低氧脅迫是由于土壤緊實或者地下水位較高或者不合理灌溉導致的土壤或營養(yǎng)液通氣性不暢，作物根系及微生物呼吸作用減弱，使作物呼吸作用和生長發(fā)育表現(xiàn)異常的現(xiàn)象[2]。低氧脅迫已經(jīng)成為影響植物正常生長發(fā)育的重要逆境因子之一，而由于水分過多引起的水澇型低氧脅迫表現(xiàn)得尤為突出，同時土壤中水分過多還會破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)、土壤鹽堿化等土壤退化現(xiàn)象。低氧脅迫對植物的危害很大：一是可以改變植物的呼吸代謝途徑(有氧呼吸受到抑制，植物需要通過無氧呼吸途徑產(chǎn)生的部分能量來維持生命活動)；二是增加土壤中的還原性毒害物質(zhì)(H2S以及鐵、鋅、銅、鈣形成的不溶性亞硫酸化合物等)；三是使植物對水分的吸收減少，對礦物質(zhì)元素的吸收失衡；四是使植物體內(nèi)的激素代謝紊亂。加氣灌溉能改善土體中固(土壤顆粒)、液(土壤水)、氣(土壤氣體)三相比例和土壤濕潤體的通透性，可有效調(diào)節(jié)土壤微生物活性、土壤酶活性、土壤養(yǎng)分的有效性、土壤酸堿性及土壤的氧化還原反應(yīng)等土壤微環(huán)境，進而改善土壤性狀，提高土壤生產(chǎn)力，從而提高作物根系對土壤養(yǎng)分、水分的吸收能力，促進作物自身的新陳代謝及整個植株的生長發(fā)育。

國內(nèi)外學者在加氣灌溉對作物產(chǎn)量及品質(zhì)的影響、加氣方法、加氣對土壤與作物的影響機理等方面進行了諸多研究，并取得了一定的研究成果。筆者綜述了加氣灌溉研究背景、加氣灌溉條件下土壤肥力質(zhì)量評價指標、加氣灌溉對土壤和土壤肥力質(zhì)量的影響、加氣灌溉對作物生長的影響、加氣灌溉提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的機理，總結(jié)了加氣灌溉研究中存在的問題，提出了加氣灌溉理論與技術(shù)的研究展望，以期為今后的研究提供參考。

1 加氣灌溉研究背景

加氣灌溉(Aerated irrigation)是由澳大利亞昆士蘭中心大學David Midmore和詹姆士庫克大學的蘇寧虎教授提出的一種極為節(jié)水的新技術(shù)[3]。加氣灌溉是以水為載體，利用地下滴灌技術(shù)，通過加氣設(shè)備將空氣或純氧溶解在灌溉水中，以水氣混合液和微型氣泡的形式隨灌溉水輸送到作物根區(qū)土壤，向根區(qū)通氣，從而解決作物根區(qū)微環(huán)境的缺氧情況，滿足作物根系有氧呼吸和土壤中微生物對O2的需求。研究表明，地下滴灌技術(shù)能更好地提高灌溉水分利用效率，且能減小對環(huán)境的不利影響[4]，使表層土壤的蒸發(fā)減小，因此水分流失可忽略[5-6]，而且滴頭附近的根部優(yōu)先生長，提高了作物的水分可利用性[7]。但是，地下滴灌過程中土壤水分入滲將土壤空氣驅(qū)逐開來，導致土壤出現(xiàn)周期性的滯水現(xiàn)象[8-9]，造成土壤通氣性下降[10]。而作物根系對土壤缺氧特別敏感，根際缺氧會直接抑制作物對土壤中水分和養(yǎng)分的吸收[11]，影響作物的正常生長。而長時間進行地下滴灌還會影響滴頭附近的土壤結(jié)構(gòu)和水力學特性，限制作物根區(qū)O2擴散，而擴散又是土壤和大氣以及土壤和作物根系氣體交換的主要體制[12]，進而影響根系的呼吸作用。而且地下滴灌灌水初期，滴頭附近土壤含水率急速接近飽和，與周圍臨近土壤形成較大的水勢梯度，驅(qū)使土壤水快速擴散，形成一個由內(nèi)到外含水率逐漸減小的濕潤體。在滴灌過程中，由于穩(wěn)定的水源供給，濕潤體內(nèi)土壤含水率普遍較高。在滴灌入滲過程中，隨著濕潤體的不斷擴展，土壤空隙中充滿水，含水率增大，土壤中的空氣被排出，土壤透氣性迅速減弱。灌水停止后，土壤水分在自身重力、吸力梯度的作用下會繼續(xù)向外作擴散運動。濕潤體內(nèi)部土壤含水率隨時間的延長而減少，土壤通透性有所改善，但土壤濕潤體核心區(qū)即作物根系主要分布區(qū)的土壤含水率仍較高，使得根區(qū)土壤多處于還原狀態(tài)，因此降低了土壤孔隙中O2的可利用性和移動性，更加劇了作物根區(qū)土壤O2含量降低的趨勢[10]。

加氣灌溉作為地下滴灌系統(tǒng)的改進和發(fā)展，通過向作物根區(qū)直接輸送水分和O2，改變了土壤的缺氧狀態(tài)。已被大量研究證實：加氣灌溉能提高土壤導氣率，改善土壤氧環(huán)境，顯著提高作物根區(qū)土壤呼吸速率，使根系有氧呼吸順利進行，促進作物的生長，提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)，提高水分利用效率，保障土壤微生物活動，提高土壤酶活性等，顯示出其在解決因灌水、土壤緊實等導致的根區(qū)缺氧問題方面的潛力[13-19]。其機理是促進作物地上部光合作用及光合產(chǎn)物的積累與運轉(zhuǎn)、促進根系生長發(fā)育及對土壤礦物質(zhì)元素的吸收和增加土壤微生物群落多樣性及酶活性。但是加氣灌溉過程中水氣傳輸不均勻會導致大量氣泡從滴頭附近向大氣散失[20]，因此如何將空氣或O2以超微氣泡的形式均勻地輸送到作物根區(qū)，是決定加氣灌溉能否大范圍推廣的關(guān)鍵。

2 加氣灌溉對土壤肥力質(zhì)量的影響

土壤是地球陸地上能夠生長綠色植物的疏松表層。20世紀90年代中期，科研工作者開始用“土壤質(zhì)量”評價土壤的健康狀況。土壤質(zhì)量是綜合表征土壤維持生產(chǎn)力、環(huán)境凈化能力以及保障動植物健康而不發(fā)生土壤退化及其他生態(tài)環(huán)境問題的能力，簡單來說就是土壤的一種運行能力。土壤質(zhì)量評價指標通常包括物理指標、化學指標和生物指標，各項指標的不同取值組合決定了土壤質(zhì)量的狀況。Larson W E和Pierce F J[21]提出評價土壤質(zhì)量的最小數(shù)據(jù)集，最小數(shù)據(jù)集中參數(shù)的選擇基于它們對土壤質(zhì)量控制的能力。Doran J W[22]提出的土壤質(zhì)量指標體系(表1)，滿足了大多數(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)下對顯示土壤質(zhì)量狀況的需要。

土壤之所以能生長綠色植物，是由于它具有一種獨特的本質(zhì)屬性——土壤肥力。土壤肥力是指土壤能夠滿足作物生長發(fā)育所必需的水分、養(yǎng)分、空氣、熱量的能力。土壤肥力的高低主要取決于土壤水分、養(yǎng)分、空氣和溫度及其在一定條件下的協(xié)調(diào)程度。

表1 土壤質(zhì)量指標體系Table 1 Soil quality index system

水利是農(nóng)業(yè)的命脈，作物的生長發(fā)育、土壤微生物的活動以及土壤養(yǎng)分的分解和轉(zhuǎn)化都需要大量的水，同時還可以通過控制土壤水分來協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分、空氣和溫度，使土壤肥力達到滿足作物生長發(fā)育的最佳效果。土壤空氣和土壤溫度則對土壤水分的蒸發(fā)與運動、土壤微生物活動、土壤各種養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、作物根系的發(fā)育有密切關(guān)系。土壤作為作物生長發(fā)育的基質(zhì)，其中的通氣狀況直接影響到作物根系的呼吸作用及根區(qū)有機質(zhì)的分解，進而影響作物根系的生長。大量研究表明，加氣灌溉能提高土壤中O2含量，提高土壤呼吸強度，從而促進土壤微生物分解，使得動植物和自身的殘體以及根際分泌物等有機C、N礦化釋放到土壤中，或固定于土壤微生物自身體內(nèi)，推動土壤肥力質(zhì)量化學循環(huán)的運行，進而維系作物生長對土壤養(yǎng)分的需求[23]。土壤微生物既是土壤肥力質(zhì)量的供應(yīng)源又是其儲存庫，土壤微生物參與有機物的分解及營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，在養(yǎng)分轉(zhuǎn)化中起到樞紐作用，對土壤肥力質(zhì)量的保持起著重要的作用。一般土壤表層的微生物數(shù)量最多，隨著土層加深，微生物數(shù)量減少，這是因為土壤表層的通氣狀況良好，土壤表面的溫度較高，有利于土壤微生物的活動與繁殖[24]。張成娥等[25]研究表明土壤微生物數(shù)量、C與N量、呼吸強度及生理活性，在根際、近根際土壤大于整個土體，并隨著土壤深度的加深而降低。Payero等[26]研究表明充分灌溉后作物根區(qū)O2濃度降低，影響作物根系呼吸，作物產(chǎn)量反而下降。朱艷等[27]研究得出，加氣灌溉下土壤微生物呼吸增大了11.5%(P<0.05)，土壤和植物根系呼吸增大了25.5%和38.8%(P<0.05)，說明加氣灌溉通過調(diào)控土壤水氣配合條件，促進了土壤、土壤微生物和植物根系呼吸，有效改善了土壤通氣性。陳慧等[28]研究了加氣灌溉條件下土壤N2O排放對硝化與反硝化細菌數(shù)量的響應(yīng)，結(jié)果表明，不同灌水定額的加氣灌溉處理能夠增加土壤N2O排放，平均增加了4.7%，且隨著灌水量的增加，土壤N2O排放也在增加，平均增加了1.9%。趙豐云等[29]研究了加氣灌溉對干旱區(qū)葡萄根區(qū)土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響，研究結(jié)果表明加氣灌溉可以增加放線菌門和硝化螺旋菌門的豐度，且在40～50 cm土層加氣處理放線菌門和硝化螺旋菌門比未加氣處理高16.7%和22.7%。雷宏軍等[30]研究了番茄地土壤N2O排放量對水肥氣耦合滴灌的響應(yīng)，結(jié)果表明曝氣條件下N2O排放總量較對照平均增加35.16%。

綜上所述，加氣灌溉不但可以增加土壤中O2濃度，提高水分利用效率，激活土壤中微生物活性，降低作物對化學肥料的依賴性，同時還能改善土體中固(土壤顆粒)、液(土壤水)、氣(土壤氣體)三相比例，增加土壤濕潤體的通透性，精確調(diào)控根際生長微環(huán)境，是土壤氧化還原狀況[31-32]、微生物活性[33]、養(yǎng)分存在形態(tài)(有效性)及溫室氣體(CH4和N2O)排放[34-36]的重要影響因子，對土壤肥力質(zhì)量、生物活性及土壤質(zhì)量評價有重要的意義。加氣灌溉影響土壤濕潤體的通透性，土壤的透氣狀況與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、滲透性、生物量及酶活性等參數(shù)指標緊密相關(guān)，故加氣灌溉對土壤肥力質(zhì)量有一定的影響作用。

3 加氣灌溉對作物生長的影響及增產(chǎn)機理

3.1 加氣灌溉對作物生長的影響

水、肥、氣、熱、光作為植物生長發(fā)育的5大外部因素，共同調(diào)控著作物的生長發(fā)育。長期以來，研究的重點主要為水、肥調(diào)控對作物生長發(fā)育的影響，對氣的研究較少。為此，水氣結(jié)合的灌溉方式(加氣灌溉)成為了新的研究課題。Bhattarai等[37]首次報道了加氣灌溉可以提高灌溉效率和作物產(chǎn)量。Abuarab M等[17]研究表明，相較于地下滴灌，加氣灌溉下玉米產(chǎn)量分別提高12.27%(2010)和12.5%(2011)，水分利用效率和灌溉水分利用效率均最大，且與對照存在顯著性差異；加氣灌溉下IWUE分別為1.096 kg·m-3(2010)和1.112 kg·m-3(2011)，而地下滴灌IWUE分別為0.911 kg·m-3(2010)和0.922 kg·m-3(2011)。Ben-Noah I等[38]研究表明加氣灌溉可以大幅度增加辣椒的數(shù)量、單重和產(chǎn)量。Li Y等[39]研究得出曝氣灌溉能顯著增加番茄的果實數(shù)量、寬度和長度、產(chǎn)量、維生素C及番茄紅素量。Pendergast L等[40]研究得出在地下滴灌灌溉水體中注入12%的空氣可以提高鷹嘴豆產(chǎn)量27%(2006)和10%(2007)。Abuarab M E等[41]研究得出加氣灌溉改善作物的生長環(huán)境，從而提高水分生產(chǎn)率與作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。邱莉萍等[42]研究表明根際通氣狀況對土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化有很大影響。盧澤華等[43]研究得出番茄不同生育期對根際加氣的響應(yīng)不同，坐果期進行加氣效果最佳。李云開等[44]研究得出微納米氣泡爆炸時的能量可以完成污染物的氧化降解和水質(zhì)凈化作用，將微納米氣泡裝置安裝于滴灌系統(tǒng)末端，不僅可以改善根區(qū)的土壤氣體含量，防止根區(qū)產(chǎn)生低氧脅迫，而且可以凈化再生水水質(zhì)，滅殺再生水中的微生物和灌水器附生生物膜中的微生物，進而降低灌水器堵塞程度。朱練峰[45]以水稻為研究對象，發(fā)現(xiàn)微納米氣泡水加氣在生育前期提高了秀水09、國稻6號和兩優(yōu)培九的分蘗成穗率和有效穗數(shù)，齊穗期提高了劍葉光合能力、灌漿期延緩了葉片衰老進而提高了水稻產(chǎn)量。溫改娟等[46]研究表明，加氣灌溉的番茄株高較不加氣灌溉增加1.44%、莖粗增加3.02%、產(chǎn)量增加19.49%，并且品質(zhì)明顯優(yōu)于不加氣處理。張敏[47]研究表明，在作物水分適度虧缺條件下，加氣灌溉能提高甜瓜可溶性糖含量。周云鵬等[48]研究了微納米氣泡加氣質(zhì)量濃度對水培蔬菜生長與品質(zhì)指標的影響，研究表明水培蔬菜的質(zhì)量隨加氣質(zhì)量濃度的升高呈先增加后減少的趨勢，而根長隨加氣質(zhì)量濃度的升高呈遞增趨勢，水培蔬菜適宜的加氣灌溉質(zhì)量濃度為10～20 mg·L-1。趙豐云等[49]研究表明，地下滴灌根際加氣可促進葡萄新梢和莖粗增加，顯著提高葡萄新梢、細根等植株干物質(zhì)量的積累。杜婭丹等[50]研究表明加氣灌溉可提高作物產(chǎn)量、水分利用效率(總平均值分別提高19.3%和17.9%)。雷宏軍等[51]研究了不同土壤條件下增氧灌溉方式對作物生長、產(chǎn)量及養(yǎng)分利用的影響，結(jié)果表明曝氣地下滴灌對紫茄生長、水分和養(yǎng)分利用的促進作用較為顯著，且不同土壤類型下曝氣地下滴灌對砂壤土紫茄產(chǎn)量增產(chǎn)及水分利用效率提升效果最優(yōu)。綜上所述，加氣灌溉對作物產(chǎn)量、品質(zhì)有一定的影響，但影響程度的大小也受土壤條件、作物種類及土壤水分狀況等因素的影響。

3.2 加氣灌溉條件下作物增產(chǎn)機理

產(chǎn)量是水、肥、氣、熱、光共同作用于作物的外在表現(xiàn)，產(chǎn)量最大化是農(nóng)民追求的最終目標。加氣灌溉在一定程度上能夠增加作物產(chǎn)量，國內(nèi)外學者也對加氣灌溉條件下作物增產(chǎn)機理進行了初步研究。加氣灌溉影響土壤微生物群落多樣性，進而影響酶活性[52-53]。過氧化氫酶和脫氫酶的活性對土壤通氣狀況最為敏感，故常用來表征土壤通氣狀況的變化[54]。Jenkins K B等[55]和Greenway H等[56]研究得出，微納米氣泡技術(shù)能夠提高土壤微生物活性。Nosalewicz A等[57]研究表明，土壤在通氣不良的情況下，脫氫酶活性增大。李元等[58]利用空氣壓縮機向根系供氣，研究了加氣灌溉對大棚甜瓜土壤酶活性與微生物數(shù)量的影響，研究結(jié)果表明加氣灌溉對土壤酶活性、土壤微生物數(shù)量均有顯著影響。尹曉霞等[59]通過加氣灌溉對溫室番茄根區(qū)土壤環(huán)境及產(chǎn)量的影響研究發(fā)現(xiàn)，加氣灌溉能夠明顯增加土壤中O2含量，改善土壤呼吸功能，使得土壤中的好氧性微生物(細菌、真菌和放線菌)數(shù)量顯著增加，根區(qū)O2相對充足，從而促進了番茄根系的生長。陳慧等[28]研究了加氣灌溉對設(shè)施番茄地硝化/反硝化細菌數(shù)量的影響，結(jié)果表明加氣較不加氣處理增加了土壤硝化細菌數(shù)量，平均增加了2.1%，但加氣灌溉減小了土壤反硝化細菌數(shù)量，平均降低了9.7%(P>0.05)。杜婭丹等[60]研究表明加氣灌溉可有效改善土壤生物環(huán)境，提高N利用率，并將更多N轉(zhuǎn)移至干物質(zhì)。

加氣灌溉通過改善土壤的通透性，進而促進作物根系生長發(fā)育及對土壤礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收利用，促進作物地上部分光合作用及光合產(chǎn)物的運轉(zhuǎn)和積累，最終達到提高產(chǎn)量和品質(zhì)的目的。當土壤CO2濃度相對較高，而O2濃度相對較低時，將會限制作物根系呼吸作用，從而影響根系正常生理機能和植物的生長發(fā)育，進而影響其產(chǎn)量和品質(zhì)，這一點已得到一些試驗的證實。在根系有氧呼吸過程中，O2參與了合成三磷酸腺苷(ATP)的化學反應(yīng)，然而，如果根區(qū)CO2濃度很高，就阻礙了根系的有氧呼吸，影響了體內(nèi)一些化學反應(yīng)的正常進行[61]。徐歡歡[62]研究結(jié)果表明，對大棚秋黃瓜通O2進行處理，黃瓜根系的生長、坐果率及葉片光合速率都有所提高。史春余等[63]研究得出，改善土壤通氣性可增加功能葉片三磷酸腺苷(ATP)含量、提高功能葉片ATP酶活性，促進14C同化物由葉片向塊根的運轉(zhuǎn)和分配。郭超等[64]研究認為，通氣提高玉米根系活力，促進其對土壤礦質(zhì)元素的吸收和利用。李元等[65]研究了不同土壤加氣量與加氣深度組合對番茄光合作用、葉綠素含量、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明對番茄根區(qū)土壤加氣可顯著提高葉片葉綠素含量和氣孔導度，增強光合作用，增加干物質(zhì)積累及產(chǎn)量；且隨加氣量的升高，大棚番茄凈光合速率總體上呈先升高后降低的趨勢。朱艷等[66]研究了加氣灌溉下土壤參數(shù)對土壤呼吸的影響，結(jié)果表明加氣灌溉下土壤呼吸速率和土壤O2含量與對照差異顯著，分別提高了33.16%和16.61%。這是因為加氣灌溉下O2充足，能夠促進根系有氧呼吸及好氧微生物的活動，土壤有機質(zhì)迅速分解，加快礦質(zhì)化，使得土壤中的有效養(yǎng)分能夠得到充分的供應(yīng)，從而有利于作物根系的吸收以及作物根尖細胞分裂、根系生長和吸水面積的擴大。但如果土壤中CO2濃度相對過高或O2相對不足，則作物根系呼吸減弱，根系生長發(fā)育受到抑制，能量釋放減少，從而阻礙根系對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、利用及代謝，這不但會影響根壓的產(chǎn)生和根系吸水，而且還會因無氧呼吸累積過多的酒精而使根系中毒受傷，甚至引起作物死亡。

通過對作物根區(qū)進行加氣灌溉補充O2來解決土壤O2不足的問題，一直是生產(chǎn)者和研究者所關(guān)注的問題，加氣灌溉技術(shù)也被大量研究證實能改善土壤通氣性，對作物產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率等產(chǎn)生積極影響。目前，加氣灌溉條件下作物增產(chǎn)機理研究還處于起步階段，今后可進一步采用基因技術(shù)、分子生物學技術(shù)等手段開展加氣灌溉對土壤微生物作用機制、作物生長機制的研究，能更直觀地反映出加氣灌溉對土壤肥力質(zhì)量與作物的影響，豐富加氣灌溉研究成果。

4 加氣灌溉研究存在問題與展望

4.1 存在問題

目前，對加氣灌溉的“定量研究”還處于探索階段，雖然已取得了一定的科研成果，但仍有不少問題需要進一步研究：(1)不同的加氣設(shè)備和加氣模式對作物的加氣效果；(2)加氣灌溉的有關(guān)氣體利用率；(3)加氣灌溉對特定作物及其根際土壤微環(huán)境的影響機制；(4)加氣灌溉對土壤呼吸、微生物數(shù)量、土壤酶活性、有機碳礦化等的影響機制；(5)加氣灌溉對土壤環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的影響；(6)加氣灌溉對作物增產(chǎn)的微生物學機制與機理；(7)加氣灌溉條件下水氣交互作用影響。

4.2 研究展望

針對加氣灌溉方面的研究目前還處于基礎(chǔ)階段，隨著加氣灌溉技術(shù)的日趨成熟，加氣灌溉的推廣應(yīng)用將為水資源短缺和糧食安全保障提供解決方案。未來的研究還應(yīng)針對以下幾個方面開展：(1)大田自然條件下特定作物加氣灌溉研究；(2)針對不同區(qū)域、不同作物的加氣灌溉研究；(3)為了提高加氣灌溉效率，應(yīng)針對特定作物開展加氣灌溉的適宜加氣方式、加氣時間、加氣頻率與加氣量的研究；(4)加氣灌溉與作物施肥等農(nóng)田管理措施相結(jié)合，提高土壤肥力質(zhì)量等相關(guān)研究；(5)為擴大加氣灌溉的推廣力度，應(yīng)開展有關(guān)性能優(yōu)良、實用性強的加氣滴灌系統(tǒng)的研發(fā)；(6)為使加氣灌溉中氣泡不從灌溉水中溢出，需要開展氣泡粒徑大小對加氣灌溉效率的影響研究以及最適宜粒徑的氣泡發(fā)生裝置的研發(fā)等；(7)深化研究加氣灌溉條件下水氣耦合作用、農(nóng)田環(huán)境水分和養(yǎng)分的環(huán)境效應(yīng)；(8)加氣灌溉對土壤生物群落和土壤理化性質(zhì)長效的作用機制研究；(9)加氣灌溉中水-土-氣-作物的耦合機制研究。