普通滴灌灌水过程中,水分浸润土壤,根区水分累积,土壤通气孔隙减少,阻隔了大气中空气与根系之间的气体交换,容易造成根系缺氧胁迫。因此,在灌水中保证土壤良好的通气状况显得非常重要。曝气滴灌是将超饱和的水氧耦合物或超富氧的水气两相流通过滴灌或地下滴灌协调输送至作物根区的一种新型的高效节水灌溉技术,可有效缓解作物根区的缺氧状况,提高作物水肥利用效率,增加作物产量。已有研究结果显示,因土壤条件不同,不同增氧灌溉技术对作物生长及产量的影响各有差异。为了解曝气滴灌对设施作物生产的影响,以常规地下滴灌为对照,设置3种土壤和2种增氧滴灌技术,开展盆栽试验对比研究曝气滴灌对作物生产的改善效果。在此基础上,选取效果适宜的土壤,深入开展小区栽培试验,研究曝气滴灌条件下土壤通气性指标的响应特征及其与作物生长、生理、养分利用、作物产量和品质的关联关系,为揭示曝气滴灌下蔬菜作物提质增产、水肥高效利用的作用机制提供科学依据。主要结论如下:(1)不同土壤下作物生长对曝气滴灌的响应以盆栽试验为基础,以紫茄、西红柿为供试作物,以郑州黏土、洛阳粉壤土、驻马店壤土为供试土壤,设置曝气滴灌、普通滴灌、化学加氧(农用双氧水)滴灌3种处理,对比研究不同土壤下作物生长及养分利用差异状况。结果表明:同一土壤下曝气和化学加氧处理的作物生长指标(株高、茎粗),生理指标(光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素),产量和品质(硬度、总酸、可溶性固形物、可溶性蛋白质、维生素C)等均要高于对照处理,其中株高、茎粗、产量和品质等均具有显著性差异(p<0.05),植株全氮、全磷、全钾含量均高于对照处理。相同土壤条件下,对照处理的土壤全氮、全磷、全钾指标显著高于曝气处理和化学加氧处理。曝气处理和化学加氧处理提高了作物对土壤养分的利用,增加了植株养分的积累,增加了土壤养分的消耗,导致土壤养分含量的明显降低。试验中,曝气处理下作物生长等指标要高于化学加氧处理,表明曝气处理更有利于协调作物生长所需要的土壤环境条件,促进了作物对养分的吸收利用。郑州黏土中,曝气处理的作物生长、生理、产量和品质等高于其它土壤下曝气和化学加氧处理,表明郑州黏土更适合用循环曝气这种加氧方式,且对于作物生长具有很好地促进作用。(2)曝气滴灌对小区紫茄土壤通气性状况的影响以普通地下滴灌为对照,以曝气滴灌为试验组,进一步开展小区栽培试验,深入研究作物生长及养分利用差异性原因,揭示曝气滴灌对作物土壤通气性的影响机制。结果表明:曝气处理下紫茄生长指标(株高、茎粗、产量)较对照有较大提升,并且差异显著(p<0.05),生理指标(光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素),土壤化学指标(土壤全氮、全磷、全钾)、植株全氮、全磷、全钾含量均明显高于对照处理、土壤物理性质中,土壤水分和温度没有明显变化,土壤通气性指标(氧气扩散速率、氧化还原电位、溶解氧、土壤充气孔隙度)相比于对照均有明显的改善。曝气滴灌通过提高作物根区通气孔隙,并且充足的空气利于作物呼吸,改善了土壤通气状况,有利于作物吸收水分和养分,对照处理作物因缺氧胁迫,生长受到抑制,短时间内作物生长和曝气处理相差不大,但是在整个生育期内的累计效果表明,曝气处理显著促进了作物生长。土壤生物学性质(土壤呼吸)强度变化趋势与对照基本相同,但曝气处理的土壤呼吸强度更高,部分时间段差异显著(p<0.05)。