根區(qū)不同位置補氣對番茄根際環(huán)境及其生長的影響

白佳藝，溫祥珍，李亞靈，崔健，任宇

(山西農(nóng)業(yè)大學 園藝學院，山西 太谷 030801)

植物生長除了與環(huán)境溫度、光照、二氧化碳等地上環(huán)境因子相關外，植物的根際環(huán)境狀況也尤為重要。與養(yǎng)分、水分相比，根際通氣性影響植物生長更直接。根際氣體大多來源于空氣滲透、根系呼吸及土壤微生物的呼吸。土壤結構差異影響根際氣體含量[1]。在日光溫室蔬菜栽培中，人們長期按照相同或相似的栽培管理模式種植某種作物，土壤結構會逐漸發(fā)生變化，特別化肥使用較多的土壤，其結構會逐漸發(fā)生板結，進而嚴重影響土壤結構，如土壤孔隙度等理化指標。長此以往土壤通氣環(huán)境逐漸變差，即使通過不同耕作方式也無法完全緩解。研究表明，土壤氧氣含量至少需要達到15%才能夠滿足多數(shù)蔬菜植物的正常生長[2]。土壤中氧環(huán)境和土壤養(yǎng)分息息相關，在缺氧的土壤中好氧微生物活動被抑制，有機物的分解減慢，使得植物可利用的營養(yǎng)物質減少，同時厭氧微生物活動增強, 產(chǎn)生許多有毒害作用的物質。根系是低氧脅迫受害的直接器官。根際氧氣不足時根系內(nèi)部能量代謝紊亂， 有氧呼吸減慢或停止，無氧呼吸增強，造成根系組織細胞能量缺乏，進而引起根系吸收水分、養(yǎng)分減少, 光合作用速率降低等一系列生理問題，最終影響植株的正常生長發(fā)育[1～3]。根系通氣性不好，還表現(xiàn)為根際二氧化碳濃度較高，對植物生長產(chǎn)生一定抑制作用[4]，孫周平等[5]的試驗表明，根際CO2濃度過高會抑制馬鈴薯根系的正常生長發(fā)育。根系長期處于高濃度的CO2中會抑制根系的有氧呼吸，對根系吸收及其它代謝產(chǎn)生障礙，最終影響到整株植物。

根際通氣能改善根區(qū)土壤環(huán)境。張瑩瑩等[6]證明開放栽培槽兩側通氣及縱向埋管的通氣處理后明顯改善了根區(qū)氣體環(huán)境，氧氣體積分數(shù)以基質兩端開放自然通氣處理最高，較對照組高26.82%，二氧化碳體積分數(shù)則較對照降低34.78%；通氣處理后基質的持水量、毛管孔隙度、總孔隙度和通氣孔隙度均有所增加。通氣對于根區(qū)生境因子也產(chǎn)生一定影響。陳紅波等[7]在日光溫室黃瓜栽培研究中發(fā)現(xiàn)通氣栽培有助于提高基質酶活性及基質養(yǎng)分含量。Niu等[8]研究表明根際通氣能增加番茄土壤酶活性，提高番茄根系活力，促進根系吸收養(yǎng)分和水分，從而促進了番茄植株的生長,提高了水分利用率。李勝利等[9]利用特殊盆底的加氣裝置的通氣處理黃瓜根的鮮重和干重分別較對照組最大可提高9.3%和5.67%，且不同通氣條件對其影響效果不同。楊潤亞等[10]研究發(fā)現(xiàn)，根際通氣均增大了玉米的株高、莖粗、葉面積及各器官的生物量，在一定程度上可以緩解鹽水灌溉對植物生長發(fā)育的脅迫。

關于土壤通氣研究中最常采用的兩種方式為加氣灌溉和盆栽通氣，而分層根際氣體環(huán)境研究尚屬空白；加氣灌溉利用滴灌系統(tǒng)進行通氣，通過文丘里加氣設備將空氣吸入灌溉管中與水混合，不適用于非灌溉單獨通氣的情況[11]；盡管盆栽通氣研究都顯示了比較好的效果，但在實際生產(chǎn)中，盆栽通氣方式具有局限性，不具備大面積推廣的優(yōu)勢，因此必須找到一種更貼近生產(chǎn)實踐的方法。本研究擬在日光溫室地下不同深度鋪設經(jīng)打孔處理的常見PVC管道，經(jīng)風機強制向管內(nèi)通風實現(xiàn)根際土壤補氣，探索不同通氣位置對根際氣體環(huán)境及番茄生長的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2018年1-5月在山西農(nóng)業(yè)大學設施園藝研究所日光溫室進行。試驗所用番茄品種為‘普羅旺斯’，無限生長型，于1月14日定植。定植時幼苗為6葉一心，株高25 cm左右。

1.2 試驗設計

試驗在山西農(nóng)業(yè)大學設施園藝研究所日光溫室中進行，溫室長43 m，高4.5 m，后墻高3 m，跨度為9.75 m。在溫室中部位置利用塑料棚膜將溫室自上而下完全隔離成3個相同的隔間，每個隔間長度為9.5 m。通氣處理試驗設置在種植番茄的壟下。通氣管道為外直徑50 mm的PVC管，在管道上每隔15 cm鉆孔徑為0.8 cm的通氣孔，通氣孔朝下設置，同時在管外用滌綸布套包裹，防止土壤進入管道。通氣管道均與進氣管道相連，進氣口安裝鑄鐵鼓風機1臺，鼓風機型號為CZR220V，功率550 W，轉速為2 800 r·min-1。3個隔間分別作不同的通氣處理，其中T1是在距地面20 cm處的土壤中埋設通氣管道進行通氣，T2則在距地面30 cm處埋管通氣，以不通氣作為對照處理CK。每個通氣管道正對1條壟，壟下部寬70 cm，壟與壟之間的間距是70 cm，每個隔間(即每個處理)設置5個壟，作為重復試驗，且每個隔間兩側種植保護行以避免相鄰隔間通氣處理的干擾(圖1)。風機與定時器相連，每天11:00～16:00之間固定進行通氣，利用土鉆在每一壟中間位置鉆取孔洞，在距土壤表面10、20、30、40、50 cm處埋入末端連有氣泡石的塑膠軟管，軟管另一端伸出地面并用止水夾密封。待測量氣體時與測氣設備連接并打開止水夾吸取氣體檢測。

圖1 鼓風機以及通氣壟的設置示意圖Fig.1 Sketch Map of installation of ventilator and ventilating ridge

1.3 測定方法

通氣在定植緩苗后10 d開始進行，每10 d取氣體樣1次，分別測定土壤氧氣體積分數(shù)和二氧化碳體積分數(shù)，取樣在每日通氣前進行。氧氣體積分數(shù)采用浙江建德市新安分析儀器而廠生產(chǎn)的CY-12C型數(shù)字測氧儀(0.1%～3%：±0.01%；0.5%～20%：±0.1%)；CO2體積分數(shù)使用河南鶴壁生產(chǎn)的華安比長式CO2氣體快速檢測管(0.1%～3%：±0.01%；0.5%～20%：±0.1%)。試驗連續(xù)進行2個月，分析收集到的氣體體積分數(shù)。

試驗分別在蕃茄生長期、花期和結果期，測定各處理的20 cm、30 cm土層的根際土壤酶活性，

其中土壤過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法測定，土壤脲酶采用苯酚鈉一次氯酸鈉比色法測定，每處理重復3次。

番茄植株采用單稈整枝法，在結果初期進行疏果。在第一穗果實進入膨大期測定植株的株高、莖粗形態(tài)指標；在果實收獲后測量植株地上部和地下部的干鮮重，每個指標重復3次。果實產(chǎn)量為單株測產(chǎn)，每個重復取樣5株。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel進行數(shù)據(jù)處理并做圖和表，并利用SPSS statistics 20.0進行顯著性分析(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 土壤氧氣體積分數(shù)比較

本試驗從定植后10 d開始取樣測量，至60 d結束，以定植后的天數(shù)為橫坐標作圖，區(qū)分土壤下0 cm到50 cm不同土層的氧氣體積分數(shù)。由圖2可知，T1、T2及CK處理下，10～50 cm各層土壤氧氣體積分數(shù)均隨著時間延長保持下降?？傮w來看，不同土層中，CK氧氣體積分數(shù)下降較快，通氣處理下降略緩，定植后10 d和60 d各土層氧氣體積分數(shù)見表1。由表1可知，CK處理氧氣體積分數(shù)定植后10 d在20%左右，在60 d時下降到18%左右，10～50 cm5個土層的平均下降幅度為9.09%；T1、T2處理5個土層的平均下降幅度分別為4.31%、7.10%。即定植后60 d時，T1、T2處理氧氣體積分數(shù)平均比CK高7.08%和4.27%，高于定植后10 d時通氣處理與對照的差異。由此可見土壤通氣后氧氣體積分數(shù)比對照下降速度變緩。

圖2 不同處理下定植后10～60 d氧氣體積分數(shù)變化Fig.2 Changes of oxygen volume fraction on 10～60 d after planting under different treatments注：圖中表示定植后10 d到定植后60 d每10天不同處理下各個土層的氧氣體積分數(shù)變化對比。Note：The figure shows the variation of oxygen gas integral in different soil layers from the 10th day after planting to the 60th day after planting under different treatments every 10 days.

分層比較時，由圖2可知，T1處理通氣20 cm處，定植后10～60 d兩個月測定時間內(nèi)，氧氣體積分數(shù)最大差值出現(xiàn)在50 d。由表2可知在兩個月的測定時間內(nèi)，通氣層20 cm處的氧氣體積分數(shù)與CK處理平均相差0.88%，氧氣體積分數(shù)顯著增加4.75%。

分析T1通氣層上部10 cm土層可知，在定植后60 d達到最大差值(圖2)，整段時間平均增加3.3%。對于通氣層位置下方30 cm、40 cm、50 cm的土層分析發(fā)現(xiàn)，氧氣體積分數(shù)的最大差異出現(xiàn)在定植50 d后(圖2)，處理組比對照組平均氧氣體積分別顯著增加4.81%、3.90%和5.82%。

表1 不同土層定植后10～60 d氧氣體積分數(shù)值及下降幅度Table 1 The oxygen volume fraction of different soil layers after planting for 10～60 days and the decrease rate

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: The values with different small letters indicated the siginificant differences at 0.05 level with in the same column. The same below.

表2定植后10～60天不同土層T1、T2與CK間氧氣體積分數(shù)差異比較/%

Table2 Comparison of oxygen volume fraction between T1, T2 and CK in different soil layers on the 10～60 day after planting

處理比較Treatments comparison差異Differences不同土層Different soil layers10 cm20 cm30 cm40 cm50 cmT1-CK比較平均差值0.62a0.88b0.89b0.71ab1.05b平均差異幅度3.304.754.813.905.82最大差值0.61.41.41.21.4最大差異幅度6.046.677.916.828.00T2-CK比較平均差值0.27a0.55ab0.64b0.75b1.05b平均差異幅度1.472.903.453.905.82最大差值0.60.8111.4最大差異幅度3.304.425.525.527.95

由圖2可知，T2處理在30 cm處通氣，對于通氣層30 cm處而言，氧氣體積分數(shù)最大差值出現(xiàn)在50 d，該層平均較對照組增加了3.45%(表2)，對于通氣位置上層10 cm和20 cm土層，氧氣氣體體積分數(shù)最大差值均出現(xiàn)在定植后50 d，10 cm和20 cm試驗組比對照組平均增加1.47%和2.90%(表2)。通氣位置下方的土層40 cm在定植后50 d出現(xiàn)最大差值(圖2)，但50 cm處在定植后30 d就出現(xiàn)最大差值。40 cm和50 cm 處氧氣氣體體積分數(shù)T2處理較對照組分別增加3.90%和5.82%(表2)。

綜上所述，在20 cm、30 cm處通氣均能有效提高10～50 cm各土層的氧氣含量，其效果在定植50 d后凸顯。T1處理即在20 cm處通氣對淺土層(10～30 cm)根際氧氣提升效果更好。與對照相比，在土壤40～50 cm處T1、T2處理的氧氣氣體體積分數(shù)提升幅度基本一致。由此可見，通氣對下層土壤的效果優(yōu)于上層，這可能與通氣口設置在下方位置有關。

2.2 土壤二氧化碳體積分數(shù)比較

從定植后10～60 d的二氧化碳體積分數(shù)變化情況(圖3)可知，CK處理10～50 cm各個土層的二氧化碳體積分數(shù)從1%顯著升高至3%左右，平均約提高2倍，T1和T2處理各土層二氧化碳體積分數(shù)則在0.2%～0.3%保持平穩(wěn)變化。從各土層二氧化碳體積分數(shù)隨時間變化的數(shù)值(表3)可知，通氣可以緩解土壤二氧化碳積累，并使二氧化碳體積分數(shù)保持在相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

圖3 不同土層定植后10～60 d二氧化碳體積分數(shù)的動態(tài)變化Fig.3 Dynamic changes of CO2 concentration in 10～60 days after planting in different soil layers注：圖中表示定植后10 d到定植后60 d每10天不同處理下各個土層的二氧化碳體積分數(shù)變化對比。Note: The figure shows the variation of carbon dioxide volume fraction in different soil layers from the 10th day after planting to the 60th day after planting under different treatments every 10 days.

處理Treatments測定時間Time不同位置二氧化碳體積分數(shù)Volume fraction of carbon dioxide at different locations10 cm20 cm30 cm40 cm50 cm平均值AverageCK第10天0.80a0.80a1.00a1.15a1.20a0.99a第60天2.45a3.00a2.90a3.20a3.30a2.97aT1第10天0.10b0.20b0.15b0.30b0.50b0.25b第60天0.20b0.15b0.15b0.10b0.35b0.19bT2第10天0.20b0.25b0.30b0.40b0.55b0.34c第60天0.45b0.70c0.20b0.20b0.10c0.33c

T1處理各土層的二氧化碳體積分數(shù)均在定植后60 d出現(xiàn)最大差值(圖3)。由表4可知，在通氣土層20 cm處，其最大差值為2.9%，此時T1較對照組下降95.00%。通氣處上部的10 cm土層的最大差值為2.30%，較對照顯著下降91.84%；對于通氣位置下方的30 cm、40 cm和50 cm處土層而言，二氧化碳體積分數(shù)最大差值則分別為2.75%、3.10%和2.95%，依次較對照組顯著降低94.83%、96.88%和89.39%。因此，通氣位置下部土層與對照組的差值高于上層。

表4定植后10～60 d間不同土層T1、T2與CK間二氧化碳體積分數(shù)差異比較/%

Table4 Comparison of carbon dioxide volume fractions between T1, T2 and CK in different soil layers during 10～60 days after planting

處理比較Treatments comparison差異Differences不同土層Different soil layers10 cm20 cm30 cm40 cm50 cmT1-CK比較平均差值1.26a1.42a1.67b1.78b1.63b平均差異幅度90.4286.3691.3292.6479.03最大差值2.302.902.753.102.95最大差異幅度91.8495.0094.8396.8889.39T2-CK比較平均差值1.11a1.27b1.47c1.62cd1.73d平均差異幅度79.6476.7780.8283.9883.47最大差值2.002.302.703.003.20最大差異幅度81.6376.6793.1093.7596.97

T2處理各個土層的二氧化碳體積分數(shù)與對照的最大差值也在定植后60 d出現(xiàn)(圖3)。由表4可知，T2在30 cm處進行通氣，通氣層與CK的二氧化碳體積分數(shù)最大差值為2.70%，較對照降幅93.10%。對于通氣處上部20 cm和10 cm處二氧化碳體積分數(shù)最大差值分別為2.30%和2.00%，較對照分別降低76.67%和81.63%。對于通氣位置下方40 cm和50 cm的土層，二氧化碳體積分數(shù)最大下降93.75%和96.97%，下降幅度高于上層。

由此可知，通氣可以顯著降低10～50 cm各層二氧化碳體積分數(shù)，這一效果在定植后60 d最明顯，其中在土壤10～50 cm處，T1、T2處理二氧化碳體積分數(shù)較對照組CK的平均差值分別是1.55%和1.44%，平均降幅分別是87.95%和80.94%，通氣對于10～20 cm的上部土層二氧化碳體積分數(shù)的下降效果較下部土層相比更弱。

2.3 根際土壤酶活性

根據(jù)番茄生長不同階段兩個通氣層(20 cm和30 cm)的根際土壤酶活性之一過氧化氫酶結果(圖4)可知，正常狀況下，20 cm與30 cm兩個土層的過氧化氫酶活性隨著植物生長均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，但不同通氣處理的酶活性變化有所差異，其中20 cm處2種通氣處理下過氧化氫酶活性均呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，通氣處理下的過氧化氫酶活性在生長期和花期與對照組差異顯著，其中T1處理較對照組平均降低50.34%，T2則平均降低45.60%；而30 cm處通氣處理下過氧化氫酶活性則先升高后降低，且均在生長期與花期和對照組差異顯著，其中T1處理下過氧化氫酶活性較對照組平均降低76.24%，T2則平均降低62.05%。

圖4 不同處理下不同生長階段通氣層土壤過氧化氫酶活性比較Fig.4 Comparison of soil catalase activity in different growth stages under different treatments注：不同時期的不同處理下的過氧化氫酶活性比較(P<0.05)。其中GP:生長期；FP:花期；FRG:結果期。Note: Catalase activity under different treatments in different periods was compared (P<0.05). Among them, GP: growth period; FP: flowering period; FRG: result period.

由土壤脲酶活性比較(圖5)可知，20 cm與30 cm兩個土層的脲酶活性正常狀態(tài)下相對穩(wěn)定，在成熟期時均有所降低。在T1處理下，20 cm和30 cm處均出現(xiàn)先升高后降低的變化，且其酶活性始終高于T2及對照組，20 cm處花期時與對照組差異顯著，在30 cm處生長期與花期與對照組差異顯著，其余均不顯著，20 cm和30 cm兩層較對照分別平均升高26.13%和21.71%；T2處理20 cm處的脲酶活性在結果期降低，但在30 cm處時則升高，且此時T2處理脲酶活性高于T1處理，差異不顯著，兩層較對照分別平均升高3.96%和9.66%。

圖5 不同處理下不同生長階段通氣層土壤脲酶活性比較Fig.5 Comparison of soil urease activities in different growth stages of aeration layer under different treatments注：不同時期的不同處理下的脲酶活性比較(P<0.05)。其中GP：生長期；FP：花期；FRG：結果期。Note: Fig.5 compares urease activity under different treatments in different periods (P<0.05). Among them, GP: growth period; FP; flowering period; FRG;result period.

2.4 植株生長狀況

由番茄果實膨大期的株高、莖粗和成熟期植株生物量結果(表5)可知，T1、T2株高分別為173.13 cm、159.70 cm，CK為149.67 cm，通氣處理較CK高15.68%、6.70%，差異顯著(P<0.05)。T1、T2莖粗分別為18.07 mm、16.32 mm，較CK增加23.03%、11.01%。T1、T2處理地上部鮮重較對照組CK的均有所增加，但三者之間的差異不顯著； T1處理根系鮮重為48.06 g，較CK顯著增加43.59%，T2處理根系鮮重為36.06 g，較CK提高7.74%，差異不顯著；T1、T2處理整株干重167.25 g、143.74 g，較CK(119.03 g)分別提高40.51%,、 20.75%，差異顯著。統(tǒng)計番茄果實產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)通氣處理的產(chǎn)量均較對照提高，其中T1、T2處理單株產(chǎn)量分別為1 706.3 g、1 482.5 g，其中T1較對照顯著提高約30%、T2則提高13%差異不顯著。特別是在20 cm處通氣對番茄產(chǎn)量提升效果很好。試驗還發(fā)現(xiàn)，T2處理第一穗果成熟于4月10日，T1處理于4月12日成熟，對照組則在4月22日成熟，通氣處理較對照早熟10 d或者更多。

表5 不同處理下的番茄生長指標Table 5 The growth indexes of Tomato under different treatments

3 討論與結論

3.1 通氣對根際氣體變化趨勢的影響

農(nóng)民按常規(guī)模式種植無法實現(xiàn)對整個土壤氣體環(huán)境進行有效調(diào)控，而現(xiàn)階段許多研究發(fā)現(xiàn)，根際通氣能改善根際氣體成分，增加根際氧氣含量，進而調(diào)節(jié)整個土壤氣體環(huán)境。

本試驗中測定發(fā)現(xiàn)，定植后土壤氧氣體積分數(shù)隨著時間的延長逐漸降低，而二氧化碳體積分數(shù)則隨著時間延長逐漸升高。作物定植后土壤氣體隨時間的變化規(guī)律在許多文獻中都有報道。侯會靜[12]利用文丘里進行加氣灌溉、張瑩瑩[6]利用開放栽培槽兩側通氣及縱向埋管通氣研究均發(fā)現(xiàn)，隨著處理時間的增加，不同處理根區(qū)的O2體積分數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢。

本試驗中通氣處理與對照處理的土壤氧氣體積分數(shù)最大差異出現(xiàn)在定植后50～60 d，說明這種通氣方式效果很好，能夠保持2個月或者更長。但是與本試驗不同，侯會靜等[12]的試驗中加氣灌溉處理下氧氣體積分數(shù)和對照組相比隨著時間變化差距逐漸變小，這可能與通氣方式不同相關，后者利用文丘里加氣灌溉系統(tǒng)進行，氣體隨水進入土壤，氣體交換較慢，而本試驗利用風機對地下管道進行強制通氣，通入氣體直接與土壤氣體進行交換，速度更快。張瑩瑩[6]的試驗也是利用與空氣直接交換實現(xiàn)根際通氣，試驗過程中并未出現(xiàn)侯會靜試驗中的情況。由此可見，直接利用本試驗的通氣系統(tǒng)能夠彌補加氣灌溉隨種植時間延長效果減弱的不足。

關于二氧化碳變化方面，張瑩瑩[6]試驗中所顯示的各個處理下的CO2體積分數(shù)隨時間變化均逐漸升高，而在本試驗中，隨著時間推移，對照組根際二氧化碳逐漸積累，通氣處理下二氧化碳體積分數(shù)則明顯低于CK且保持在一個相對穩(wěn)定的氣體分數(shù)水平上，這可能是由于張的試驗中采用的是空氣隨管道自然流動的方式，而本試驗則采用強制通氣，因此氣體交換速度更快，可以使通氣位置周圍土層的氣體成分保持在相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，由此可見利用風機向地下管道強制通氣在控制根際土壤二氧化碳積累方面效果明顯。

本試驗測定的土壤氣體變化到定植后第60 d，氧氣體積分數(shù)隨著時間變化逐漸下降，最終降至17.86%，對于后續(xù)氧氣變化尚不清楚。根據(jù)朱艷等[13]對番茄進行的加氣灌溉試驗結果可知，隨著種植時間變化，土壤氧氣含量并不是始終下降的，其中在定植后第90天左右時氧氣降至15.5%左右，此后氧氣體積分數(shù)又逐漸開始回升。由此可知即使在通氣與非通氣處理下，土壤氧氣體積分數(shù)都不是一直下降，因此在后續(xù)的研究中還需要了解該裝置在氧氣回升后的效果。

3.2 通氣方式對通氣效果的影響

本試驗設計了一種簡單的通氣方式，即利用打孔的PVC管道外接鑄鐵鼓風機，向管道內(nèi)注入空氣，從而實現(xiàn)根際通氣。查閱相關文獻表明，幾種不同的通氣方式的效果與本試驗通氣處理的效果相近。其中，朱艷等[13]利用加氣灌溉方式可使土壤氧氣平均值提升0.89%；陳紅波等[4]的盆栽試驗表明，通氣處理的氧氣含量比 CK 提高5.87%；李勝利[9]利用盆底特殊的加氣裝置將管道置于裝置內(nèi)對盆栽黃瓜通氣試驗表明，通氣后測得黃瓜根際CO2含量比對照降低29.4%。但目前對整壟土壤進行通氣的研究則相對較少，其中褚麗敏[14]的試驗中利用開放栽培槽兩側對土壤(基質)進行整體加氣和垂直加氣，該方法利用空氣的自然流動性對整壟進行加氣，兩種處理后番茄的單株產(chǎn)量比對照組分別提高18.29%和25.75%。

關于土壤通氣位置，本試驗設置在地下20 cm和30 cm深處，這是由于番茄的根群主要集中在20～30 cm左右。現(xiàn)有研究通氣位置選擇不固定，但在多數(shù)通氣試驗中，進氣口一般多設置在距土壤(基質)表面15～20 cm的位置。其中Chen等[15]的加氣灌溉試驗中設置了2種不同的通氣深度10 cm和30 cm，在黑土中通氣處理下這兩層的土壤氧氣含量較對照分別提高9.8%和8.9%，2個通氣層氧氣含量的提升效果差異，類似于本試驗中T1與T2處各通氣層效果間的差異，即在較淺土層通氣產(chǎn)生的效果優(yōu)于下層通氣，因為相同的通氣量下，淺層土壤與空氣的氣體交換速度本身比較深位置的效果更好。此外，本試驗中表現(xiàn)出的下層土壤氧氣提升效果較好的情況則可能與通氣管道進氣口向下相關，通氣管下部土層較上部位置的氣體交換速度更快，從而提高深層土壤氧氣含量。

不同通氣方式的通氣時間均有差異，本試驗在每天的11時～16時進行。對于采用加氣灌溉進行通氣的試驗而言則只在灌溉時進行加氣。采用空氣自然流動進行根際補氣的試驗設置中則全天保持通氣狀態(tài)。肖衛(wèi)華等[16]的水稻根際通氣試驗設置與本試驗較類似，利用在田間預先埋管進行加氣，試驗設置多個時間段(每日8時和17時、每日8時、隔日8時)通氣對比，其試驗結果發(fā)現(xiàn)通氣時間不同效果也有差異，因此后續(xù)還需要對不同通氣時間與生長的影響進行進一步研究。

現(xiàn)有試驗數(shù)據(jù)表明本補氣裝置對各個土層的根際溫度也有所影響，其中除下雪天以外，其余天氣下T1處理土層溫度較對照組均有所升高，T2處理對通氣位置下方土層一直保持增溫效果，不良天氣情況下通氣位置上部各層溫度有所降低。

3.3 通氣對根際酶活性的影響

本試驗中通氣組過氧化氫酶的活性較對照組有所降低，但在李元等[17]的試驗中，部分通氣組的過氧化氫酶活性較對照組顯著提升，但后者試驗也發(fā)現(xiàn)加氣頻率較高時，土壤過氧化氫酶活性會降低，本試驗通氣頻率為1日1次頻率相對較高，這也解釋了本試驗中過氧化氫酶活性低的原因。本試驗花期土壤過氧化氫酶活性最高結果則與李元的試驗結果一致。

本試驗中通氣處理下土壤脲酶活性升高，其中T1通氣組較對照組2個土層脲酶活性分別升高26.13%和21.71%，這與陳紅波等[7]的黃瓜盆栽通氣試驗結果相似，后者試驗中脲酶活性提高8.46%，且活性隨植株生長呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。本試驗中除30 cm處T2處理的變化不同，其余各處理酶活性均呈現(xiàn)出這種變化趨勢，30 cm處T2處理的趨勢可能與番茄生長后期在30 cm處根系集中和T2處理在30 cm處通氣2種因素互作有關。

3.4 通氣對番茄生長的影響

現(xiàn)有研究均發(fā)現(xiàn)土壤通氣會促進番茄的生長。甲宗霞等[18]的盆栽通氣試驗結果表明，通氣處理下番茄的莖粗較對照組增加22.39%；張璇等[19]的盆栽根際通氣試驗中0.8的通氣處理下干重提高39.6%；尹曉霞[20]的加氣灌溉試驗證實，通氣可以增加植物干物質積累；朱艷等[13]的加氣灌溉試驗表明，通氣組番茄單株產(chǎn)量提高23.12%，這些結果與本試驗中的結果幾乎一致。

由此可知，利用本試驗設計的補氣系統(tǒng)對根際通氣可提高根際氧氣含量，在控制根際二氧化碳隨時間變化逐漸積累方面，效果比現(xiàn)有的不同通氣裝置更加明顯，同時也提高了根際土壤脲酶活性。在促進番茄生長的作用方面，也表現(xiàn)出與已有的各種通氣裝置相近的效果，且能加快番茄成熟。此外本系統(tǒng)還彌補了盆栽通氣與加氣灌溉的不足，有助于大面積推廣根際通氣技術。