沼液滴灌系统灌水器堵塞的微纳米气泡控制机理及应用研究.pdfVIP

摘要 目的：沼液含有丰富的营养元素，是一种天然的有机肥料，常被应用于农田灌溉。滴灌被认为 是沼液等劣质水灌溉最可靠的方式，这种方式能防止污染物的深层渗漏，提高水肥利用效率。但是 沼液的成分复杂，其中含有大量的微生物、盐分离子与固体悬浊物，容易引发灌水器堵塞。传统加 氯处理能控制灌水器堵塞，但这种方法增加了用户投入，忽略了用户对作物增产的需求，且对环境 有一定的负面影响。因此，亟待寻求一种清洁、高效的沼液滴灌系统灌水器堵塞控制方法。已有研 究表明，微纳米气泡技术能抑制生物膜污染，应用于农业灌溉中可以提高作物的产量与品质，这表 明微纳米气泡有望成为协同控制沼液滴灌系统灌水器堵塞与作物增产、节水的方法。然而，目前针 对微纳米气泡控制灌水器堵塞的研究和沼液-微纳米气泡水在农业生产中的应用还未见报道。 方法：本文开展了两个试验。试验一研究不同浓度的氧气微纳米气泡水（Oxygen micro-nano bubble water ，O -MNBW ）控制沼液滴灌系统灌水器堵塞机理。设置了3 种浓度的 O -MNBW （O ， 2 2 1:0 O 和 O ），3 种流量的片式灌水器（E 、E 和 E ）。同时开展了试验二，研究不同气源微纳米气 1:1 0:1 1 2 3 泡水对作物生长、产量的影响，设置了 6 种浓度的 O2-MNBW(O1:0、O1:1、O1:2、O1:4、O1:8 和 O1:16) ， N 、N 和 N 3 种浓度的氮气微纳米气泡水（Nitrogen micro-nano bubble water ，N -MNBW ）， 1:0 1:4 1:16 2 He1:0、He 1:4 和 He 1:16 3 种浓度的氦气微纳米气泡水（Helium micro-nano bubble water ，He-MNBW ）， 研究微纳米气泡水对设施西瓜产量与水分利用效率（Water use efficiency ，WUE ）的影响。通过2 个 试验摸清 O2-MNBW 控制沼液滴灌系统灌水器堵塞机理、确定不同气源 MNBW 灌溉对设施西瓜的 影响，建立综合考虑持续控堵、作物产量以及 WUE 多重约束目标下的 MNBW 控制灌水器堵塞控制 技术及应用模式。 结果：（1）O -MNBW 处理可以控制沼液滴灌系统灌水器堵塞。与 O 处理（CK ）相比，O -MNBW 2 0:1 2 处理下灌水器内堵塞物干重、胞外多聚物（Extracellular polymers ，EPS ）质量分别降低了 31.0%~49.0% 和 29.0%~53.0% ，Dra 和 CU 分别提高了 15.0%~45.0%、24.0%~47.0% 。O1:0 处理控制堵塞的效果相 对最好，与 O1:1 处理相比，Dra 和 CU 分别提高了 30.0%和 23.0% 。（2 ）与 CK 相比，不同气源的 MNBW 处理使设施西瓜的产量提升了 3.73%~33.88%，但提升效果受到气源种类和浓度的影响。各 浓度下 O -MNBW 的增产、节水效果优于 N -MNBW 处理、He-MNBW 处理；与 CK 相比，O -MNBW 2 2 2 处理下西瓜的产量提高了 7.81%~33.88% ，WUE 提高了 7.81%~33.90% 。（3 ）与 CK 相比，不同浓 度的 O2-MNBW 处理均提高了设施西瓜的产量与 WUE ，