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摘要
【目的】针对目前设施农业中常用的灌溉方式容易造成土表水分蒸发和水肥流失,且不能按照作物所需自动供水供肥的现状,本研究探讨了负压灌溉提高紫叶生菜的产量和品质,以及水分利用效率和土壤微生物群落多样性的机理。【方法】在温室内进行盆栽试验,以紫叶生菜(Lactuca sativa L.)为试验材料,设置3个灌溉处理:常规灌溉、滴灌和负压灌溉。收获后,测定了紫叶生菜的产量,分析了品质(维生素C、可溶性糖、花青素和硝酸盐含量),植株的养分(氮、磷和钾)浓度和吸收量,监测了土壤水分含量动态的变化,计算了水分消耗量和水分利用效率,分析了根际土壤微生物的多样性指数和细菌在门分类上的群落结构组成。【结果】负压灌溉下显著提高紫叶生菜的产量和品质,负压灌溉比常规和滴灌处理的产量分别显著提高了68.1%和29.0%,也提高了维生素C、可溶性糖和花青素的含量,减少了硝酸盐含量。与常规灌溉相比负压灌溉显著提高了紫叶生菜氮、磷、钾的浓度和含量,分别提高13.0%、14.4%、38.4%和90.2%、92.6%、135.5%。紫叶生菜在负压灌溉下耗水量最少,为9900 cm3,比常规和滴灌处理分别减少了23.8%和23.8%;负压下水分利用效率比常规和滴灌分别显著提高了122.2%和70.5%。同时负压灌溉处理下动态的土壤含水量处于10.3%～11.3%之间,变异范围低于常规和滴灌处理9.2%～11.6%。通过高通量测序紫叶生菜根际土壤微生物群落发现,负压灌溉处理下微生物多样性指数最高,表现为OTU、Chao1和Shannon指标的数值显著高于常规和滴灌处理,其数值分别为1808、2437和8.48,分别比常规灌溉处理显著提高了15.2%、15.7%和3.16%。同时也改变了细菌在门分类水平上组成的相对丰度,在负压灌溉处理下比常规和滴灌处理分别提高了放线菌门(Actinobacteria),绿弯菌门(Chloroflexi),疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)在细菌门分类上的相对丰度。【结论】本试验证明了负压灌溉系统通过土壤水肥平稳供应机制,实现了紫叶生菜高产优质且高效利用水分的目标。因此,负压灌溉系统相比常规和滴灌,显著提高了紫叶生菜的产量和品质、水分利用效率和根际微生物群落的多样性,为设施农业的可持续性发展提供科学依据。
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