农业生产中,灌溉为作物提供水分的同时驱排土壤空气,易造成土壤中氧含量的降低,黏质土壤更会加重土壤的低氧胁迫。当根系无法得到充足的氧气,或长期处于厌氧环境中时,将影响作物根系对水分、养分的吸收及其在植株体内的运输,进而导致植株体内激素含量和酶活性的改变,降低作物的产量和品质。因此,改善作物根区土壤氧气含量,对于提高作物产量及品质具有重要意义。本研究利用气泵通过地下滴灌带为作物根区土壤加气,通过一季大棚甜瓜、一季大棚番茄加气灌溉试验和一季含盐土壤盆栽番茄加气灌溉试验,探讨了加气频率、加气量、灌水上限、滴灌带埋深、土壤盐分等对土壤酶活性、植株生长、光合作用、作物产量及品质的影响,分析了加气灌溉增加作物产量、改善品质的机理,并取得了如下主要结论:(1)根区气能够缓解根区土壤低氧胁迫,促进植株生长,提高甜瓜和番茄产量并改善品质。滴灌带埋深25 cm,每天加气1次甜瓜产量、可溶性糖、TSS、维生素C含量及水分利用效率最高,果实形态最优。滴灌带埋深40cm,番茄产量及品质指标随加气量的升高而升高,1.5倍标准加气量下第一穗果产量最高较不加气处理增产135.5%。滴灌带埋深15cm,番茄产量及品质指随加气量的升高呈先升高后降低趋势,标准加气量下第一穗果产量较不加气处理增产75.1%。盐土条件下加气亦可提高番茄的产量及品质。(2)加气灌溉显著提高大棚甜瓜和番茄种植下土壤细菌、真菌、放线菌数量及土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性。每天加气1次的大棚甜瓜土壤脲酶活性最高、细菌数量最多,较不加气处理分别提高28%和74%,每2天加气1次土壤过氧化氢酶活性最高、真菌数量最多,较不加气处理分别提高6%和200%,每4天加气1次土壤放线菌数量最多较不加气处理提高3%。加气灌溉能够提高番茄根际和非根际土壤酶活性,但对非根际土壤酶活性的影响小于根际土壤酶活性。(3)适宜频率的根区加气提高了大棚甜瓜总根长、总表面积、总体积、分叉数及根系活力,并能够极显著地提高直径小于1mm的细根根长。其中,每天加气1次总根长、总表面积、总体积较不加气处理分别提高83%、63%和54%。根系表面积和根系活力的提高,增强了根系对养分及水分的吸收能力,促进了植株地上部分的生长。但同时,过高的加气频率却抑制根系的分叉。(4)加气灌溉显著提高叶片叶绿素含量及光合反应速率,增加植株干物质积累及作物产量。其中每天加气1次甜瓜叶面积指数、叶绿素含量、净光合速率及干物质积累最高。生育前期10cm埋深处理甜瓜净光合速率及叶绿素含量最高,后期40cm埋深处理净光合速率、叶绿素含量及叶面积指数最大;随加气量的升高番茄净光合速率总体上呈先升高后降低趋势。15和40cm滴灌带埋深下,标准加气量下番茄净光合速率较不加气处理提高21.4%和65.0%。(5)综合考虑产量、品质、水分利用效率等因素,在陕西关中地区大棚甜瓜种植宜选择滴灌带埋深25cm,以土壤孔隙率的50%作为标准加气量每天加气1次,灌水控制上限为田间持水量70%处理组合为陕西关中地区大棚甜瓜适宜的加气灌溉方式;番茄种植时,滴灌带埋深40cm,以土壤孔隙率的100%和150%进行加气均可获得高番茄产量及品质,其中以土壤孔隙率的100%进行加气,种植番茄能够获得最大的经济效益。加气灌溉能够促进盐土条件下番茄的生长,其中当Na~+浓度不超过29mM时,根区加气可克服NaCl胁迫对番茄植株干物质积累量和产量的影响;Na~+浓度为75mM时,加气处理可缓解NaCl胁迫对番茄植株的危害;当Na~+浓度为121mM时,根区加气可提高盐胁迫下番茄的存活率。