控制性根系分区交替灌溉对玉米根区土壤微生物及作物生长的影响
控制性交替隔沟灌溉对夏玉米生理特性和水分生产效率的影响
内的耗 水量 采用 水量 平衡 方程计 算 。
（ ）气象 因子 ： ２ 由试 验 场 内 自动气 象站 观 测 ， 包 括 太 阳辐射 、 气温 、 空气 湿 度 、 速 、 风 日照 时 数 、 发 蒸 量 以及 天气 变化 等 。 （ ）作物 生 育 期 ： ３ 观察 并 记 录 各 处 理 的 各 生 育
部 茎粗 、 高 、 株 叶面积 和黄 叶数等 生长情 况 。夏 玉米
叶面 积 的测 定方 法是 ： 试验 处 理 小 区 选取 长 势 均 在 匀， 有代 表 性 的 夏 玉 米 进 行 定 期 观 测 ，样 本 数 为 ３ 株 ／ ， ， 用 叶面积 系 数 法 测定 叶 面积 ， ｄ区 利 即叶 面 积
基金项目 ： 十一五国家科 技支撑 计划项 目（０７ Ａ ８ Ｂ ２ ； ２０ Ｂ Ｄ ８ ０ ） 国家 自然科学基金资助项 目（０ ７００ ５１９３ ） 作者 简介 ： 汪顺生 （９８ ， ， １７ 一） 男 安徽怀宁人 ， 博士生 ， 讲师 ， 主要从 事节水 灌溉理论技术方面 的研究 。Ｅ ｍ ｉ ｗ ｎｓｕｓｅｇ Ｃ Ｕ ｅｕ － ａ ： ａｇｈｎｈｎ ＠ＢＷ ．ｄ ｌ
积灌 溉 中有 着 广 阔 的应 用 前景 ＿ １ 。但 由 于 控 制 性
交替 隔 沟灌溉 是一 种 新 的地 面 灌 水 技 术 ， 处 于 试 还
验探 索和 发展 阶 段 ， 进 行 系 统 的 理论 研 究 。本 研 需
收稿 日期 ：０ １ ２２ ２ １－ ．９ ０
土壤水 分 为标 准 ， 当其 下 降到水 分控 制下 限时 ， 即进 行 灌水 。试 验设计 共 ４ 处 理 ， 个 随机 区组 排列 ， 复 重
控制性分根交替灌水的节水效应
Vol N o 1997年 12月T r ansactions of the CSA EDec. 1997 收稿日期:1997-06-10* 国家自然科学基金和霍英东基金资助项目(59679025) ¹梁宗锁,博士,讲师,陕西省杨陵 西北农业大学农业水土工程研究所,712100控制性分根交替灌水的节水效应*梁宗锁¹ 康绍忠(西北农业大学) 胡 炜(水利部防汛办)张建华(香港浸会大学) 高俊风(西北农业大学)提 要 以盆栽玉米为实验材料,通过控制性分根交替灌水试验,证明当土壤含水率为田间持水率的55%～65%时,控制1/2根区交替灌水其用水量减少34.4%～36.8%,而生物产量仅下降6%～12%,水分利用效率、根冠比、气孔阻力明显增加、叶片蒸腾速率明显下降,蒸腾效率提高而光合速率未明显变化;控制1/2根系区域交替灌水比固定1/2区域灌水的用水效率明显提高,根系总量和根冠比增加,根系分布均匀,地上部生物产量增加。
初步证明控制性分根交替灌水是一种高效而可行的节水新技术。
关键词 控制性分根交替灌溉 水分利用效率 根信号 根冠比 节水效应Effect of Controlled Roots -Divided AlternativeIrrigation on Water Use EfficiencyLiang Zong -sou Kang Shao -zhong(North w estern A gricultural Univ ersity ,Y ang ling )H u Wei(Flood -Control H ead quarte rs of M inistry of W ater R esources )Zhang Jian -hua(H ong K ong Bap tist U niver sity )Gao Jun -feng(N or thw ester n A gr icultur al U niver sity )Abstract The exper im ent of controlled root -div ided alter native irrigation (CRAI )in maize show ed that contr olled 1/2r oot region alternative irrig ation in 55%～65%o f field w ater capacity is able to save 34.4%～36.8%of w ater use ,and the bio mass only decrease 6%～12%.T he efficiency of water use and the r oot-shoo t ratio increase obv iously.T he tran-spiration efficiency increases because the photosynthesis is not changed but the sto matal resistance increases and the transpiration rate decreases .T he w ater use efficiency of 1/2roo t-divided alter native irr ig atio n is higher than that of 1/2r oot-divided fix ed ir rigation.The w eight of dry roo t and roo t-shoot ratio incr ease and the root distributes evenly by al-ternativ e irrigation ,but the 1/2ro ot divided fixed ir rigatio n has no this effect .Controlled Ro ots-Div ided Alternative Ir rigatio n is a pr acticable technolo gy of w ater sav ing.Key words Co ntrolled root -divided alternative irrigation Water use efficiency Ro ot sig nal Roo t-shoot r atio Water-saving effect1 引 言近年来,对农业节水问题进行了大量研究,在传统的灌溉原理与方法的基础上,提出了许多新的概念与方法。
交替灌溉对西北绿洲区小麦间作玉米水分利用的影响
1624
作 物 学 报
第 37 卷
间作套种既是我国农业生产中的传统栽培方法 , 又是一种较为普遍的高产种植方式 , 它能充分利用 地力、光能、热能资源 [1-5], 是作物增产的重要措施 之一。随着中国人口的不断增长 , 水土资源日趋减 少 , 粮食生产问题日益突出 , 如何进一步发挥间作 提高资源利用效率的作用备受关注 [6] 。西北内陆灌 区光资源丰富 , 热量条件适于发展间作套种 , 但资 源性缺水已严重影响到该种植模式的应用 , 有学者 建议压缩间作面积来缓解农业水资源供需矛盾[7], 政 府部门也已明确限制并压缩间套种植面积。这些举 措一定程度上缓解了种植业内部的水资源供需矛盾 , 但作物多样性、单位耕地产出率、种植业总产量、 光能利用率下降已成为不争的事实。研发限量供水 条件下的高效节水间套技术 , 已成为西北绿洲发展 多熟种植亟待解决的难题。 基于节水灌溉技术和作物感知缺水根源信号理 论而提出的根系分区交替灌溉 , 是在植物某些生育 期或全部生育期交替对部分根区进行正常灌溉 , 其 余根区进行人为水分胁迫的灌溉方式 [8-9]。该技术可 减少作物营养生长冗余 , 大量节水而不减产或减产 幅度较小 , 并提高作物水分利用效率 [10-14] 。由两种 或两种以上作物组成的间作群体中 , 不同作物的需 水特性不同 , 但传统间作灌溉制度只按某一作物的 需水特性制定 , 容易造成其配对作物的水分供需错 位 , 使水分无效损耗增大。 因此 , 设计间作灌溉制度 时 , 若能同时考虑不同作物的需水特性和种间互补 高效用水机制 , 并对不同作物分带供水 , 则可以提 高供水与间作群体作物需水的吻合度 , 并创造不同 作物间的交替供水 , 形成类似于交替灌溉技术的模 式 , 但这种供水方式能否降低间作群体耗水总量、 提高水分利用效率值得进行探讨。本研究通过连续 3 年田间试验 , 在不同灌水水平下 , 研究了交替灌溉 与传统灌溉对小麦间作玉米产量、耗水量和水分利 用效率的影响 , 探讨了两种灌溉方式在单作和间作 群体中的产量和用水差异 , 为构建基于交替灌溉理 论的间作节水技术提供数据支撑。
咸淡水交替沟灌对土壤盐分分布和玉米生长的影响的开题报告
咸淡水交替沟灌对土壤盐分分布和玉米生长的影响的开题报告【摘要】咸淡水交替沟灌是一种新兴的灌溉方式，可以有效地缓解土壤盐渍化和水资源不足的问题。
本研究选取盐碱性土壤为研究对象，通过田间试验的方式，探究咸淡水交替沟灌对土壤盐分分布和玉米生长的影响。
实验结果表明，咸淡水交替沟灌可以显著改善土壤盐分分布，提高土壤水分利用效率，促进玉米生长和产量的提高。
【关键词】咸淡水交替沟灌；土壤盐分分布；玉米生长；田间试验【引言】土地是人类生存和发展的基石，但我国的土地资源却遭受了很大的压力，其中盐碱化和水资源短缺是严重的问题。
咸淡水交替沟灌是一种应对这些问题的有效措施，具有缓解土壤盐渍化和水资源短缺的作用。
因此，本研究选取盐碱性土壤为研究对象，通过田间试验的方式，探究咸淡水交替沟灌对土壤盐分分布和玉米生长的影响。
【研究方法】1. 实验地点和条件本研究选取盐碱性土壤为研究对象，实验地点位于山东省。
土壤类型为沙质盐渍土，pH值为8.5，土壤盐分为3.5g/kg。
实验时间为2022年5月至9月。
2. 实验设计本实验采用完全随机设计，设置3个处理组和1个对照组，每个组设置3个重复。
其中，处理组1采用咸水灌溉，处理组2采用淡水灌溉，处理组3采用咸淡水交替沟灌，对照组不进行任何处理。
3. 实验步骤（1）土壤处理：进行土壤翻耕，撤除作物残留物，保持轻微松散。
（2）灌溉处理：处理组1和3采用含盐度为4g/l的咸水灌溉，处理组2采用淡水灌溉，对照组不进行任何处理。
（3）监测土壤盐分：实验期间每隔15天对土壤盐分进行监测。
（4）监测植株生长情况：实验期间每隔7天对植株生长情况进行监测，包括株高、茎粗、叶面积等。
（5）监测产量：实验结束后进行玉米产量的测算。
【预期结果】预期结果为咸淡水交替沟灌可以显著改善土壤盐分分布，提高土壤水分利用效率，促进玉米生长和产量的提高。
【结论】通过实验结果的分析，可以得出结论：咸淡水交替沟灌可以有效改善盐碱性土壤的土壤性质，提高土壤水分利用效率，促进玉米的生长和产量的提高。
分根交替灌溉
分根交替灌溉
分根交替灌溉是一种种植作物的方法，它可以提高作物的产量和质量，同时也可以减少水资源的浪费。
这种方法的核心思想是将水分分配到
不同的根系中，以保证每个根系都能得到足够的水分。
在分根交替灌溉中，种植区域被分成若干个小块，每个小块都有自己
的灌溉系统。
每次灌溉时，只有一部分小块被灌溉，其他小块则不被
灌溉。
这样，每个小块的根系都可以得到充足的水分，而不会因为其
他小块的根系竞争水分而受到影响。
分根交替灌溉的优点在于它可以提高作物的产量和质量。
由于每个小
块都能得到充足的水分，作物的生长速度会加快，产量也会增加。
此外，由于水分的分配更加均匀，作物的品质也会得到提高。
另外，分根交替灌溉还可以减少水资源的浪费。
在传统的灌溉方法中，往往会出现水资源浪费的情况。
而采用分根交替灌溉的方法，可以将
水资源分配得更加合理，减少浪费。
当然，分根交替灌溉也存在一些缺点。
首先，这种方法需要更加复杂
的灌溉系统，需要投入更多的资金和人力。
其次，分根交替灌溉需要
更加精细的管理，如果管理不当，可能会导致某些小块的根系得不到
足够的水分，从而影响作物的生长。
总的来说，分根交替灌溉是一种非常有效的种植作物的方法。
它可以
提高作物的产量和质量，同时也可以减少水资源的浪费。
当然，采用
这种方法需要投入更多的资金和人力，并需要更加精细的管理。
但是，如果能够做好这些方面的工作，分根交替灌溉将会是一种非常有前途
的种植作物的方法。
模拟控制性分根交替滴灌对玉米的节水效应
生态环境 2005, 14(2): 257-259 Ecology and Environment E-mail: editor@基金项目：山东省教委项目（J02L01）作者简介：刘贤赵（1970－），男，教授，博士，从事水土资源高效利用方面的科研和教学工作。
E-mail: lihe@收稿日期：2004-11-12模拟控制性分根交替滴灌对玉米的节水效应刘贤赵，刘德林烟台师范大学地理与资源管理学院，山东 烟台 264025摘要：以盆栽玉米为试材，模拟田间控制性分根交替滴灌（Controlled Root-divided alternative Drip Irrigation ，简称CRDADI ）供水方式对夏玉米净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率及其根冠比的影响。
结果表明，控制1/2根区交替滴灌（ADI 1）比常规滴灌（CK ）节水25%而生物量仅下降9%，水分利用效率和根冠比均明显增加，气孔导度和蒸腾速率下降明显而净光合速率变化很小，蒸腾效率明显提高；控制1/2根区固定滴灌（FDI 2）水分利用效率虽然是CK 的1.2倍，但生物量仅为CK 的60.1%，ADI 1的66.0%，严重影响了玉米的正常生长；控制1/2根区交替滴灌（ADI ）比控制1/2根区固定滴灌（FDI ）的根冠比、根干质量和根条数增加且根系分布均匀，地上部分生物量增加。
表明控制性分根交替滴灌（ADI ）能在不牺牲作物光合产物积累的前提下提高玉米的水分利用效率。
关键词：控制性分根交替滴灌；气孔导度；蒸腾效率；水分利用效率；节水效应中图分类号：S152.7 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2005）02-0257-03控制性交替灌溉（Controlled Alternative Irriga-tion ，简称CAI ）是康绍忠先生（1997）依据作物光合作用、蒸腾失水与叶片气孔导度的关系以及根系对提高水分利用效率的功能而提出的一种全新的、不同于传统灌溉方式的农田节水调控思路[1]。
控制性分根交替灌溉的原理
控制性分根交替灌溉的原理控制性分根交替灌溉（或称为节水浇灌技术）是一种有效地利用水资源的农业灌溉方法，通过交替灌溉多个作物的根系区域，以减少水分浪费和提高灌溉效率。
其原理基于以下几个方面：1. 植物生理特性：不同作物在不同生长阶段对水分的需求是不同的。
例如，在播种和发芽阶段，植物对水分需求较高，而在生长和成熟阶段，植物对水分需求相对较低。
2. 根系分布：植物的根系通常会在土壤中分布，吸收水分和养分。
根系的分布范围取决于土壤的类型和水分输送情况。
通过合理分析根系分布范围，可以选择合适的灌溉方式，以最大程度地利用水资源。
3. 多水源供给：控制性分根交替灌溉利用多个水源灌溉不同作物的根系区域。
例如，可以使用雨水、灌溉水、地下水等不同的水源进行灌溉，以满足不同作物在不同生长阶段的需水量。
基于以上原理，控制性分根交替灌溉的步骤如下：1. 确定作物的生长周期和需水量：通过研究作物的生理特性和不同生长阶段的水分需求，确定各作物的生长周期和需水量。
这将有助于制定合理的灌溉计划。
2. 划分根系区域：根据不同作物的根系分布情况，将农田划分为不同的根系区域。
每个根系区域内的土壤类型和水分输送情况可能有所不同，因此灌溉方式和灌溉量也应相应调整。
3. 灌溉时间安排：根据作物的生长周期和需水量，制定合理的灌溉时间安排。
在每个灌溉时段内，通过合理时间间隔，轮流灌溉不同根系区域，以保持植物的水分供应。
4. 灌溉方法选择：根据不同作物的生长阶段和灌溉需求，选择相应的灌溉方法。
例如，可以使用滴灌、喷灌或雨淋等不同方式进行灌溉，以最大程度地减少水分的浪费。
5. 灌溉系统管理：对灌溉系统进行定期检查和维护，确保其正常运行。
保持管道畅通、阀门灵活、喷头均匀喷水，以提高灌溉效率和减少水分的浪费。
通过控制性分根交替灌溉，可以实现以下几个效果：1. 提高灌溉效率：通过控制性分根交替灌溉，可以使植物在不同的生长阶段获得合适的水分供应，以最大程度地提高灌溉效率。
长期灌溉对土壤微生物群落结构及功能的影响
长期灌溉对土壤微生物群落结构及功能的影响随着人口的不断增加和城市化进程的不断加快，农业生产面临着越来越大的挑战。
长期的农耕活动使得土壤的生态系统面临严重的破坏和失衡，如何保护和恢复土壤的生物多样性和生态系统功能成为了当前农业生产和可持续发展所面临的主要问题之一。
而长期的灌溉不仅仅对土壤固碳和提高水分利用效率方面有重要的作用，还对土壤微生物群落结构及功能产生了深远的影响，这是一项严格的科学研究能够帮助我们更好地了解土壤状况和如何保护土壤生态系统。
1. 长期灌溉对土壤微生物群落结构的影响土壤微生物群落是土壤生物多样性的重要组成部分，对于土壤的生物地球化学过程具有重要的影响。
长期灌溉对土壤微生物群落结构具有显著的影响，降低土壤微生物多样性，导致土壤微生物群落的结构变化和生态系统功能的失调。
长期灌溉抑制了土壤细菌和放线菌等生物的生长和代谢活动，并增加了土壤真菌的数量和功能，此外，长期灌溉会导致土壤pH值的下降，这对土壤微生物的生态和代谢活动产生了不利的影响。
因此，在灌溉过程中要严格控制水质和水量，减少土壤的水分和营养素的流失，维护土壤的生物多样性和生态系统功能。
2. 长期灌溉对土壤微生物群落功能的影响长期灌溉不仅仅对土壤的生物多样性和结构有着显著的影响，同时也影响了土壤微生物的代谢功能和微生态过程。
长期灌溉的作用下，土壤微生物的群落代谢活动受到抑制，此外，多样的灌溉水质、含水量和温度变化不利于土壤微生物群落的正常代谢活动，导致多样的生态系统失衡问题。
长期灌溉还会增加土壤的盐分、氮和磷含量，破坏土壤水分和营养素的平衡，对耕作区渗透系数、土壤保水能力和气孔蒸发率也会造成影响。
因此，灌溉过程中应严格控制水质和水量，以减轻其对土壤微生物代谢和生态系统功能的影响。
3. 长期灌溉对土壤微生物群落的保护措施保护土壤微生物群落需要对灌溉管理和土壤保护措施进行有效的控制。
在灌溉过程中，应尽量控制水流速度和持续时间，确保土壤水分和营养素的平衡，预防营养素流失和农业土地的水力侵蚀。
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关键词：灌水方式；控制性根系分区交替灌溉；水分亏缺；土壤微生物；玉米
Effects of Controlled Alternate Partial Rootzone Irrigation on Soil Microorganism and Growth of Maize
WANG Jin-feng1, KANG Shao-zhong1,2, ZHANG Fu-cang1, LI Zhi-jun1
2005 年 3～7 月进行控制性根系分区交替灌溉盆 栽试验。试验共设 3 个灌水方式处理：（1）常规灌水 （常规）；（2）固定 1/2 根系区域灌水（固定），每次 固定对一侧进行灌水，另一侧自始至终保持干燥；（3） 交替 1/2 根系区域灌水（交替），对根系两侧进行交替 灌水。每种灌水方式均设 3 种灌水水平处理，苗期： 充分灌水（60%～80% θF）、轻度水分亏缺（50%～60% θF）、重度水分亏缺（40%～50% θF）；苗期以后：充 分灌水（70%～90% θF）、轻度水分亏缺（60%～70% θF）、重度水分亏缺（50%～60% θF）。试验共设 9 个 处理，每个处理重复 5 次。
1 材料与方法
1.1 材料 试验用玉米品种为户单 4 号。盆栽试验在西北农
林科技大学教育部旱区农业水土工程重点实验室遮雨 棚下进行。供试土壤为西北农林科技大学节水灌溉试 验站的土娄土（0～20 cm），土壤经自然风干、磨细过 2 mm 筛。试验前土壤的基本理化性质为：pH 8.14、有 机质含量 6.08 g·kg-1、全氮 0.89 g·kg-1、全磷 0.72 g·kg-1、 全钾 13.8 g·kg-1、碱解氮 55.93 g·kg-1、速效磷 8.18 g·kg-1、速效钾 102.30 g·kg-1，土壤质地为重壤土，土 壤田间持水量（θF）为 24%。 1.2 试验处理和方法
Key words: Irrigation ways; Controlled alternate partial rootzone irrigation; Water deficient; Soil Microorganisms; Maize
0 引言
【本研究的重要意义】水是人类赖以生存和农业 生产持续发展的必不可少的重要资源之一。农业是水 资源的用水大户，因此，对于中国这样的农业大国， 发展节水农业势在必行。切实可行的节水灌溉方法可 以提高水分利用效率，缓解中国水资源紧张的局面。 【前人研究进展】许多国内外专家、学者对此做了大 量工作，相继提出限水灌溉（limited irrigation）、非充 分灌溉（non-full irrigation）、局部根区干燥（partial rootzone drying, PRD）、调亏灌溉（regulated deficit irrigation, RDI）等节水理论。农民在实际生产中，为 减少灌溉用水也采用了一些经验性的节水灌溉方法。 在总结前人研究和农民生产经验的基础上，一种新的 生 物 节 水 灌 溉 技 术 —— 控 制 性 根 系 分 区 交 替 灌 溉 (controlled alternate partial rootzone irrigation, APRI)[1] 被系统地提出。该灌水技术人为保持根系活动层的土 壤在水平或垂直剖面的某个区域干燥，使作物根系始 终有一部分生长在干燥或较为干燥的土壤区域中，限 制该部分的根系吸水，同时通过人工控制使根系在水 平或垂直剖面的干燥区域交替出现，使干燥区的根系 尤其是根尖产生水分胁迫信号（ABA）传递到保卫细 胞，从而有效地调节气孔关闭。而处于湿润区的根系 从土壤中吸收水分以满足作物的最小生命之需，使对 作物的伤害保持在临界限度以内。同时由于表层土壤 总是间歇性的处于干旱区，这样既可减少株间一直湿 润时的无效蒸发损失和总的灌溉用水量，亦可降低土 壤机械强度，改善土壤的通透性，促进根系的补偿生 长，提高根系对水分、养分的利用率，提高矿质养分 的有效性，以不牺牲作物的光合产物累积而达到节水 的目的[1]。控制性根系分区交替灌溉对作物根系生长 发育及吸收功能、作物生长发育和水分生理状况以及 作物产量与提高水分利用效率的等方面影响的研究已 取得较大的进展[2~8]。在这些成果的支持下，这一节水 灌溉新技术已在实际生产中得到了广泛的推广和应 用。控制性根系分区交替灌溉对调节作物生长的土壤 水分环境和水分利用效率的提高有重要作用，必然对 土壤的生物环境产生一定的影响。【本研究的切入点】
近些年来，许多学者就不同的施肥方法和施肥制度、 不同的种植方式以及灌溉方式对土壤微生物的影响进 行了大量的研究[9~17]，但对控制性根系分区交替灌溉条 件下土壤微生物数量以及分布特征的影响尚未见报道。 【拟解决的关键问题】本文旨在对控制性根系分区交替 灌溉条件下土壤微生物的变化特征进行研究，探索该灌 水技术条件下作物根系土壤微生物数量的变化和分布 规律，为改善农田生态环境提供理论依据。
Abstract: 【Objective】The effects of soil microorganisms and growth of crop were investigated in a pot experiment of maize. 【Method】The irrigation treatments included: a. conventional irrigation, b. fixed partial rootzone irrigation, c. alternate partial rootzone irrigation.For each irrigation method, water was supplied by three levels: sufficient irrigation, milder deficiency irrigation, serious deficiency irrigation. The quantity of soil microorganism, plant height, stalk diameter, leaf area, dry biomass and irrigation amount were measured. 【Result】Under a milder deficiency irrigation level, plant soil microorganisms were not significantly inhibited, and their growth quantity was at times larger than sufficient irrigated treatment. The soil microorganisms distributed evenly under alternate partial rootzone irrigation. The plant grew very well under sufficient irrigation. The milder deficiency irrigation was slightly worse, but not significantly so. 【Conclusion】This suggests that the condition of soil water content and ventilation were ameliorated in the milder deficiency irrigation level. Soil microorganisms multiplied. Under alternate partial root zone irrigation, where soil was kept in alternately dry and moist conditions, soil was in a nicer ventilate state, which provided a beneficial condition for the soil microorganisms. Superiority of alternative irrigation was displayed in different irrigation ways. The largest dry biomass
收稿日期：2005-10-31；接受日期：2006-06-28 基金项目：国家自然科学基金重点项目（50339030）和国家自然科学基金项目（50579066） 作者简介：王金凤（1981-），女，新疆玛纳斯人，博士研究生，研究方向为节水灌溉及其对土壤环境影响。Tel：029-87084978; E-mail：wangjinfeng
中国农业科学 2006,39(10):2056-2062 Scientia Agricultura Sinica
控制性根系分区交替灌溉对玉米根区土壤微生物及 作物生长的影响