农田灌溉水溶氧监测：便携式荧光溶氧仪如何助力作物增产

灌溉水作为作物生长所需水分与养分的核心载体，其溶解氧（DO）含量直接影响作物根系生理活性，进而调控作物生长发育与产量形成。根系是作物吸收水分、养分及合成生长调节物质的关键器官，而有氧呼吸是维持根系正常生理功能的基础能量代谢过程。当前，农田灌溉中普遍存在水溶氧不足的问题，如地下水、沟渠死水等灌溉水源溶氧含量偏低，长期低氧灌溉易导致作物根系缺氧窒息、呼吸受阻，引发根系腐烂、养分吸收效率下降等连锁反应，最终造成作物减产与品质劣变。便携式荧光溶氧仪凭借快速响应、现场适配性强、检测精准的技术优势，可实现田间灌溉水溶氧的实时监测，为科学调控灌溉方式、优化溶氧环境提供数据支撑。本文从灌溉水溶氧对作物根系呼吸的影响机制入手，明确不同作物的灌溉水溶氧适宜阈值，系统阐述便携式荧光溶氧仪的田间快速检测方法及基于检测数据的灌溉调整策略，为农田精准灌溉与作物增产提供科学依据。

一、灌溉水溶氧对作物根系呼吸的影响机制

作物根系呼吸作用以氧气为终端电子受体，通过有氧代谢将碳水化合物分解为二氧化碳和水，同时释放大量能量，为根系细胞分裂、伸长、养分主动吸收（如氮、磷、钾等矿质元素）及次生代谢物质合成提供动力。灌溉水溶氧作为根系有氧呼吸的直接氧源，其含量高低直接决定根系呼吸代谢的效率与方向。

当灌溉水溶氧充足时，根系有氧呼吸顺畅，能量供应充足，根系生长健壮，根毛数量增多、根系活力提升，可高效吸收灌溉水中的养分与水分，同时促进根系分泌有机酸等物质，改善根际微环境，增强根系对土壤逆境（如盐碱、重金属胁迫）的抗性。反之，当灌溉水溶氧不足（低于临界阈值）时，根系有氧呼吸受抑制，被迫启动无氧呼吸途径，产生酒精、乳酸等有毒代谢产物，这些产物在根系内积累会损伤根系细胞膜结构，导致根系腐烂、活力下降；同时无氧呼吸释放的能量仅为有氧呼吸的1/19左右，无法满足根系正常生理需求，进而导致作物养分吸收不足、生长迟缓，表现为植株矮小、叶片黄化、抗病虫害能力减弱等症状。

此外，灌溉水溶氧含量还会间接影响根际微生物群落结构。充足的溶氧环境可促进硝化细菌、放线菌等有益微生物的生长繁殖，这些微生物能将土壤中难以吸收的养分转化为可利用形态，提升土壤肥力；而低氧环境则会滋生反硝化细菌、产甲烷菌等有害微生物，加剧土壤养分流失，同时产生有毒气体（如甲烷、硫化氢），进一步危害作物根系健康。

二、不同作物灌溉水溶氧适宜阈值划分

不同作物因根系结构、生长习性及耐缺氧能力存在差异，对灌溉水溶氧的适宜需求存在显著区别。基于作物生理学研究成果与田间试验数据，可明确水稻、果蔬等主要作物的灌溉水溶氧适宜阈值，为精准调控灌溉溶氧环境提供量化标准。

（一）水稻：耐缺氧性较强，仍需基础溶氧保障

水稻作为典型的沼泽植物，其根系具有通气组织，可通过地上部分向根系输送氧气，耐缺氧能力显著优于旱地作物，但这并不意味着水稻灌溉无需关注溶氧含量。田间试验表明，水稻不同生长阶段对灌溉水溶氧的需求存在差异：幼苗期根系通气组织尚未发育完善，对缺氧较为敏感，灌溉水溶氧适宜阈值为5~7 mg/L；分蘖期至拔节期是水稻根系生长与分蘖形成的关键时期，需充足能量供应，适宜溶氧阈值为4~6 mg/L；灌浆期根系活力逐渐下降，适宜溶氧阈值可适当降低至3~5 mg/L。若灌溉水溶氧长期低于2 mg/L，即使是水稻也会出现根系活力下降、分蘖数减少、结实率降低等问题，尤其在直播稻或浅灌栽培模式下，低氧危害更为明显。

（二）果蔬：多数为旱地作物，对溶氧需求较高

果蔬类作物（如番茄、黄瓜、草莓、西瓜等）多为旱地作物，根系通气组织不发达，耐缺氧能力较弱，对灌溉水溶氧含量要求更高。番茄作为设施栽培的典型果蔬，其灌溉水溶氧适宜阈值为6~8 mg/L，当溶氧含量低于4 mg/L时，根系吸收磷、钙等元素的效率显著下降，易引发脐腐病、裂果等生理性病害；黄瓜根系对缺氧极为敏感，灌溉水溶氧适宜阈值为7~9 mg/L，低氧环境下（<5 mg/L）会导致黄瓜根系木质化程度升高、侧根数量减少，进而影响植株长势与果实产量；草莓根系较浅，呼吸强度高，灌溉水溶氧适宜阈值为6~8 mg/L，低氧灌溉会导致草莓根系腐烂、叶片早衰，降低果实含糖量与风味品质。此外，叶菜类作物（如生菜、菠菜）的灌溉水溶氧适宜阈值普遍为5~7 mg/L，低氧环境会导致其生长缓慢、纤维含量增加，影响商品价值。