地下調虧滴灌對紫花苜蓿生長和產量的影響

張樹振，麥麥提敏·乃依木,2，陳述明，張 博

(1.新疆農業大學草業與環境科學學院，西部干旱荒漠區草地資源與生態教育部重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆維吾爾自治區草原總站，烏魯木齊 830049)

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作為一種優良的豆科牧草，在草牧業生產中具有重要地位，2019年中共中央國務院《關于堅持農業農村優先發展做好“三農”工作的若干意見》明確提出，合理調整糧經飼結構，發展青貯玉米、苜蓿等優質飼草料生產。紫花苜蓿還是一種耗水較大的牧草，研究表明，紫花苜蓿整個生育期的耗水量可達2 250 mm[1]。灌水對紫花苜蓿的生長發育有著重要的作用，如何利用有限的水資源來促進紫花苜蓿的生產是當前迫切需要解決的問題[2]。鑒于此，通過現代化的灌溉技術實現紫花苜蓿高效節水生產勢在必行。

地下滴灌作為一種新興的節水灌溉技術，被認為是未來節水灌溉農業發展方向。近年來，地下滴灌技術在紫花苜蓿生產中得到應用，圍繞紫花苜蓿地下滴灌技術科研工作者在管道布設[3]、耗水規律[4]、灌溉指標[2]和水肥耦合[5]等方面開展了系列研究。調虧灌溉是另一種高效的節水灌溉技術，地下滴灌主要從工程技術層面出發，通過改變水分供給方式提高水分利用效率，調虧灌溉則是從作物生理生化角度出發，通過作物自身對水分脅迫的響應實現水分高效利用[6,7]。然有關紫花苜蓿地下滴灌方式下調虧灌溉的研究鮮有報道[8]，此外不同地區土壤、氣候等環境條件不同對灌溉的要求也存在差異。鑒于此，本文在田間地下滴灌條件下，探討紫花苜蓿生長及其飼草產量對調虧灌溉的響應，從而為紫花苜蓿高效節水灌溉提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在呼圖壁縣種牛場新疆農業大學草地生態試驗站進行(86°7′E 44°8′N)，該地區為典型的大陸性干旱氣候，年均降水量163.1 mm，年蒸發量2 312.7 mm；試驗地土壤主要為鹽化灰漠土，pH值為8.12，有機質1.96%，堿解氮21.73 mg/kg，速效磷12.33 mg/kg，速效鉀144.54 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗紫花苜蓿品種為新牧4號紫花苜蓿(Medicago sativa L. cv. ‘Xinmu NO.4’)，由新疆農業大學草業與環境科學學院提供；試驗地于2016年5月播種，播種方式為條播，播量為19.5 kg/hm2；灌溉采用地下滴灌，毛管為內鑲貼片式滴灌帶，滴灌帶間距為60 cm，埋深15 cm；試驗小區面積30 m2(5 m×6 m)，2016年度以建植為主，所有小區常規田間管理。

1.3 試驗設計

2017年設置3個灌水下限處理，田間持水量的70%為正常灌溉水平，田間持水量的50%和60%為調虧灌溉處理，每個處理3次重復。土壤含水量用MP-406土壤水分測定儀測定(體積含水量)，試驗地田間持水量為38.8%，土壤體積含水量每3天測定1次，達到或低于設置的灌溉下限時進行灌溉，每次灌溉量為600 m3/hm2。2017全年共收獲3茬(第1茬為6月4日、第2茬為7月20日、第3茬為9月12日)，收獲期測定株高、葉綠素SPAD值、莖葉比和產量等指標。

1.4 測定指標與方法

株高測定，各處理每個小區隨機選取5株，用直尺測定其絕對高度。葉綠素相對含量使用便攜式SPAD-502葉綠素儀測定頂部第2葉片的葉綠素SPAD值，即葉綠素相對含量。利用1 m×1 m樣方，測定樣方內鮮草和干草重量，并測量整個小區鮮草產量，依據樣方測定的鮮干比計算干草產量；隨機選取樣方內500 g鮮草，莖葉分離后測定莖干重和葉干重，計算莖葉比。

1.5 數據處理與分析

采用SPSS17.0軟件對所測數據進行統計分析，文中結果用均值±標準誤描述，采用Excel 2016制圖。

2 結果與分析

2.1 地下調虧滴灌對紫花苜蓿株高的影響

如圖1所示，第1茬和第2茬均表現出隨灌溉下限提高株高呈增加趨勢，第1茬株高間不存在顯著差異(P>0.05)，這可能和初春積雪融水較多，土壤基礎含水量高有關，第2茬灌溉下限70%和60%處理顯著高于50%灌溉下限處理(P<0.05)。灌溉下限對紫花苜蓿第3茬株高無顯著影響(P>0.05)，且沒有明顯規律。3個茬次間株高比較表明，第1茬株高最高，第2茬次之，第3茬最低，第1茬70%灌溉下限處理株高最高，為105.08±7.73 cm。

圖1 地下調虧滴灌對紫花苜蓿株高的影響Fig.1 Effect of RDI on plant heights of alfalfa under SDI

2.2 地下調虧滴灌對紫花苜蓿葉綠素含量的影響

3種灌溉下限在第1茬和第2茬對紫花苜蓿葉綠素含量沒有顯著性影響(P>0.05)，但整體表現出70%灌溉下限處理葉綠素含量高于其他處理。第3茬表現出與前2茬不同的趨勢，灌溉下限70%和60%之間不存在顯著差異(P>0.05)，這兩種灌溉下限處理顯著高于50%灌溉下限處理。葉綠素SPAD值在第2茬70%灌溉下限處理最高，為65.55±0.84(見圖2)。

圖2 地下調虧滴灌對紫花苜蓿葉綠素含量的影響Fig.2 Effect of RDI on chlorophyll content of alfalfa under SDI

2.3 地下調虧滴灌對紫花苜蓿莖葉比的影響

在同一茬次，處理間紫花苜蓿莖葉比不存在顯著差異(P>0.05)，3種灌溉處理下均表現出第1茬最高，第3茬次之，第2茬最低的趨勢。其中，第1茬和第2茬60%灌溉下限處理下的莖葉比低于其他2種灌溉下限處理(見圖3)。

圖3 地下調虧滴灌對紫花苜蓿莖葉比的影響Fig.3 Effect of RDI on stem: leaf ratio of alfalfa under SDI

2.4 地下調虧滴灌對紫花苜蓿產量的影響

如表1所示，第1茬灌溉下限70%處理顯著高于50%處理(P<0.05)，產量提高26.23%；第2茬變化趨勢與第1茬相似，灌溉下限70%處理顯著高于50%處理(P<0.05)，產量提高65.7%；第3茬，3種灌溉處理干草產量沒有顯著差異(P>0.05)。總產量比較表明，70%灌溉下限顯著高于50%處理，產量增加40.66%，60%灌溉下限處理與其余2種灌溉處理沒有顯著差異(P>0.05)。不同灌溉下限處理各茬次占總產量的比例也存在差異，灌溉下限為50%處理時，3茬產量占總產量的比率分別為68.80%、10.40%和20.80%；灌溉下限為60%處理時，3茬產量占總產量的比率分別為62.55%、20.88%和16.67%；灌溉下限為70%處理時，3茬產量占總產量的比率分別為61.87%、21.61%和16.52%。輕度調虧灌溉(灌溉下限為田間持水量的60%)干草產量和對照灌溉(灌溉下限為田間持水量的70%)不存在顯著差異(P>0.05)，重度調虧灌溉(灌溉下限為田間持水量的50%)干草產量顯著低于對照灌溉處理。

表1 地下調虧滴灌對紫花苜蓿產量的影響t/hm2

Tab.1 Effect of RDI on hay yield of alfalfa under SDI

處理第1茬第2茬第3茬總產量50%5.49±0.15b0.83±0.37b1.66±0.05a7.98±0.41b60%6.23±0.15ab2.08±0.39ab1.66±0.15a9.96±0.31ab70%6.93±0.42a2.42±0.43a1.85±0.32a11.20±1.02a

注：不同小寫字母表示同列在0.05水平上存在顯著差異。

3 討 論

紫花苜蓿種植地區的年降水量以600～800 mm最適宜，超過1 000 mm不適于苜蓿生長，降雨不足地區需要進行灌溉以滿足苜蓿正常生長[9]。在生產中灌溉是維系紫花苜蓿栽培、草地穩產和高產的主要措施之一，灌水量不足會減弱紫花苜蓿的生產潛力，而降雨或灌水量過高也會引起苜蓿減產，甚至死亡[10]。株高是反映牧草產量的重要指標之一，本研究結果表明第1茬和第2茬株高均表現出隨灌溉下限增加而增加，但60%調虧灌溉處理與70%灌溉處理差異不顯著。張松[11]等研究表明隨灌水量減少，株高呈遞減趨勢，該結果與本文研究一致。

選擇適宜的灌溉指標是進行合理灌溉的關鍵，在各種灌溉指標中土壤含水率指標是目前比較成熟的可行指標[12]，通過調虧灌溉試驗確定灌溉下限可有效指導苜蓿節水灌溉生產。董國鋒等研究表明苜蓿輕度水分調虧(田間持水量的60%～65%)處理較充足灌溉(田間持水量的65%～70%)處理苜蓿干草產量差異不顯著[13]，一定灌水范圍內苜蓿干草產量隨灌水量增加而增加，輕度水分調虧不會引起苜蓿干草產量的降低[14]。本研究結果表明，田間持水量的60%調虧灌溉處理與70%灌溉下限處理干草產量無顯著差異，但顯著高于50%灌溉下限處理，且隨灌溉下限提高苜蓿干草產量呈遞增趨勢，該結果與寇丹[8]等研究結果一致。

本文從水分因子出發研究了地下滴灌條件下調虧對苜蓿飼草生產的影響，可為苜蓿生產提供技術參考。鑒于苜蓿飼草生產受到土壤、氣候和田間管理等多因素的影響[14]，且為多年生牧草，后續還需在多年定點試驗的基礎上開展多因素調控對苜蓿產量和品質的影響。

4 結 語

地下滴灌條件下，調虧灌溉對苜蓿株高具有顯著影響，隨調虧程度增加株高呈遞減趨勢；適度調虧灌溉對紫花苜蓿葉綠素SPAD值和莖葉比影響不顯著；隨水分調虧紫花苜蓿干草產量呈遞減趨勢，輕度調虧灌溉(田間持水量60%)下紫花苜蓿產量無顯著降低。綜合分析表明，試驗區地下滴灌適宜灌溉下限為田間持水量的60%灌溉下限處理。