寒旱區紫花苜蓿不同灌溉方式生長特性分析

馬鐵成

(新疆維吾爾自治區灌溉排水發展中心，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆作為我國五大牧區之一，歷來對飼草人工栽植十分重視，北部典型大陸性寒冷氣候的阿勒泰區域更是當地典型畜牧業發展基地，為應對牧區飼草料不足導致的天然草場退化、草畜平衡失調等問題，如何提高當地主要優質牧草紫花苜蓿產量已經迫在眉睫。目前，利用不同灌水技術開展人工種植苜蓿[1]，能有效提高作物畝產量，解決當地牲畜飼草料供給問題。國內外學者以苜蓿生長特性、產量等為對象進行了大量試驗研究[2-4]，不同灌水方式是提高作物產量的重要研究指標，并得出苜蓿適宜灌水量和灌水周期[5]。針對寒旱荒漠區開展苜蓿不同灌溉方式相關研究較少，因此，在北疆典型牧區開展苜蓿多種灌溉技術分析，可為牧草種植技術在寒區干旱氣候條件下，增產增收提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地選取新疆北部阿勒泰地區阿葦灌區，屬于阿爾泰山的丘陵地帶，地處烏倫古河上游二臺水文站下游10 km處北岸地勢平坦區域，平均海拔1100 m。屬典型大陸性寒冷干旱氣候，年均氣溫2.5 ℃，無霜期103 d；年均降水量172.2 mm，年均蒸發量1430.1 mm，冬季漫長寒冷。0～80 cm土壤屬輕礫石粗沙土，80 cm以下為中礫石粗砂土，田間持水率12%～27%，保水性差，地下水埋藏較深；土壤肥力全氮均值0.33 mg/kg，速效氮均值26.88 mg/kg，速效磷均值3.98 mg/kg，速效鉀均值90.98 mg/kg[6]，整體土壤肥力一般。

1.2 試驗設計

試驗于2016年5月初—8月底開展，選用對比法。作物為3年齡阿爾岡金紫花苜蓿，株行距2 cm×15 cm，下種45 kg/hm2，一年收割兩茬，不做殺蟲除草處理，采用相同的大田管理方式。全年實測單次降雨量均小于15 mm，對試驗不產生影響，無地下水補給。

規定漫灌、噴灌、滴灌三種灌水方式，選取相同灌溉定額不同灌水周期，對比紫花苜蓿各時間階段生長特性和產量。處理各重復3次，灌水小區隨機布列，漫灌有固定灌排口；噴灌為半固定式布置5條支管間距15 m，每支管裝噴頭5個間距15 m，噴灑半徑15 m，噴頭流量3 t/h。滴灌帶鋪設間距0.6 m，滴頭間距0.3 m流量2.0L/h，額定壓力0.1 MPa。全年兩茬生育期共103 d。T1處理漫灌有效面積72 m2(30 m×2.4 m)，T2處理噴灌有效面積3600 m2(60 m×60 m)，T3處理滴灌有效面積72 m2(30 m×2.4 m)。試驗設計見表1。

表1 試驗設計

1.3 觀測指標及方法

株高、莖粗、莖節數均自返青開始，分別每隔10 d選取5株長勢均勻苜蓿為測量對象，用鋼卷尺測量株高，游標卡尺測量莖圍，統計單個樣本莖節數，取均值后為單次樣本測量值，直到作物基本停止生長結束。進入初花期后，每個小區選取長勢均勻3組樣本各1 m2，稱量鮮草重，在烘箱中105 ℃殺青1 h后在70 ℃恒溫下烘干48 h，自然冷卻后稱重計算干濕比得出每組干草重，取3組均值為該小區產量，換算至該處理畝產。

采集數據選用WPS2019進行數據處理與分析，采用Pearson相關性分析法進行差異性分析。

2 結果與分析

2.1 灌溉方式對苜蓿生長特性分析

2.1.1 對紫花苜蓿株高影響

各處理紫花苜蓿株高變化如圖1所示。不同灌溉方式對紫花苜蓿株高產生不同影響，滴灌可有效促進作物株高成長，兩茬均呈現出隨著灌水次數的增加株高顯著增加，漫灌對株高貢獻較少的現象。在第一茬苜蓿前50 d株高均生長較快，隨后生長放緩；其中，變化最大的滴灌處理日均生長由1.58 cm降至0.54 cm，變化最小的漫灌處理日均生長由1.39 cm降至0.27 cm；第一茬各處理與漫灌相比，滴灌處理增幅最大為17%，最大高度84.2 cm，噴灌處理最大增幅9%；滴灌對第一茬紫花苜蓿株高存在顯著差異(P<0.05)。第二茬紫花苜蓿在灌水10 d內株高成長較快，之后減緩；其中，變化最大的滴灌處理日均生長由2.74 cm降至1.73 cm，變化最小的漫灌處理日均生長由1.81 cm 降至1.30 cm；第二茬各處理與漫灌相比，滴灌處理增幅最大為33%，最大高度85.2 cm，噴灌處理最大增幅19%；滴灌對第二茬紫花苜蓿株高存在顯著差異(P<0.05)。第二茬紫花苜蓿成長期受溫度升高影響，整體成長速率較快。

圖1 各處理紫花苜蓿株高變化

2.1.2 對紫花苜蓿莖圍影響

各處理紫花苜蓿莖圍變化如圖2所示。由圖2看出，不同灌溉方式對紫花苜蓿的莖粗影響有限，平均莖粗隨著灌水次數的增大而增大，各生長期莖粗生長速度略有不同。第一茬苜蓿生育期前10 d莖粗生長較快，隨后生長速度放緩，日均生長由0.13 cm降至0.04 cm，最大莖粗的滴灌處理與漫灌比較增幅5%；第二茬莖圍變化整體較為緩慢。整個生長階段滴灌處理對莖圍生長存在極顯著影響(P<0.01)。

圖2 各處理紫花苜蓿莖圍變化

2.1.3 對紫花苜蓿枝條數影響

各處理紫花苜蓿枝條變化如圖3所示。由圖3看出，兩茬紫花苜蓿枝條數變化趨勢相近，不同灌溉方式對紫花苜蓿枝條數影響較小，無顯著規律。兩茬平均枝條數均為15節，第一茬最大枝條數為漫灌處理，為16節。兩茬紫花苜蓿枝條數均存在顯著影響(P<0.05)。

圖3 各處理紫花苜蓿枝條變化

2.2 不同灌溉方式對紫花苜蓿產量分析

各處理紫花苜蓿產量變化如圖4所示。由圖4看出，不同灌溉方式對紫花苜蓿產量影響顯著，產量的變化趨勢為滴灌>噴灌>漫灌，第一茬產量略高于二茬。第一茬最大產量滴灌處理相比漫灌增產28%達到6814.01 kg/hm2；噴灌處理增產11%達到5922.89 kg/hm2。第二茬最大產量滴灌處理相比漫灌增產25%達到4953.75 kg/hm2；噴灌處理增產12%達到4598.25 kg/hm2。第一茬成長周期大于次茬，并且作物吸收土壤肥力較多成長更為充分，首茬產量大于次茬；由于均為無肥處理，第二茬耕地未補充肥力且生長周期較短，產量小于第一茬。兩茬總產量滴灌比漫灌增產25%，噴灌比漫灌增產12%。

2.3 不同灌溉方式對紫花苜蓿水分生產率分析

在不同灌溉方式相同灌溉定額條件下紫花苜蓿WUE表現不同。通過量稱紫花苜蓿干草重量，將各處理干草產量與灌溉量相比得出水分利用效率，發現單次灌水量最大的處理T1水分生產率WUE最低，僅為1.12 g/m3，隨著灌水周期的縮短WUE呈現出單邊上升趨勢，T3處理WUE最高，達到1.40 g/m3。從增產增收的目的考慮，紫花苜蓿在滴灌條件下水分生產率最高。

3 結 論

在相同灌溉定額不同灌水周期條件下，對比滴灌、噴灌和漫灌對紫花苜蓿成長特性的影響，研究表明滴灌處理對苜蓿的株高、莖粗在一定范圍內有影響，均隨著生長周期而增大，對枝條數影響較小。在無肥耕作環境中，苜蓿第一茬產量大于第二茬，各茬和全年總產量的變化趨勢均為滴灌>噴灌>漫灌，全年各處理與漫灌對比，滴灌增產25%，噴灌增產12%，滴灌灌水方式增產顯著。WUE變化趨勢與產量相同。