不同水氮處理對紫花苜蓿生長發育、品質及水肥利用效率的影響

摘 要：【目的】研究不同水氮處理對紫花苜蓿生長發育、品質及水肥利用效率的影響，為科學制定適合新疆紫花苜蓿的水肥合理施用提供參考。

【方法】采用大田試驗，設置3種灌溉梯度，記作W1（3 750 m3/hm2）、W2（4 500 m3/hm2）、W3（5150 m3/hm2），5種施氮梯度，記作N0（0 kg/hm2）、N1（90 kg/hm2）、N2（150 kg/hm2）、N3（210 kg/hm2）、N4（270 kg/hm2），每個處理重復3次，分析不同水氮處理對紫花苜蓿生長、品質及水肥利用效率的影響。

【結果】適宜的水氮處理能顯著促進紫花苜蓿的生長發育與產量的提高，苜蓿的株高隨施氮量的增加呈先增后減的趨勢。水氮協同作用下以W2N3的產量最高。灌溉量、施氮量和水氮交互對紫花苜蓿粗蛋白、粗脂肪含量、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分具有顯著影響。不同水氮處理對紫花苜蓿植株含氮量、氮吸收量、氮肥偏生產力、氮素利用率、氮肥農學效率及水分利用效率均有不同程度的影響，W2N3處理下綜合得分均最高。

【結論】不同水氮處理均對紫花苜蓿的生長發育、品質及水氮利用效率有一定影響，水氮處理組合W2N3（灌溉量4 500 m3/hm2、施氮量150 kg/hm2）效果最佳。

關鍵詞：紫花苜蓿；水氮互作；營養品質；水肥利用效率

中圖分類號：S541"" 文獻標志碼：A"" 文章編號：1001-4330（2024）06-1512-15

0 引 言

【研究意義】紫花苜蓿（Medicago sativa L.）是一種多年生豆科牧草和重要的飼料作物，種植期長，且生長速度快、產量高，同時具有較高的蛋白質含量和多種營養元素［1-3］。新疆是我國紫花苜蓿主要的種植區之一，目前市場上對高品質牧草的需求量較大［4］。北方半干旱地區生態環境脆弱［5］，水肥是農業生產兩個重要因子［6-7］，紫花苜蓿的生長發育受到水分和氮素的共同作用。

【前人研究進展】合理有效的水氮管理是提高紫花苜蓿產量和品質的關鍵［8，9］。Hannaway 等［10］研究表明，當灌水量為4 500 m3/hm2時，有利于提高當年紫花苜蓿的干草產量，并且可以保持相對較高的粗蛋白含量和較低的纖維含量。胡偉等［11］研究表明，滴灌量和施氮量對紫花苜蓿的株高、葉面積和鮮草產量均有顯著影響。汪愛霞等［12］研究表明隨著灌水量和氮肥施用量的增加，紫花苜蓿的葉面積指數和干物質累積量也呈上升趨勢。文雅等［13］研究河西走廊紫花苜蓿水氮互作下水分利用效率、品質和相對飼用價值時發現，水氮互作會明顯提高苜蓿的水分利用效率，苜蓿的營養成分也會發生變化，包括粗蛋白、中性洗滌纖維以及飼料的使用價值，呈開口向下的拋物線趨勢，隨著灌溉量和施氮量的增加而逐漸降低。【本研究切入點】前人對水氮互作理論已有研究，但之前的研究多集中于農作物領域，對紫花苜蓿的研究相對較少。因此，需進一步研究水氮互作對紫花苜蓿生長發育、品質及水肥利用效率的影響。【擬解決的關鍵問題】以紫花苜蓿為研究對象，采用大田試驗，設置3種灌溉梯度，5種施氮梯度，共15個處理，研究水氮互作對紫花苜蓿生長、品質及水肥利用效率影響規律，為新疆紫花苜蓿水氮合理施用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗地位于新疆和田地區策勒縣（35°18′ N，80°03′ E，海拔1 365 m）。該地區屬暖溫帶荒漠干旱氣候區。南部山區為溫帶或寒帶氣候，綠洲平原地區為暖溫帶干旱荒漠氣候，北部沙漠為典型的大陸荒漠氣候。年均氣溫約為11.9℃，年均降水量僅為33 mm。極端最低氣溫為-23.9℃，無霜期209 d，年均蒸發量高達2 751.6 mm，土壤類型為風沙土。

供試紫花苜蓿品種為新牧4號。于2022年5月5日播種，人工條播24條。播種量為45 kg/hm2，灌水方式為滴灌。各試驗小區長3.6 m，寬5 m，面積均為18 m2，每小區9條滴灌帶，滴頭間距20 cm，滴頭流量4 L/h。分別在苜蓿第二茬返青期灌水施肥1次、分枝期2次、現蕾期1次，為總施肥量的30%、20%、30%和20%，隨水施入。表1

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用雙因素區組試驗設計，設置3種灌溉梯度，記作W1（3 750 m3/hm2）、W2（4 500 m3/hm2）、W3（5 150 m3/hm2），5種施氮梯度，記作N0（0 kg/hm2）、N1（90 kg/hm2）、N2（150 kg/hm2）、N3（210 kg/hm2）、N4（270 kg/hm2），每處理重復3次。所用肥料為普通尿素（N≥46%）、磷酸一銨（N-P2O5-K20：11.5-60.5-0）（甕福集團有限責任公司）。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 生長性狀

株高（cm）：距小區邊緣超過1 m處隨機選擇5株長勢均勻的植株，分別在分枝期、孕蕾期、現蕾期和初花期4個主要生育期用卷尺測定其自然垂直株高（cm）；

莖粗（mm）：用游標卡尺測量距離地面5 cm處的莖粗，相互垂直的兩個方向各測1次莖粗，取莖粗的平均值；

一級分枝數和節數：植株主莖長出的分枝數，并數其節數。

1.2.2.2 產量性狀

苜蓿開花達到5%時測產，收割面積為1 m2，收割后稱鮮草重，于105℃下殺青1 h，置于75℃恒溫下烘48 h，冷卻后稱量干草重。

1.2.2.3 品質性狀

利用凱式定氮儀測定粗蛋白含量及植株氮含量；中性洗滌纖維（NDF）含量和酸性洗滌纖維（ADF）含量測定采用范氏（Van Soest）洗滌纖維分析法；粗脂肪（EE）含量采用 ANKOM2000 索式提取法測定；粗灰分（Ash）含量采用茂福爐（550℃）直接灰化法測定。

干物質消化率：DDM（%）=88.9-（0.77×ADF）；

干物質采食量：DMI（%）=（120/NDF）；

相對飼喂價值：RFV（%）=DDM×DMI/1.29。

1.2.2.4 植株氮素吸收及氮素利用效率

氮素吸收量=植株氮素含量（％）×干物質產量（kg/hm2）［14］；

氮肥偏生產力=產量（kg/hm2）/施氮量（kg/hm2）；

氮素利用率=（施氮肥區植株地上部氮素積累量-不施氮肥區植株地上部氮素積累量）/施肥量（kg/hm2）×100%；

氮肥農學效率=（施肥區苜蓿產量-無肥區苜蓿產量）/施肥量（kg/hm2）。

1.2.2.5 水分利用效率

水分利用效率=全年干草產量（kg/hm2）/灌水量（m3/hm2）。

1.3 數據處理

用Excel2010進行數據統計后，采用SPSS26.0進行方差分析和差異顯著性分析，并用Origin2022進行作圖。

2 結果與分析

2.1 水氮處理對紫花苜蓿生長的影響

研究表明，隨著生育期推進，各處理紫花苜蓿在分枝期至孕蕾期株高生長速率較快，現蕾期至初花期株高生長速率有所緩慢。分枝期株高最高的水氮處理為W2N3（46.48 cm），W1N0處理最低，為41.28 cm；灌溉量、施氮量、水氮互作均對紫花苜蓿各生育期株高具有顯著影響（Plt;0.05），在同一施氮條件下，增加灌溉量則株高整體變現為W2gt;W1gt;W3。在同一灌溉條件下，紫花苜蓿的株高隨施氮量的增加表現為先增加后下降變化趨勢，水氮處理中W2N3株高顯著（Plt;0.05）高于其他處理。表2

灌溉量和施氮量對紫花苜蓿分枝期莖粗影響差異不顯著（Pgt;0.05），水氮互作對其莖粗具有顯著影響（Plt;0.05）。莖粗最大的水氮處理為W1N4（2.55 mm），W1N0處理最低，為1.47 mm。灌溉量、施氮量、水氮互作對孕蕾期莖粗具有顯著影響（Plt;0.05）。在W1、W2灌溉條件下，隨著施氮量的增加，孕蕾期莖粗隨之增加，而在W3灌溉條件下，莖粗呈N1gt;N4gt;N3gt;N2gt;N0。在N0、N1施氮條件下，隨著灌溉量的增加，莖粗隨之增加；在N2、N3施氮條件下，隨著灌溉量的增加，莖粗呈W2gt;W3gt;W1。在N4施氮條件下，莖粗呈W2gt;W1gt;W3。其中水氮處理中W2N4最佳為3.05 mm。在現蕾期，施氮量、水氮互作對莖粗具有顯著影響（Plt;0.05）。在同一灌溉條件下，隨著施氮量的增加莖粗整體隨之增加。在初花期，灌水量、施氮量對莖粗具有顯著影響（Plt;0.05）；在W1灌溉條件下，N2處理下莖粗較佳，為3.26 mm。在W2灌溉條件下，N2、N3、N4處理下莖粗最佳，分別為3.30、3.28和3.34 mm。在W3灌溉量，N3處理下莖粗最佳，為3.13 mm。表3

分枝期，灌水量和施氮量對紫花苜蓿一級分枝數具有顯著差異（Plt;0.05）；W3處理顯著高于W1處理，在同一灌溉條件下，N3施氮量處理下的苜蓿一級分枝數高于其他施氮水平下的處理。在孕蕾期，灌水量和施氮量以及水氮互作對孕蕾期、紫花苜蓿一級分枝數具有顯著差異（Plt;0.05），在W1灌溉條件下，一級分枝數隨施氮量的增加而增加，在W2、W3灌溉條件下，W2N3、W3N2一級分枝數達到最大值為11.4枝/株，在現蕾期，灌水量和施氮量對紫花苜蓿一級分枝數具有顯著差異（Plt;0.05）；W2處理顯著高于W1、W3處理。在初花期，灌溉量和施氮量以及水氮互作對孕蕾期、紫花苜蓿一級分枝數具有顯著差異（Plt;0.05），其中W2N3和W2N4處理高于其他處理，分別是16.4、16.8枝/株。紫花苜蓿在W2灌溉水平下適量的施氮有益于增加一級分枝數。表4

紫花苜蓿的節數是指自子葉節以上直至主莖頂端的節數，在分枝期灌溉量和施氮量對紫花苜蓿節數具有顯著差異（Plt;0.05）；在W1、W2灌溉條件下，隨著施氮量的增加，節數呈先增長后下降的趨勢，在W3灌溉條件下，隨著施氮量的增加，節數隨之增加。在同一施氮條件下，除N5施氮量下節數隨灌水量增加而增長，其余隨灌溉量增加節數呈先增加后下降的趨勢。到孕蕾期施氮量和水氮互作對紫花苜蓿的節數具有顯著差異（Plt;0.05）；現蕾期及初花期灌溉量、施氮量以及水氮互作對現蕾期紫花苜蓿節數具有顯著差異（Plt;0.05）；初花期紫花苜蓿節數在W3N1處理下達到最大值，為12節/株。表5

2.2 水氮處理對紫花苜蓿產量的影響

研究表明，灌溉量、施氮量和水氮互作對紫花苜蓿產量具有極顯著差異（Plt;0.01）。相同灌溉條件下，水氮處理產量隨施氮量增加呈先增長后下降的趨勢，W1N3（7 650 kg/hm2）較 W1N0（5 558 kg/hm2）增產了37.64%。相同施氮條件下，各處理產量隨灌溉量的增加同樣呈先增后減的趨勢。其中W2N3（10 754 kg/hm2）的產量較W1N3（7 650 kg/hm2）W3N3（8 640 kg/hm2）分別增產28.87%、19.67%；3種灌溉梯度和5個施氮梯度下紫花苜蓿產量從高到低排序為W2gt;W3gt;W1；N3gt;N2gt;N1gt;N4gt;N0。水氮互作下以W2N3的產量最高。圖1

2.3 水氮處理對紫花苜蓿營養品質的影響

研究表明，灌溉量、施氮量和水氮互作對紫花苜蓿粗蛋白含量具有極顯著影響（Plt;0.01），隨著灌溉量和施氮量的增加，粗蛋白含量呈先增后減的變化趨勢，在W2、N2處達到最大，其含量分別為20.12%、21.67%。3種灌溉梯度和5個施氮梯度下紫花苜蓿粗蛋白含量從高到低排序為W2gt;W3gt;W1；N2gt;N3gt;N4gt;N1gt;N0。

施氮量和水氮互作對紫花苜蓿粗脂肪含量具有極顯著差異（Plt;0.01），灌溉量對紫花苜蓿粗脂肪含量具有顯著差異（Plt;0.05）；在W1灌水條件下隨施氮量的增加，粗脂肪含量隨之增加，在W2和W3灌水條件下，隨之施氮量的增加，粗脂肪含量呈先增后減的趨勢，在W2、N3處達到最大，其含量分別為6.37%、6.56%。3種灌溉梯度和5個施氮梯度下紫花苜蓿粗脂肪含量按從高到低排序為W2gt;W1gt;W3；N3gt;N2gt;N4gt;N1gt;N0。表6、圖2

施氮量、灌溉量和水氮互作對紫花苜蓿中性洗滌纖維含量具有極顯著差異（Plt;0.01），在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，中性洗滌纖維含量呈逐漸下降的趨勢；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，中性洗滌纖維含量呈先下降后增加的趨勢；3個灌溉處理和5個氮肥處理下紫花苜蓿中性洗滌纖維含量按從低到高順序為W3lt;W2lt;W1；N3lt;N4lt;N2lt;N1lt;N0。

施氮量、灌溉量對紫花苜蓿酸性洗滌纖維含量具有極顯著差異（Plt;0.01），水氮互作對紫花苜蓿酸性洗滌纖維含量具有顯著差異（Plt;0.05）；在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，酸性洗滌纖維含量呈逐漸下降的趨勢；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，酸性洗滌纖維含量呈先下降后增加的趨勢；3個灌水處理和5個氮肥處理下紫花苜蓿酸性洗滌纖維含量按從低到高排序為W3lt;W2lt;W1；N2lt;N3lt;N1lt;N4lt;N0。

施氮量、灌溉量和水氮互作對紫花苜蓿粗灰分含量具有極顯著差異（Plt;0.01），在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，粗灰分含量呈先上升后下降的趨勢。3個灌水處理和5個氮肥處理下紫花苜蓿粗灰分按從低到高排序為W3lt;W1lt;W2；N2lt;N1lt;N4lt;N3lt;N0。表7、圖3

灌溉量、施氮量和水氮互作對紫花苜蓿干物質消化率具有極顯著差異（Plt;0.01）；在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，干物質消化率呈逐漸上升的趨勢；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，干物質消化率呈先增長后下降的趨勢；分別在W3、N2處達到最大，其含量分別為65.24%、66.20%。3個灌水處理和5個氮肥處理下紫花苜蓿干物質消化率按從高到低排序為W3gt;W2gt;W1；N2gt;N3gt;N1gt;N4gt;N0。

施氮量、灌溉量和水氮互作對紫花苜蓿干物質采食量具有極顯著差異（Plt;0.01）， 在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，干物質采食量呈逐漸上升的趨勢；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，干物質采食量呈先增長后下降的趨勢；分別在W3、N3處達到最大，其含量分別為2.73%、2.80%。

3個灌水處理和5個氮肥處理下紫花苜蓿干物質采食量按從高到低排序為W3gt;W2gt;W1；N3gt;N4gt;N2gt;N1gt;N0。

施氮量、灌溉量和水氮互作對紫花苜蓿相對飼喂價值具有極顯著差異（Plt;0.01）， 在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，相對飼喂價值呈逐漸上升的趨勢；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，相對飼喂價值呈先增長后下降的趨勢；分別在W3、N3處達到最大，其含量分別為138.19%、142.51%。3個灌水處理和5個氮肥處理下紫花苜蓿粗蛋白含量按從高到低排序為W3gt;W2gt;W1；N3gt;N2gt;N4gt;N1gt;N0。表8、圖4

2.4 水氮互作對紫花苜蓿植株氮素吸收的影響

研究表明，施氮量、灌溉量和水氮互作對紫花苜蓿植株含氮量具有極顯著差異（Plt;0.01），在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，紫花苜蓿植株氮含量表現為W3gt;W2gt;W1；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，紫花苜蓿植株氮含量表現為N4gt;N3gt;N2gt;N1gt;N0；在W1灌水條件下，N4處理的植株含氮量分別比N0、N1、N2和N3高46.85%、36.35%、29.63%和12.90%；在W2灌水條件下，N3處理的植株含氮量分別比N0、N1、N2和N4高29.63%、16.67%、7.13%和2.94%；在W3灌溉條件下，N2處理的植株含氮量分別比N0、N1、N3和N4高3.00%、13.19%、9.58%和15.71%；隨著灌水量的增加，紫花苜蓿氮含量顯著增加，但是過高的灌水量使W2、W3處理下紫花苜蓿植株含氮量差異不顯著（Pgt;0.05），W3處理下紫花苜蓿植株含氮量分別比W1、W2處理提高了2.20%、11.46%。

施氮量、灌溉量對紫花苜蓿氮吸收量具有極顯著差異（Plt;0.01），在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，紫花苜蓿植株氮含量表現為W3gt;W2gt;W1；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，紫花苜蓿植株氮含量表現為N4gt;N1gt;N2gt;N3gt;N0；在W1灌水條件下，N4處理的植株含氮量比N0、N1、N2和N3高93.39%、22.69%、20.40%和1.38%；在W2灌水條件下，N3處理的植株含氮量比N0、N1、N2和N4高103.73%、52.04%、19.63%和34.00%、在W3灌水條件下，N2處理的植株含氮量比N0、N1、N3和N4高43.37%、27.61%、26.78%和28.33%；隨著灌水量的增加，紫花苜蓿氮含量顯著增加，W2處理下紫花苜蓿植株含氮量分別比W1、W3處理提高了42.96%、10.91%。表9

2.5 水氮利用效率

研究表明，水氮處理紫花苜蓿、氮肥偏生產力、氮素利用率、氮肥農學效率均有不同程度的影響。不同水氮處理對紫花苜蓿氮肥偏生產力隨施氮量的增加而降低，施氮量、灌溉量和水氮互作對其具有極顯著差異（Plt;0.01）。在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，紫花苜蓿氮肥偏生產力表現為W2gt;W3gt;W1；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，紫花苜蓿氮肥偏生產力表現為N1gt;N2gt;N3gt;N4。

不同水氮處理對紫花苜蓿氮素表現利用率隨施氮量的增加而降低，施氮量、灌溉量、水氮互作對其具有極顯著差異（Plt;0.01）。在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，紫花苜蓿氮素表現利用率表現為W2gt;W1gt;W3；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，紫花苜蓿氮素表現利用率表現為N2gt;N3gt;N1gt;N4；

施氮量、水氮互作對紫花苜蓿氮素農學效率差異極顯著（Plt;0.01），灌溉量對其差異顯著（Plt;0.05）。在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，紫花苜蓿氮素農學效率表現為W3gt;W2gt;W1；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，紫花苜蓿氮素農學效率表現為N1gt;N2gt;N3gt;N4。

施氮量、灌溉量和水氮互作紫花苜蓿水分利用效率具有極顯著差異（Plt;0.01）。不同水氮處理下紫花苜蓿的水分利用效率在W2N3處理下達到最大，在W3N1處理下達到最小。在相同施氮條件下，隨灌溉量增加，紫花苜蓿水分利用效率表現為W2gt;W1gt;W3；在相同灌溉條件下，隨施氮量增加，紫花苜蓿水分利用效率表現為N3gt;N2gt;N4gt;N1gt;N0；隨著灌水量的增加，紫花苜蓿的水分利用效率呈先增大后減小的趨勢，在W2灌溉水平下達到最大，其中W2處理分別比W1、W3處理增加3%、32%。隨著施氮量的增加，水分利用效率同樣呈先增大后減小的趨勢。在N3施氮量下達到最大，N3處理分別比N0、N1、N2和N4增加43%、13%、2%和10%。過量的氮肥會使土壤中氮素含量過高，抑制紫花苜蓿對水的吸收從而不利于提高水分利用效率，充分灌溉下紫花苜蓿能更好的吸收土壤中氮的養分從而有利于干物質含量的積累提高產量。表10，圖5

2.6 水氮處理對紫花苜蓿產量、品質與水肥利用效率相關性

研究表明，產量與粗蛋白、干物質消化率、干物質采食量、相對飼喂價值、氮吸收量呈極顯著正相關（Plt;0.01），與粗脂肪、植株含氮量呈顯著正相關（Plt;0.05），與中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維呈極顯著負相關（Plt;0.01）。粗蛋白與粗脂肪、干物質消化率、干物質采食量、相對飼喂價值、植株含氮量、氮吸收量呈極顯著正相關（Plt;0.01），與中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維呈極顯著負相關（Plt;0.01）。粗脂肪與植株含氮量呈極顯著正相關（Plt;0.01），與氮吸收量、干物質采食量、相對飼喂價值呈顯著正相關（Plt;0.05），與中性洗滌纖維呈顯著負相關（Plt;0.05）。中性洗滌纖維與干物質消化率、干物質采食量、相對飼喂價值、植株含氮量、氮吸收量呈極顯著負相關（Plt;0.01），與酸性洗滌纖維呈極顯著正相關（Plt;0.01）。酸性洗滌纖維與干物質消化率、干物質采食量、相對飼喂價值、氮吸收量呈極顯著負相關（Plt;0.01）。粗灰分與干物質消化率、干物質采食量、相對飼喂價值呈顯著正相關（Plt;0.05）。干物質消化率與干物質采食量、相對飼喂價值、氮吸收量呈極顯著正相關（Plt;0.01）。干物質采食量與相對飼喂價值、植株含氮量、氮吸收量呈極顯著正相關（Plt;0.01）。相對飼喂價值與植株氮含量、氮吸收量呈極顯著正相關（Plt;0.01）。植株含氮量與氮吸收量呈極顯著正相關（Plt;0.01）。水分利用效率與氮吸收量呈顯著正相關（Plt;0.05）。圖6

2.7 不同水氮處理下紫花苜蓿綜合評價

研究表明，不同水氮處理對各指標的表現不同，僅用單一指標評價最佳水氮處理是不夠的，選用紫花苜蓿產量、營養指標（粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分、干物質消化率、干物質采食量、相對飼喂價值）以及植株含氮量、氮吸收量等共11項具體指標作為評價指標。

根據特征值gt;1，提取2個主成分，使得各個指標量綱相同，將數據在SPSS26.0中分析求得KMO值為0.762（gt;0.6），Bartlett檢驗對應P值也小于0.05，該數據適合進行主成分分析；特征值分別為5.138、4.169。主成分1、2的方差貢獻率分別為46.711%、84.616%。表11

粗蛋白、粗脂肪、植物含氮量、氮吸收量在主成分1上有較高的因子載荷量，綜合了大部分變異信息，其次是酸性洗滌纖維、粗灰分、干物質消化率在主成分2上有較高的因子載荷量。表12

將各因子在主成分上的載荷值與特征值進行計算，得到主成分的特征向量，主成分表達式為：

Y1=0.319X1+0.350X2+0.399X3-0.311X4-0.198X5+0.007X6+0.198X7+0.310X8+0.289X9+0.374X10+0.350X11.（1）

Y2=0.230X1+0.214X2-0.019X3-0.306X4-0.403X5-0.439X6+0.403X7+0.303X8+0.358X9+0.139X10+0.228X11.（2）

把標準化后的數據帶入上式，計算各水氮處理在2個主成分上的得分，再根據主成分得分的函數模型：

F=mi=1biyi.（3）

F為各處理主成分綜合得分；bi為各主成分的方差貢獻率（%）；yi為主成分得分；m為主成分個數。W2N3處理下綜合得分均最高。表13

3 討 論

3.1

水分在植物的生長和發育過程中扮演著重要角色，其不僅是土壤養分與植物根系之間的媒介，還與作物產量密切相關［15-17］。趙金梅等［18］和霍海麗等［19］開展的研究認為，隨著灌水量的增大，苜蓿的產量和品質將呈現出提高的趨勢。也有研究揭示了過度灌溉負面影響，將導致苜蓿生長不良、植株矮小、產量下降、水分利用效率降低，進而浪費水資源［20］。試驗中灌溉量、施氮量和水氮互作對紫花苜蓿的生長指標及品質均有一定的影響，隨著灌溉量和施氮的增加，其株高呈先增長后減小的趨勢。適當提高土壤水分含量和增施氮肥，可提高紫花苜蓿的品質和產量［21］。

3.2

合理的水肥供應不但能顯著提高干草產量，提高品質，還能提高水分利用和肥料使用效率。張興國等［22］在研究水肥耦合對溫室葡萄（Vitis vinifera）產量和水肥利用的影響時發現，在一定范圍內，增加水肥用量有利于產量和水肥利用率的提高，但過高的水肥供給會帶來明顯的負效應。沙栢平等［23］研究可知，增加灌水量，肥料偏生產力呈先增后減的變化；增加施肥量，灌溉水分利用效率呈先增后減的變化趨勢。胡偉等［24］研究表明，適量的灌溉和施肥可以提高紫花苜蓿的氮肥農學效率和生產力。張冠初等［25］發現，適度減少氮肥用量并添加鈣肥可以提高植株的凈光合速率、產量和肥料利用率。

4 結 論

4.1

紫花苜蓿水分利用效率表現為W2gt;W1gt;W3、N3gt;N2gt;N4gt;N1gt;N0；水氮處理對紫花苜蓿氮素吸收效率、氮肥偏生產力、氮肥農學效率均有不同程度的影響。紫花苜蓿氮素吸收效率、氮肥偏生產力隨施氮量的增加而降低。

4.2

不同的水氮處理均對紫花苜蓿的生長、品質及水氮利用效率有一定的影響，水氮處理下W2N3（灌溉量4 500 m3/hm2、施氮量150 kg/hm2）效果最佳。

參考文獻（References）

［1］Avc1 M， Hatipoglu R， Cinar S， et al. Assessment of yield and quality characteristics of alfalfa （Medicago sativa L.） cultivars with different fall dormancy rating［J］ Journal of Animal amp;Veterinary Advances， 2013， 12（40）： 487-490.

［2］ Altinok S， Yurtseven E， AvcS， et al. The effects of different irrigation water salinities and leaching ratios on green and dry forage yields of alfalfa （Medicago sativa l.）［J］. Agriculture and Forestry， 2015， 61（1）： 85-90.

［3］ Suwignyo B， Aristia Rini E， Helmiyati S. The profile of tropical alfalfa in Indonesia： a review［J］. Saudi Journal of Biological Sciences， 2023， 30（1）： 103504.

［4］ 趙雅姣. 紫花苜蓿/禾本科牧草間作優勢及其氮高效機理和土壤微生態效應研究［D］. 蘭州： 甘肅農業大學， 2020.

ZHAO Yajiao. Study on Advantage of Alfalfa/Gramineae Forage Intercropping and Mechanism of Nitrogen Efficiency and Effect of Soil Microecological［D］. Lanzhou： Gansu Agricultural University， 2020.

［5］ 黃海洋. 北方半干旱地區鹽堿地上高丹草利用方式的應用研究［D］. 呼和浩特： 內蒙古農業大學， 2017.

HUANG Haiyang. The Study on the Utilization of Sorghum-sudangrass Hybrid and Its Application Semi-arid Saline Area in Northern China［D］. Hohhot： Inner Mongolia Agricultural University， 2017.

［6］ 梁運江， 依艷麗， 許廣波， 等. 水肥耦合效應的研究進展與展望［J］. 湖北農業科學， 2006， 45（3）： 385-388.

LIANG Yunjiang， YI Yanli， XU Guangbo， et al. Progress on coupling effects between water and fertilizers［J］. Hubei Agricultural Sciences，" 2006， 45（3）： 385-388.

［7］ 柏瓊芝， 肖石江， 王曉瑞， 等. 化肥減量配施生物有機肥對秋馬鈴薯產量的影響［J］. 土壤與作物， 2019， 8（2）： 158-165.

BAI Qiongzhi， XIAO Shijiang， WANG Xiaorui， et al. Effect of reduced chemical fertilizer plus biological fertilizer on autumn potato yield［J］. Soils and Crops，" 2019， 8（2）： 158-165.

［8］ Atikur R M， Yong-Goo K， Iftekhar A， et al. Proteome analysis of alfalfa roots in response to water deficit stress［J］. Journal of Integrative Agriculture， 2016， 15（6）： 1275-1285.

［9］ Ismail S M， Almarshadi M H. Maximizing productivity and water use efficiency of alfalfa under precise subsurface drip irrigation in arid regions［J］. Irrigation and Drainage， 2013， 62（1）： 57-66.

［10］ Hannaway D B， Shuler P E. Nitrogen fertilization in alfalfa production［J］. Journal of Production Agriculture， 1993， 6（1）： 80-85.

［11］ 胡偉， 張亞紅， 李鵬， 等. 水氮供應對地下滴灌紫花苜蓿生長特征及草地小氣候的影響［J］. 草業學報， 2018， 27（12）： 122-132.

HU Wei， ZHANG Yahong， LI Peng， et al. Effects of water and nitrogen supply on growth and microclimate characteristics of alfalfa under drip irrigation［J］. Acta Prataculturae Sinica， 2018， 27（12）： 122-132.

［12］ 汪愛霞， 齊廣平， 銀敏華， 等. 水氮調控對苜蓿與無芒雀麥混播草地生長和輻射利用的影響［J］. 干旱地區農業研究， 2023， 41（2）： 168-178.

WANG Aixia， QI Guangping， YIN Minhua， et al. Effects of water and nitrogen regulation on growth and radiation utilization of alfalfa and Bromus inermis Leysis. mixed cropping grassland［J］. Agricultural Research in the Arid Areas， 2023， 41（2）： 168-178.

［13］ 文雅， 張靜， 馮萌， 等. 水氮互作對河西走廊紫花苜蓿品質的影響［J］. 草業學報， 2018， 27（10）： 76-83.

WEN Ya， ZHANG Jing， FENG Meng， et al. Effects of irrigation and nitrogen fertilizer on alfalfa quality［J］. Acta Prataculturae Sinica， 2018， 27（10）： 76-83.

［14］ 魏碩. 水氮調控對甜高粱生長和水氮利用的影響研究［D］. 保定： 河北農業大學， 2021.

WEI Shuo. Effects of Water and Nitrogen Regulation on Growth， Water and Nitrogen Utilization of Sweet Sorghum［D］. Baoding： Hebei Agricultural University， 2021.

［15］ 張前兵， 于磊， 魯為華， 等. 優化灌溉制度提高苜蓿種植當年產量及品質［J］. 農業工程學報， 2016， 32（23）： 116-122.

ZHANG Qianbing， YU Lei， LU Weihua， et al. Optimal irrigation regime improving yield and quality of alfalfa in year of sowing［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2016， 32（23）： 116-122.

［16］ 張迎春， 頡建明， 李靜， 等. 生物有機肥部分替代化肥對萵筍及土壤理化性質和微生物的影響［J］. 水土保持學報， 2019， 33（4）： 196-205.

ZHANG Yingchun， XIE Jianming， LI Jing， et al. Effects of partial substitution of chemical fertilizer by bio-organic fertilizer on Asparagus lettuce and soil physical-chemical properties and microorganisms［J］. Journal of Soil and Water Conservation，" 2019， 33（4）： 196-205.

［17］ 張曉琳， 翟鵬輝， 趙祥， 等. 增水和施肥對苜蓿—小麥輪作系統冬小麥生物量的影響［J］. 草地學報， 2020， 28（3）： 828-834.

ZHANG Xiaolin， ZHAI Penghui， ZHAO Xiang， et al. Effects of water and fertilization addition on aboveground biomass of winter wheat in the alfalfa-winter wheat rotation system［J］. Acta Agrestia Sinica， 2020， 28（3）： 828-834.

［18］ 趙金梅， 周禾， 郭繼承， 等. 灌溉對紫花苜蓿生產性能的影響［J］. 草原與草坪， 2007， 27（1）： 38-41.

ZHAO Jinmei， ZHOU He， GUO Jicheng， et al. Effect of irrigation on alfalfa productivity［J］. Grassland and Turf， 2007， 27（1）： 38-41.

［19］ 霍海麗， 王琦， 張恩和， 等. 灌溉和施磷對紫花苜蓿干草產量及營養成分的影響［J］. 水土保持研究， 2014， 21（1）： 117-121， 126.

HUO Haili， WANG Qi， ZHANG Enhe， et al. Effects of irrigation and phosphorus supply levels on hay yield and quality of alfalfa［J］. Research of Soil and Water Conservation， 2014， 21（1）： 117-121， 126.

［20］ 王田濤， 師尚禮， 張恩和， 等. 灌溉與施氮對紫花苜蓿干草產量及水分利用效率的影響［J］. 生態學雜志， 2010， 29（7）： 1301-1306.

WANG Tiantao， SHI Shangli， ZHANG Enhe， et al. Effects of irrigation and nitrogen fertilization on hay yield and water use efficiency of Medicago sativa［J］. Chinese Journal of Ecology， 2010， 29（7）： 1301-1306.

［21］ Ghanizadeh N， Moghaddam A， Khodabandeh N. Comparing the yield of alfalfa cultivars in different harvests under limited irrigation condition［J］. International Journal of Biosciences （IJB）， 2014， 4（1）： 131-138.

［22］ 張興國， 胡笑濤， 冉輝， 等. 水肥耦合對溫室葡萄產量和水肥利用的影響［J］. 中國農村水利水電， 2019，（1）： 1-5.

ZHANG Xingguo， HU Xiaotao， RAN Hui， et al. The response of grape yield and water fertilizer utilization to water and fertilizer coupling in greenhouse and its simulation［J］. China Rural Water and Hydropower，" 2019，（1）： 1-5.

［23］ 沙栢平， 謝應忠， 高雪芹， 等. 地下滴灌水肥耦合對紫花苜蓿草產量及品質的影響［J］. 草業學報， 2021， 30（2）： 102-114.

SHA Baiping， XIE Yingzhong， GAO Xueqin， et al. Effects of coupling of drip irrigation water and fertilizer on yield and quality of alfalfa in the Yellow River irrigation district［J］. Acta Prataculturae Sinica， 2021， 30（2）： 102-114.

［24］ 胡偉， 張亞紅， 李鵬， 等. 水氮供應對地下滴灌紫花苜蓿生產性能及水氮利用效率的影響［J］. 草業學報， 2019， 28（2）： 41-50.

HU Wei， ZHANG Yahong， LI Peng， et al. Effects of water and nitrogen supply under drip irrigation on the production performance rate and water and nitrogen use efficiency of alfalfa［J］. Acta Prataculturae Sinica，" 2019， 28（2）： 41-50.

［25］ 張冠初， 戴良香， 徐揚， 等. 減氮配施鈣肥對花生光合特性、產量及肥料貢獻率的影響［J］. 中國油料作物學報， 2020， 42（6）： 1010-1018.

ZHANG Guanchu， DAI Liangxiang， XU Yang， et al. Effect of nitrogen reduction and calcium fertilizer application on photosynthetic characteristics， yield and fertilizer contribution rate in peanut［J］. Chinese Journal of Oil Crop Sciences， 2020， 42（6）： 1010-1018.

Effects of different water and nitrogen treatments on growth， quality and water and fertilizer use efficiency of alfalfa

Abstract：【Objective】 This paper investigates thoroughly the effects of different water and nitrogen treatments on the growth， quality and water and fertilizer utilization efficiency of alfalfa， and provides" reference for the scientific formulation of a rational application of water and fertilizer management system suitable for alfalfa in Xinjiang.

【Methods】" A field experiment was conducted with three irrigation gradients as W1 （3，750 m3/hm2）， W2 （4，500 m3/hm2） and W3 （5，150 m3/hm2） and five nitrogen application gradients as N0 （0 kg/hm2）， N1 （90 kg/hm2）， N2 （150 kg/hm2）， N3 （210 kg/hm2） and N4 （270 kg/hm2）， and each treatment was replicated three times to study the effects of different water and nitrogen treatments on the growth， quality and water and fertilizer utilization efficiency of alfalfa.

【Results】" Suitable water and nitrogen treatments significantly promoted the growth and yield of alfalfa， and the plant height of alfalfa showed a trend of increasing and then decreasing with the increase of nitrogen application. The highest yield was obtained with W2N3 under the synergistic effect of water and nitrogen. Irrigation， N application and water-N interaction had significant effects on crude protein， crude fat content， neutral detergent fiber， acid detergent fiber and crude ash of alfalfa. There were different effects on nitrogen content， nitrogen uptake， nitrogen fertilizer bias productivity， nitrogen utilization， nitrogen fertilizer agronomic efficiency and water use efficiency of alfalfa plants. The combined scores showed that the highest combined scores were all under W2N3 treatment.

【Conclusion】 Different water and nitrogen treatments all had certain effects on the growth， quality and water and nitrogen utilization efficiency of alfalfa， and W2N3 （irrigation volume of 4，500 m3/hm2 and nitrogen application rate of 150 kg/hm2） under water and nitrogen treatments has the best effect.

Key words：alfalfa; water and nitrogen intercropping; nutrient quality; water and fertilizer use efficiency