不同灌溉方式對苜蓿生長及鮮草產(chǎn)量的影響

張薈薈，張學(xué)洲，蘭吉勇，朱 昊，阿斯婭·曼力克，張一弓，李學(xué)森，史 偉

（新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，烏魯木齊 830000）

紫花苜蓿是一種優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗旱、適應(yīng)性強(qiáng)的多年生豆科牧草[1]，具有的固氮、改土培肥、提高作物產(chǎn)量的作用。目前苜蓿的大面積種植，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到深加工，已成為一種新興產(chǎn)業(yè)，還可用于棉花、玉米、小麥輪作倒茬，增加土壤肥力，使棉花等農(nóng)作物生產(chǎn)更易達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效。因此，苜蓿已成為我國實(shí)施農(nóng)業(yè)糧、經(jīng)、飼三元結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)的首選飼料作物[2]，對新疆農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展和一些優(yōu)良畜種的形成發(fā)揮著重要的作用。

苜蓿是一種高耗水作物，其水分生產(chǎn)率為1.25 kg/m3[3,4]，在干旱、半干旱地區(qū)苜蓿草的生產(chǎn)過程中，灌溉是影響其生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素之一，通過引入苜蓿地下滴灌節(jié)水技術(shù)，實(shí)施精量化的灌溉管理制度，探討苜蓿草生產(chǎn)中水分的有效調(diào)控方法[8]，對提高苜蓿草的產(chǎn)量，增加收益具有重要意義。地下滴灌是通過鋪設(shè)于地下的毛管把水滲入到作物根區(qū)土壤中，同時借助毛細(xì)管作用和重力作用將水分?jǐn)U散到根系層，供作物吸收利用的一種微灌技術(shù)[5]。大量研究結(jié)果表明，地下滴灌技術(shù)不僅有利于保持作物根層疏松通透，還能減少水分的蒸發(fā)損失，其節(jié)水增產(chǎn)效益明顯，自動化程度高，可節(jié)省大量的勞力和能源[6]。Bosch DJ等[7]在美國夏威夷的試驗(yàn)結(jié)果也表明，地下滴灌苜蓿產(chǎn)量與噴灌的產(chǎn)量相似，但卻節(jié)省了大量的噴灌田間作業(yè)費(fèi)用，孟季蒙等[8]在呼圖壁種牛場的研究結(jié)果也證明了地下滴灌應(yīng)用于苜蓿種子生產(chǎn)，能夠起到增產(chǎn)效果。因此在呼圖壁縣的干旱荒漠區(qū)研究紫花苜蓿地下滴灌種植技術(shù)，對于新疆苜蓿節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用具有極其重要的示范作用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于新疆呼圖壁縣國家農(nóng)業(yè)部旱生牧草種子基地，地處N44°14′08.47″﹣E86°37′41.32，海拔高度616 m，年平均氣溫為6.7℃，1月和7月份的平均氣溫分別為-16.9℃和25.6℃，無霜期170 d，≥10℃積溫3 881℃，年平均降水量167 mm，年平均蒸發(fā)量為2 361.1 mm。土地開發(fā)前的原生植被以琵琶柴、駝絨藜和一年生藜科植物為主。土壤類型為灰棕色荒漠土，有機(jī)質(zhì)含量為7.0 g/kg，全氮0.54 g/kg、全磷1.01 g/kg、全鉀2.1%；水解性氮含量為57.2mg/kg，有效磷含量為14.0 mg/kg，速效鉀含量為478 mg/kg，pH值8.8，全鹽量3.2 g/kg，土壤呈堿性，輕度鹽漬化，地勢較平坦。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計與方法

參試材料為三得利紫花苜蓿品種，來自于新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)所種子庫，于2013年5月開始實(shí)施苜蓿節(jié)水灌溉試驗(yàn)，選取面積為3 m×5 m的平坦且肥力一致的地塊30塊，每個小區(qū)內(nèi)埋設(shè)3、4、5根滴灌管，鋪設(shè)間距分別為50 cm、70 cm、90 cm，埋藏深度為0 cm、10 cm、20 cm、30 cm各3個重復(fù)，同時以微噴作為對照CK，每小區(qū)播種量50 g，不同組合見表1。

表1 不同滴灌管埋深及鋪設(shè)間距設(shè)計

分別于2014年6月7日、7月12日、8月26日和2015年6月5日、7月15日苜蓿初花期各刈割一次，共刈割5次，留茬高度8 cm左右，分別測定其株高、鮮草重量、分枝數(shù)和莖粗等。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)運(yùn)算采用Excel軟件，方差分析和回歸分析采用DPS7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉方式對苜蓿生長的影響

表2為不同灌溉方式下苜蓿株高、莖粗、分枝數(shù)和莖葉比的變化情況，由方差分析結(jié)果可知，不同處理組合中8、9、12株高相對較高，基本上顯著高于其他處理，而處理組合13（噴灌）的株高最低，顯著低于處理組合8、9、12。莖粗的方差分析結(jié)果顯示，處理組合8的莖粗最大，為3.87 mm，基本上顯著高于其他處理，僅與處理組合2，9，12間的差異不顯著。處理組合11的分枝數(shù)最多，顯著高于其他處理，處理組合3的分枝數(shù)最少，除與處理組合12的差異不顯著，與其他處理間的差異性均達(dá)到顯著水平。不同滴灌管鋪設(shè)方式下處理組合3和6的莖葉比相對較高，顯著高于處理組合4，5，7，10和13（噴灌），但與其他處理組合間的差異不顯著。綜合分析結(jié)果表明，地埋式滴灌下的苜蓿的株高、莖粗、莖葉比基本上都較噴灌的數(shù)值高，這說明地埋式滴灌對苜蓿的生長影響較大。

表2 不同滴管鋪設(shè)方式下苜蓿各項(xiàng)生長指標(biāo)的方差分析(mean±SD)

由地埋式滴灌的不同處理組合（1～12）分析結(jié)果可知，同一埋深水平不同滴管鋪設(shè)間距對苜蓿株高、莖葉比的影響順序?yàn)?0 cm＞70 cm＞90 cm，對苜蓿分枝數(shù)的影響順序?yàn)?0 cm＞90 cm＞50 cm，對莖粗影響無明顯規(guī)律。滴灌鋪設(shè)間距為50 cm時，埋深20 cm對苜蓿株高的影響顯著高于0 cm和10 cm，與30 cm不顯著；間距為70 cm時，埋深20 cm對株高影響顯著高于其他處理，0 cm的影響最小，顯著低于其他處理；間距為90 cm時，埋深20 cm對苜蓿株高影響顯著高于其他處理水平，其他各處理間無顯著差異。同一行距不同埋深對苜蓿莖粗和莖葉比的影響均無顯著差異，對分枝數(shù)的影響無明顯變化規(guī)律。

2.2 不同灌溉方式對苜蓿鮮草產(chǎn)量的影響

表3為2014-2015年苜蓿鮮草產(chǎn)量，經(jīng)計算得出苜蓿的鮮草總產(chǎn)量，并與對照（噴灌）進(jìn)行比較。由不同滴管鋪設(shè)方式下苜蓿鮮草產(chǎn)量比較結(jié)果可以看出，處理組合8的產(chǎn)草量最高為138 734.03 kg/hm2，較對照高出34.20%，其次為處理組合9和12，分別為135 067.34 kg/hm2、134 250.67 kg/hm2，較對照高出32.42%和32%。除了處理組合10的苜蓿產(chǎn)量較對照低外，其余組合（地埋式滴灌）的苜蓿產(chǎn)草量均較對照（噴灌）高，這說明地埋式滴灌可提高苜蓿的產(chǎn)草量，且增產(chǎn)幅度高于噴灌。

由表3還可看出，在地埋式滴灌中（組合1～12），同一埋深，不同滴管鋪設(shè)間距下苜蓿的增產(chǎn)幅度也不同，間距為50 cm和70 cm的苜蓿產(chǎn)草量差別不大，間距為90 cm的產(chǎn)草量明顯低于前兩種處理，這說明隨著滴管鋪設(shè)間距的增加，灌水均勻度降低，致使苜蓿的產(chǎn)草量下降。因此，為了節(jié)約用水，降低成本，獲得較高收益，在實(shí)際種植過程中建議將滴管鋪設(shè)間距設(shè)置為70 cm。

表3 不同灌溉方式下苜蓿鮮草產(chǎn)量比較

2.3 產(chǎn)量與滴管鋪設(shè)方式模型的建立

基于地埋式滴灌的優(yōu)勢，為了探索苜蓿最佳灌溉方式，將不同滴管埋深和鋪設(shè)間距（X1，X2）與苜蓿鮮草產(chǎn)量（Y）進(jìn)行回歸分析，得到滴管鋪設(shè)深度和間距效應(yīng)二元二次方程：

Y產(chǎn)量=23 952.88+2 522.658X1+3 299.52X2-30.72X12-26.00X22-26.59X1×X2

其回歸模型相關(guān)系數(shù)R=0.9588，F(xiàn)(y)=13.6619，顯著水平p-值=0.0031＜0.01，表明回歸方程系數(shù)達(dá)到極顯著水平。經(jīng)計算，X1=17.459 cm，X2=54.5237 cm時，可獲得理論最高產(chǎn)量135 925.45 kg/hm2。由此可以推斷出，滴管埋深為17.459 cm，鋪設(shè)間距為54.5237cm時苜蓿的產(chǎn)草量可達(dá)到最高值。

2.4 滴管鋪設(shè)方式與2014年苜蓿鮮草產(chǎn)量及生長指標(biāo)的相關(guān)分析

從不同滴管鋪設(shè)方式下苜蓿鮮草產(chǎn)量及生長指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果可以看出（表4），苜蓿的鮮草產(chǎn)量與間距呈極顯著負(fù)相關(guān)R=-0.84**，與株高呈顯著正相關(guān)R=0.55*，與莖粗和莖葉比呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.75**和0.85**，說明滴管鋪設(shè)間距、株高、莖粗和莖葉比對苜蓿產(chǎn)草量具有直接的影響作用。莖葉比與間距呈極顯著負(fù)相關(guān)R=-0.83**，而與莖粗呈顯著正相關(guān)R=0.61*，說明間距越大，苜蓿長勢弱，莖葉比小，當(dāng)莖粗增加時，莖所占比例增大，莖葉比升高。這與前述表2、表3分析相一致。

表4 不同滴管鋪設(shè)方式與2014年苜蓿鮮草產(chǎn)量及生長指標(biāo)的相關(guān)分析

3 討論與結(jié)論

灌溉是干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根本，也是促進(jìn)苜蓿生長，提高產(chǎn)草量的關(guān)鍵[9-10]，本研究結(jié)果顯示不同灌溉方式對苜蓿植株高度、莖粗、枝條數(shù)的影響不同，埋深10 cm、20 cm和30 cm的處理在滴灌鋪設(shè)間距50 cm的處理有利于植株高度、莖粗的生長，影響趨勢基本一致，這與夏玉慧等[11]的研究結(jié)果一致，在滴灌鋪設(shè)間距70 cm的處理有利于苜蓿分枝數(shù)的生長，增加了苜蓿的產(chǎn)草量。

不同灌溉方式下苜蓿鮮草產(chǎn)量分析結(jié)果表明，地埋式滴灌可提高苜蓿的產(chǎn)草量，且增產(chǎn)幅度高于噴灌，不同滴管鋪設(shè)方式下，埋深20 cm，間距70 cm時（組合8）產(chǎn)草量最高為138 734.03 kg/hm2，較噴灌高出34.20%，而吳文奇等[12]的研究結(jié)果顯示埋深30 cm，間距90 cm的處理下苜蓿經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，與本研究有所不同，這可能主要是由于不同區(qū)域土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)不同造成的。不同滴管埋深和鋪設(shè)間距與苜蓿鮮草產(chǎn)量回歸分析結(jié)果則顯示滴管埋深為17.459 cm，鋪設(shè)間距為54.5237 cm時，可獲得苜蓿理論最高產(chǎn)量135 925.45 kg/hm2，但為了降低成本，節(jié)約用水，在北疆荒漠區(qū)種植苜蓿時，建議將滴管鋪設(shè)深度設(shè)置為20 cm，間距為70 cm，可獲得較高收益。

不同滴管鋪設(shè)方式下苜蓿的鮮草產(chǎn)量與鋪設(shè)間距呈極顯著負(fù)相關(guān)，與株高呈顯著正相關(guān)，與莖粗和莖葉比呈極顯著正相關(guān)，說明滴管鋪設(shè)間距、株高、莖粗和莖葉比對苜蓿產(chǎn)草量具有直接的影響作用。但由于本研究試驗(yàn)周期較短，方案設(shè)置簡單，有很多技術(shù)性問題還不能完全確定，有待進(jìn)一步開展深入研究，獲得的初步結(jié)果可供同行參考。