覆盖、灌水对准格尔苜蓿越冬率及田间土壤温湿度的影响＊

姚江华，刘惠青，杨 涛，赵晓慧，于 辉

（1.内蒙古鄂尔多斯市草原工作站，内蒙古 东胜区 017000；2.内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗草原站，内蒙古 杭锦旗 017400；3.内蒙古鄂尔多斯市农牧学校，内蒙古 达拉特旗 014300）

紫花苜蓿（Medicago.sativa L.）在我国种植历史悠久，特别是近年来随着西部生态环境建设和畜牧业发展，其在农业生态系统中的作用逐渐增加〔1〕。紫花苜蓿是最重要的豆科作物之一，较高的产量和优良的品质使其优于其他饲料作物〔2〕。它适应性强、根系发达、分枝多、产量高，既可防风固沙，又是优质的高蛋白饲料〔3〕。由于苜蓿具有良好的经济效益和生态效益，生态建设和退耕还草中越来越受到重视，种植面积不断增加〔4〕。同时由于紫花苜蓿具有保持水土、改良土壤、抗旱性较强等优点，被认为是有较好推广前景的牧草〔5〕。鄂尔多斯地处北方地区，种植紫花苜蓿不仅要考虑到当年的产草量，还要兼顾能否安全越冬〔6〕。越冬性是指冬春季节对外界综合的不良条件的抵抗能力，除冷害这一因素外，尚包括霜冻、雪害、冬季病害、湿害及春季地表昼消夜冻造成的机械损伤等〔7〕。为此，分析不同时间覆盖、灌水处理下准格尔苜蓿越冬率及田间土壤温湿度的差异对鄂尔多斯地区的紫花苜蓿生产有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2009～2010年在鄂尔多斯纳林希里实验站进行，地理位置为东经108°58′、北纬39°49′，海拔1 556m。年降雨量340mm，全年蒸发量2 163mm；年平均气温6.2℃，极端最低气温－31.4℃，极端最高气温36.6℃，无霜期130d；年日照时数3 100h，属温带大陆性气候，土壤为栗钙土。

1.2 试验设计与方法

1.2.1 试验材料

供试紫花苜蓿品种为准格尔苜蓿，来源于鄂尔多斯市草原工作站。

1.2.2 试验设计

试验采用随机区组试验设计，每个处理设3次重复，每个重复小区面积4m×3m。2005年5月初播种，播种量为15kg／hm2，条播，行距60cm。紫花苜蓿在2009年、2010年（种植第2年、3年）每年均刈割2次，均在初花期刈割。

紫花苜蓿在2009年、2010年均设如下处理：WW（封冻前灌水），WC（封冻前至解冻前覆盖），SW（解冻后灌水），SC（解冻前至返青覆盖），CK（对照不灌水不覆盖）。覆盖：将玉米秸秆均匀覆盖于苜蓿田地表，厚度20cm，苜蓿田间全部覆盖。灌水：灌水量由水表控制并测量，各小区间铺埋防渗膜，埋入地下约100cm处，灌水量0.33m3／m2。

1.2.3 试验方法

1.2.3.1 土壤温度测定

越冬、返青期间测定土壤5cm处温度，计算平均温度。在地表下5cm处，用WQG－16曲管地温表（锦州利诚生产）测定各处理的土壤温度。每处理每次测量3个地方，取其平均值。测定时间与土壤湿度测定同时进行〔8〕。

1.2.3.2 土壤含水量测定

封冻前、解冻后测定土壤60cm深的容积含水量，计算平均含水量。在60cm深度，用CNC100型智能中子水分仪（北京超能生产）进行土壤含水量监测，每处理分别埋入中子测定管2根，每根深度100cm。土壤含水量监测平均10d测量1次，取其平均值。

1.2.3.3 越冬率调查

在紫花苜蓿开始返青后，定点测定成活株数和死亡株数。越冬率（%）＝存活总株数／植株总数×100。

1.3 统计分析

文中数据均用EXCEL、DPS软件〔9〕进行数据处理和方差分析。

通过DPS数据处理系统软件进行回归分析：以越冬率作为不同处理下准格尔苜蓿越冬性（越冬能力）的衡量标准，利用两年间X1（封冻期土壤温度）、X2（返青期土壤温度）、X3（封冻前土壤容积含水量）、X4（解冻后土壤容积含水量）与Y（越冬率）建立回归方程，分别进行相关分析、偏相关分析、通径分析。

2 结果与分析

2.1 越冬率

越冬率（Winter survival rate）是植物经过冬季寒冷胁迫后的返青存活率，是体现植物抗寒性的关键指标之一〔10〕。由表1可看出，2009年，WW（封冻前灌水）越冬率高于其他品种，与SW（解冻后灌水）差异不显著；SW与 WC（封冻前至解冻前覆盖）差异不显著，但均显著高于SC（解冻前至返青覆盖）；各处理越冬率均极显著高于CK（对照不灌水不覆盖）。2010年，WW越冬率极显著高于其他品种；SW与 WC差异不显著，但均极显著高于SC；各处理越冬率均极显著高于CK。

表1 不同处理下准格尔苜蓿的越冬率（%）

2.2 土壤温度和土壤含水量

2.2.1 土壤温度

土壤温度（soil temperature）是指地面以下土壤中的温度，主要指与植物生长发育直接有关的地面下浅层内的温度〔11〕。表2可知，2009、2010年封冻期，WC地温极显著高于其他处理。2009年返青期，SC、WC、CK3者差异不显著，但土壤温度均显著高于 WW、SW，WW 与SW 差异不显著。2010年返青期，各处理差异不显著，SC土壤温度最高，SW最低。

2.2.2 土壤含水量

土壤含水量（Soil moisture）是土壤中所含水分的数量，土壤容积含水量是指土壤中水分占有的体积和土壤总体积的比值。由表3可知，2009、2010年封冻前，WW土壤容积含水量极显著高于其他各处理。2009年解冻后，SW土壤容积含水量极显著高于其他各处理，WW次之，WC再次，SC与CK最低且差异不显著。2010年解冻后，各处理土壤容积含水量状况与2009年基本相同。

表3 准格尔苜蓿不同处理的土壤容积含水量（%）

2.3 回归分析

根据以上分析，以越冬率作为不同处理下准格尔苜蓿越冬能力的衡量标准，利用DPS统计软件，对两年间X1（封冻期土壤温度）、X2（返青期土壤温度）、X3（封冻前土壤容积含水量）、X4（解冻后土壤容积含水量）与Y（越冬率）进行回归分析，建立关于准格尔苜蓿越冬率的回归方程：

经检验，F＝5.3465，p＝0.0473，达到显著水平，回归方程成立。

表4 准格尔苜蓿不同处理的相关系数

由表4可以看出，准格尔苜蓿两年间的X1、X3、X4均与Y呈正相关，其中X4与Y正相关达到极显著水平；而X2与Y呈负相关，且不显著。

表5 准格尔苜蓿不同处理的偏相关系数

偏相关系数表示在其他各个变量都保持一定时，指定的2个变量间相关的密切程度。在多个变量错综复杂的关系中，简单相关分析没有考虑其他变量对2个相关变量的影响，不能真实反映2个变量的相关关系，偏相关系数可帮助排除假象相关，找到真实联系最为密切的变量〔12〕。由表5可见，X4与Y的偏相关系数达到显著水平，而X1、X2、X3与Y偏相关均不显著。说明两年间不同时间的土壤温湿度在影响准格尔苜蓿越冬率时，解冻后土壤容积含水量起了最主要的作用。

表6 准格尔苜蓿不同处理的通径系数

根据相关系数的组成效应将其剖分为各指标的直接影响（直接通径系数P）和间接影响（间接通径系数→X）两部分，因此，通径系数分析能准确反映各自变量如何直接和间接地影响依变量。从表6中比较两年间不同时间的土壤温湿度与准格尔苜蓿越冬率的通径系数，X4对Y产生很大的直接影响；X3通过X4对Y产生较大的间接影响；X1、X2、X3对Y的直接影响均较小，间接影响也都很小。说明两年间解冻后土壤容积含水量对准格尔苜蓿越冬率产生了最直接的作用，贡献率最大。

3 讨论与结论

3.1 两年间，各处理越冬率均极显著高于对照不灌水不覆盖的处理，其中封冻前灌水的处理越冬率最高。2009、2010年封冻期，封冻前至解冻前覆盖的处理地温极显著高于其他处理。2009、2010年返青期，解冻前至返青覆盖的处理土壤温度最高，解冻后灌水的处理最低。2009、2010年解冻后，解冻后灌水的处理土壤容积含水量极显著高于其他各处理，解冻前至返青覆盖的处理与对照不灌水不覆盖的处理最低且差异不显著。

3.2 试验发现，解冻后土壤容积含水量与准格尔苜蓿越冬率呈极显著正相关，并且对苜蓿越冬能力起了最主要和最直接的作用，说明影响鄂尔多斯地区苜蓿越冬的最主要因素是春季干旱，而最佳解决方式是封冻前灌水。封冻前土壤容积含水量对苜蓿越冬能力起到的直接作用比封冻期土壤温度要大，并通过解冻后土壤容积含水量起了较大的间接作用。而返青期土壤温度对苜蓿越冬能力起到直接的副作用，说明返青期温度偏高促使苜蓿较早发芽，容易受到倒春寒、昼消夜冻等的影响。

3.3 准格尔苜蓿封冻前灌水其越冬率表现最优，该方式适合在本地区应用。但由于紫花苜蓿品种、种植地点不同，覆盖、灌水对紫花苜蓿两年间越冬率的影响也不尽相同，因此试验结果应只针对准格尔苜蓿在鄂尔多斯的应用。

3.4 试验选取生长第2、3年的测定数据，因其表现比较稳定，且在整个生长过程中受外界因素干扰较小，所测定的数据代表了该品种在本地区的性状表现，具有一定的说服力。苜蓿越冬性的深层次评价应该采用露地越冬与实验室温度、水分、冻融交替等胁迫试验相结合，在研究中未做此项工作，将在今后的试验中进一步完善。

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