垄沟集雨种植对土壤贮水量和紫花苜蓿生长特性的影响

宋兴阳，王 琦 ，胡广荣，李富春，王鹤龄

(1.甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070； 2.中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省气候变化与减灾重点实验室,甘肃 兰州 730020)

垄沟集雨种植对土壤贮水量和紫花苜蓿生长特性的影响

宋兴阳1，王 琦1，胡广荣1，李富春1，王鹤龄2

(1.甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070； 2.中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省气候变化与减灾重点实验室,甘肃 兰州 730020)

采用完全随机设计田间试验，研究不同覆盖材料(普通地膜、生物可降解地膜和土壤结皮)和不同沟垄比(60∶30，60∶45和60∶60 cm)对紫花苜蓿土壤贮水量和生长特性的影响。结果表明：土壤贮水量的排列次序为普通膜垄>生物可降解膜垄>土垄>平作，在同一覆盖材料下，土壤贮水量、株高和分枝数随垄宽增加而增加，茎叶比随垄宽增加而减小。就同一覆盖材料平均值而言，与平作相比，土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄的土壤贮水量分别增加16.7，29.2和34.9 mm；株高分别提高28%，52%和56%；分枝数分别提高7%，20%和25%；茎叶比分别降低4%，11%和8%。在半干旱地区利用垄沟集雨种植紫花苜蓿，土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄可以增加土壤贮水量，改善土壤水分状况，提高紫花苜蓿越冬率，促进紫花苜蓿生长，综合分析，生物可降解地膜可以作为半干旱区种植紫花苜蓿的最佳覆盖材料。

覆盖材料；沟垄比；土壤贮水量；紫花苜蓿；生长特性

甘肃省定西半干旱黄土高原区位于气候变化敏感和生态环境脆弱带，是水资源比较缺乏区和黄河流域水土流失较严重区域[1]。该地区沟壑纵横，地形起伏，地下水埋藏较深(60 m 以下)，矿化度较高，无法直接用于灌溉和人畜饮用。天然降水是该地区农牧业发展所能利用的主要水资源，但年降水量少且时空分布不均匀，年降水的60%～70%集中在秋季，造成该地区农作物生长期需水与自然降水供需错位[2]。多数降水为< 5 mm的无效降水，无效降水无法直接被作物吸收和利用，少数降水为大强度降雨或暴雨，大强度降雨或暴雨通常会导致水土流失。王晓娟等[3]研究表明，半干旱区仅有25%～30%降雨被作物吸收和利用，而70%～75%降雨以无效蒸发和径流形式损失，降水时空分布的不均衡和季节性干旱严重制约了该区农牧业发展。充分利用有限降水资源和提高雨水利用效率成为该地区农牧业可持续发展所要解决的关键问题。

紫花苜蓿(Medicagosative)为多年生优质牧草，具有适应性强、产量高、蛋白质丰富、适口性好等特点[4]。紫花苜蓿能适应各种气候和土壤条件，且具备可持续刈割、防风固沙、改良草地、提高土壤肥力、保持水土、保护环境等功能，是我国半干旱区大力推广的优良牧草。紫花苜蓿茎叶繁茂，覆盖时间长，覆盖度大，在干旱和半干旱地区种植，可以防止因强烈蒸发而产生次生盐渍化，能有效防止水土流失，有利于生态系统的稳定和草地的可持续发展，具有显著的生态效益[5]。

垄沟集雨种植技术是平地或缓坡地沿等高线修筑相互交替的垄和沟，垄覆盖作为集雨区，沟覆盖或不覆盖作为种植区，该技术能对有限降水资源进行重新分配，使降水通过垄面产生的径流向沟内和垄下扩渗，使作物种植区水分产生叠加，有效增加土壤蓄水，延长水分有效使用期，为作物出苗和生长提供有利条件[6-8]。朱国庆等[9]研究表明，垄沟集雨种植可有效改善土壤供水能力，提高水分利用效率，促进出苗和成苗的速度，使出苗提前2～6 d，出苗率提高11%～18%，丁瑞霞等[10]研究表明，沟垄集雨种植中，谷子和玉米的平均株高较平作分别增加32.9 cm和12.9 cm。

国内外垄沟集雨种植研究多数集中于马铃薯和玉米等穴播类作物，覆盖材料普遍利用普通地膜[11-16]，以全膜双垄沟播种玉米技术发展较为完善[17]，但对生物可降解地膜覆盖种植条播类作物(紫花苜蓿和小麦等)的研究较少。试验研究了不同覆盖材料和不同沟垄比对土壤贮水量和紫花苜蓿生长特性的影响，以期为垄沟集雨种植技术在该地区的发展提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验于2013年在中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地进行，地理位置N 35°33′，E 104°35′，海拔1 896.7 m，该区地处黄土高原西部丘陵区，属半干旱区，光能较多，热量资源不足，雨热同季，气候干燥，属典型温带大陆性季风气候。经过对该区域40年(1972～2012年) 降水量统计，年均降水量为383.3 mm，降水少，且分配不规律，5～10月降水量占年降水量的86.9%；蒸发强烈，年潜在蒸发量(1 445 mm)是年均降水量的3.8倍；年平均日照时间为2 659.3 h，年平均气温6.7℃，月平均最高和最低气温分别为7月(25.9℃)和1月(-13.0℃)；平均无霜期140 d。试验地地势平坦，土壤为重壤土，0～100 cm 土壤平均容重为1.38 g/cm3，田间持水量为25.6%，永久萎蔫系数为6.7%。当地耕作制度为一年一熟，主要农作物为春小麦(Triticumaestivum)、玉米(Zeaways)、燕麦(Avenasativa)、蚕豆(Viciafaba)、马铃薯(Solanumtuberosum)、谷子(Panicummiliaceum)和胡麻(Sesamumindicum)，主要牧草种类为紫花苜蓿和红豆草(Onobrychisviciaefolia)。

表1 试验区肥力状况Table 1 Soil physical and chemical properties in experimental plot

1.2 试验设计

试验以紫花苜蓿品种甘农3号(Medicagosativecv.Gannong No.3)为供试作物，采用田间垄沟覆盖集雨种植技术，垄覆盖作为集雨区，沟无覆盖作为种植区，小区随机排列，共设10个处理(3种覆盖材料×3种沟垄比+1平作)，重复3次。3种覆盖材料分别为生物可降解地膜、普通地膜和土壤结皮，3种沟垄比分别为60∶30，60∶45和60∶60(cm∶cm)，各处理沟宽均为60 cm，传统平作作为对照。土垄、生物可降解膜垄、普通膜垄和传统平作的代表符号分别为RCS、RCBF、RCPF和TP，RCS30、RCS45和RCS60(RCBF30、RCBF45和RCBF60或RCPF30、RCPF45和RCPF60)的垄宽分别为30，45和60 cm。根据当地种植经验，垄坡为40°，垄高为20 cm，每小区有4条垄和3条沟。普通地膜生产于石家庄市开发区永盛塑料制品有限公司，生物可降解地膜生产于德国BASF公司，生物可降解地膜基料为淀粉和其他生物材料，淀粉和其他生物材料来源于玉米秸秆和其他可再利用原材料，普通地膜和生物可降解地膜厚度均为0.008 mm，宽度均为1.4 m。土垄为人工木板拍实原土，经过风吹雨打形成土壤结皮(图1，表2)。

图1 紫花苜蓿种植图Fig.1 Schematic diagram of alfalfa planting

1.3 种植管理

前期研究[18]已对试验种植管理进行详细介绍。在2012年紫花苜蓿播种前30 d开始整地、人工划分小区、起垄和覆膜，于2012年3月28日完成垄沟布置和垄上覆膜等工作。施过磷酸钙420 kg/hm2和尿素220 kg/hm2作为基肥，播种前将2种肥料混合后条播施入垄沟集雨种植的沟中，平作处理是将肥料用条播机施入整个小区，施肥深度约为20 cm。2012年4月10日条播播种紫花苜蓿。对于垄沟集雨种植处理，每试验小区有3条沟和4条垄，每1条沟面积为10 m(长)×0.6 m(宽)，每个试验小区种植面积为3条沟× 6 m2(沟面积) =18 m2，播种密度为22.5 kg/hm2，播种深度为2～3 cm，行距为20 cm，每1条沟种植4行紫花苜蓿，每1小区种植12行紫花苜蓿；平作处理无集雨区，种植面积为10 m×3.6 m，平作的施肥密度、播种密度、播种深度和种植行距与垄沟集雨相应种植区(沟)相同，每1小区种植24行紫花苜蓿。在2012年10月16日紫花苜蓿收获后，保持和维护垄和沟的造型和结构，在二龄紫花苜蓿返青前(2013年4月7日)，重新覆盖生物可降解地膜和普通地膜，土垄维持不变。在第2年龄紫花苜蓿整个生育期(2013年4月13日～10月27日) 不施肥和灌溉。采用人工除草，禁止人为踩踏集雨区(垄)和破坏垄覆盖材料，除草时间分别为5月12日、6月20日、7月23日、8月20日和9月10日。

表2 沟垄集雨种植紫花苜蓿试验设计Table 2 Experimental design for alfalfa planting using rainwater harvesting with furrows and ridges

1.4 测定指标

1.4.1 土壤含水量和贮水量 在紫花苜蓿播种前、收获后和降水(降水量>5 mm)后测定土壤含水量。采用烘干法(105℃，10 h)测定土壤含水量，测定深度140 cm，0～20 cm以10 cm为分层、20～140 cm以20 cm为分层，每个小区在沟中取3钻土样，同一层次3个土样混合均匀，计算土壤贮水量。

W=θ×BD×H×10

式中：W为土壤贮水量，θ为土壤质量含水量(%)，BD为土壤容量(g/cm3)，H为土壤深度(cm)，10为系数。

1.4.2 紫花苜蓿生长特性 当土壤解冻，紫花苜蓿开始返青时每个小区随机选取60 cm×60 cm的样方，用小铲子铲掉周围的土露出根茎部，并使各植株之间相互分离，然后计算越冬后存活的株数和越冬率。越冬后存活的株数=植株总数-根茎部脱水、腐烂等死亡的株数；越冬率=(存活总株数/总植株数)×100%；在紫花苜蓿初花期，随机选取20株紫花苜蓿测量株高；茎叶比(LSR) 在紫花苜蓿刈割后，每个小区随机取鲜样500 g，自然风干后人工分离茎叶，用1%天平分别称量茎和叶的重量：茎叶比=茎干重(g)/叶干重(g)；在初花期苜蓿刈割之前每个小区随机选取60 cm×60 cm的样方，重复3次，将样方内苜蓿齐地刈割测定分枝数。

1.5 数据处理

数据采用Excel 2010和SPSS 21.0软件进行方差分析和显著性检验，方差分析多重比较用Duncan法(P<0.05)，各图表中数据均为平均值。

2 结果与分析

2.1 紫花苜蓿生育期降水量特征

2013年试验地年降水量为448.8 mm，降水量数据由中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地提供，与近40年(1972～2012年)年平均降水量(383.3 mm)相比，2013年降水丰富。在2013年紫花苜蓿全生育期(4月13日～10月27日)，降水发生次数为82次，降水量为427.6 mm，占年降水量的95.3%，其中<5 mm降水56次，占总降水次数的68.3%；5～10 mm的降水12次，占总降水次数的14.6%；10～20 mm降水7次，占总降水次数的8.5%；>20 mm的降水7次，占总降水次数的8.5%(图2)。大于5 mm降水定义为有效降水，2013年无效降水次数(56次)大于有效降水次数(26次)，但有效降水对总降水量贡献率(76%)大于无效降水贡献率(24%)，降水分布不规则，其中4、5、6、7、8、9和10月降水量分别为24.7、68.9、36.1、139.3、85、63.7和9.9 mm，分别占紫花苜蓿全生育期降水量的5.8%、16.1%、8.4%、32.5%、19.9%、15.0%和2.3%。

图2 2013年试验地紫花苜蓿生育期降水量Fig.2 Rainfall during alfalfa growing season at the experiment site in 2013

2.2 覆盖材料和沟垄比对土壤贮水量的影响

土壤贮水量反映土壤水分收支平衡状况，处于不断变化的过程中，其变化与降水、灌溉、蒸散、径流和下渗等有关，该地区无灌溉，黄土层较深且降水量较小，土壤水下渗可忽略不计，半干旱区沟垄集雨种植的土壤贮水量与降水、径流和蒸散有关。在紫花苜蓿返青期(4～5月)，不同处理间土壤贮水量差异较小，此时气温较低，降水量较小，紫花苜蓿植株较小，生长缓慢，耗水量较小，各处理土壤贮水量处于紫花苜蓿全生育期最高。在第1茬紫花苜蓿分枝期(5～6月)，降水逐渐增多，紫花苜蓿进入分枝生长阶段，生长速度较快，耗水量较大，降水量无法满足植株生长需水量，土壤贮水量开始出现减小趋势，不同处理的土壤贮水量差异明显。第1茬紫花苜蓿初花期(6～7月)，紫花苜蓿进入旺盛生长阶段，对水分的需求较大，同时气温较高和蒸散量较强，各处理的土壤贮水量处于全生育期最低且不同处理间差异明显。第2茬紫花苜蓿分枝期(7月)降水最多(139.3 mm)，占紫花苜蓿生育期降水量的32.5%，各处理的土壤贮水量开始有增加趋势。第2茬紫花苜蓿初花期(8～9月)，耗水量较大，降水量较少，气温较高和蒸发较强，各处理的土壤贮水量较低。在2013年10月，气温较低，蒸发较小，紫花苜蓿生长缓慢，耗水较低，各处理土壤贮水量开始增加，除平作以外各处理土壤贮水量几乎与返青期土壤贮水量一致(图3)。在紫花苜蓿全生育期，TP、RCS30、RCS45、RCS60、RCBF30、RCBF45、RCBF60、RCPF30、RCPF45和RCPF60的平均土壤贮水量分别为172.6、185.3、191.7、197.0、193.8、191.7、206.6、196.2、205.3和213.8 mm，各处理土壤贮水量随垄宽增加而增加。在同一覆盖材料下，对不同垄宽的土壤贮水量求平均值，得到平作、土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄的平均土壤贮水量。对紫花苜蓿全生育期平均土壤贮水量分析，平作、土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄的土壤贮水量分别为172.6、191.3、197.4和205.1 mm，普通膜垄的土壤贮水量明显大于生物可降解膜垄，生物可降解膜垄的土壤贮水量明显大于土垄，土垄的土壤贮水量明显大于平作。与传统平作相比，土垄、生物可降解地膜垄和普通地膜垄能将降水和径流进行叠加，从而增加其沟中土壤含水量，同时覆盖材料能有效减少垄面土壤水分蒸发，从而使土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄的土壤贮水量明显高于传统平作。土垄的径流效率和减少土壤水分蒸发的效果低于生物可降解膜垄和普通膜垄，从而使土垄的土壤贮水量明显低于生物可降解膜垄和普通膜垄.

2.3 覆盖材料和沟垄比对紫花苜蓿越冬率的影响

在同一覆盖材料下，紫花苜蓿越冬率随垄宽增加而增加，在土垄种植中，RCS60越冬率显著高于RCS45，RCS45越冬率显著高于RCS30。在生物可降解膜垄种植中，RCBF60越冬率显著高于RCBF30， RCBF60与RCBF45、RCBF45与RCBF30之间越冬率相差不显著。在普通膜垄种植中，RCPF60越冬率显著高于RCPF45和RCPF30，RCPF45与RCPF30之间越冬率相差不显著。与平作相比，RCS30、RCS45、RCS60、RCBF30、RCBF45、RCBF60、RCPF30、RCPF45和RCPF60(RCS、RCBF、RCPF分别表示土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄，下标30、45、60分别表示垄宽)的越冬率分别提高-5.5%、8.2%、19.2%、16.4%、20.5%、24.7%、20.5%、23.3%和27.4%。在同一覆盖材料下，对不同垄宽的紫花苜蓿越冬率求平均值，得到平作、土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄的平均越冬率。同一覆盖材料平均值分析，普通膜垄和生物可降解膜垄越冬率显著高于土垄，土垄的越冬率显著高于平作，普通膜垄与生物可降解膜垄之间越冬率相差不显著。土垄、生物可降解地膜垄和普通地膜垄的紫花苜蓿越冬率比平作分别提高8.2%，21.9%和23.3%(表2)。

图3 紫花苜蓿生育期内0～140 cm 土层土壤贮水量Fig.3 Soil water storage in 0-140 cm soil depth in alfalfa growing season

2.4 覆盖材料和沟垄比对紫花苜蓿株高的影响

株高是植株重要的形态指标。在同一覆盖材料下，垄宽60 cm集雨垄株高最高。在土垄种植中，RCS60株高显著高于RCS45和RCS30，RCS45和RCS30之间株高相差不显著。在生物可降解膜垄种植中，RCBF60和RCBF45株高显著高于RCBF30，RCBF60与RCBF45之间株高相差不显著。在普通膜垄种植中，不同沟垄比之间株高相差不显著。与平作相比，RCS30、RCS45、RCS60、RCBF30、RCBF45、RCBF60、RCPF30、RCPF45和RCPF60的株高分别提高13.8%、15.6%、21.0%、25.9%、30.1%、35.3%、28.5%、31.0%和34.0%。就同一覆盖材料下紫花苜蓿株高平均值而言，生物可降解膜垄和普通膜垄株高显著高于土垄，土垄株高显著高于平作，生物可降解膜垄与普通膜垄之间株高相差不显著(表2)。土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄的紫花苜蓿株高比平作分别提高16.8%，30.4%和31.2%。在紫花苜蓿生育期，土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄提高种植带(沟)内土壤贮水量，同时土壤结皮、生物可降解地膜和普通地膜减少垄面土壤无效水分蒸发和提高种植带土壤温度，有利于紫花苜蓿生长，从而使紫花苜蓿株高高于平作。

表2 垄沟集雨种植处理下的紫花苜蓿生长特性Table 2 Effects of ridge-furrow rainwater harvesting on alfalfa growth characteristics

注：表中同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

2.5 覆盖材料和沟垄比对紫花苜蓿茎叶比的影响

在土垄和普通膜垄种植中，沟垄比对紫花苜蓿茎叶比影响不显著。在生物可降解膜垄种植中，RCBF60茎叶比显著低于RCBF45和RCBF30，RCBF45与RCBF30之间茎叶比相差不显著(表2)。与平作相比，RCS30、RCS45、RCS60、RCBF30、RCBF45、RCBF60、RCPF30、RCPF45和RCPF60的茎叶比分别降低3.1%、2.2%、5.3%、7.7%、11.0%、18.9%、6.3%、7.8%和15.1%。就同一覆盖材料下紫花苜蓿茎叶比平均值而言，普通膜垄茎叶比显著低于生物可降解膜垄，生物可降解膜垄茎叶比显著低于土垄，土垄茎叶比显著低于平作。土垄、生物可降解地膜垄和普通地膜垄的紫花苜蓿茎叶比比平作分别降低3.6%，12.4%和9.5%。

2.6 覆盖材料和沟垄比对紫花苜蓿分枝数的影响

同一覆盖材料，紫花苜蓿分枝数排列次序为60 cm垄宽处理>45 cm垄宽处理>垄宽30 cm处理。在土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄种植中，沟垄比对分枝数影响不显著。与平作相比，RCS30、RCS45、RCS60、RCBF30、RCBF45、RCBF60、RCPF30、RCPF45和RCPF60的分枝数分别提高1.5%、7.5%、12.3%、15.7%、18.7%、28.6%、19.2%、26.5%和31.5%。就同一覆盖材料下紫花苜蓿分枝数平均值而言，普通膜垄和生物可降解膜垄的分枝数显著高于土垄和平作，普通膜垄与生物可降解膜垄、土垄与平作之间相差不显著(表2)。土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄的紫花苜蓿分枝数比平作分别提高7.0%，20.9%和25.7%。垄沟集雨种植技术能够在田间形成沟垄相间微地形，垄可以收集降雨，将无效降雨变为有效降雨，同时还可以减小风速，降低水分蒸发，从而增加作物种植区(沟内)土壤水分，较高土壤水分有利于紫花苜蓿分枝生长，从而增加紫花苜蓿分枝数。

3 讨论

土壤水分是限制草地植物和农田作物生长和发育的重要因素之一[19]。垄沟集雨种植技术可以通过改变地形，收集无效降水，达到提高土壤贮水量的目的。张杰等[20]研究表明，普通地膜和生物降解膜处理2年平均贮水量较平作分别提高10.25%和8.84%，普通地膜与生物降解膜之间相差不显著。试验结果表明，在紫花苜蓿生育期，普通膜垄和生物可降解膜垄的土壤贮水量明显大于土垄，土垄的土壤贮水量明显大于平作，普通膜垄与生物可降解膜垄之间相差不显著，与平作相比，土垄生物可降解膜垄和普通膜垄的土壤贮水量分别提高18.7，24.8和32.5 mm。垄沟集雨种植技术可以使小于5 mm的降水有效化，增加集水区径流，使径流入渗至种植区，从而提高种植区土壤含水量，水分的集中分布可降低蒸发损失、促进降水下渗和增加土壤贮水量，同时覆盖材料可以减少膜下土壤水分的无效蒸发，从而使集雨处理的土壤贮水量高于平作。

较高紫花苜蓿越冬率有利于紫花苜蓿产量的形成，甘肃省黄土高原丘陵半干旱区春季降水较少，春旱现象严重，春旱现象经常造成紫花苜蓿种植后越冬难的问题。生境对紫花苜蓿越冬率有较大影响，其中温度和水分是影响紫花苜蓿安全越冬的主要因素[21]，寇江涛等[22]研究表明，膜垄和土垄处理的越冬率均显著高于平作，与平作相比，膜垄和土垄处理的紫花苜蓿越冬率分别提高8.45%和3.88%。试验结果表明，越冬率随垄宽增加而增加，相对于平作，土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄的紫花苜蓿越冬率分别提高8.2%,21.9%和23.3%。垄沟集雨种植模式能够在紫花苜蓿越冬期贮藏水分，增加土壤含水量，减少紫花苜蓿在越冬期土壤水分损失，具有明显的蓄墒保墒作用，同时垄覆盖材料可以提高垄下土壤温度，通过土壤导热性，来提高种植行间土壤温度[17,23]，为紫花苜蓿的顺利越冬创造良好生境条件，保证紫花苜蓿安全越冬，从而提高越冬率。

充足的土壤水分是植物生长的重要条件之一。土壤水分缺乏时，植物生长就会受到影响。紫花苜蓿的株高、分枝数和茎叶比等生长特性不仅受遗传因素的影响，而且受水分供应的影响[24]。申丽霞等[25]研究表明，可降解地膜和普通地膜处理的玉米株高、叶面积和地上部干物质重均显著高于平作，而可降解地膜处理的各指标均略低于普通地膜，但差异不显著，寇江涛等[22]研究表明，膜垄和土垄处理的分枝数较CK 分别提高27.56%和21.30%。本研究结果表明，与平作相比，土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄的紫花苜蓿株高分别提高16.8%，30.4%和31.2%；茎叶比分别降低3.6%，12.4%和9.5%；分枝数分别提高7.0%，20.9%和25.7%。沟垄集雨种植能够充分接纳天然降水，形成径流输送至种植区，增加种植区土壤水分含量，同时，垄覆膜材料还能减少土壤蒸发，在干旱季节使垄中水分向沟中运移，有效保持沟中水分，在空间上和时间上实现对水分的调控，从而促进紫花苜蓿生长，进而增加紫花苜蓿的株高、分枝数，增加叶量，从而降低茎叶比。

4 结论

在半干旱地区利用沟垄集雨种植紫花苜蓿，可以提高种植带土壤贮水量，生物可降解膜垄和普通膜垄集雨效果高于土垄，在同一覆盖材料下，土壤贮水量、株高和分枝数随垄宽增加而增加，茎叶比随垄宽增加而减小。与平作相比，土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄的紫花苜蓿土壤贮水量分别增加16.7，29.2和34.9 mm；株高分别提高28%，52%和56%；分枝数分别提高7%，20%和25%；茎叶比分别降低4%，11%和8%。生物可降解地膜和普通地膜具有类似的保水和增产效果，并且在作物收获后，生物可降解膜垄无需人工回收残膜，省时省力，无污染，有利于农业生态系统的可持续发展，因此生物可降解地膜覆盖是适合半旱区紫花苜蓿种植的环保栽培模式。

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Effects of ridge-furrow rainwater harvesting on soil moisture and alfalfa growth characteristics

SONG Xing-yang1,WANG Qi1,HU Guang-rong1,LI Fu-chun1,WANG He-ling2

(1.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China；2.KeyLaboratoryofAridClimaticChangingandReducingDisasterofGansuProvince/InstituteofAridMeteorology,ChinaMeteorologicalAdministration,Lanzhou730020,China)

In order to provide a theoretical basis for the planting of alfalfa in semiarid areas on Loess Plateau in northwestern China,a field experiment with a randomized complete block design was conducted during alfalfa growing season in 2013,at Dingxi Arid Meteorology and Ecological Environment Experimental Station of the Institute of Arid Meteorology of China Meteorological Administration.The experiment was designed to investigate the effects of different mulching materials (manually compacted soil crust,biodegradable mulch film,and common plastic film) and furrow to ridge ratios (60∶30,60∶45,and 60∶60 [cm∶cm]) on soil moisture and alfalfa growth characteristics.The results showed that the order of soil water storage was ridge covered with common plastic film (RCPF) > ridge covered with biodegradable mulch film(RCBF)>ridge with compacted soil(RCS)>traditional planting(TP).Under the same mulching materials,soil water storage,plant height and branches increased with increasing ridge width,while ratio of steam to leaf increased with decreasing ridge width.Compared with TP,the soil water storage increased by 16.7,29.2 and 34.9 mm,plant height increased by 28%,52% and 56%,branch numbers increased by 7%,20% and 25%,while ratio of steam to leaf decreased by 4%,11% and 8% respectively for RCS,RCBF and RCPF.RCS,RCBF and RCPF could improve soil water content and soil water storage,increase the survival rate and improve growth of alfalfa.Taking all factors into consideration,the biodegradable mulch film could be used in alfalfa production in semiarid areas.

alfalfa；mulching materials；ridge-to-furrow ration；soil water storage；growth characteristics

2016-03-14；

2016-04-12

国家自然基金 (41461062)，(41161090)资助

宋兴阳(1991-)，男，甘肃临泽人，硕士研究生。 E-mail：sxyy_2011@163.com 王琦为通讯作者。

S 541；S152.7

A

1009-5500(2017)03-0060-08