不同灌溉方式对苜蓿生长及鲜草产量的影响

张荟荟，张学洲，兰吉勇，朱 昊，阿斯娅·曼力克，张一弓，李学森，史 伟

（新疆畜牧科学院草业研究所，乌鲁木齐 830000）

紫花苜蓿是一种优质、高产、抗旱、适应性强的多年生豆科牧草[1]，具有的固氮、改土培肥、提高作物产量的作用。目前苜蓿的大面积种植，从农业生产到深加工，已成为一种新兴产业，还可用于棉花、玉米、小麦轮作倒茬，增加土壤肥力，使棉花等农作物生产更易达到优质高产高效。因此，苜蓿已成为我国实施农业粮、经、饲三元结构调整，发展可持续农业的首选饲料作物[2]，对新疆农牧业的发展和一些优良畜种的形成发挥着重要的作用。

苜蓿是一种高耗水作物，其水分生产率为1.25 kg/m3[3,4]，在干旱、半干旱地区苜蓿草的生产过程中，灌溉是影响其生产力的关键因素之一，通过引入苜蓿地下滴灌节水技术，实施精量化的灌溉管理制度，探讨苜蓿草生产中水分的有效调控方法[8]，对提高苜蓿草的产量，增加收益具有重要意义。地下滴灌是通过铺设于地下的毛管把水渗入到作物根区土壤中，同时借助毛细管作用和重力作用将水分扩散到根系层，供作物吸收利用的一种微灌技术[5]。大量研究结果表明，地下滴灌技术不仅有利于保持作物根层疏松通透，还能减少水分的蒸发损失，其节水增产效益明显，自动化程度高，可节省大量的劳力和能源[6]。Bosch DJ等[7]在美国夏威夷的试验结果也表明，地下滴灌苜蓿产量与喷灌的产量相似，但却节省了大量的喷灌田间作业费用，孟季蒙等[8]在呼图壁种牛场的研究结果也证明了地下滴灌应用于苜蓿种子生产，能够起到增产效果。因此在呼图壁县的干旱荒漠区研究紫花苜蓿地下滴灌种植技术，对于新疆苜蓿节水灌溉技术的推广应用具有极其重要的示范作用。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于新疆呼图壁县国家农业部旱生牧草种子基地，地处N44°14′08.47″﹣E86°37′41.32，海拔高度616 m，年平均气温为6.7℃，1月和7月份的平均气温分别为-16.9℃和25.6℃，无霜期170 d，≥10℃积温3 881℃，年平均降水量167 mm，年平均蒸发量为2 361.1 mm。土地开发前的原生植被以琵琶柴、驼绒藜和一年生藜科植物为主。土壤类型为灰棕色荒漠土，有机质含量为7.0 g/kg，全氮0.54 g/kg、全磷1.01 g/kg、全钾2.1%；水解性氮含量为57.2mg/kg，有效磷含量为14.0 mg/kg，速效钾含量为478 mg/kg，pH值8.8，全盐量3.2 g/kg，土壤呈碱性，轻度盐渍化，地势较平坦。

1.2 试验设计与方法

参试材料为三得利紫花苜蓿品种，来自于新疆畜牧科学院草业所种子库，于2013年5月开始实施苜蓿节水灌溉试验，选取面积为3 m×5 m的平坦且肥力一致的地块30块，每个小区内埋设3、4、5根滴灌管，铺设间距分别为50 cm、70 cm、90 cm，埋藏深度为0 cm、10 cm、20 cm、30 cm各3个重复，同时以微喷作为对照CK，每小区播种量50 g，不同组合见表1。

表1 不同滴灌管埋深及铺设间距设计

分别于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，分别测定其株高、鲜草重量、分枝数和茎粗等。

1.3 数据处理

数据运算采用Excel软件，方差分析和回归分析采用DPS7.05数据处理系统软件。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉方式对苜蓿生长的影响

表2为不同灌溉方式下苜蓿株高、茎粗、分枝数和茎叶比的变化情况，由方差分析结果可知，不同处理组合中8、9、12株高相对较高，基本上显著高于其他处理，而处理组合13（喷灌）的株高最低，显著低于处理组合8、9、12。茎粗的方差分析结果显示，处理组合8的茎粗最大，为3.87 mm，基本上显著高于其他处理，仅与处理组合2，9，12间的差异不显著。处理组合11的分枝数最多，显著高于其他处理，处理组合3的分枝数最少，除与处理组合12的差异不显著，与其他处理间的差异性均达到显著水平。不同滴灌管铺设方式下处理组合3和6的茎叶比相对较高，显著高于处理组合4，5，7，10和13（喷灌），但与其他处理组合间的差异不显著。综合分析结果表明，地埋式滴灌下的苜蓿的株高、茎粗、茎叶比基本上都较喷灌的数值高，这说明地埋式滴灌对苜蓿的生长影响较大。

表2 不同滴管铺设方式下苜蓿各项生长指标的方差分析(mean±SD)

由地埋式滴灌的不同处理组合（1～12）分析结果可知，同一埋深水平不同滴管铺设间距对苜蓿株高、茎叶比的影响顺序为50 cm＞70 cm＞90 cm，对苜蓿分枝数的影响顺序为70 cm＞90 cm＞50 cm，对茎粗影响无明显规律。滴灌铺设间距为50 cm时，埋深20 cm对苜蓿株高的影响显著高于0 cm和10 cm，与30 cm不显著；间距为70 cm时，埋深20 cm对株高影响显著高于其他处理，0 cm的影响最小，显著低于其他处理；间距为90 cm时，埋深20 cm对苜蓿株高影响显著高于其他处理水平，其他各处理间无显著差异。同一行距不同埋深对苜蓿茎粗和茎叶比的影响均无显著差异，对分枝数的影响无明显变化规律。

2.2 不同灌溉方式对苜蓿鲜草产量的影响

表3为2014-2015年苜蓿鲜草产量，经计算得出苜蓿的鲜草总产量，并与对照（喷灌）进行比较。由不同滴管铺设方式下苜蓿鲜草产量比较结果可以看出，处理组合8的产草量最高为138 734.03 kg/hm2，较对照高出34.20%，其次为处理组合9和12，分别为135 067.34 kg/hm2、134 250.67 kg/hm2，较对照高出32.42%和32%。除了处理组合10的苜蓿产量较对照低外，其余组合（地埋式滴灌）的苜蓿产草量均较对照（喷灌）高，这说明地埋式滴灌可提高苜蓿的产草量，且增产幅度高于喷灌。

由表3还可看出，在地埋式滴灌中（组合1～12），同一埋深，不同滴管铺设间距下苜蓿的增产幅度也不同，间距为50 cm和70 cm的苜蓿产草量差别不大，间距为90 cm的产草量明显低于前两种处理，这说明随着滴管铺设间距的增加，灌水均匀度降低，致使苜蓿的产草量下降。因此，为了节约用水，降低成本，获得较高收益，在实际种植过程中建议将滴管铺设间距设置为70 cm。

表3 不同灌溉方式下苜蓿鲜草产量比较

2.3 产量与滴管铺设方式模型的建立

基于地埋式滴灌的优势，为了探索苜蓿最佳灌溉方式，将不同滴管埋深和铺设间距（X1，X2）与苜蓿鲜草产量（Y）进行回归分析，得到滴管铺设深度和间距效应二元二次方程：

Y产量=23 952.88+2 522.658X1+3 299.52X2-30.72X12-26.00X22-26.59X1×X2

其回归模型相关系数R=0.9588，F(y)=13.6619，显著水平p-值=0.0031＜0.01，表明回归方程系数达到极显著水平。经计算，X1=17.459 cm，X2=54.5237 cm时，可获得理论最高产量135 925.45 kg/hm2。由此可以推断出，滴管埋深为17.459 cm，铺设间距为54.5237cm时苜蓿的产草量可达到最高值。

2.4 滴管铺设方式与2014年苜蓿鲜草产量及生长指标的相关分析

从不同滴管铺设方式下苜蓿鲜草产量及生长指标的相关分析结果可以看出（表4），苜蓿的鲜草产量与间距呈极显著负相关R=-0.84**，与株高呈显著正相关R=0.55*，与茎粗和茎叶比呈极显著正相关，相关系数分别为0.75**和0.85**，说明滴管铺设间距、株高、茎粗和茎叶比对苜蓿产草量具有直接的影响作用。茎叶比与间距呈极显著负相关R=-0.83**，而与茎粗呈显著正相关R=0.61*，说明间距越大，苜蓿长势弱，茎叶比小，当茎粗增加时，茎所占比例增大，茎叶比升高。这与前述表2、表3分析相一致。

表4 不同滴管铺设方式与2014年苜蓿鲜草产量及生长指标的相关分析

3 讨论与结论

灌溉是干旱、半干旱地区农业生产的根本，也是促进苜蓿生长，提高产草量的关键[9-10]，本研究结果显示不同灌溉方式对苜蓿植株高度、茎粗、枝条数的影响不同，埋深10 cm、20 cm和30 cm的处理在滴灌铺设间距50 cm的处理有利于植株高度、茎粗的生长，影响趋势基本一致，这与夏玉慧等[11]的研究结果一致，在滴灌铺设间距70 cm的处理有利于苜蓿分枝数的生长，增加了苜蓿的产草量。

不同灌溉方式下苜蓿鲜草产量分析结果表明，地埋式滴灌可提高苜蓿的产草量，且增产幅度高于喷灌，不同滴管铺设方式下，埋深20 cm，间距70 cm时（组合8）产草量最高为138 734.03 kg/hm2，较喷灌高出34.20%，而吴文奇等[12]的研究结果显示埋深30 cm，间距90 cm的处理下苜蓿经济产量最高，与本研究有所不同，这可能主要是由于不同区域土壤团粒结构不同造成的。不同滴管埋深和铺设间距与苜蓿鲜草产量回归分析结果则显示滴管埋深为17.459 cm，铺设间距为54.5237 cm时，可获得苜蓿理论最高产量135 925.45 kg/hm2，但为了降低成本，节约用水，在北疆荒漠区种植苜蓿时，建议将滴管铺设深度设置为20 cm，间距为70 cm，可获得较高收益。

不同滴管铺设方式下苜蓿的鲜草产量与铺设间距呈极显著负相关，与株高呈显著正相关，与茎粗和茎叶比呈极显著正相关，说明滴管铺设间距、株高、茎粗和茎叶比对苜蓿产草量具有直接的影响作用。但由于本研究试验周期较短，方案设置简单，有很多技术性问题还不能完全确定，有待进一步开展深入研究，获得的初步结果可供同行参考。