地下调亏滴灌对紫花苜蓿生长和产量的影响

张树振，麦麦提敏·乃依木,2，陈述明，张 博

(1.新疆农业大学草业与环境科学学院，西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室，乌鲁木齐 830052；2.新疆维吾尔自治区草原总站，乌鲁木齐 830049)

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为一种优良的豆科牧草，在草牧业生产中具有重要地位，2019年中共中央国务院《关于坚持农业农村优先发展做好“三农”工作的若干意见》明确提出，合理调整粮经饲结构，发展青贮玉米、苜蓿等优质饲草料生产。紫花苜蓿还是一种耗水较大的牧草，研究表明，紫花苜蓿整个生育期的耗水量可达2 250 mm[1]。灌水对紫花苜蓿的生长发育有着重要的作用，如何利用有限的水资源来促进紫花苜蓿的生产是当前迫切需要解决的问题[2]。鉴于此，通过现代化的灌溉技术实现紫花苜蓿高效节水生产势在必行。

地下滴灌作为一种新兴的节水灌溉技术，被认为是未来节水灌溉农业发展方向。近年来，地下滴灌技术在紫花苜蓿生产中得到应用，围绕紫花苜蓿地下滴灌技术科研工作者在管道布设[3]、耗水规律[4]、灌溉指标[2]和水肥耦合[5]等方面开展了系列研究。调亏灌溉是另一种高效的节水灌溉技术，地下滴灌主要从工程技术层面出发，通过改变水分供给方式提高水分利用效率，调亏灌溉则是从作物生理生化角度出发，通过作物自身对水分胁迫的响应实现水分高效利用[6,7]。然有关紫花苜蓿地下滴灌方式下调亏灌溉的研究鲜有报道[8]，此外不同地区土壤、气候等环境条件不同对灌溉的要求也存在差异。鉴于此，本文在田间地下滴灌条件下，探讨紫花苜蓿生长及其饲草产量对调亏灌溉的响应，从而为紫花苜蓿高效节水灌溉提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在呼图壁县种牛场新疆农业大学草地生态试验站进行(86°7′E 44°8′N)，该地区为典型的大陆性干旱气候，年均降水量163.1 mm，年蒸发量2 312.7 mm；试验地土壤主要为盐化灰漠土，pH值为8.12，有机质1.96%，碱解氮21.73 mg/kg，速效磷12.33 mg/kg，速效钾144.54 mg/kg。

1.2 试验材料

试验紫花苜蓿品种为新牧4号紫花苜蓿(Medicago sativa L. cv. ‘Xinmu NO.4’)，由新疆农业大学草业与环境科学学院提供；试验地于2016年5月播种，播种方式为条播，播量为19.5 kg/hm2；灌溉采用地下滴灌，毛管为内镶贴片式滴灌带，滴灌带间距为60 cm，埋深15 cm；试验小区面积30 m2(5 m×6 m)，2016年度以建植为主，所有小区常规田间管理。

1.3 试验设计

2017年设置3个灌水下限处理，田间持水量的70%为正常灌溉水平，田间持水量的50%和60%为调亏灌溉处理，每个处理3次重复。土壤含水量用MP-406土壤水分测定仪测定(体积含水量)，试验地田间持水量为38.8%，土壤体积含水量每3天测定1次，达到或低于设置的灌溉下限时进行灌溉，每次灌溉量为600 m3/hm2。2017全年共收获3茬(第1茬为6月4日、第2茬为7月20日、第3茬为9月12日)，收获期测定株高、叶绿素SPAD值、茎叶比和产量等指标。

1.4 测定指标与方法

株高测定，各处理每个小区随机选取5株，用直尺测定其绝对高度。叶绿素相对含量使用便携式SPAD-502叶绿素仪测定顶部第2叶片的叶绿素SPAD值，即叶绿素相对含量。利用1 m×1 m样方，测定样方内鲜草和干草重量，并测量整个小区鲜草产量，依据样方测定的鲜干比计算干草产量；随机选取样方内500 g鲜草，茎叶分离后测定茎干重和叶干重，计算茎叶比。

1.5 数据处理与分析

采用SPSS17.0软件对所测数据进行统计分析，文中结果用均值±标准误描述，采用Excel 2016制图。

2 结果与分析

2.1 地下调亏滴灌对紫花苜蓿株高的影响

如图1所示，第1茬和第2茬均表现出随灌溉下限提高株高呈增加趋势，第1茬株高间不存在显著差异(P>0.05)，这可能和初春积雪融水较多，土壤基础含水量高有关，第2茬灌溉下限70%和60%处理显著高于50%灌溉下限处理(P<0.05)。灌溉下限对紫花苜蓿第3茬株高无显著影响(P>0.05)，且没有明显规律。3个茬次间株高比较表明，第1茬株高最高，第2茬次之，第3茬最低，第1茬70%灌溉下限处理株高最高，为105.08±7.73 cm。

图1 地下调亏滴灌对紫花苜蓿株高的影响Fig.1 Effect of RDI on plant heights of alfalfa under SDI

2.2 地下调亏滴灌对紫花苜蓿叶绿素含量的影响

3种灌溉下限在第1茬和第2茬对紫花苜蓿叶绿素含量没有显著性影响(P>0.05)，但整体表现出70%灌溉下限处理叶绿素含量高于其他处理。第3茬表现出与前2茬不同的趋势，灌溉下限70%和60%之间不存在显著差异(P>0.05)，这两种灌溉下限处理显著高于50%灌溉下限处理。叶绿素SPAD值在第2茬70%灌溉下限处理最高，为65.55±0.84(见图2)。

图2 地下调亏滴灌对紫花苜蓿叶绿素含量的影响Fig.2 Effect of RDI on chlorophyll content of alfalfa under SDI

2.3 地下调亏滴灌对紫花苜蓿茎叶比的影响

在同一茬次，处理间紫花苜蓿茎叶比不存在显著差异(P>0.05)，3种灌溉处理下均表现出第1茬最高，第3茬次之，第2茬最低的趋势。其中，第1茬和第2茬60%灌溉下限处理下的茎叶比低于其他2种灌溉下限处理(见图3)。

图3 地下调亏滴灌对紫花苜蓿茎叶比的影响Fig.3 Effect of RDI on stem: leaf ratio of alfalfa under SDI

2.4 地下调亏滴灌对紫花苜蓿产量的影响

如表1所示，第1茬灌溉下限70%处理显著高于50%处理(P<0.05)，产量提高26.23%；第2茬变化趋势与第1茬相似，灌溉下限70%处理显著高于50%处理(P<0.05)，产量提高65.7%；第3茬，3种灌溉处理干草产量没有显著差异(P>0.05)。总产量比较表明，70%灌溉下限显著高于50%处理，产量增加40.66%，60%灌溉下限处理与其余2种灌溉处理没有显著差异(P>0.05)。不同灌溉下限处理各茬次占总产量的比例也存在差异，灌溉下限为50%处理时，3茬产量占总产量的比率分别为68.80%、10.40%和20.80%；灌溉下限为60%处理时，3茬产量占总产量的比率分别为62.55%、20.88%和16.67%；灌溉下限为70%处理时，3茬产量占总产量的比率分别为61.87%、21.61%和16.52%。轻度调亏灌溉(灌溉下限为田间持水量的60%)干草产量和对照灌溉(灌溉下限为田间持水量的70%)不存在显著差异(P>0.05)，重度调亏灌溉(灌溉下限为田间持水量的50%)干草产量显著低于对照灌溉处理。

表1 地下调亏滴灌对紫花苜蓿产量的影响t/hm2

Tab.1 Effect of RDI on hay yield of alfalfa under SDI

处理第1茬第2茬第3茬总产量50%5.49±0.15b0.83±0.37b1.66±0.05a7.98±0.41b60%6.23±0.15ab2.08±0.39ab1.66±0.15a9.96±0.31ab70%6.93±0.42a2.42±0.43a1.85±0.32a11.20±1.02a

注：不同小写字母表示同列在0.05水平上存在显著差异。

3 讨 论

紫花苜蓿种植地区的年降水量以600～800 mm最适宜，超过1 000 mm不适于苜蓿生长，降雨不足地区需要进行灌溉以满足苜蓿正常生长[9]。在生产中灌溉是维系紫花苜蓿栽培、草地稳产和高产的主要措施之一，灌水量不足会减弱紫花苜蓿的生产潜力，而降雨或灌水量过高也会引起苜蓿减产，甚至死亡[10]。株高是反映牧草产量的重要指标之一，本研究结果表明第1茬和第2茬株高均表现出随灌溉下限增加而增加，但60%调亏灌溉处理与70%灌溉处理差异不显著。张松[11]等研究表明随灌水量减少，株高呈递减趋势，该结果与本文研究一致。

选择适宜的灌溉指标是进行合理灌溉的关键，在各种灌溉指标中土壤含水率指标是目前比较成熟的可行指标[12]，通过调亏灌溉试验确定灌溉下限可有效指导苜蓿节水灌溉生产。董国锋等研究表明苜蓿轻度水分调亏(田间持水量的60%～65%)处理较充足灌溉(田间持水量的65%～70%)处理苜蓿干草产量差异不显著[13]，一定灌水范围内苜蓿干草产量随灌水量增加而增加，轻度水分调亏不会引起苜蓿干草产量的降低[14]。本研究结果表明，田间持水量的60%调亏灌溉处理与70%灌溉下限处理干草产量无显著差异，但显著高于50%灌溉下限处理，且随灌溉下限提高苜蓿干草产量呈递增趋势，该结果与寇丹[8]等研究结果一致。

本文从水分因子出发研究了地下滴灌条件下调亏对苜蓿饲草生产的影响，可为苜蓿生产提供技术参考。鉴于苜蓿饲草生产受到土壤、气候和田间管理等多因素的影响[14]，且为多年生牧草，后续还需在多年定点试验的基础上开展多因素调控对苜蓿产量和品质的影响。

4 结 语

地下滴灌条件下，调亏灌溉对苜蓿株高具有显著影响，随调亏程度增加株高呈递减趋势；适度调亏灌溉对紫花苜蓿叶绿素SPAD值和茎叶比影响不显著；随水分调亏紫花苜蓿干草产量呈递减趋势，轻度调亏灌溉(田间持水量60%)下紫花苜蓿产量无显著降低。综合分析表明，试验区地下滴灌适宜灌溉下限为田间持水量的60%灌溉下限处理。