宁夏引黄灌区丰水年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度研究

杜建民，王占军，俞鸿千，季 波

(宁夏农林科学院荒漠化治理研究所，银川 750002)

苜蓿是世界上种植面积最广的豆科牧草之一，也是我国种植面积最大的人工牧草，是畜牧业中重要的高蛋白粗饲料，素有“牧草之王”的美誉。伴随我国农业结构调整和“振兴奶业苜蓿发展行动”的实施，苜蓿的栽培面积迅速扩大，截止2016年底全国苜蓿留床面积达437.3 万hm2[1]，其中西北地区的甘肃、内蒙、宁夏、新疆等省区成为苜蓿商品草主产区[2]。然而，由于苜蓿生产高耗水的特性[3]，与该区域农业生产水资源严重短缺的矛盾日益尖锐，如何提高水资源利用效率、发展节水高效栽培成为西北地区实现苜蓿高效生产的关键。

地下滴灌作为一种新兴的高效节水技术，具有自动化程度高、降低地表湿度并防止深层渗漏[4]、提高饲草产量品质[5]的优点，在苜蓿生产中得到了推广应用，与漫灌种植相比节水40%增产近20%[6]，为苜蓿的节水高效生产提供了路径选择。目前，关于苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度的研究已有报道，廉喜旺[7]、洪明[8]等通过田间试验提出了新疆阿勒泰地区苜蓿作物耗水量和地下滴灌灌溉定额，李富先[3]对新疆石河子地区苜蓿田间需水规律进行研究并提出了灌溉制度，张松[9]在研究了内蒙古毛乌素沙地苜蓿地下滴灌灌溉关键技术参数的基础上，通过DSSAT4.5模型分别推求了以高产、节水和灌水次数最少为目标的优化灌溉制度，孙洪仁[10]和许翠平[11]利用彭曼-蒙特斯公式根据多年气象数据分别推求了阿鲁科尔沁旗及北京地区苜蓿生长季作物需水量和适宜灌溉量。而关于地处苜蓿生产“两带一区”核心区的宁夏引黄灌区苜蓿地下滴灌灌溉制度的研究鲜有报道。基于此，本研究以宁夏农垦茂盛草业有限公司3a生苜蓿草地为试材，开展地下滴灌不同土壤含水量下限控制试验，以苜蓿各茬次生长、水分利用及产量指标为依据，采用隶属函数法进行定量评价，确定苜蓿生产各茬次适宜的土壤水分下限指标，建立适宜宁夏引黄灌区苜蓿草田地下滴灌灌溉制度，为指导地下滴灌苜蓿大田生产提供科学依据，为完善不同生态区苜蓿节水高效生产技术体系提供支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验在宁夏农垦茂盛草业有限公司开展，地处贺兰山东麓，属贺兰山冲积扇平原，地理位置N38°30′～38°39′，E105°32′～106°9′，海拔1 108～1 405 m，温带大陆性气候，干旱少雨日照充足，年均气温8.5 ℃，年均日照时数3 000 h，多年平均降雨量150～202 mm，无霜期150 d左右[12]。试验地土壤类型为淡灰钙土，0～20 cm土层土壤主要理化性状为：pH 8.73，全盐1.25 g/kg，有机质12.81 g/kg，全磷0.36 g/kg，全氮0.61 g/kg，碱解氮22.44 mg/kg，速效磷49.45 mg/kg，速效钾80.18 mg/kg，0～40 cm土层土壤田间持水率25.59%(体积含量)，0～40 cm土层土壤容重1.47 g/c m3。具备灌溉条件。

1.2 试验设计

试验于2018年开展，采取地下滴灌方式进行苜蓿草田灌溉，通过控制田间土壤含水量下限的方法进行，设80%θ、70%θ、60%θ、50%θ、40%θ(θ为土壤田间持水率)5个处理，用W1、W2、W3、W4和W5表示，3次重复，共15个小区，完全随机设计。各处理灌溉计划湿润层30 cm(地表下5 cm到35 cm)，计划湿润土体宽36 cm×深45 cm(地表下5 cm到50 cm处),计划湿润比0.6。供试苜蓿为2015年播种的3年生皇冠，种植行距15 cm，播量22.5 kg/hm2，小区面积10.2 m×6 m=61.2 m2。各小区地下滴灌在苜蓿种植前完成布设，毛管为16号内镶贴片式滴灌带，滴头设计流量1.6 L/h，滴头间距30 cm,毛管埋设间距60 cm，埋深15 cm，单根长6 m，用水表计量灌溉量。各处理于4月21日开始灌第一水，灌水量均为300 m3/hm2,之后，当各处理计划湿润层内土壤平均含水量低于设计土壤含水量下限时，立即开始对该处理进行灌溉，各处理灌水定额见表1。其他生产管理同常规。

表1 试验各处理土壤含水量上下限及灌水定额

Tab.1 The upper and lower of soil water contents limitationand single irrigation volume

处理土壤含水量上限占田间持水率/%土壤体积含水量/%土壤含水量下限 占田间持水率/%土壤体积含水量/%灌水定额/( m3·hm-2)W1100%θ25.5980%θ20.47138.3W2100%θ25.5970%θ17.91207.3W3100%θ25.5960%θ15.35276.5W4100%θ25.5950%θ12.79345.6W5100%θ25.5940%θ10.23414.8

各处理灌水定额按下式计算：

灌水定额=(土壤含水量上限-土壤含水量下限)×计划湿润土体深度×湿润比×150×0.667

其中，灌水定额单位为 m3/hm2；土壤含水量上限为田间持水率，土壤含水量下限为试验设定的各处理土壤含水量下限，均为体积百分含量，单位为%；计划湿润土体深度为0.3 m；湿润比为0.6。

1.3 田间调查与样品采集

1.3.1 土壤水分测量及灌溉记录

各处理自第一次灌水前用EC-5土壤水分传感器于每日早晨8∶00逐日测定5～50 cm土层土壤含水量，以15 cm为一层；在3月20日返青期、5月22日第一茬刈割、6月24日第二茬刈割、8月3日第三茬刈割和9月18日第四茬刈割时用TDR土壤水分速测仪测定0～200 cm土层土壤含水量，每20 cm为一层获取一组数据。整个生育期间，记录各处理灌水日期、灌水次数、各茬次灌水量。

1.3.2 生长性状及产量测定

在各处理苜蓿各茬次开花率达5%时进行刈割，于每茬苜蓿刈割前在小区内随机调查20个样点的株高，取平均值使用；在各小区内采用对角线法[13]在中心点及两侧各3 m处取3个1 m×1 m样方刈割后测定苜蓿鲜重，统计分枝数，后将鲜草装入50目尼龙网袋内挂于阴凉通风处风干称重，获取干草产量；刈割时各样框随机取100 g鲜样，进行茎叶分离，称量茎、叶鲜质量，后105 ℃杀青15 min，在70 ℃下烘至恒重，计算茎叶比和干鲜比。

1.4 数据处理

1.4.1 水分效应指标的计算

土壤供水量、作物耗水量、水分生产效率和灌溉水生产效率按下式计算[14]：

Ws=(W1-W2)×h×150×0.667

Wc=Ws+R×0.667×15+I+K+C

WUE=Y/Wc

WSE=Y/I

式中：Ws为土壤供水量，单位为 m3/hm2；Wc为作物耗水量，m3/hm2；WUE为水分生产效率，kg/m3；WSE为灌溉水生产效率，kg/m3；W1和W2分别为苜蓿各茬次始末2 m土层土壤体积含水量，%；h为土壤水分测量深度，取值为2 m；R为苜蓿各茬次内降雨量，mm；I为苜蓿各茬次内灌水量，m3/hm2；K、C分别为地下水补给量和排水量，由于试验地地下水位常年低于2.8 m，按照《灌溉试验规范》(SL13-2015)规定，地下水对试验的影响可忽略，故K、C取值均为0；Y为苜蓿各茬次干草产量，kg/hm2。

1.4.2 各指标隶属函数值计算

采用隶属函数法对试验监测数据进行综合评价，隶属函数值的计算公式为：

R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中：R(Xi)为某项指标的隶属函数值；Xi为某项指标测定值；Xmin和Xmax分别为某项指标各处理测量值中的最小值和最大值。

利用SPSS17.0和Microsoft Excel 2007进行试验数据的统计分析。

2 结果与分析

2.1 试验期内降雨统计

由表2知，试验地苜蓿自2018年3月20日萌动至9月18日第四茬收获共经历181 d，累积降雨量达262.6 mm。其中，第一茬降雨量最少，仅15.4 mm，苜蓿生长历时最长，达62 d，于5月22日收获；第二、第三茬苜蓿生长较快，历时分别为33 d和40 d，且阴雨天较多，降雨量分别达88.6和102.2 mm，分别占累积降雨量的33.74%和38.98%；第四茬苜蓿生长进入8、9月份，生长历时46 d，降雨6次，降雨量达56.4 mm。

表2 2018年试验地苜蓿各茬次生长历时及降雨统计

Tab.2 Rainfall and every stubble date during alfalfa growth period

茬次经历日期/(月日)生长天数/d降雨次数/次降雨量/mm一茬0320-0522625 15.4二茬0523-0624339 88.6三茬0625-0803404 102.2四茬0804-0918466 56.4合计18124 262.6

2.2 各处理对苜蓿生长的影响

由图1和表3知，各处理苜蓿的株高在收获的四茬中均呈现先升高再下降的2段式变化过程，以第二茬株高达最大值，各处理均值为93.76 cm，以第四茬株高最低，各处理均值仅76.27 cm。各处理苜蓿四茬株高均值的排列顺序为：W3>W4>W2>W1>W5，以W3四茬株高平均值最高，达84.30 cm，以W5四茬株高平均值最低，仅79.69 cm，同时，处理W3、W4、W2、W1间株高差异不显著，仅W3与W5处理间差异达显著水平。

图1 各处理株高变化Fig.1 Variation of plant height in different treatments

由图2知，各处理分枝数随收获茬次延续逐步下降，且第三、四茬下降极为迅速，到第四茬时各处理分枝数的平均值仅为542.67 个/m2，比第一茬收获时各处理均值904 个/m2减少39.97%；从表3知，各处理分枝数四茬均值排列顺序为：W4>W1>W3>W5>W2，以W4的770.84 个/m2为最高值，以W2的660 个/m2为最低值,且W4、W1、W3、W5间差异不显著。由图3知，各处理苜蓿茎叶比四茬的均值表现为：W3>W2>W1=W4>W5，随灌溉定额下降而逐步减少；各处理茎叶比随收获茬次的延续变化不一，W1茎叶比呈先增加后降低的趋势，最高值出现在第二茬，而其余各处理茎叶比的变化均随收获茬次的延续逐步下降，均以第一茬为最高值，以第四茬为最低值。

图2 各处理分枝数的变化Fig.2 Variation of branch number in different treatments

图3 各处理茎叶比的变化 Fig.3Variation of stem-leaf in different treatments

表3 各处理苜蓿生长指标比较

Tab.3 Comparison of alfalfa growth indices under different treatments

茬次株高/cmW1W2W3W4W5分枝数/(个·m-2)W1W2W3W4W5茎叶比W1W2W3W4W5一茬84.3782.5684.0784.9781.13916.67896.67913.33930.00863.331.221.441.511.411.49二茬95.2494.3194.6694.4090.17856.67830.00900.00926.67923.331.321.391.481.281.38三茬78.3382.5878.5079.7578.67703.33436.67650.00676.67543.331.311.251.281.231.14四茬77.8377.1679.9877.5868.80603.33476.67593.33550.00490.001.271.181.221.181.07均值83.94 ab84.15 a84.30 a84.18 a79.69 b770 a660 b764.17 a770.84 a705 ab1.28 a1.32 a1.37 a1.28 a1.27 a

2.3 各处理对苜蓿产量的影响

由表4知，各处理苜蓿四茬累积鲜草产量排列顺序为：W3>W1>W2>W4>W5，各处理苜蓿四茬累积干草产量排列顺序为：W3>W1>W2>W5>W4，均呈随灌溉定额下降而逐步减少的趋势，以W3的95 931 kg/hm2鲜草产量和19 070 kg/hm2干草产量为最高值，且W3、W1和W2间鲜草和干草产量差异均不显著，W4、W5间鲜草和干草产量差异达不到显著水平，以W5的71 836 kg/hm2鲜草产量为最低值，但受W4的干鲜比0.21低于W5干鲜比0.22的影响，W5干草产量高于W4；从各茬次鲜草和干草产量变化来看，各处理均随收获茬次的延续鲜草、干草产量呈逐步下降的过程，第一茬鲜草、干草产量分别占总产量的43.61%和42.66%，第二茬鲜草、干草产量分别占总产量的30.13%和30.78%，第三茬鲜草、干草产量分别占总产量的15.07%和14.78%，第四茬鲜草、干草产量分别占总产量的11.19%和11.77%。

从各处理各茬次产量比较来看，第一茬各处理干草产量排列顺序为：W2>W3>W1>W4>W5，以W2处理的8 483 kg/hm2为最高值，W2和W3间差异达不到显著水平,但与其他各处理产量差异达显著水平；第二茬各处理干草产量排列顺序为：W3>W5>W1>W2>W4，且W3与其他各处理间干草产量差异达显著水平；第三茬各处理干草产量排列顺序为：W1>W2>W4>W3>W5，以W1的3 097 kg/hm2为最高值，且与其他各处理干草产量差异达显著水平；第四茬各处理干草产量排列顺序为：W3>W1>W2>W5>W4，以W3的2 714 kg/hm2为最高值，且与其他各处理间产量差异达显著水平。

表4 不同土壤含水量下限对苜蓿产量的影响

Tab.4 Effects of different tremtments on alfalfa yield

茬次鲜草产量/(kg·m-2)W1W2W3W4W5干草产量/(kg·m-2)W1W2W3W4W5干鲜比W1W2W3W4W5一茬38 719 b 43 072 a40 270 ab34 050 c29 281 d7 754 b8 483 a7 877 ab7 077 c6 015 d0.200.200.200.210.21二茬2 7147 b24 912 c32 316 a19 410 d24 312 c5 696 b4 962 c6 191 a4 277 d5 719 b0.210.200.190.220.24三茬15 975 a13 740 b11 439 d12 573 c10 338 e3 097 a2 791 b2 288 d2 573 c2 140 d0.190.200.200.200.21四茬9 738 b9 205 bc11 906 a8 804 c7 904 d2 028 b1 916 bc2 714 a1 761 d1 846 cd0.210.210.230.200.23合计91 579 a90 929 a9 5931 a74 837 b71 836 b18 576 a18 153 a19 070 a15 688 b15 720 b0.200.200.200.210.22

2.4 各处理的水分效应

2.4.1 各处理灌水及耗水状况分析

受试验设计土壤含水量下限不同的影响，各处理随土壤含水量下限降低灌水定额逐步增加，各处理灌水时间不一，导致各处理苜蓿生长期内灌水次数、灌溉定额不同，引起土壤供水量和耗水量在各处理间的差异。由表5知，各处理在苜蓿生长期内，灌水次数随土壤含水量下限的降低而逐步减少，W1灌水24次，W2灌水17次，W3灌水14次，W4灌水10次，W5灌水8次；各处理灌溉定额排列顺序为：W3>W2>W1>W4>W5，以W3的3 894 m3/hm2为最大值，比W2仅多70 m3/hm2，W1和W4间灌溉定额仅相差71 m3/hm2，W5灌溉定额3 205 m3/hm2为最小值。

表5 各处理苜蓿生长期灌溉水量

Tab.5 Irrigation amount of alfalfa growth period in different treatments

处理第一茬灌水次数/次灌水量/(m3·hm-2)第二茬灌水次数/次灌水量/(m3·hm-2)第三茬灌水次数/次灌水量/(m3·hm-2)第四茬灌水次数/次灌水量/(m3·hm-2)灌溉定额/(m3·hm-2)W16992569281 10656923 481W24922482961 24438293 824W341 129382951 38225533 894W43991269141 38213463 410W531 1302830283014153 205

由表6知，各处理2 m土层土壤供水量排列顺序为：W5>W2>W4>W3>W1，其中W1在苜蓿生长期内2 m土层土壤水分为增加状态，土壤供水量为-5.7 m3/hm2，而W5、W2、W4、W3土壤水分则为消耗状态，以灌溉定额最低的W5土壤供水量545.97 m3/hm2最大，以灌溉定额最高的W3土壤供水量最低，为149.62 m3/hm2；各处理耗水量和耗水强度均为：W2>W3>W4>W5>W1，以W2耗水量6 886.98 m3/hm2和3.80 mm/d耗水强度为最大值，W1耗水量6 102.61 m3/hm2和3.37mm/d耗水强度为最小值，见图4。

图4 各处理耗水强度变化Fig.4 Variation of water consumption intensity in different treatments

从各茬次水分效应来看，W1、W2、W3和W4灌水次数和灌水量均为三茬>一茬>二茬>四茬，W5则以第一茬灌水次数最多和灌水量最大。各茬次2 m土层土壤供水量受降雨量影响极为显著，在苜蓿生长的第三茬降雨量最高，达102.2 mm，各处理土壤水分均呈现增加状态，土壤供水量为负值；在苜蓿生长的第二茬，降雨量达88.6 mm，W2、W4、W5土壤供水量为负值，W1和W3土壤供水量为各茬次最低值；而在降雨量较少的第四茬和第一茬各处理土壤水分均呈消耗状态。受各茬次苜蓿生长历时、降雨及灌水次数和灌水量不同的影响，各茬次各处理耗水量差异较大，W4和W5耗水量均为一茬>二茬>三茬>四茬，随收获茬次延续耗水量减少，而W1、W2和W3表现不一；从耗水强度来看，W1、W3、W4均表现为：二茬>三茬>四茬>一茬，而W2为：三茬>二茬>四茬>一茬，W5则为：二茬>一茬>三茬>四茬，各处理表现不一。

2.4.2 各处理水分生产效率分析

由表6知，各处理在2018年苜蓿生长期内，灌溉水生产效率(WSE)为：W1>W3=W5>W2>W4，水分生产效率(WUE)为：W1>W3>W2>W5>W4，以W1的灌溉水生产效率5.34 kg/m3和水分生产效率3.04 kg/ m3为最高值，以W4的灌溉水生产效率4.60 kg/m3和水分生产效率2.43 kg/m3为最低值。从各茬次来看，各处理灌溉水生产效率均以第三茬为最低，而最高值则W1、W3、W5出现在第一茬，W2和W4出现在第二茬；W1、W2、W4水分生产效率随收获茬次的延续而逐步下降，以第一茬水分生产效率最高，第四茬最低，而W3水分生产效率最低值出现在第三茬，W5水分生产效率以第二茬的3.39 kg/m3为最高值，以第三茬的1.49 kg/m3为最低值。

表6 不同土壤水分下限处理的水分效应

Tab.6 Water effect of different moisture treatment

茬次2 m土层土壤供水量/(m3·hm-2)W1W2W3W4W5耗水量/(m3·hm-2)W1W2W3W4W5灌溉水生产效率WSE/(kg·m-3)W1W2W3W4W5水分生产效率WUE/(kg·m-3)W1W2W3W4W5一茬 63.93592.50227.81785.49990.501 210.011 668.571 510.891 930.572 274.577.829.206.987.145.326.415.085.213.672.64二茬51.63-274.49201.10-53.73-27.311 630.071 440.961 916.541 523.721 689.138.235.997.476.196.893.493.443.232.813.39三茬-314.71-269.98-772.44-903.60-419.011 813.801 996.531 632.071 500.911 433.502.802.241.661.862.581.711.401.401.711.49四茬193.45387.64493.15581.241.801 449.731 780.931 610.431 491.52981.082.932.314.915.094.451.401.081.691.181.88合计-5.70435.67149.62409.40545.976 102.616 886.986 670.946 446.726 378.295.344.754.904.604.903.042.642.862.432.46

2.5 各指标间的相关性分析

对试验各处理测定的苜蓿形态指标、产量指标及水分利用指标间的相关分析表明，见表7，苜蓿干草产量与形态指标分枝数、茎叶比和株高均呈显著或极显著正相关关系；干草产量与鲜草产量间呈极显著正相关关系，与耗水量呈显著正相关关系；产量指标干草产量和鲜草产量均与灌溉水生产效率(WSE)和水分生产效率(WUE)呈极显著正相关关系，但与各茬灌水量间相关关系不显著；各茬灌水量与耗水量间呈显著正相关关系；耗水量与茎叶比呈极显著相关关系。为此，本研究认为各处理由于灌水量及灌水时间的不同，导致耗水量不同，通过耗水量影响茎叶比，进而通过茎叶比影响株高和分枝数来影响干草产量。

表7 各茬苜蓿生长、产量及水分利用指标间的相关性分析

Tab.7 Correlation analysis of growth,yield and water index in different stubble

各茬灌水量株高分枝数茎叶比鲜草产量干草产量干鲜比耗水量WSEWUE各茬灌水量1.000株高0.0251.000分枝数0.1670.713∗∗1.000茎叶比0.3670.572∗∗0.765∗∗1.000鲜草产量0.2400.531∗0.856∗∗0.773∗∗1.000干草产量0.2130.553∗0.878∗∗0.765∗∗0.995∗∗1.000干鲜比-0.474∗-0.079-0.062-0.281-0.248-0.1561.000耗水量0.425∗0.2430.1780.583∗∗0.2110.209∗∗-0.2291.000WSE-0.2850.601∗∗0.794∗∗0.555∗0.835∗∗0.857∗∗0.077-0.0091.000WUE0.1240.472∗∗0.803∗∗0.540∗0.929∗∗0.932∗∗-0.125-0.1230.832∗∗1.000

注：*表示0.05显著水平，**表示0.01极显著水平；df=18，t(0.05,18)=2.101,t(0.01,18)=2.878。

2.6 苜蓿地下滴灌灌溉制度优化

草产品是苜蓿种植的最终收获物，提高干草产量是灌溉制度优化的目标。选取与干草产量相关关系极显著的分枝数、茎叶比、鲜草产量、耗水量、灌溉水生产效率(WSE)、水分生产效率(WUE)和相关关系显著的株高为评价指标，按照1.4.2部分公式计算各处理各茬次各评价指标的隶属函数值及其平均值，对试验设置的5个灌水处理按茬次进行综合评价，以消除个别指标带来的片面性，使各处理间的差异可量化比较。结果如表8所示：第一茬W2隶属函数均值为0.725，表现最优；第二茬W3隶属函数值为0.784，表现最优；第三茬W1隶属函数值为0.766，表现最优；第四茬W3隶属函数值0.847，表现最优。为此，地下滴灌灌溉方式下，苜蓿生产第一茬适宜的土壤水分下限为田间持水率70%，灌水定额230.5 m3/hm2，灌水4次，自分枝期后每隔7 d灌水一次，灌水量922 m3/hm2，预计产量达8 483 kg/hm2；第二茬适宜的土壤水分下限为田间持水率60%，灌水定额276.5 m3/hm2，灌水3次，自上茬草拉运出地后每隔7 d灌水一次，灌水量829.5 m3/hm2，预计产量达6 191 kg/hm2；第三茬适宜的土壤水分下限为田间持水率80%，灌水定额138.3 m3/hm2，灌水8次，自上茬草拉运出地后每隔4d灌水一次，灌水量1 106.4 m3/hm2，预计产量达3 097 kg/hm2；第四茬适宜的土壤水分下限为田间持水率60%，灌水定额276.5 m3/hm2，灌水2次，自上茬草拉运出地后灌水一次，后视降雨及苜蓿生长状况适时灌水1次，灌水量553 m3/hm2，预计产量达2 714 kg/hm2；苜蓿生长期内灌溉定额3 410.95 m3/hm2，灌水17次，预计产量达20 485 kg/hm2，见表9。

3 讨 论

灌溉是干旱半干旱地区促进苜蓿生长、提高产草量的关键[15]，其对苜蓿生长发育的影响是非常复杂的，而株高、分枝数、茎叶比是衡量苜蓿生长发育的主要形态指标。研究表明，苜蓿株高随收获茬次的延续呈现先升高再下降的2段式变化过程，各处理均以第二茬株高达最大值，这与仝炳伟[13]、朱铁霞[16]随收获茬次延续株高下降的结论不一致，本试验中第二茬、第三茬和第四茬收获时间与仝炳伟[13]和朱铁霞[16]全年收获3茬的时间基本吻合。分枝数随收获茬次的延续呈逐步下降的过程[17]，但不同土壤含水量下限处理对分枝数影响不显著。茎叶比随灌溉定额的减少而逐步下降，这与Halim[18]、李岩[19]的结论相一致，同时，本研究认为各处理茎叶比随收获茬次的延续变化不一，W2、W3、W4、W5茎叶比随收获茬次延续逐步下降,这与李岩[19]的研究结论相同，但W1茎叶比以第二茬为最高值，其原因尚不清楚。

在苜蓿干草产量和水分的关系方面，本研究各处理灌溉定额排列顺序为：W3>W2>W1>W4>W5，而产量顺序为：W3>W1>W2>W5>W4，土壤含水量下限高于60%田间持水率的W3、W1和W2产量差异达不到显著水平，而土壤含水量下限低于60%田间持水率的W5和W4产量急剧下降，这与蔻丹[20]、李茂娜[21]和董国锋[22]认为土壤含水率高于60%田间持水率时，随水分亏缺苜蓿的产量下降不显著，但是低于60%田间持水率时产量急剧下降的结论相一致。随收获茬次的延续各处理产量逐步下降，这与仝炳伟[13]、 马彦麟[23]结论相一致，各茬产量分别占总产量的42.66%、30.78%、14.78%和11.77%，同茬次内不同土壤含水量下限处理对产量的影响变化不一，这与王云玲[24]的结论相一致。同时，本研究表明，干草产量与灌水量间相关关系不显著，而与耗水量呈极显著相关关系[25]，同时，干草产量与分枝数[26]、茎叶比呈极显著相关关系，与株高呈显著相关关系[27]，且分枝数、茎叶比和株高间呈极显著正相关关系，而各茬灌水量与耗水量呈显著正相关关系，耗水量与茎叶比呈极显著正相关关系，为此，认为各茬灌水量通过影响耗水量而影响苜蓿茎叶比，通过茎叶比影响株高和分枝数来影响干草产量。受灌水定额和土壤含水量下限不同的影响，苜蓿生长期内各处理灌水次数、各茬灌水量和灌溉定额不同，导致各处理各茬次土壤供水量、耗水量及耗水强度差异较大，灌溉水生产效率和水分生产效率表现不一。

表8 各处理各茬次与苜蓿产量相关指标的隶属函数值

Tab.8 Subordinate function values of every stubble in different treatments

茬次处理株高分枝数茎叶比鲜草产量干草产量耗水量WSEWUE均值排序一茬W10.8441.00000.6840.70500.6441.0000.6104W20.3720.6250.7591.0001.0000.4311.0000.6160.7251W30.7660.9371.0000.7970.7540.2830.4280.6610.7032W41.0001.2500.6550.3460.4300.6770.4690.2560.6353W5000.931001.000000.2415二茬W11.0000.2760.2000.5990.7410.3981.0000.5890.6002W20.81700.5500.4260.358001.0000.3944W30.8860.7241.0001.0001.0001.0000.6610.0000.7841W40.8341.0000000.1740.0890.1910.2865W500.9650.5000.3800.7530.5220.4020.3980.4903三茬W101.0001.0001.0001.0000.6751.0000.4530.7661W21.00000.6470.6040.6801.0000.50900.5552W30.0400.8000.8240.1950.1550.35300.3450.3394W40.3340.9000.5290.3960.4520.1200.1751.0000.4883W50.0800.40000000.8070.8820.2715四茬 W10.8081.0001.0000.4580.2800.5860.2230.2650.5772W20.74800.5500.3250.1631.000000.3484W31.0000.9210.7501.0001.0000.7870.9350.3830.8471W40.7850.5790.5500.22500.6381.0000.1190.4873W500.105000.08900.7701.0000.2465

表9 苜蓿各茬次生产适宜土壤水分下限及灌溉制度

Tab.9 Suitable lower soil moisture and irrigationschedule for alfalfa production

茬次土壤水分下限灌水定额/(m3·hm-2)灌水量/灌溉定额/( m3·hm-2)灌水次数/次灌水间隔时间/d预计产量/(kg·hm-2)一茬70%θ230.5922478 483二茬60%θ276.5829.5376 191三茬80%θ138.31 106.4843 097四茬60%θ276.55532202 714合计3 410.91720 485

在灌溉制度方面，本研究以与干草产量相关关系显著的生长指标、产量指标和水分利用指标为评价指标，采用隶属函数法定量地按茬次对各处理进行综合评价，制定了包括灌溉定额、灌水次数和各茬次灌水定额、灌水量、灌水频次的苜蓿草田地下滴灌灌溉制度，灌溉定额与田德龙[28]提出的河套灌区紫花苜蓿地下滴灌灌溉定额3 371.7 m3/hm2较为一致。

4 结 语

(1)在地下滴灌灌溉条件下，株高在收获的各茬中均呈现先升高再下降的2段式变化过程，各处理均以第二茬株高达最大值，分枝数随收获茬次的延续呈逐步下降的过程，第四茬时各处理分枝数平均值仅为第一茬的60%，茎叶比随灌溉定额的下降而逐步减少，对茎叶比影响最大的因素是耗水量。

(2)各处理干草产量排列顺序为：W3>W1>W2>W5>W4，土壤含水量高于田间持水率60%的W3、W1和W2产量差异达不到显著水平，且随收获茬次的延续各处理产量逐步下降。干草产量与分枝数、茎叶比、鲜草产量、耗水量相关关系极显著，与株高相关关系显著，分枝数和茎叶比对产量的影响大于株高。各茬灌水量通过影响耗水量而影响苜蓿茎叶比，通过茎叶比影响株高和分枝数来影响干草产量。

(3)宁夏引黄灌区丰水年型苜蓿草田生长季地下滴灌灌溉制度为：灌溉定额3 410.95 m3/hm2，灌水17次，第一茬灌水定额230.5 m3/hm2，灌水4次，自分枝期后间隔7 d灌水一次，灌水量为922 m3/hm2；第二茬灌水定额276.5 m3/hm2，灌水3次，间隔7 d，灌水量为829.5 m3/hm2；第三茬灌水定额138.3 m3/hm2，灌水8次，间隔4d，灌水量为1 106.4 m3/hm2；第四茬灌水定额276.5 m3/hm2，灌水2次，视降雨及苜蓿生长状况适时灌水，灌水量为553 m3/hm2。