不同水肥组合对宁夏干旱风沙草原区固定喷灌紫花苜蓿土壤含水量及品质的影响

刘燕茹 周乾 徐利岗

摘要 [目的]研究不同水肥组合对宁夏干旱风沙草原区固定喷灌紫花苜蓿土壤含水量及品质的影响。[方法]通过田间试验，对不同水肥组合下固定喷灌紫花苜蓿土壤含水量、作物水分利用效率和品质等指标进行综合分析。[结果]在沙土条件下，当苜蓿根区土壤含水量低于6.3%时必须灌水，灌水至土壤含水量在12.0%以上，每次灌水至40～60 cm;处理T4作物水分利用效率最高，产量较高，粗蛋白含量最高，适口性较好。[结论]宁夏干旱风沙草原区最优的水肥组合方式为灌溉定额3 600 m3/hm2，施肥量N 75.0 kg/hm2、P2O5 105.0 kg/hm2、K2O 90.0 kg/hm2。

关键词 干旱风沙草原区;紫花苜蓿;水肥组合;水分利用效率;品质

中图分类号 S275.6  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）04-0201-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.054

Effects of Different Water and Fertilizer Combinations on Soil Moisture Content and Quality of Alfalfa with Fixed Spray Irrigation in Drought Sandy Savanes Region of Ningxia

LIU Yan-ru1，ZHOU Qian2，XU Li-gang2 （1.Ningxia Agricultural Comprehensive Development Center，Yinchuan， Ningxia 750002;2.Ningxia Institute of Water Resources Research，Yinchuan，Ningxia  750021）

Abstract [Objective]To study the effects of different water and fertilizer combinations on soil moisture content and quality of alfalfa under fixed spray irrigation in drought sandy savanes region of Ningxia.[Method]Through field experiment， the soil moisture content，crop water use efficiency and quality of alfalfa with fixed spray irrigation under different water and fertilizer combinations were comprehensively analyzed.[Result]The result indicates that， under sandy soil conditions， when the soil moisture content in alfalfa root zone was lower than 6.3%，  irrigation must be carried out until the soil moisture content was more than 12.0%， and each irrigation depth was 40-60  cm.T4 treatment had the highest water use efficiency， higher yield， the highest crude protein content and good palatability.[Conclusion]The best combination of water and fertilizer in drought sandy savanes region of Ningxia was as follows：the irrigation quota of 3 600 m3/hm2，the amount of N，P，K fertilizer of 75.0，105.0 and 90.0 kg/hm2 respectively.

Key words Drought sandy savanes region;Alfalfa;Water and fertilizer combinations;Water use efficiency;Quality

基金项目

国家重点研发计划项目（2016YFC0400305）;宁夏重点研发计划项目（2019BBF02029）;宁夏人才项目（ KJT2016005）。

作者简介 刘燕茹（1989—），女，宁夏平罗人，助理工程师，从事节水灌溉与管理研究。通信作者，工程师，硕士，从事节水灌溉与水土保持研究。

收稿日期 2020-07-23

水资源明显短缺、水肥协同效率不高是目前农业节水领域存在的突出问题，它不仅关系到国家粮食安全和生态安全， 而且关乎到国家安全[1]。农业节水与水肥一体化将是缓解我国水资源供需矛盾的主要途径[2]。近年来，大面积示范试验表明，与传统方式相比，水肥一体化技术可以减少肥料挥发、固定以及淋洗的损失，肥料利用率可以提高30%～50%，水分利用率可以提高40%～60%[3]。宁夏地处西北内陆干旱区，气候干旱少雨，水资源极为匮乏。针对宁夏农业用水日趋紧张的现状，为了使水资源得到高效利用，大力推廣高效节水灌溉与水肥一体化技术尤为重要[4-6]。在宁夏干旱风沙草原区，面积集约化程度高，喷灌是最重要的苜蓿节水灌溉方式，因此摸清水肥一体化条件下苜蓿喷灌灌溉制度、水肥协同效应等问题对于提高苜蓿喷灌水肥协同效率、产量及推广苜蓿喷灌灌溉技术、挖掘农业节水潜力尤为重要[7-9]。笔者针对宁夏干旱风沙草原区水资源短缺及优化配置不合理的问题，采用固定喷灌灌溉技术，通过田间试验研究水肥一体化下苜蓿固定喷灌灌溉与施肥交互作用的机理，探讨了水肥协同效应与紫花苜蓿作物利用效率和品质之间的关系，提出了适宜宁夏干旱风沙草原区苜蓿固定喷灌水肥最优组合方式，对于提高紫花苜蓿的作物水分利用效率和品质[10-13]，促进宁夏干旱风沙草原区草畜产业发展、缓解宁夏水资源短缺、减少面源污染、提高水资源和肥料利用效率和效益具有重要意义[14-15]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验地位于宁夏回族自治区吴忠市盐池县青山乡旺四滩村。盐池县位于宁夏回族自治区中南部，隶属吴忠市管辖，地处陕、甘、宁、蒙四省（区）交界地带，地理位置106°30′～107°47′E，37°04′～38°10′N;属于典型的温带大陆性季风气候，年日照时数为2 867.9 h;年平均气温8.5 ℃，≥10 ℃ 积温2 944.9 ℃，无霜期128 d;降雨量290 mm左右，且年际变化大，大多集中在7—9月，年蒸发量2 179.8 mm。试验区土壤类型属于砂壤土，试验地土壤理化性质见表1。

1.2 试验设计

2019年，试验采用灌水量和施肥量两因素多水平随机区组设计，共12个处理，供试苜蓿品种为甘农3号，灌溉方式为固定式喷灌，喷头间距7 m，支管间距7 m，喷头流量1 m3/h。目标产量15 000 kg/hm2，所有试验处理均灌水9次、施肥4次，具体见表2和表3。试验采用固定喷灌进行追肥，水溶性单质肥分别为氮肥采用尿素，磷肥采用磷酸一铵，钾肥采用硫酸钾。

1.3 监测指标与方法

1.3.1 气象数据。气象数据来看小型自动气象站，观察指标包括全年逐日温度、降雨量、太阳辐射和风速，数据步长为60 min。

1.3.2 生育期。记录各生育阶段的时间节点。

1.3.3 土壤含水量。使用PR2土壤剖面水分监测仪测定土壤含水量。生育期内每10 d测定1次，灌水及有效降水（5 mm以上）后加测。监测0～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～100 cm土层土壤含水量。

1.3.4 生态指标。每隔10 d使用钢卷尺测定1次株高，每茬次收割紫花苜蓿时测量1次，每个处理选定10株进行测量，取平均值。

1.3.5 产量指标。鲜草重、干草重、干鲜比，每茬次分别测产。苜蓿开花达到5%时测产，每茬收割面积1 m2，收割后称鲜草重，然后105 ℃下杀青1 h，置于75 ℃恒温下烘48 h，冷却后称量干草重。

2 结果与分析

2.1 不同水肥组合对固定喷灌紫花苜蓿土壤含水量的影响

试验期间对不同水肥组合在各时间段的土壤含水量进行监测，计算出不同处理喷灌紫花苜蓿土壤剖面含水量，绘制不同水肥组合喷灌紫花苜蓿全生育期土壤含水量的变化曲线和不同土壤剖面含水量的变化曲线，分别见图1和图2。

从图1可以看出，各处理土壤含水量随时间的延长呈正弦曲线变化，生育期中土壤含水量基本维持在6.3%～12.0%，建议在沙土条件下当苜蓿根区土壤含水量低于6.3%时必须灌水，灌水至土壤含水量在12.0%以上。

从图2可以看出，各处理均呈现先增大后减小再增大再减小的变化趋势。在10～30 cm土层，所有处理土壤含水量随着土层深度的增加而逐渐增大;在30～40 cm土层，所有处理土壤含水量随着土层深度的增加呈小幅度降低的变化趋势;在40～60 cm土层，所有处理随着土层深度的增加，土壤含水量逐渐增大，在60 cm处取得极大值;在60 cm处，土壤含水量出现极大值;在60～100 cm土层，所有处理土壤含水量均随着土层深度的增加而减小，建议每次灌水至40～60 cm。

2.2 不同水肥组合对固定喷灌苜蓿作物水分利用效率的影响

该试验中产量最高的处理是处理T10（灌溉定额3 600 m3/hm2，施肥量N 82.5 kg/hm2、P2O5 115.5 kg/hm2、K2O 99.0 kg/hm2），苜蓿产量达到14 925 kg/hm2，其次是处理T5、T4和T6，分别为14 910、14 835和14 805 kg/hm2。根据不同处理苜蓿产量和耗水量，计算出作物水分利用效率。由图3可知，苜蓿水分利用效率最高的处理是处理T4（灌溉定额3 600 m3/hm2，施肥量N 75.0 kg/hm2、P2O5 105.0 kg/hm2、K2O 90.0 kg/hm2），苜蓿水分利用效率达到1.87 kg/m3;其次為处理T10，水分利用效率为1.86 kg/m3。

2.3 不同水肥组合对固定喷灌苜蓿品质的影响

根据每茬次不同水肥组合下苜蓿品质指标化验结果，绘制图4～6。

由于粗蛋白（CP）含量越高，营养价值越高;中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）的含量越高，其纤维性物质含量越高，适口性越差，营养价值越低[12]。由图3可知，第一茬次苜蓿营养价值最高的是处理T4，其次是处理T6，最小的是处理T12;适口性最好的是处理T6，其次是处理T4，最差的是处理T3。由图4可知，第2茬次苜蓿营养价值最高的是处理T4，其次是处理T5，最小的是处理T7;适口性最好的是处理T6，其次是处理T3，适口性最差的是处理T7。由图5可知，第3茬次苜蓿营养价值最高的是处理T5，其次是处理T4和T11，营养价值最低的是处理T7;适口性最好的是处理T8，其次是处理T4，适合性最差的是处理T12。

综合以上每茬次苜粗蛋白蓿品质指标分析结果，苜蓿营养价值最高的是处理T4，其次是处理T5和T6;适口性最好的是处理T6，其次是处理T4。故宁夏干旱风沙草原区种植苜蓿品质较优良的水肥处理为T4和T6。

3 结论

（1）建议在沙土条件下，当苜蓿根区土壤含水量低于6.3%时必须灌水，灌水至土壤含水量在12.0%以上;建议每次灌水至地下40～60 cm。

（2）不同处理苜蓿作物水分利用效率从高到低依次为T4、T10、T9、T3、T11、T5、T2、 T6、T8、T1、T7、T12，其中处理T4和T10分别为1.87和1.86 kg/m3，没有显著差异。

（3）综合分析各水肥处理下苜蓿产量、作物水分利用效率及品质指标，发现处理T4的作物水分利用效率最高，产量较高，粗蛋白含量最高，适口性较好，是宁夏干旱风沙草原区最优的水肥組合方式，具体为灌溉定额3 600 m3/hm2，施肥量N 75.0 kg/hm2、P2O5 105.0 kg/hm2、K2O 90.0 kg/hm2。

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