灌溉技術對苜蓿生長發(fā)育及品質影響的新探討

楊家軍， 馬鐵成

(新疆農(nóng)牧區(qū)水利規(guī)劃總站，新疆烏魯木齊 830000)

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灌溉技術對苜蓿生長發(fā)育及品質影響的新探討

楊家軍， 馬鐵成

(新疆農(nóng)牧區(qū)水利規(guī)劃總站，新疆烏魯木齊 830000)

針對新疆特殊的自然環(huán)境和畜牧業(yè)的發(fā)展狀況，分析了灌溉技術對牧草可持續(xù)發(fā)展的必要性，總結了灌溉技術對苜蓿生長發(fā)育和品質影響的相關研究，并提出了目前新疆苜蓿灌溉存在的問題，旨在為今后發(fā)展牧草灌溉可提供指導性建議。

灌溉技術；牧草；苜蓿；生長發(fā)育；品質；新疆

新疆是我國的五大牧區(qū)之一，在追求經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)牧民奔向小康的道路上，新疆的畜牧業(yè)得到了快速發(fā)展。但是，傳統(tǒng)畜牧業(yè)的模式?jīng)]有得到根本改變，無序、超載的放牧導致新疆草場面積和草場資源在不斷減少。再加上新疆干旱的氣候環(huán)境，降水稀少，也導致了草地退化、沙化及區(qū)域環(huán)境的生態(tài)退化。人工放牧和天然草場的退化使新疆草地面臨著不斷減少的趨勢。灌溉技術可以彌補新疆天然降水的不足，改善草場生態(tài)環(huán)境和促進牧草的生長。國內(nèi)外相關研究也表明，灌溉技術的合理運用可以使得牧草產(chǎn)量比天然草產(chǎn)量高出20～40倍。因此，發(fā)展灌溉技術，提高牧草產(chǎn)量和品質是干旱地區(qū)今后發(fā)展畜牧業(yè)的必然選擇。

1 發(fā)展飼草料灌溉技術的必要性

1.1 新疆水資源短缺嚴重新疆地處歐亞大陸腹地，遠離海洋，降水稀少，氣候干燥，蒸發(fā)量大，是典型的內(nèi)陸干旱區(qū)，水資源十分寶貴[1]。在水資源的構成中，地表水資源河川徑流總量為879億m3，而單位面積的產(chǎn)水量僅為4.8萬m3/km2，位居全國倒數(shù)第三，地表水資源量為788.7億m3。平原區(qū)地下水總補給量304.9億m3，但天然補給量相對較少，及占總補給量的14.5%；平原區(qū)地下水可開采量約為153億m3，現(xiàn)已開采量約54億m3。從圖1可以看出，2000～2013年新疆水資源總量出現(xiàn)波動性變化，地表水和地下水資源量呈同步波動。從總體趨勢來看，新疆水資源量在不斷減少，地表水資源的可用量和地下水資源的可開采量不斷減少給新疆未來經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)維護和人類的可持續(xù)發(fā)展將會造成潛在的威脅。因此，新疆畜牧業(yè)發(fā)展的關鍵制約因素之一就是水資源的利用與分配問題。自20世紀90年代中期以來，新疆在稀缺水資源誘導下大面積利用了高效節(jié)水灌溉技術，現(xiàn)已基本成為國內(nèi)乃至世界上最大的高效節(jié)水灌溉技術示范區(qū)，目地就是更高效、合理地利用新疆水資源。同樣，新疆牧業(yè)的發(fā)展也對新疆的自然環(huán)境(包括氣候、水資源)造成了一定的生態(tài)載畜壓力。新疆降水稀少，天然草場很難滿足牲畜的口糧，且部分草場為了生態(tài)平衡，還應進行分季節(jié)輪放和禁止放牧。面對新疆畜牧業(yè)的發(fā)展，對飼草料的需求量日益增大，天然草場在無法滿足牲畜的正?？诩Z外，發(fā)展人工飼草料噴灌技術顯得十分必要。

1.2 畜牧業(yè)發(fā)展速度快畜牧業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分。新疆作為全國畜牧業(yè)生產(chǎn)基地和五大牧區(qū)之一。依靠得天獨厚的地理優(yōu)勢，在國家政策的支持下，特別是中央提出發(fā)展農(nóng)牧業(yè)戰(zhàn)略后，新疆畜牧業(yè)得到了顯著而快速的發(fā)展。改革開放初期，新疆大牲畜446.19萬頭(只)，到2000年達到632.93萬頭(只)，并且總體趨勢上呈線性趨勢增長。畜牧業(yè)的發(fā)展一方面給新疆經(jīng)濟特別是農(nóng)牧民的收入帶來了增長，拉動了農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，但同時給天然草場帶來了壓力。

1.3 天然草場退化嚴重新疆現(xiàn)有牧場130個，牧草地面積5 111.38萬hm2，其中牧草灌溉面積344.89萬hm2。據(jù)新疆草原學會發(fā)布2013年草原資源與生態(tài)監(jiān)測報告顯示，新疆中度和重度退化草原面積仍占50%以上，已恢復的草原生態(tài)仍很脆弱，全面恢復草原生態(tài)的任務仍然十分艱巨。草地退化使得草畜矛盾更加尖銳，直接影響到農(nóng)牧民的經(jīng)濟效益，并刺激了牧民追求“頭數(shù)”，導致牲畜數(shù)量增加-草原退化-牲畜再增加-草原再退化的惡性循環(huán)[2]。

2 灌溉對牧草發(fā)育及品質的影響

牧草在生長期內(nèi)，其體內(nèi)的含水量一般大于50%。水參與牧草生長發(fā)展的整個過程，既是牧草光合作用的原料之一，又能通過循環(huán)使植株體內(nèi)的各種養(yǎng)分元素得到充分吸收。牧草噴灌時水量不同，則各種生理指標以及品質將會受到不同程度影響。目前在這方面的研究中，以栽培歷史悠久、適應性強和營養(yǎng)價值較高的紫花苜蓿為主[3]。

2.1 灌溉對牧草生長發(fā)育的影響新疆牧草灌溉主要有滴灌與噴灌2種方式，其中以目前較為推廣的淺埋式滴灌應用最廣。淺埋式滴灌對苜蓿的生長和收割都有明顯的優(yōu)勢和綜合效益。一方面，淺埋式滴灌可以節(jié)省水量，能充分、高效地利用有限的水資源，特別是對干旱地區(qū)的新疆而言，這顯得尤為重要。另一方面，淺埋式滴灌為苜蓿的收割帶來了方便，機器的收割最大化地避免了對滴灌帶的破壞。相關學者對這方面進行了大量研究，認為水分的不同調(diào)節(jié)對苜蓿的根、莖、葉都有一定程度影響。白文明在1999年進行了灌溉對紫花苜蓿生物學特性的影響研究，結果發(fā)現(xiàn)不同水分處理對紫花苜蓿的植株高度、枝條數(shù)、小葉面積和根系長度均有不同程度影響。從影響的因子來看，不同水分生理對植株高度和根系伸長生長的影響力最大[4]。Gindel也對這方面進行了深入研究，認為在水分脅迫下紫花苜蓿的產(chǎn)量、枝條密度、植株高度及葉片大小都會減小[5]。Matthias等在1999年研究了夏季停止灌溉對紫花苜蓿生理學和形態(tài)學特性的影響，結果表明夏季停止灌溉后紫花苜蓿的莖和葉減小，但根系生長增大[6]。楊起簡等研究了灌溉對留種紫花苜蓿生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，結果發(fā)現(xiàn)灌水是控制苜蓿植株生長、防止倒狀的關鍵因素，并得出花期應避免灌水，莢期適量灌水1次即可的結論[7]。

2.2 灌溉對牧草品質特征的影響在干旱地區(qū)，水分是影響苜蓿品質的重要因素，同時水分還影響其他環(huán)境因子，對紫花苜蓿產(chǎn)生間接影響[8]。基于此，相關專家和學者從灌溉學角度對苜蓿的品質進行了一系列研究。陳萍等研究了不同灌溉量對紫花苜蓿生長和品質的影響，結果發(fā)現(xiàn)苜蓿的粗蛋白、粗脂肪和粗灰分均與供水量呈正相關，而粗纖維和酸性洗滌纖維與供水量呈極顯著負相關關系[9]。哈斯等根據(jù)內(nèi)蒙古地區(qū)水資源的供需狀況，對苜蓿的生長特點和需水規(guī)律進行了研究，發(fā)現(xiàn)在干旱半干旱氣候條件下產(chǎn)量隨著降水量的增加而增加，在苜蓿需水的高峰期灌水，鮮草產(chǎn)量比不灌水提高約1.5倍[10]。

2.3 灌溉對牧草產(chǎn)量的影響新疆氣候干旱，天然降水稀少，空氣干燥，因此灌溉對苜蓿產(chǎn)量有重要影響。一般認為，苜蓿每形成1 kg干物質大約需要用水800 L，效率為0.0012 5。趙靜等對灌溉量對苜蓿生產(chǎn)性能的影響進行了研究，結果表明不同灌溉處理對苜蓿植株高度將產(chǎn)生不同影響，其中2 485 m3/hm2灌溉量處理植株生長最高，植株高度達127.82 cm。1 491 m3/hm2灌溉量處理植株生長最低，植株高度為105.58 cm。同時，不同的灌水量對鮮草的產(chǎn)草量也有不同影響，1 988 m3/hm2灌溉量處理的鮮草產(chǎn)量最高，比2 485 m3/hm2灌溉處理增產(chǎn)1.21%，比1 491 m3/hm2灌溉量處理增產(chǎn)24.48%[11]。Saeed I.A.M.認為，苜蓿產(chǎn)量減產(chǎn)與土壤的水分不足呈明顯的線性關系[12]。李雪峰等通過在新疆呼圖壁種牛場草地生態(tài)站進行苜蓿的灌溉試驗，結果發(fā)現(xiàn)灌水時期的影響大于灌水總量的影響，苜蓿在分枝期是營養(yǎng)物質快速積累的時期，應控制灌水[13]。采用不同的灌溉方式，苜蓿的產(chǎn)量也有一定的差異。郭學良等總結了不同灌溉方式對紫花苜蓿產(chǎn)量及灌溉水利用效率的影響，結果發(fā)現(xiàn)地下滴灌、噴灌和漫灌處理的苜蓿干草量依次為21 030、19 035和17 295 kg/hm2，與漫灌相比地下滴灌節(jié)水率分別達到50.8%和37.5%[14]。這說明苜蓿的種植應采用滴灌的方式，既提高了產(chǎn)草量，又節(jié)約了水資源。

3 新疆苜蓿灌溉技術存在的問題

大量研究表明，灌溉對苜蓿的生長發(fā)育及品質起到關鍵性作用。新疆作為西北內(nèi)陸干旱地區(qū)，天然草場已遠不能滿足放牧的需求。目前，北疆大多數(shù)地區(qū)已實施了噴灌和滴灌技術來培育飼草料，包括紫花苜蓿、青貯玉米以及青貯小麥等，但主要以紫花苜蓿為主，且采用的灌溉方式一般為地面噴灌和淺埋式滴灌2種方式。相關研究結果表明，淺埋式滴灌更適合苜蓿的生長發(fā)育，對苜蓿的產(chǎn)量提高有極大的促進作用。但是，通過實地調(diào)查和查閱相關資料發(fā)現(xiàn)大部分地州還存在淺埋式滴灌技術還不夠成熟、所產(chǎn)苜蓿產(chǎn)量不高、質量不達標等問題。由于苜蓿一年收割3茬，收割機器對滴灌帶的破壞較為嚴重，這為連續(xù)培育苜蓿帶來了成本加大的問題。

4 改進措施與建議

針對灌溉技術對苜蓿生長發(fā)育和品質影響的重要性，以帶動牧草的產(chǎn)量和質量提高，今后應抓住以下關鍵問題：①相關水利部門應加大對灌溉技術的宣傳和培訓，加大資金的投入力度；②相關灌溉技術設計部門要對相關灌溉規(guī)范進行合理設計，要結合地方實際充分利用水資源；③相關政府和基層干部要加大對牧民的宣傳和知識普及，加強同技術部門的合作，共同提高牧草的產(chǎn)量和質量。

[1] 張志新，張國威，凱色爾·阿布都卡的爾.新疆水資源量分析研究[J].灌溉排水，2001，20(3)：56-58.

[2] 王志君.新疆草地資源可持續(xù)利用問題研究[D].石河子：石河子大學，2004.

[3] 韓炳芳，馬紅彬.寧夏南部山區(qū)牧草需水規(guī)律和節(jié)水灌溉技術的新進展[J].寧夏農(nóng)學院學報，2004,25(4):67-71.

[4] 白文明.灌溉對干旱沙區(qū)紫花苜蓿生物學特性的影響[J].生態(tài)學報，2002，22(8)：1247.

[5] GINDEL L.Dynamic modification in alfalfa leaves growing in subtropical conditions[J].Physiological Plant，1968,21:1287.

[6] MATTHIAS W，SMITH S E.Morphological and physiological characteristics associated with tolerance to summer irrigation termination in alfalfa[J].Crop Science，1997，37:704.

[7] 楊起簡，劉玉芬，周禾.灌溉對留種紫花苜蓿生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)學通報，2004，20(1)：119-125.

[8] 耿華珠.中國苜蓿[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1995.

[9] 陳萍，林森，陳林.不同灌溉量對紫花苜蓿生長和品質的影響[J].家畜生態(tài)學報，2011,32(5):43-47.

[10] 哈斯，白美蘭，郭文.內(nèi)蒙古地區(qū)降水和土壤水分對苜蓿草地的響應及采取的相應措施[J].內(nèi)蒙古氣象，2003(2):31-32.

[11] 趙靜，師尚禮，齊廣平，等.灌溉對苜蓿生產(chǎn)性能的影響[J].草原與草坪，2010，30(5):84-87.

[12] SAEED I A M，EI-NADI A H.Irrigation effects on the growth，yield，and water use efficiency of alfalfa[J]. Irrigation Science，1997,17(2):63.

[13] 李雪峰，李衛(wèi)軍，陳述明，等.灌溉對產(chǎn)種苜蓿生長及種子產(chǎn)量的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學，2005,42(5):338-341.

[14] 郭學良，李衛(wèi)軍.不同灌溉方式對對紫花苜蓿產(chǎn)量及灌溉水利用效率的影響[J].草地學報，2014,22(5):1086-1090.

The Explore of Irrigation Techniques to the Growth and Quality of Alfalfa

YANG Jia-jun, MA Tie-cheng (Water Conservancy Planning Terminal in Xinjiang Pastoral Areas, Urumqi, Xinjiang 830000)

Aiming at the special natural environment in Xinjiang and development situation of animal husbandry, the necessity of irrigation technology on sustainable development of forage was analyzed. The relevant studies were summarized, the existing problems in alfalfa irrigation in Xinjiang were put forward, the aim was to provide guidance suggestions for forage irrigation in the future.

Irrigation technology; Forage; Alfalfa; Growth; Quality; Xinjiang

新疆水利科技專項。

楊家軍(1987 )，男，陜西安康人，助理工程師，碩士，從事干旱區(qū)農(nóng)牧區(qū)水利規(guī)劃。

2015-04-13

S 275

A

0517-6611(2015)16-130-02