灌水定額分配對紫花苜蓿播種當(dāng)年生長和干草產(chǎn)量的影響

和海秀，張前兵，2，于 磊，2，楊開虎

（1.石河子大學(xué)動物科技學(xué)院，新疆 石河子 832003；2.新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室，新疆 石河子 832003）

西北農(nóng)牧區(qū)是紫花苜蓿（Medicagosative）的主要種植地區(qū)，其種植面積占全國總數(shù)的78.5%［1］，并且隨著草地農(nóng)業(yè)的逐漸推廣，種植面積將會進(jìn)一步擴大［2］。滴灌技術(shù)在新疆綠洲區(qū)苜蓿生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用，具有明顯的節(jié)水、增產(chǎn)、提高品質(zhì)等諸多優(yōu)點［6］。目前，國內(nèi)有關(guān)滴灌苜蓿的研究主要集中在不同灌水量、灌溉調(diào)虧和灌溉方式等方面［2－9］，但有關(guān)不同灌溉定額分配比例對滴灌苜蓿生產(chǎn)性能的影響研究鮮見報道。試驗結(jié)合新疆綠洲區(qū)生產(chǎn)實際，比較在灌溉總量相同的條件下，不同灌溉定額分配對滴灌苜蓿生產(chǎn)性能的影響，尋找最佳的灌溉定額分配比例，為新疆綠洲區(qū)灌溉模式、水資源高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)自然概況

試驗在石河子大學(xué)試驗站牧草試驗田進(jìn)行，地理位置為E 88°3′，N 44°20′。土壤質(zhì)地為壤土。屬溫帶大陸性極端氣候，冬季長而嚴(yán)寒，夏季短而炎熱；年平均氣溫7.5～8.2℃，年日照時數(shù)為2 861.2h，無霜期為147～191d；年均降水量180～270mm，年蒸發(fā)量1 000～1 500mm。

1.2 試驗設(shè)計

試供苜蓿品種為WL343。種植方式為人工條播，行距20cm，播種深度2cm，播種量15kg／hm2。滴灌帶淺埋于地下8～10cm，滴灌帶間距60cm，灌溉灌水量由水表控制，小區(qū)面積5.0m×7.5m，為防止小區(qū)之間水分相互滲透，小區(qū)之間間距寬設(shè)為1m。播種當(dāng)年刈割2茬，年總灌水量4 500m／hm。在每茬次灌溉量相同時設(shè)3種灌溉模式，即（1）F1刈割前灌溉35%＋刈割后灌溉65%；（2）F2刈割前灌溉50%＋刈割后灌溉50%；（3）F3刈割前灌溉65%＋刈割后灌溉35%，3次重復(fù)。苜蓿苗期充分灌水，長勢良好以后進(jìn)行試驗處理（表1）。

表1 不同處理的灌水量Table1 The irrigation amount under different treatments m3／hm2

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 產(chǎn)草量 采用樣方法測定，10%開花為初花期，以1m2為一個樣方，在每個待測小區(qū)隨機選取3個樣方，用剪刀剪取樣方內(nèi)苜蓿植株，留茬高度5cm，稱重測定鮮草產(chǎn)量；另取500g鮮草樣帶回實驗室風(fēng)干至恒重，折算出干草產(chǎn)量。

1.3.2 葉莖比 各小區(qū)隨機抽取鮮草樣500g稱重，實驗室條件下自然陰干，人工莖葉分離，重復(fù)3次，葉莖比以風(fēng)干葉重與風(fēng)干莖重比值表示。

1.3.3 株高 初花期測定，各處理的每個小區(qū)隨機選取30株單株測定其生長高度，取平均值。

1.3.4 莖粗 初花期刈割前對測定株高的30株單株，用游標(biāo)卡尺測量距地面5cm處的莖粗。

1.3.5 生長速率 各小區(qū)選取具代表性的植株5株標(biāo)記，每10d測量1次株高，2次測定的植株高度之差，除以測定時間間隔，所得即為該生長時段的生長速度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用 Microsoft Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，SPSS 18.0統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，并用LSD法進(jìn)行差異顯著性多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉定額分配對苜蓿株高的影響

第1茬苜蓿初花期各處理株高大小順序為F3＞F2＞F1處理，但各處理株高差異均不顯著（P＞0.05）。第2茬苜蓿分枝期、現(xiàn)蕾期、初花期株高大小順序均為F1＞F2＞F3處理，分枝期差異不顯著（P＞0.05），而現(xiàn)蕾期、初花期差異均達(dá)顯著水平（P＜0.05），同一生育時期（初花期），第2茬苜蓿株高明顯高于第1茬，F(xiàn)1處理高出48%，F(xiàn)2處理高出14%，F(xiàn)3處理變化不明顯。說明不同比例的灌水量對第1茬苜蓿株高的影響不大，對播種當(dāng)年第2茬的影響較大（表2）。

表2 不同處理下不同生育期苜蓿的株高Table2 Plant height in different growing period under different treatments cm

2.2 苜蓿生長速度

苜蓿播種當(dāng)年第1茬屬于建植期，從第2茬開始測定灌溉定額分配對苜蓿生長速度的影響。苜蓿第2茬分枝期苜蓿生長速率的大小順序為F1＞F2＞F3，F(xiàn)1顯著大于F2和F3（P＜0.05）?，F(xiàn)蕾期苜蓿生長速度的大小順序為F2＞F1＞F3，F(xiàn)2顯著大于F1和F3（P＜0.05）。初花期苜蓿生長速度的大小順序為F1＞F2＞F3，F(xiàn)1和F2顯著大于F3（P＜0.05）。苜蓿分枝期和現(xiàn)蕾期增長速度均高于初花期，說明各處理苜蓿的生長趨勢基本一致，從分枝期到現(xiàn)蕾期為苜蓿的營養(yǎng)生長時期，生長速度高于初花期（表3）。

2.3 灌溉定額分配對苜蓿葉莖比和莖粗的影響

第1茬苜蓿干重葉莖比各處理大小順序為F1＞F2＞F3，F(xiàn)1顯著大于F3（P＜0.05），F(xiàn)2，F(xiàn)1和F3差異不顯著（P＞0.05）。第2茬苜蓿干重葉莖比大小順序為F3＞F2＞F1處理，F(xiàn)3處理顯著高于F1、F2（P＜0.05），F(xiàn)1處理與F2差異不顯著（P＞0.05）（表4）。說明第1茬苜蓿F1與第2茬苜蓿F3處理的苜蓿品質(zhì)較好，但全年總產(chǎn)量F1顯著高于F2，所以F1處理的苜蓿整體性能較好（表5）。第1茬苜蓿各處理莖粗的大小順序為F3＞F2＞F1處理，第2茬苜蓿各處理莖粗的大小順序為F1＞F2＞F3處理，兩茬苜蓿的莖粗各處理之間差異不顯著（P＞0.05），說明不同灌溉定額分配比例對苜蓿的莖粗影響不大。

表3 不同處理下苜蓿生長速度Table3 The growth rate under different treatments cm／d

表4 不同處理下苜蓿葉莖比及莖粗Table4 The leaf to stem ratios and stem diameters under different treatments

2.4 灌溉定額分配對苜蓿產(chǎn)量的影響

播種當(dāng)年苜蓿第1茬各處理的產(chǎn)量大小順序為F3＞F2＞F1處理，各處理之間差異顯著（P＜0.05）。第2茬苜蓿的產(chǎn)量的大小順序為F1＞F2＞F3處理，各處理之間差異顯著（P＜0.05）。年總產(chǎn)量的大小順序為F1＞F2＞F3處理，F(xiàn)1、F2與F3差異顯著（P＜0.05），F(xiàn)1與F2差異不顯著（P＞0.05）。年總產(chǎn)量F1處理比F2處理增產(chǎn)8%，比F3處理增產(chǎn)19%。說明刈割前35%、刈割后65%的灌溉比例苜蓿年總產(chǎn)量最高。

表5 不同處理下苜蓿產(chǎn)量Table5 The hay yield under different treatments

3 討論

3.1 灌溉定額分配對苜蓿株高和生長速度的影響

植株高度是反映牧草生長狀況和評價苜蓿生產(chǎn)性能的主要指標(biāo)之一。白文明［10］報道，在生長季內(nèi)，灌水量最少的噴灌處理植株高度最低，灌水量較多的漫灌處理和灌水量居中的噴灌處理植株高度相對較高，表明較多的灌水有利于植株高度的生長。阿依江·哈比等［3］研究表明，不同的水分處理下紫花苜蓿株高與灌水量呈線性關(guān)系。試驗第1茬苜蓿株高各處理之間差異不顯著（P＞0.05），與前兩位作者的結(jié)果不一致，原因可能為苜蓿建植初期充分的灌水以保證幼苗健康生長，對第1茬苜蓿試驗處理有一定的影響，同時，第1茬苜蓿生長期間新疆北疆氣溫較低，苜蓿生長對水量不敏感，所以第1茬苜蓿株高沒有隨著灌水比例的增加而增加。第2茬（F1）苜蓿在刈割前灌溉35%＋刈割后灌溉65%處理下的苜蓿株高最高。第2茬氣溫升高，苜蓿的需水量增大，苜蓿對灌水量比較敏感，因此，充分的灌水對苜蓿的生長比較重要。F1處理在第1茬刈割后的灌水比例最大，滿足了苜蓿生長需要，株高最高。

任蓉［11］研究表明，各處理株高在整個生育期內(nèi)呈遞增趨勢，不同處理下紫花苜?？傮w生長趨勢都是按緩慢生長—快速生長—緩慢生長的“S”型生長曲線動態(tài)變化的。試驗不同處理的苜蓿生長規(guī)律基本一致。分枝期到現(xiàn)蕾期為苜蓿營養(yǎng)生長時期，此階段生長速度較快，從孕蕾期開始苜蓿生長緩慢，生長速度較分枝期低，初花期苜蓿的生長接近整個生育期的頂峰階段，株高在此階段達(dá)到最大。

3.2 灌溉定額分配對苜蓿葉莖比的影響

葉莖比是衡量紫花苜蓿品質(zhì)的一個重要指標(biāo)。與莖稈相比，苜蓿葉片中蛋白質(zhì)的含量很豐富，葉莖比越高，葉片含量越高，苜蓿蛋白含量就越高，苜蓿的品質(zhì)就越好［14］。Halim等［13］研究表明，水分脅迫下紫花苜蓿葉莖比增加，一方面是由于成熟度延遲，另外，由于水分脅迫對莖生長的抑制作用大于葉。Brown等［14］報道，充足的水分條件可以促進(jìn)紫花苜蓿植株莖節(jié)長度和莖節(jié)數(shù)的增加；在水分脅迫下，成熟植株葉片和莖的生長速率明顯減小。試驗F1第1茬苜蓿葉莖比在刈割前灌溉35%＋刈割后灌溉65%處理下最大，均值為1.49。可能原因為F1處理第1茬苜蓿刈割前灌水比例最小，苜蓿生長受到輕度水分脅迫，干重葉莖比增大。第2茬F3苜蓿葉莖比在刈割前灌溉65%＋刈割后灌溉35%處理下最大，均值為1.58。第1茬苜蓿刈割后的灌水量對苜蓿的再生和后期的發(fā)育都至關(guān)重要，F(xiàn)3處理在此階段灌水比例最少，苜蓿生長受到輕度水分脅迫，在水分脅迫下，成熟植株葉片和莖的生長速率明顯減小，莖的減小程度大于葉，干重葉莖比增大。兩茬葉莖比的規(guī)律不是很明顯，可能與建植第1年苜蓿生長情況有關(guān)，具體規(guī)律還有待進(jìn)一步的深入研究。

3.3 灌溉定額分配對苜蓿產(chǎn)量的影響

產(chǎn)草量是衡量苜蓿生產(chǎn)性能的主要指標(biāo)，也是衡量苜蓿經(jīng)濟價值的最重要指標(biāo)［15，16］。孫洪仁等［17］研究表明，在一定范圍內(nèi)產(chǎn)草量隨著灌溉量的增加而增加。趙金梅等［18］研究表明，第一茬苜蓿的產(chǎn)量隨灌水量的增加而增加。試驗第一茬F3處理下最高。原因可能為第一次灌水在第一茬刈割前兩周進(jìn)行，同時苜蓿建植初期充分的灌水，保證了苜蓿生長所需的水量，滿足苜蓿生長需要，第一茬苜蓿產(chǎn)量隨著各個處理灌水量比例的增加而增加。第二茬F1苜蓿產(chǎn)量在刈割前灌溉35%＋刈割后灌溉65%處理下最高，為7 784 kg／hm2。由于在新疆綠洲區(qū)第二茬苜蓿生長時節(jié)氣候炎熱，蒸騰和蒸發(fā)量較大，需水量大，苜蓿對水分比較敏感，充分的灌水對第二茬苜蓿生長至關(guān)重要。由于F1處理在第一茬刈割后灌水比例最大，及時的提供苜蓿所需水量，滿足了苜蓿的生長需要，產(chǎn)量最高。

尹輝等［19］研究表明，常規(guī)灌溉紫花苜?？偢刹莓a(chǎn)量為15 575kg／hm2＞節(jié)水20%14 763kg／hm2＞節(jié)水40%灌溉14 017kg／hm2，紫花苜蓿全生育期總干草產(chǎn)量隨灌溉量增加而顯著增加。播種當(dāng)年F1處理下苜蓿總產(chǎn)量最高為10 472kg／hm2。在新疆綠洲區(qū)，第2茬苜蓿從再生到初花期需水量最大，充分的灌水對苜蓿播種當(dāng)年總產(chǎn)量影響較大，刈割前灌溉35%＋刈割后灌溉65%（F1）處理適時適度的進(jìn)行灌溉定額分配有利于苜蓿產(chǎn)量的增加。

試驗對灌溉定額分配對播種當(dāng)年滴灌苜蓿生產(chǎn)性能的影響做了比較研究，雖然對新疆綠洲區(qū)滴灌苜蓿的生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)作用，但由于紫花苜蓿是多年生豆科牧草，還有必要對第2、3年生苜蓿植株的生產(chǎn)性能對不同灌溉定額分配的響應(yīng)進(jìn)行更深一步的研究。同時，苜蓿的產(chǎn)量除了受水分影響外，還受肥力等其他因素的限制［20，21］。因此，僅灌水對苜蓿增產(chǎn)是有限的，需尋求與其他因素的耦合。

新疆綠洲區(qū)，在灌水總量4 500m3／hm2相同的情況下，灌水分配為刈割前灌溉35%＋刈割后灌溉65%（F1）時苜蓿全年干草產(chǎn)量最高為10 472kg／hm2，比刈割前灌溉50%＋刈割后灌溉50%（F2）的灌水分配增產(chǎn)8%，比刈割前灌溉65%＋刈割后灌溉35%（F3）的灌水分配增產(chǎn)19%。

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