不同磁化強度處理對苜蓿生長和產(chǎn)量的影響

劉洪波，白云崗，張江輝，曹彪，肖軍

(新疆水利水電科學(xué)研究院，烏魯木齊 830049)

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不同磁化強度處理對苜蓿生長和產(chǎn)量的影響

劉洪波，白云崗，張江輝，曹彪，肖軍

(新疆水利水電科學(xué)研究院，烏魯木齊 830049)

【目的】苜蓿作為新疆農(nóng)牧地區(qū)的主要種植飼草作物之一，受到干旱少雨、蒸散量大等特殊自然條件的限制，苜蓿在水分管理上存在著灌溉定額過大和高耗低效等問題。在滴灌灌水技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過磁化處理，對磁化處理下苜蓿生長態(tài)勢和產(chǎn)量進行分析，研究磁化條件下苜蓿的生長變化規(guī)律，為苜蓿優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和制定合理的灌溉制度提供數(shù)據(jù)支撐。【方法】試驗設(shè)1 000、3 000和5 000 gs三個不同磁化強度，滴灌灌溉定額為3 600 m3/hm2，灌水定額為300 m3/hm2。對不同磁化強度下苜蓿生長指標(biāo)及產(chǎn)量指標(biāo)進行監(jiān)測，分析不同磁化強度處理的植株生長和產(chǎn)量指標(biāo)的變化規(guī)律，了解磁化處理對苜蓿生長的影響特征?！窘Y(jié)果】磁化水灌溉可以促進苜蓿植株生長和提高產(chǎn)量，第一茬與第二茬相比，磁化水處理平均株高與對照相比分別高出3.4和7.4 cm，平均莖粗與對照相比高出0.17和0.25 mm，平均產(chǎn)量與對照相比高出0.23和0.14 kg/m2。產(chǎn)量與株高和莖粗呈線性相關(guān)關(guān)系(R=0.96)，擬合方程為Y=-0.883 4+0.017 7X1+0.137 4X2?！窘Y(jié)論】在苜蓿的一年生長周期內(nèi)，磁化水灌溉可以促進苜蓿植株生長和提高產(chǎn)量，但隨著磁化強度的增加產(chǎn)量卻降低。

苜蓿；磁化強度；產(chǎn)量

0 引 言

【研究意義】苜蓿是我國栽培最早、分布最廣泛、利用效益最高的豆科牧草之一，被譽為牧草之王，具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性強等特點[1]，目前種植面積約3.77×106hm2，位居各類人工草地首位，栽培種植區(qū)主要集中在北方的廣大地區(qū)，包括東北平原、內(nèi)蒙古高原、黃淮海平原、黃土高原、甘肅、青海和新疆等地，長江中下游地區(qū)也有種植[2]。2013年全疆人工種植牧草面積為68×104hm2，其中苜蓿種植面積約為18.4×104hm2，占27.06%[3]。苜蓿作為牧區(qū)種植的主要經(jīng)濟作物，由于水資源緊缺和灌水技術(shù)落后等影響，嚴(yán)重制約了牧區(qū)苜蓿業(yè)的發(fā)展，而磁化水技術(shù)作為一種無毒無污染，低投入、高回報且應(yīng)用方便的水處理技術(shù)，能提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)。因此，分析不同磁化強度對苜蓿生長及產(chǎn)量的影響，對提高苜蓿生產(chǎn)力和促進牧區(qū)發(fā)展具有重要的理論和實際意義?！厩叭搜芯窟M展】由于其特有的飼用價值和經(jīng)濟價值，國內(nèi)外眾多學(xué)者在苜蓿高產(chǎn)栽培、遺傳育種、土壤改良和食用及藥用價值等方面進行了大量的研究[4-10]。在新疆，由于氣候干旱、少雨、蒸發(fā)量大等特點，對苜蓿的正常生長發(fā)育影響非常大，對此諸多學(xué)者對苜蓿高效節(jié)水增產(chǎn)技術(shù)進行了研究，如黃建國等[11]在第八師148團，采用機械化播種布管，滴灌種植、機械化收割和打捆等農(nóng)藝農(nóng)機相結(jié)合的新栽培模式，將節(jié)水滴灌、良種良法配套、平衡施肥、機械采收等各項豐產(chǎn)新技術(shù)集成后，形成單產(chǎn)1 500 kg/667 m2高產(chǎn)記錄。陳金煒[12]和孟季蒙等[13]在呼圖壁研究了地下滴灌不同灌水量對新牧1號紫花苜蓿種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，結(jié)果顯示，當(dāng)灌水總量達3 600 m3/hm2，單次灌水600 m3/hm2時，種子產(chǎn)量最高，為832.51 kg/hm2。丁峰[14]和盧震林等[15]對苜蓿采用噴灌和光伏提水技術(shù)試驗，結(jié)果表明，飼草產(chǎn)量顯著提高。隨著科技的發(fā)展，對于磁場和生物之間關(guān)系的研究越來越多，磁場技術(shù)作為一項新技術(shù)，在玉米、小麥、棗樹、水稻等糧食作物和經(jīng)濟作物上得到廣泛應(yīng)用[16-20]，其結(jié)果顯示，磁化水灌溉能顯著促進生長和增加產(chǎn)量，同時具有改善品質(zhì)及增強抗逆性等作用，并可使鹽堿土壤提高土壤脫鹽率?！颈狙芯壳腥朦c】磁化水灌溉在多種作物上的應(yīng)用研究結(jié)果已表明能促進作物生長和提高產(chǎn)量，但針對新疆寒旱荒漠地區(qū)的此類研究甚少。對該地區(qū)進行磁化水灌溉的試驗研究，探明不同磁化水處理對苜蓿生長勢和產(chǎn)量的影響及其相互關(guān)系?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在滴灌的基礎(chǔ)上通過磁化處理，分析不同磁化強度對苜蓿生長和產(chǎn)量的影響，得到促進苜蓿生長的合理磁化強度范圍。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗地點位于準(zhǔn)噶爾盆地東北部，阿勒泰山東南麓，地理坐標(biāo)為46°25'30"N，90°04'01"E。屬于大陸性溫帶寒溫帶氣候，高山高寒，空氣干燥，冬季漫長寒冷，風(fēng)勢較大，夏季酷熱，年降雨量小，蒸發(fā)量大。極端最低氣溫為-53℃，最高達36.5℃；年平均氣溫1.3℃，年均降水量189.1 mm，蒸發(fā)量達1 367 mm(小型蒸發(fā))，無霜期平均為103 d。土壤質(zhì)地為沙土，土壤容重為1.74 g/cm3。土壤田間持水量為8.3%，根據(jù)土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)，試驗區(qū)土壤80 cm以上部分為輕礫石粗砂土，80～100 cm為中礫石粗砂土。試驗地土壤粘粒含量較少，以粗沙為主，說明該地土壤孔隙多，粘性小，通氣、透水性強，蓄水、保肥能力較差，容易受到干旱侵襲。

苜蓿于2014年開始種植，試驗于2016年3月開始進行，材料為當(dāng)?shù)刂髟攒俎Ｆ贩N阿爾岡金，試驗區(qū)面積1.5 hm2，試驗樣方面積1 m2。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗設(shè)1 000 gs(CH1)、3 000 gs(CH2)和5 000 gs(CH3)3種磁化水處理灌溉方式，對照(CK)不采用磁化處理，灌溉定額3 600 m3/hm2，灌水定額均為300 m3/hm2，灌水周期均為6 d。試驗數(shù)據(jù)中第一茬收獲期為6月20日，第二茬收獲期為9月9日。

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 植株生長

株高：在每個小區(qū)中選取具有代表性的10株苜蓿定株，每隔10 d左右測一次苜蓿株高，莖粗。株高在現(xiàn)蕾前為從莖的最基部到最上葉頂端的距離，現(xiàn)蕾后為從莖的最基部到花序頂端的距離。

莖粗：用游標(biāo)卡尺量莖的最基部，東西、南北兩方向各測1次，取平均值。

株高與莖粗在每個小區(qū)內(nèi)按“S”型曲線隨機選取10株。

1.2.2.2 測產(chǎn)

樣方為1 m2，樣方苜蓿全部刈割，刈割時留茬 5 cm，陰干后稱重。重復(fù)3次，取3次重復(fù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 磁化水處理對苜蓿株高的影響

研究表明，兩茬中各處理株高生長均呈增長的變化趨勢，其中第一茬在監(jiān)測期內(nèi)的株高明顯大于第二茬，截止監(jiān)測日，第一茬和第二茬株高平均值分別為68.75和54.88 cm?？傮w上看，磁化水處理的苜蓿株高在兩茬中均高于對照，其中又以CH2最大，其后為CH3和CH1。第一茬截止6月14日，CH1、CH2、CH3和CK處理的株高分別為67.5、72.5、68.8和66.21 cm，第二茬截止8月29日，CH1、CH2、CH3和CK處理的株高分別為55.0、58.9、56.3和49.3 cm。同時可看出，第一茬中磁化水處理的平均株高與對照比較接近，僅高于對照3.78 cm。在第二茬中，磁化水處理的平均株高明顯高于對照，差值為7.65 cm。圖1

圖1 各磁化水處理下苜蓿株高變化

Fig.1 Changes of alfalfa plant height under different magnetized water treatment

2.2 磁化水處理對苜蓿莖粗的影響

研究表明，兩茬中各磁化水處理苜蓿莖粗總體上呈緩慢增大的趨勢，但各處理間交錯上升，規(guī)律不明顯。截止監(jiān)測日，第二茬的苜蓿平均莖粗低于第一茬，分別為2.63和3.10 mm?？傮w上看，磁化水處理的苜蓿莖粗在兩茬中均高于對照，其中又以CH3最大，其后為CH2和CH1。第一茬中CH1、CH2、CH3和CK的平均莖粗分別為2.61、2.7、2.84和2.50 mm，最大差值為0.34 mm。第二茬中CH1、CH2、CH3和CK的平均株高分別為2.33、2.38、2.67和2.23 mm，最大差值為0.44 mm。圖2

圖2 各磁化水處理下苜蓿莖粗變化

Fig.2 Changes of stem diameter of alfalfa under different magnetized water treatment

2.3 磁化水處理對苜蓿產(chǎn)量的影響

研究表明，兩茬中第一茬的苜蓿產(chǎn)量高于第二茬，而且各茬中苜蓿產(chǎn)量的大小順序均為CH2>CH3>CH1>CK。其中，在第一茬中，CH1、CH2、CH3和CK的產(chǎn)量分別為0.76、0.85、0.83和0.58 kg/m2。在第二茬中，CH1、CH2、CH3和CK的產(chǎn)量分別為0.47、0.50、0.49和0.34 kg/m2。同時，第一茬中各處理間苜蓿產(chǎn)量差異大于第二茬，雖然第一茬苜蓿產(chǎn)量各處理均大于第二茬，但增產(chǎn)卻低于第二茬，其中，第一茬磁化水處理的平均產(chǎn)量為0.81 kg/m2，高出對照40.2%，而第二茬磁化水處理的平均產(chǎn)量為0.42 kg/m2，卻高出對照42.4%。圖3

圖3 各磁化水處理下苜蓿產(chǎn)量變化

Fig.3 Changes of alfalfa yield under different magnetized water treatment

對苜蓿產(chǎn)量與株高和莖粗進行相關(guān)分析，研究表明，苜蓿產(chǎn)量與其株高或莖粗的相關(guān)關(guān)系顯著，其中以產(chǎn)量與株高和莖粗二因子的相關(guān)關(guān)系最好，相關(guān)系數(shù)為0.96，擬合方程為Y=-0.883 4+0.017 7X1+0.137 4X2。表1

表1 苜蓿產(chǎn)量與株高和莖粗的相關(guān)關(guān)系

Table 1 Correlation between alfalfa yield, plant height and stem diameter

產(chǎn)量Yield實測值Measuredvalue(kg/m2)0 760 850 830 580 470 500 490 34株高Plantheight擬合結(jié)果Y=-0 7702+0 0222X相關(guān)系數(shù)0 95擬合值0 730 840 760 700 450 540 480 32莖粗Stemdiameter擬合結(jié)果Y=-0 9735+0 55X相關(guān)系數(shù)0 89擬合值0 690 760 810 660 410 460 660 37株高與莖粗Plantheightandstemdiameter擬合結(jié)果Y=-0 8834+0 0177X1+0 1374X2相關(guān)系數(shù)0 96擬合值0 730 830 780 690 430 520 520 32

3 討 論

磁化水技術(shù)的應(yīng)用研究表明它在促進種子萌發(fā)、促進幼苗生長發(fā)育和提高作物產(chǎn)量及改善品質(zhì)等方面都有明顯的作用[17，20]，而磁化強度的選擇就成為對農(nóng)作物和果樹等品質(zhì)和產(chǎn)量影響的關(guān)鍵。針對不同作物，其磁化強度也不相同，如小麥用磁場強度為0.2 T的F型變頻磁化水處理器與無磁化處理相比，可顯著增加水稻的有效穗(增幅4.0%～7.9%)、結(jié)實率(3.9%～8.7%)和產(chǎn)量(增幅5.2%～9.3%)[19]。用磁化強度為2 000 gs的永久磁鐵型磁化器對棗樹進行磁化灌溉可影響棗樹的光合特性[18]。由于在該地區(qū)對苜蓿的磁化水技術(shù)的研究上尚未查到相關(guān)文獻，因此研究采用1 000、3 000和5 000 gs三個不同磁化強度對苜蓿生長和產(chǎn)量的影響進行了分析，雖然其試驗結(jié)果與多數(shù)研究結(jié)果一致[16-20]，表明磁化水灌溉可以促進苜蓿植株生長和提高產(chǎn)量，但在研究中，當(dāng)磁化強度達到一定數(shù)量級時(5 000 gs)，產(chǎn)量反而下降，說明對苜蓿進行磁化水處理并不是磁化強度越大產(chǎn)量越高，而是磁化強度對提高苜蓿產(chǎn)量上存在極值，且苜蓿屬多年生作物，一年的磁化水灌溉對苜蓿生長的影響不能充分的體現(xiàn)出來。對苜蓿合理磁化強度的選擇仍需要做進一步的試驗研究。

4 結(jié) 論

通過對2016年磁化水灌溉下苜蓿植株生長勢和產(chǎn)量的測定，對比分析表明，兩茬中各處理株高、莖粗及產(chǎn)量的變化規(guī)律一致。在苜蓿株高指標(biāo)上，CH2處理最大，CH3和CH1處理次之，CK處理最小，磁化水處理平均株高與對照處理相比兩茬分別高出3.4和7.4 cm。在苜蓿莖粗指標(biāo)上，CH3處理最大，CH2和CH1處理次之，CK處理最小，第一茬和第二茬中，平均莖粗與對照處理相比高出0.17和0.25 mm。在產(chǎn)量上，第一茬和第二茬平均產(chǎn)量與對照相比高出0.23和0.14 kg/m2。對產(chǎn)量與株高和莖粗進行擬合，表明相關(guān)關(guān)系極顯著，擬合方程為Y=-0.883 4+0.017 7X1+0.137 4X2，相關(guān)系數(shù)為0.96。

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Effects of Different Magnetic Intensity Treatments on Growth and Yield of Alfalfa

LIU Hong-bo，BAI Yun-gang，ZHANG Jiang-hui，CAO Biao，XIAO Jun

(XinjiangResearchInstituteofWaterResourcesandHydropower，Urumqi830049,China)

【Objective】 Alfalfa as the main crops cultivated in the pastoral areas of Xinjiang, due to drought, high evapotranspiration and other special natural conditions, many problems such as excessive irrigation quota and high consumption and low efficiency resulted in it. Based on the drip irrigation technology, through the magnetic treatment on the magnetization under the growth and yield of alfalfa, this project aims to clarify the law of alfalfa growth under the condition of magnetization and provide data support for high quality and high yield of alfalfa and reasonable irrigation system. 【Method】Setting 1,000 GS, 3,000 GS and 5,000 GS of three different magnetization, irrigation quota of 3,600 m3/hm2, and irrigation quota of 300 m3/hm2, the growth index and yield index of alfalfa under different magnetic intensities were monitored and the changes of plant growth and yield index were analyzed, thus understanding the effect of magnetization treatment on alfalfa growth. 【Result】The results show ed that magnetized water irrigation promoted the growth and yield of alfalfa, compared to the first and second stubble, the average height of magnetized water treatment were 3.4 cm and 7.4 cm higher than, the average stem diameter of the control group. The average stem diameter was 0.17 mm and 0.25 mm higher than that of the control and the average yield compared with the control group was more than 0.23 kg/m2and 0.14 kg/m2. The correlation between yield and plant height and stem diameter was linear (R=0.96), and the fitting equation wasY=-0.883,4+0.017,7X1+0.137,4X2. 【Conclusion】In the alfalfa first year growth period, magnetized water irrigation can promote the growth and yield of alfalfa, but with the magnetization increase, yield would decrease, and the alfalfa is a perennial crop, reasonable selection of magnetization still needs to be further researched in selecting reasonable magnetization intensity in the future.

alfalfa; magnetization intensity; yield

BAI Yun-gang(1974-), male, native place: Qitai, Xinjiang. Professor senior engineer, doctor,research field: Agricultural soil and water engineering research and technology promotion, (E-mail)xjbaiyg@sina.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.04.020

2017-01-07

自治區(qū)科技支撐項目“新疆牧草節(jié)水增效灌溉技術(shù)研究與示范”(201431107)

劉洪波(1982-)，男，湖北天門人，工程師，碩士，研究方向為水分高效利用，(E-mail)lhb090@163.com

白云崗(1974-)，男，新疆奇臺人，教授級高工，博士，研究方向為農(nóng)業(yè)水土工程，(E-mail)xjbaiyg@sina.com

S542+4

A

1001-4330(2017)04-0742-06

Supported by: Supported by Xinjiang Uyghur Autonomous Region's Key Technology R&D Program "Research and demonstration of water saving and efficiency increasing irrigation technology in Xinjiang"(201431107)