水氮供應(yīng)對地下滴灌紫花苜蓿生產(chǎn)性能及水氮利用效率的影響

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(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.宜賓學(xué)院川茶學(xué)院，四川 宜賓 644000)

紫花苜蓿(Medicagosativa)具有產(chǎn)草量高、適應(yīng)性強、飼草營養(yǎng)價值高等優(yōu)點，被譽為“牧草之王”，是中國分布最廣，栽培歷史最悠久的豆科牧草，對中國西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境改善和農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整有極其重要的作用[1]。寧夏引黃灌區(qū)土質(zhì)良好、日照充足、有灌溉條件，紫花苜蓿每年刈割4次，年產(chǎn)干草可達(dá)18～22 t·hm-2，是寧夏乃至全國最適宜種植苜蓿的區(qū)域[2-3]。該地區(qū)降水量較少、蒸發(fā)量較大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)采用大水漫灌方式為主。近年來，農(nóng)民為了獲得高產(chǎn)，盲目過量灌水和施肥現(xiàn)象極為普遍，不僅造成水肥等資源的嚴(yán)重浪費，而且嚴(yán)重影響了紫花苜蓿的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，研究寧夏引黃灌區(qū)紫花苜蓿節(jié)水節(jié)肥的灌溉施肥制度，不僅對提高紫花苜蓿水肥利用效率有重要作用，而且對改善草地水肥狀況和緩解水資源短缺有重要意義。

水分和肥料是影響紫花苜蓿產(chǎn)量的兩大重要因素，尤其是干旱半干旱地區(qū)，適宜的水肥供應(yīng)是促進(jìn)紫花苜蓿生長發(fā)育和提高水氮利用效率的重要途徑[4-6]。張前兵等[1]研究了不同灌溉定額及分配模式對當(dāng)年紫花苜蓿種植的生產(chǎn)性能及水分利用效率的影響，結(jié)果表明，合適的灌溉定額(4500 m3·hm-2)有利于當(dāng)年苜蓿干草產(chǎn)量、水分利用效率的提高及其營養(yǎng)品質(zhì)的改善。李新樂等[7]研究表明，灌水對1、2茬苜蓿產(chǎn)量有顯著性影響，對3、4茬及全年產(chǎn)量的影響無顯著差異?；艉｛惖萚8]研究表明，紫花苜蓿干草產(chǎn)量、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量隨灌溉量增加而增加，粗纖維含量隨灌溉量增加而降低。劉曉靜等[9]的研究表明，施氮能顯著提高紫花苜蓿的株高和草產(chǎn)量，且株高和產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，同時改善了紫花苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)，顯著降低了其酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維和粗灰分的含量，提高其粗蛋白和粗脂肪的含量。郭學(xué)良等[10]通過研究不同灌溉方式對紫花苜蓿產(chǎn)量和灌水利用效率的影響，結(jié)果表明與大水漫灌相比，地下滴灌在少用50.8%灌溉水的情況下提高約21.6%干草產(chǎn)量。針對紫花苜蓿水肥管理展開的眾多研究中，多以水、氮等單因子來評價不同灌水量或施氮量對紫花苜蓿生產(chǎn)性能的影響，而關(guān)于水氮一體化對紫花苜蓿整個生長季內(nèi)的生產(chǎn)性能及水氮利用效率的研究，尤其是從地下滴灌的角度分析寧夏引黃灌區(qū)不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿的生長、產(chǎn)量及水氮利用效率研究鮮見報道。因此，本研究設(shè)置不同施氮量和灌水量對地下滴灌紫花苜蓿整個生長季內(nèi)的生長和干草產(chǎn)量的影響，探討不同水氮供應(yīng)下紫花苜蓿對水分和氮素的利用效率，以期科學(xué)合理地對水肥進(jìn)行調(diào)控，為寧夏引黃灌區(qū)紫花苜蓿大面積推廣節(jié)水、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地設(shè)在寧夏農(nóng)墾局賀蘭山茂盛草業(yè)有限公司核心試驗站。該試驗站位于銀川市境內(nèi)(38°31′ N，106°8′E)，海拔1037 m。試驗區(qū)屬中溫帶大陸性氣候，年平均日照時數(shù)3000 h以上，年平均氣溫8.5 ℃，是全國太陽輻射和日照時數(shù)最多的地區(qū)之一。全年無霜期157 d，年平均降水量203 mm，降水主要集中在7-9月。試驗田排灌方便，土壤類型為淡灰鈣土，土壤耕層(0～20 cm)土壤容重為1.51 g·cm-3，田間持水量為21.95%，pH值為8.61，有機質(zhì)含量13.43 g·kg-1，全鹽含量0.26 g·kg-1，堿解氮43.91 mg·kg-1，速效磷10.65 mg·kg-1，速效鉀128.26 mg·kg-1。

1.2 試驗材料

供試品種為紫花苜蓿‘巨能7號’(M.sativacv. MagnumⅦ)，由北京克勞沃草業(yè)技術(shù)開發(fā)中心提供。2016年5月16日人工開溝條播，播種量22.5 kg·hm-2，播深2 cm，行距22.5 cm。試驗地采用地下滴灌方式進(jìn)行灌水，滴灌材料由銀川沃爾森節(jié)水灌溉有限公司提供。滴灌帶間距60 cm，埋深20 cm，滴頭間距30 cm，滴頭流量3.0 L·h-1，用水表控制灌溉水量。

1.3 試驗設(shè)計

試驗時間為2017年3-10月，采用裂區(qū)設(shè)計，主處理為滴灌量，副處理為施氮量。滴灌量共設(shè)置4個水平：480(W1)、550(W2)、620(W3)和690 mm(W4)；施氮量共設(shè)置4個水平：無氮(N0，0)、低氮(N1，60 kg·hm-2)、中氮(N2，120 kg·hm-2)和高氮(N3，180 kg·hm-2)結(jié)合灌溉進(jìn)行，氮源為尿素(含N 46.4%)。試驗共16個處理，每個處理重復(fù)3次，小區(qū)面積為4 m×6 m，為防止試驗處理間水分與氮素移動，各試驗小區(qū)之間設(shè)置1 m的人行走道。紫花苜蓿全生育期滴灌11次，施肥4次，采用人工撒施方式進(jìn)行施肥，紫花苜蓿生長季內(nèi)田間管理措施等同當(dāng)?shù)仄胀ù筇?。紫花苜蓿不同生長季的具體水氮供應(yīng)時間及分配比例見表1。2017年紫花苜蓿全生長季內(nèi)降水量為167.5 mm。紫花苜蓿整個生長季內(nèi)共刈割4次，分別于初花期的5月24日、6月25日、7月30日和9月16日進(jìn)行。

表1 地下滴灌紫花苜蓿生長季水氮分配比例Table 1 Irrigation and nitrogen amount distribution proportion during alfalfa growth period

1.4 測定項目與方法

1.4.1產(chǎn)量測定 紫花苜蓿初花期分別在各個試驗小區(qū)內(nèi)用對角線法取3處樣方，每處樣方選取1 m×1 m進(jìn)行刈割，留茬5 cm 左右，田間測定小區(qū)紫花苜蓿鮮草產(chǎn)量，然后將鮮草樣帶回實驗室，置于陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干至恒定質(zhì)量，測定紫花苜蓿干草產(chǎn)量。

1.4.2株高測定 在不同處理的各個小區(qū)內(nèi)隨機選取紫花苜蓿植株20株，用直尺測定其頂部到地表的垂直高度，求其平均值。

1.4.3莖粗測定 對測定株高的20株單株用游標(biāo)卡尺測量距離地面5 cm處莖粗。

1.4.4耗水量測定 紫花苜蓿耗水量采用農(nóng)田水量平衡方程計算[11]：

ET=P+I+U-ΔWs-R-D

式中：ET為紫花苜蓿生育期耗水量(mm)；P為紫花苜蓿生育期內(nèi)降水量(mm)；I為紫花苜蓿生育期內(nèi)灌水量(mm)；U為地下水補給量(mm)；ΔWs為試驗初期和末期土壤貯水量的變化量(mm)，由試驗獲得：在紫花苜蓿返青前與收獲后分別用土鉆取土樣(0～120 cm)、每10 cm取樣一次，采用烘干法，測定各層土壤含水量(%)；R為地表徑流量(mm)；D為深層滲漏量(mm)。由于本試驗區(qū)地勢平坦，地下水埋藏較深，U、R和D均忽略不計，因此公式可簡化為：

ET=P+I-ΔWs水分利用效率(water use efficiency,WUE)=紫花苜蓿全年干草產(chǎn)量/生育期耗水量灌溉水分利用效率(irrigation water use efficiency,IWUE)=紫花苜蓿全年干草產(chǎn)量/生育期灌水量氮肥偏生產(chǎn)力(partial factor productivity of nitrogen,PFPN)=紫花苜蓿全年干草產(chǎn)量/生育期施氮量氮肥農(nóng)學(xué)效率(agronomic nitrogen use efficiency,ANUE)=(施氮區(qū)紫花苜蓿全年干草產(chǎn)量-不施氮區(qū)紫花苜蓿全年干草產(chǎn)量)/施氮量

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理，用SPSS 17.0進(jìn)行方差分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較顯著性水平：顯著(P<0.05)；極顯著(P<0.01)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水氮供應(yīng)對紫花苜蓿株高的影響

由圖1所示，不同水氮處理對紫花苜蓿的株高有不同程度的影響。從不同茬次來看，紫花苜蓿的株高為第2茬>第1茬>第3茬>第4茬；經(jīng)方差分析，第1、2、3茬株高均顯著高于第4茬(P<0.05)，第1、2、3茬株高差異不顯著(P>0.05)。苜蓿刈割第1茬，在相同滴灌量水平下，紫花苜蓿的株高隨施氮量的增加而逐漸增高，N1、N2、N3施氮水平下紫花苜蓿株高顯著高于N0水平(P<0.05)，N1和N2、N3之間差異顯著(P<0.05)，而N2和N3處理之間差異不顯著(P>0.05)；在相同施氮量水平下，紫花苜蓿的株高隨滴灌量的增加而增高，W1水平下紫花苜蓿株高顯著低于W2、W3和W4(P<0.05)，W2和W3、W4處理之間差異顯著(P<0.05)，W3和W4處理之間差異不顯著(P>0.05)。第2茬，除W2N3處理外，不同水氮處理下株高變化規(guī)律與第1茬基本一致，各處理均表現(xiàn)為株高隨施氮量和滴灌量的增加而逐漸增高的趨勢。第3茬，在相同滴灌量水平下，紫花苜蓿株高隨著施氮量的增加而增加，當(dāng)施氮量增加到一定值時，繼續(xù)增施氮肥，其增高效果在不同滴灌量水平下表現(xiàn)出不同的趨勢；其中在W2和W3水平下，紫花苜蓿株高隨施氮量的增加而增高，而在W1和W4水平下，當(dāng)施氮量低于N2時，株高隨施氮量的增加而增加，超過N2時則略有下降；在同一施氮量水平下，N0、N1、N2施氮水平下紫花苜蓿株高隨滴灌量的增加而增高，而在N3施氮水平下，當(dāng)?shù)喂嗔康陀赪3時，株高隨滴灌量的增加而增加，超過W3時則略有下降，經(jīng)方差分析表明，W1處理下紫花苜蓿株高顯著低于W2、W3、W4處理(P<0.05)，而W2、W3、W4處理之間差異不顯著(P>0.05)。苜蓿刈割第4茬，紫花苜蓿的株高隨滴灌量、施氮量的增加沒有明顯的變化趨勢。

2.2 水氮供應(yīng)對紫花苜蓿莖粗的影響

由圖2所示，紫花苜蓿全生長季內(nèi)的莖粗表現(xiàn)為第1茬>第2茬>第3茬>第4茬，表明隨著紫花苜蓿的刈割茬次的增加莖粗逐漸變細(xì)。苜蓿刈割第1茬，在W1、W2和W3水平下，紫花苜蓿莖粗隨施氮量的增加而增加，而在滴灌量W4水平下，當(dāng)施氮量低于N2施肥水平時，莖粗隨施氮量的增加而增加，超過N2時則略有下降；在相同施氮量水平下，苜蓿的莖粗隨滴灌量的增加而增粗，W1滴灌量水平下紫花苜蓿莖粗均低于W2、W3和W4，W1和W2之間差異不顯著(P>0.05)，W1和W3、W4之間差異顯著(P<0.05)，W2、W3、W4之間差異不顯著(P>0.05)。苜蓿刈割第2茬，滴灌量為W1和W4水平下，紫花苜蓿的莖粗隨施氮量的增加而增粗，在W2和W3水平下，當(dāng)施氮量低于N1水平時，莖粗隨施氮量的增加而增加，超過N1時則略有下降；在相同施氮量水平時，N0、N1下莖粗隨滴灌量的增加而增高，而N2、N3水平下紫花苜蓿莖粗隨滴灌量的增加沒有明顯的變化趨勢。苜蓿刈割第3茬，W1、W2、W3水平下紫花苜蓿莖粗隨施氮量的增加而增粗，而滴灌量增加至W4水平時，紫花苜蓿莖粗隨施氮量的增加沒有明顯的變化趨勢。在相同施氮量水平下，在N0、N1、N2水平下莖粗隨滴灌量的增加而增粗，而在N3水平下，莖粗隨滴灌量的增加沒有明顯變化趨勢。苜蓿刈割第4茬，紫花苜蓿的莖粗隨滴灌量、施氮量的增加均沒有明顯的變化趨勢。

圖1 水氮供應(yīng)對紫花苜蓿株高的影響Fig.1 Effects of different water and nitrogen supply on the plant height of alfalfa 不同小寫字母表示紫花苜蓿同一茬次內(nèi)差異顯著(P<0.05)，下同。Different lowercase letters indicate significant differences (P<0.05) among different treatments in the same stubble times of alfalfa, the same below.

圖2 水氮供應(yīng)對紫花苜蓿莖粗的影響Fig.2 Effects of different water and nitrogen supply on the stem diameter of alfalfa

2.3 不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿產(chǎn)量的影響

2.3.1不同水氮供應(yīng)對不同茬次紫花苜蓿產(chǎn)量的影響 由表2可知，不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿不同茬次的干草產(chǎn)量有不同的影響。第1、2茬的紫花苜蓿干草產(chǎn)量均隨滴灌量的增加而增加(P<0.05)，表現(xiàn)為W4>W3>W2>W1；滴灌量對第3、4茬干草產(chǎn)量的影響與第1、2茬有所不同，具體表現(xiàn)為，當(dāng)?shù)喂嗔康陀赪3水平時，苜蓿干草產(chǎn)量隨滴灌量的增加而增加，超過W3時干草產(chǎn)量略有下降。施氮量對第1、4茬紫花苜蓿干草產(chǎn)量有顯著的提高(P<0.05)，施氮的增產(chǎn)效果為N3>N2>N1>N0，即施氮越多增產(chǎn)越明顯；與不施氮(N0)相比，N1、N2和N3處理對第1茬苜蓿干草產(chǎn)量分別增產(chǎn)142、459和585 kg·hm-2，增產(chǎn)率分比為3.4%、11.1%和14.1%；第4茬苜蓿N1、N2和N3水平下干草產(chǎn)量比N0分別增產(chǎn)166、273和361 kg·hm-2，增產(chǎn)率分比為5.5%、9.1%和12.1%，可見施氮對第1、4茬有明顯的增產(chǎn)效果，且以第1茬增產(chǎn)幅度最大。施氮對第2、3茬苜蓿干草的影響與第1、4茬有所不同，當(dāng)施氮量低于N2時，苜蓿干草產(chǎn)量隨施氮量的增加而顯著增加(P<0.05)，當(dāng)施氮量超過N2時，隨施氮量的增加紫花苜蓿干草產(chǎn)量明顯降低(P<0.05)。

表2 水氮供應(yīng)對各茬紫花苜蓿干草產(chǎn)量的影響Table 2 Effect of water and nitrogen supply on the dry forage yield of alfalfa for each harvest (kg·hm-2)

注：數(shù)據(jù)為3個重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。同列不同小寫字母表示在P<0.05水平下差異顯著；**表示差異極顯著。

Note： The data is the average of three duplicates±standard deviation. Different letters in the same column indicate significant difference at theP<0.05 level. ** Means much significant difference.

2.3.2不同水氮供應(yīng)對紫花苜?？偖a(chǎn)量的影響 由圖3所示，不同水氮處理對紫花苜蓿全年總干草產(chǎn)量有不同程度的影響，其中W3N2處理下全年干草總產(chǎn)量最高，為18306 kg·hm-2，W1N0處理最小，為14044 kg·hm-2。在同一滴灌量水平下，W1、W2和W4處理下全年干草產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，而在W3處理下，當(dāng)施氮量低于N2(120 kg·hm-2)時，干草產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，施氮量超過120 kg·hm-2時干草產(chǎn)量則略有下降。在相同施氮量水平時，因滴灌量的不同，各施氮量在不同滴灌量水平下表現(xiàn)出不同的趨勢，在N0、N1和N2施氮水平下，當(dāng)?shù)喂嗔康陀赪3(410 mm)水平時，全年干草產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，超過W3水平時呈下降趨勢；在N3水平下，當(dāng)?shù)喂嗔康陀赪2水平時，全年干草產(chǎn)量增高隨滴灌量的增加而增加，當(dāng)?shù)喂嗔砍^W2水平時則略有下降。同一施氮量水平下(4個滴灌量水平平均值)全年總干草產(chǎn)量表現(xiàn)為N3>N2>N1>N0，而同一滴灌量水平下(4個施氮量水平平均值)全年總干草產(chǎn)量表現(xiàn)為W3>W4>W2>W1。從表2可以看出，滴灌量、施氮量作為單一因子和水氮交互作用均對紫花苜蓿全年干草產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01)，且氮素作用[F氮素=351.02>F0.05(3,24)=4.72]>水分作用[F水分=190.31>F0.05(3,24)=4.72]>水氮交互作用[F交互作用=16.59>F0.05(9,24)=3.26]。

2.4 不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿水氮利用效率的影響

2.4.1不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿水分利用效率的影響 如圖4所示，不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿灌溉水利用效率(IWUE)和水分利用效率(WUE)影響的變化趨勢基本一致。IWUE最大值出現(xiàn)在W1N3處理，為53.6 kg·hm-2·mm-1，WUE的最大值出現(xiàn)在W1N3處理，為33.2 kg·hm-2·mm-1，WUE和IWUE 最小值均在W4N0處理下, 其值分別為34.5和24.4 kg·hm-2·mm-1。在同一灌水量條件下，隨著施氮量的增加，W1、W2和W4水平下IWUE均呈現(xiàn)上升趨勢；在W3處理下，當(dāng)施氮量低于N2時，紫花苜蓿IWUE隨著施氮量的增加而增加，當(dāng)施氮量增加至N2繼續(xù)增加時，則紫花苜蓿IWUE略有下降；W1、W2、W3和W4水平下，N0水平的紫花苜蓿IWUE比N3水平分別下降了18.1%、16.5%、10.2%和11.7%；紫花苜蓿的WUE隨施氮量的變化規(guī)律，與IWUE影響類似。在同一施氮量條件下，N0、N1、N2和N3水平下紫花苜蓿IWUE和WUE均隨滴灌量的增加呈逐漸下降趨勢。經(jīng)方差分析可知，滴灌量、施氮量及水氮交互效應(yīng)均對紫花苜蓿IWUE和WUE的影響達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。

2.4.2不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿氮素利用效率的影響 從圖5可以看出，紫花苜蓿氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)在4個滴灌量處理中最小值均出現(xiàn)在高氮處理(N3)，最大值均出現(xiàn)在低氮處理(N1)。同一滴灌量條件下，PFPN隨施氮量的增加而顯著降低；施氮量相同時，PFPN隨滴灌量的增加呈先增加后降低趨勢，表現(xiàn)為W3>W4>W2>W1，即當(dāng)?shù)喂嗔康陀赪3處理時，PFPN隨滴灌量的增加而有所提高，滴灌量增加至W3繼續(xù)增加時，PFPN略有下降。其中最大值出現(xiàn)在W3N1，為229.8 kg·kg-1，其次是W4N1，為226.6 kg·kg-1，兩者之間差異不顯著(P>0.05)。經(jīng)方差分析可知，滴灌量、施氮量及水氮交互效應(yīng)均對紫花苜蓿PFPN的影響達(dá)到極顯著差異水平(P<0.01)。

圖3 不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿全年干草產(chǎn)量的影響Fig.3 Effects of different water and nitrogen supply on year dry forage yield of alfalfa

圖4 不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿灌溉水利用效率和水分利用效率的影響Fig.4 Effects of water and nitrogen supply on irrigation water use efficiency and water use efficiency of alfalfa

圖5 不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率的影響 Fig.5 Effects of water and nitrogen supply on partial factor productivity of nitrogen and agronomic nitrogen efficiency of alfalfa

紫花苜蓿氮肥農(nóng)學(xué)效率(ANUE)與氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)變化趨勢不同。同一滴灌量條件下，W1、W2和W3處理下，ANUE隨施氮量的增加表現(xiàn)為先增大后降低趨勢，ANUE最大值均出現(xiàn)在中氮(N2)處理；而對于W4處理，ANUE隨施氮量的增加而降低，ANUE最大值均出現(xiàn)在低氮(N1)處理。施氮量相同時，低氮(N1)和高氮(N3)處理下紫花苜蓿的ANUE隨滴灌量增加表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢，而在中氮(N2)處理下，ANUE隨滴灌量的增加表現(xiàn)為先升高后降低趨勢。其中最大值出現(xiàn)在W2N2處理，為20.8 kg·kg-1，其次是W1N2，為20.5 kg·kg-1，兩者之間差異不顯著(P>0.05)。經(jīng)方差分析可知，滴灌量、施氮量及水氮交互效應(yīng)均對紫花苜蓿PFPN的影響達(dá)到極顯著差異水平(P<0.01)。

3 討論

灌溉和施氮對作物的作用和功能不是孤立的，它們既具有協(xié)同作用，又具有拮抗作用[8,12-14]。在一定水氮供應(yīng)范圍內(nèi)，灌溉能有效地提高作物對氮素的吸收、轉(zhuǎn)化和利用，而適當(dāng)增施氮肥可以在一定程度上減小土壤水分不足對作物生長發(fā)育造成的負(fù)效應(yīng)[15-16]。研究發(fā)現(xiàn)，在灌水量較為充足的條件下，紫花苜蓿莖的生長速率增加，株高增高，葉面積增大，其葉片的光合作用也明顯增強[17-19]，而在水分脅迫下，紫花苜蓿主莖高度、主莖節(jié)數(shù)、總分枝數(shù)明顯減小，抑制了紫花苜蓿的光合速率，從而使苜蓿的干草產(chǎn)量下降[20-21]。施氮可明顯增加紫花苜蓿植株的生長高度[9,22]和增大苜蓿的葉面積[23]，從而有助于改善作物自身截獲太陽輻射量，提高其光合速率，最終獲得較高的產(chǎn)量[12,14]。過量的施氮則會降低紫花苜蓿的氮肥利用效率和增產(chǎn)效果，并使土壤硝態(tài)氮大量積累導(dǎo)致環(huán)境污染。本研究分析了不同水氮供應(yīng)對紫花苜蓿全生長季內(nèi)的生長、產(chǎn)量和水氮利用效率的影響，結(jié)果表明水氮供應(yīng)對紫花苜蓿不同茬次的株高、莖粗和干草產(chǎn)量和水氮利用效率均有不同程度的影響。不同滴灌量處理對第1、2茬苜蓿干草產(chǎn)量的影響較第3、4茬顯著，且隨滴灌量增加增產(chǎn)效果越明顯。這與李新樂等[7]和王慶鎖等[21]的研究結(jié)果一致。第1、2茬紫花苜蓿生長季內(nèi)，降水量相對較少，只有充分灌溉對紫花苜蓿具有較大的增產(chǎn)效果；第3、4茬苜蓿生長季內(nèi)，降水量相對較高，降水對苜蓿草地土壤水分的補償作用較大，土壤含水量明顯提高，適當(dāng)灌溉就能滿足苜蓿生長需要，因此，增加滴灌量對紫花苜蓿第3、4茬干草產(chǎn)量增產(chǎn)作用不明顯。

針對水肥供應(yīng)對水分利用效率的研究也很多。馮萌等[12]研究表明，施氮能提高紫花苜蓿根系體積、根系生物量，提高根系的吸水功能，從而提高了苜蓿的產(chǎn)量和水分利用效率。張前兵等[1]研究表明，隨灌溉量增加水分利用效率逐漸降低，而在相同滴灌量條件下，不同的灌溉定額分配下苜蓿的水分利用效率差異顯著，刈割前灌溉本茬次的總灌水量的35%，并在刈割后灌溉本茬次總灌水量的65%的灌溉額定分配方式，更有利于苜蓿植株對水分的吸收利用，進(jìn)而進(jìn)一步提高了苜蓿的產(chǎn)量和水分利用效率。霍海麗等[8]研究表明，灌水過多或者過少都不利于紫花苜蓿產(chǎn)量和水分利用效率的提高，適當(dāng)?shù)毓喔攘靠捎行岣咦匣ㄜ俎５乃掷眯?。本試驗研究表明施氮量對IWUE和WUE的影響因滴灌量的不同表現(xiàn)出不同的趨勢，即在W1、W2和W4水平下，IWUE和WUE隨施氮量的增加均呈上升趨勢，而在W3水平下，IWUE和WUE隨著施氮量的增加而增加，當(dāng)施氮量增加至N2(120 kg·hm-2)水平繼續(xù)增加時IWUE和WUE略有下降，說明適宜的滴灌量和施氮量就滿足了紫花苜蓿生長發(fā)育所需要的水分和氮素，達(dá)到以肥調(diào)水的目的，從而有效提高了紫花苜蓿的水分利用效率。

水氮供應(yīng)不僅影響了紫花苜蓿的生產(chǎn)性能和水分利用效率，對氮肥利用效率也有影響。灌溉和施氮可以改變作物生長環(huán)境，在一定范圍內(nèi)作物的根系生長速度隨土壤水分和養(yǎng)分的提高而增加，當(dāng)水氮不足或者水氮過度都會改變作物根系的生長發(fā)育狀況和分布特征，影響了作物對水分和氮素的吸收和利用，進(jìn)而影響到作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量及養(yǎng)分的利用效率[12-13,15]。氮肥偏生產(chǎn)力在一定程度上反映了生產(chǎn)一定產(chǎn)品需要付出的化肥代價，對施肥的宏觀決策有一定的指導(dǎo)意義，而氮肥農(nóng)學(xué)效率是評價氮肥增產(chǎn)效益較為準(zhǔn)確的指標(biāo)[11,24]。本試驗研究表明紫花苜蓿氮肥農(nóng)學(xué)效率(ANUE)隨施氮量增加在不同滴灌量下表現(xiàn)出不同的變化趨勢，在W1、W2和W3水平下，ANUE隨施氮量的增加表現(xiàn)為先增大后降低趨勢，ANUE最大值均出現(xiàn)在中氮(N2)處理；在W4水平，ANUE隨施氮量的增加而降低，氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)則隨施氮量的增加而顯著降低。ANUE隨滴灌量的增加呈先降低后升高的趨勢，而PFPN呈先增加后降低趨勢。因此，適宜的施氮量和滴灌量可以提高紫花苜蓿的ANUE和PFPN。

4 結(jié)論

合理的水氮供應(yīng)是寧夏引黃灌區(qū)地下滴灌紫花苜蓿高產(chǎn)高效的關(guān)鍵措施。本研究中，水氮供應(yīng)對紫花苜蓿不同茬次的株高、莖粗、干草產(chǎn)量和水氮利用效率均有不同程度的影響。紫花苜蓿第1、2茬干草產(chǎn)量均隨滴灌量的增加而增加，而施氮量對第1、4茬和全年干草產(chǎn)量有顯著的提高，其中滴灌量、施氮量和水氮交互作用增產(chǎn)效應(yīng)極顯著(P<0.01)。增加滴灌量，降低施氮量，紫花苜蓿的水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)均逐漸下降，WUE和IWUE最小值均出現(xiàn)在W4N0處理下，且該處理下的WUE和IWUE均明顯小于其他處理。紫花苜蓿氮肥農(nóng)學(xué)效率(ANUE)隨施氮量增加在不同滴灌量下表現(xiàn)出不同的變化趨勢，在W1、W2和W3水平下，ANUE最大值均出現(xiàn)在N2水平(120 kg·hm-2)；在W4水平下，ANUE隨施氮量的增加而降低，氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)則隨施氮量的增加而顯著降低。ANUE隨滴灌量的增加先降低后升高的趨勢，而PFPN呈先增加后降低趨勢，說明適當(dāng)增加滴灌量可以提高紫花苜蓿的ANUE和PFPN。綜合考慮紫花苜蓿產(chǎn)量效應(yīng)和資源利用、環(huán)境等綜合效應(yīng)方面考慮，W3N2(滴灌量為620 mm，施氮量為120 kg·hm-2)處理是寧夏引黃灌區(qū)地下滴灌紫花苜蓿種植較為適宜的水氮組合。