關(guān)中平原土壤水分高效利用苜蓿品種篩選研究

張康柱 李志騫 白杜娟

摘要：為了給關(guān)中平原篩選產(chǎn)草量高、水分利用效率高的優(yōu)良苜蓿品種，以關(guān)中平原的主栽苜蓿品種關(guān)中苜蓿為對照，監(jiān)測巨能601、巨能耐濕、雷霆、丹農(nóng)VNS、北極熊等9個苜蓿品種不同刈割期的產(chǎn)草量以及0～200 cm土層土壤水分含量、土壤水分利用效率。結(jié)果表明，在降水量豐富的年份且可灌溉的關(guān)中平原，不同苜蓿品種從返青至最后一次刈割期前的田間耗水量基本一致且無顯著性差異，其中巨能601的產(chǎn)草量及土壤水分利用效率顯著高于其他品種，而關(guān)中苜蓿的產(chǎn)草量及土壤水分利用效率顯著低于其他品種。關(guān)中平原應(yīng)以產(chǎn)草量高、水分利用效率高的巨能601作為主要推廣品種，淘汰產(chǎn)草量低、水分利用效率低的關(guān)中苜蓿。

關(guān)鍵詞：苜蓿;品種;產(chǎn)草量;土壤水分;土壤水分利用效率

中圖分類號： S551+.703.7 ?文獻標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）03-0184-06

苜蓿（Medicago sativa L.）適應(yīng)性廣，抗旱性強，產(chǎn)草量高，不僅是世界上種植面積最大的多年生優(yōu)質(zhì)豆科牧草[1-3]，而且是關(guān)中平原栽培的一類高蛋白、高纖維的優(yōu)質(zhì)蔬菜。近年來，隨著糧食作物經(jīng)濟效益的不斷降低及“糧-經(jīng)-飼”三元種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，苜蓿已經(jīng)成為傳統(tǒng)糧食產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中的一個重要產(chǎn)業(yè)[4]。水分利用效率是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個重要指標(biāo)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)研究中的重要理論問題之一。苜蓿生長發(fā)育期需水較多且土壤水分利用效率較低[5]，有關(guān)苜?？购敌訹6-7]、不同灌溉方式對苜蓿生長發(fā)育的影響[8-12]及不同栽培措施提高苜蓿土壤水分利用效率[13-14]的報道較多。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的眾多因素中，品種的貢獻率往往超過30%[15]，但有關(guān)不同苜蓿品種對土壤水分利用的影響報道[16-17]較少。關(guān)中平原又稱渭河平原，是黃河流域傳統(tǒng)的糧棉生產(chǎn)基地，隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整及當(dāng)?shù)孛癖妼俎５牟墒?，苜蓿種植面積不斷增加[18]，但種植的品種大多數(shù)為關(guān)中苜蓿，產(chǎn)草量較低且土壤水分利用效率低，關(guān)中平原急需產(chǎn)草量高且土壤水分利用效率較高的優(yōu)良苜蓿品種。為了鑒別陜西省近年來引進、選育的優(yōu)良苜蓿優(yōu)良品種的產(chǎn)草量及土壤水分利用效率，為關(guān)中平原苜蓿推廣提供依據(jù)，于2015—2017年開展了土壤水分高效利用苜蓿品種篩選研究。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于關(guān)中平原中部的涇陽縣，陜西省畜牧產(chǎn)業(yè)試驗示范中心，位于108°56′38″E，34°34′28″N，海拔435 m。試驗地年均氣溫為13 ℃，最低氣溫為 -20.8 ℃，最高氣溫為41.4 ℃;年均降水量為 548.7 mm;年日照時數(shù)為2 195.2 h，無霜期為213 d，為暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。試驗地地處涇河下游，排灌方便，土壤為塿土，質(zhì)地為粉沙黏壤質(zhì)，耕層土壤容重為1.28 g/cm3，土壤孔隙度為51%，田間持水量為22%，凋萎系數(shù)為8.6%，土壤有機質(zhì)含量為1.1%，全氮含量為0.914 g/kg，全磷含量為 1.77 g/kg，全鉀含量為21.03 g/kg，堿解氮含量為63.21 mg/kg，速效磷含量為2.78 mg/kg，速效鉀含量為201.34 mg/kg，pH值為7.98。20～200 cm 土層土壤比較均一，平均土壤容重為 1.30 g/cm3。

1.2 供試材料

供試材料為陜西省近年來從國內(nèi)外引進、選育的優(yōu)良苜蓿品種，分別為維多利亞、SR4030、MF4020、前景、雷霆、北極熊、巨能601、巨能耐濕、丹農(nóng)VNS及當(dāng)?shù)氐年P(guān)中苜蓿共10個品種。不同品種均于2015年10月8日播種，行距為30 cm，播種深度為2.0 cm，播種量均為15.0 kg/hm2。不同小區(qū)之間間隔1.2 m，邊緣修高為30 cm、底寬為30 cm的田埂，防止灌溉水串灌及相互滲透。

1.3 試驗設(shè)計

2015年至2016年為預(yù)試驗階段，2017年為試驗監(jiān)測階段。

試驗以關(guān)中苜蓿為對照，監(jiān)測維多利亞、SR4030、MF4020、前景、雷霆、北極熊、巨能601、巨能耐濕、丹農(nóng)VNS在關(guān)中平原灌區(qū)的產(chǎn)草量及其土壤水分利用效率。

試驗采用完全隨機設(shè)計，10個處理，3次重復(fù)，共30個小區(qū)，小區(qū)面積為8 m×12 m=96 m2。

1.4 測定項目

1.4.1 降水量及灌水量 試驗地設(shè)有自動雨量監(jiān)測儀，測定2017年試驗監(jiān)測期間的降水量。試驗監(jiān)測期間記錄每次的灌水日期及灌水量（灌水量通過水表計數(shù)）。

1.4.2 苜蓿生長狀況 2017年監(jiān)測苜蓿返青期、分枝期、現(xiàn)蕾期及初花期，并測定不同品種現(xiàn)蕾期及初花期的株高。

1.4.3 苜蓿產(chǎn)草量 不同苜蓿品種的產(chǎn)草量以其地上部的生物量來表示。2017年苜蓿生長發(fā)育期，當(dāng)苜蓿株高達到60 cm以上時進行刈割并記錄刈割日期及測定苜蓿株高，刈割時每個小區(qū)隨機選擇3個樣點，每個樣點1 m2，留茬高度為3 cm左右，刈割后及時稱取鮮草質(zhì)量并取其平均值作為該小區(qū)的鮮草質(zhì)量。鮮草稱樣后稱取部分鮮草，在105 ℃下殺青30 min，然后在80 ℃烘干至恒質(zhì)量，測其干草質(zhì)量并計算生物量，作為產(chǎn)草量。

1.4.4 土壤水分 于2017年苜蓿返青灌溉前及每次刈割前，以10 cm土層為一層，分層采取0～200 cm土層土壤，用烘干法測定土壤含水率，根據(jù)土壤容重、土層厚度換算成土壤水層厚度[19-20]。

1.5 農(nóng)事管理

供試苜蓿均于2015年10月8日播種，行距均為30 cm，播種深度均為2.0 cm，播種量均為 15.0 kg/hm2。2016年苜蓿返青時進行春灌并隨水追施45%青海云天復(fù)合肥120 kg/hm2，2016年當(dāng)苜蓿高度達到60 cm以上時進行刈割，每次刈割后并隨灌溉水追施尿素120 kg/hm2。2016年分別在5月30日、7月20日及9月30日進行刈割。

2017年3月3日每個小區(qū)澆返青水80 mm，并隨水追施45%青海云天復(fù)合肥120 kg/hm2。2017年當(dāng)苜蓿株高達到60 cm后進行刈割，每次刈割后根據(jù)降水狀況進行灌水，并在降水后或隨灌水追施尿素125 kg/hm2。

2015年至2017年苜蓿生長期間及時防治病蟲害并及時去除田間雜草。

1.6 數(shù)據(jù)分析方法

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007制作圖表，采用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析;若不同品種間差異顯著，則采用Duncans多重比較進行檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗期間的降水量和灌水量

2017年返青時灌水80 mm，返青至第1次刈割（5月20日）78 d降水201.3 mm;第1次刈割至第2次刈割（6月27日）38 d降水217.5 mm，灌水 80 mm;第2次刈割至第3次刈割（8月20日）54 d降水247.7 mm，灌水80 mm;第3次刈割至第4次刈割（10月15日）56 d降水807.0 mm，未進行灌溉。2017年苜蓿返青至第4次刈割共降水 1 473.5 mm，灌水240 mm，其中第3次刈割（8月20日）至第4次刈割（10月15日）的降水量遠高于常年的降水量（548.7 mm），2017年為多年少見的多雨年（圖1）。

2.2 不同苜蓿品種生長狀況

不同苜蓿品種均于2017年3月3日開始返青。不同品種的分枝期和現(xiàn)蕾期差異較大，初花期較相近，其中關(guān)中苜蓿的分枝期、現(xiàn)蕾期及初花期最早，巨能耐濕的最晚，不同品種均可在關(guān)中平原正常生長發(fā)育?，F(xiàn)蕾期、初花期時，前景、MF4020的株高較高，雷霆、丹農(nóng)VNS的株高較低（表1）。

2017年5月20日、6月27日、8月20日及10月15日對不同苜蓿品種進行刈割，從第1次刈割至最后一次刈割，不同品種的產(chǎn)草量均逐漸降低，但不同品種的株高變化不大（表2）。

無論是第1次刈割還是第4次刈割，不同品種的株高均表現(xiàn)為前景和MF4020較高，雷霆、丹農(nóng)VNS及巨能601較低。第1次刈割巨能601和雷霆的產(chǎn)草量較高，而前景、維多利亞及北極熊的較低。第2次刈割巨能601和前景的產(chǎn)草量較高，而關(guān)中苜蓿和北極熊的較低。第3次刈割巨能601、MF4020和丹農(nóng)VNS的產(chǎn)草量較高，而北極熊、維多利亞的較低。第4次刈割丹農(nóng)VNS和前景的產(chǎn)草量較高，而關(guān)中苜蓿、巨能601和雷霆的較低。

整個生長季不同品種的產(chǎn)草量表現(xiàn)為巨能601較高，然后為丹農(nóng)VNS，而關(guān)中苜蓿和北極熊的較低（表2）。

2.3 不同苜蓿品種0～200 cm土層土壤水分含量狀況

返青時不同品種的土壤水分含量均值均在 325.40 mm 左右且無顯著性差異。第1次刈割前前景、SR4030和維多利亞 0～200 cm 土層土壤水分含量顯著高于巨能601，其他品種之間無顯著性差異。第2次刈割前維多利亞的土壤水分含量較高，巨能601的較低，但不同品種之間無顯著性差異。第3次刈割前維多利亞的土壤水分含量顯著高于巨能601，其他品種之間無顯著性差異。第4次刈割前關(guān)中苜蓿的土壤水分含量較高，丹農(nóng)VNS的較低，但不同品種之間無顯著性差異（表3）。

2.4 不同苜蓿品種的田間耗水量及水分利用效率

返青至第1次刈割前巨能601的田間耗水量顯著高于前景，其他品種之間無顯著性差異;返青至第1次刈割前不同品種的土壤水分利用效率差異較大，其中巨能601的最高，其次是雷霆和巨能耐濕，而前景和維多利亞的較低，不同品種之間存在顯著性差異。第1次刈割至第2次刈割前前景的田間耗水量較高，巨能601的田間耗水量較低，不同品種之間無顯著性差異。第1次刈割至第2次刈割前巨能601、前景和SR4030的土壤水分利用效率較高，關(guān)中苜蓿、北極熊和雷霆的較低，不同品種之間存在顯著性差異。第2次刈割至第3次刈割前巨能601和SR4030的田間耗水量較高，維多利亞和北極熊的較低，不同品種之間無顯著性差異;第2次刈割至第3次刈割前巨能601和MF4020的土壤水分利用效率較高，北極熊和維多利亞的較低，不同品種之間存在顯著性差異。第3次刈割至第4次刈割前維多利亞和北極熊的田間耗水量較高，巨能601和MF4020的田間耗水量較低，不同品種之間無顯著性差異;第3次刈割至第4次刈割前丹農(nóng)VNS和前景的土壤水分利用效率較高，關(guān)中苜蓿和北極熊的較低，不同品種之間存在顯著性差異。整個生長發(fā)育期不同品種的田間土壤耗水量在1 526.80 mm左右，不同品種之間無顯著性差異;整個生長發(fā)育期巨能601的土壤水分利用效率最高，其次為丹農(nóng)VNS、雷霆和巨能耐濕，而關(guān)中苜蓿和北極熊的土壤水分利用效率最低，不同品種之間存在顯著性差異（表4）。

3 討論

水分是影響苜蓿生長發(fā)育的主要因素之一，尤其在苜蓿生長前期，輕度干旱也會限制苜蓿生長，降低苜蓿產(chǎn)草量[21-22]，但當(dāng)土壤水分過多則會引起土壤通氣不良，產(chǎn)生澇漬化，降低苜蓿土壤水分利用效率[23]。在干旱半干旱地區(qū)，苜蓿產(chǎn)草量及生長年限主要受土壤水分限制，苜蓿對土壤水分，特別是對深層土壤水分的強烈消耗是導(dǎo)致苜蓿生產(chǎn)力隨生長年限延長而降低的重要原因[1，18，24-31]。苜蓿年田間耗水量為500～800 mm，高產(chǎn)苜蓿的年田間耗水量為750～800 mm[14]，適度的土壤水分可促進苜蓿生長[32-33]。試驗地在返青期、第1次刈割后和第2次刈割后共灌水240 mm，返青至第3次刈割前共降水666.5 mm，返青至第3次刈割前試驗地土壤水分含量較高，苜蓿生長應(yīng)不受土壤水分的影響[9，13，34]，不同品種的生長應(yīng)主要與品種生長特性密切相關(guān)[5，16-17]。返青至第3次刈割前巨能601的產(chǎn)草量及土壤水分利用效率均高于其他品種，僅在第4次刈割時的產(chǎn)草量及第3次刈割至第4次刈割前的土壤水分利用效率低于前景及丹農(nóng)VNS，這主要是第3次至第4次刈割56 d降水807.0 mm，遠高于苜蓿最適宜生長的供水量，說明巨能601較前景及丹農(nóng)VNS的耐濕性、耐澇性差。由于第4次刈割所獲取的產(chǎn)草量在整個生長期所占的比例較小，整個生長期巨能601的產(chǎn)草量及土壤水分利用效率仍表現(xiàn)為最高，其次為丹農(nóng)VNS。

4 結(jié)論

在降水量豐富的年份且可灌溉的關(guān)中平原，不同苜蓿品種從返青至最后一次刈割前的田間耗水量基本一致且無顯著性差異，其中巨能601的產(chǎn)草量及土壤水分利用效率顯著高于其他品種，關(guān)中苜蓿則顯著低于其他品種。關(guān)中平原應(yīng)以產(chǎn)草量高及水分利用效率高的巨能601作為主要推廣品種，淘汰產(chǎn)草量低、水分利用效率低的關(guān)中苜蓿。

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