不同水肥組合對寧夏干旱風沙草原區(qū)固定噴灌紫花苜蓿土壤含水量及品質(zhì)的影響

劉燕茹 周乾 徐利崗

摘要 [目的]研究不同水肥組合對寧夏干旱風沙草原區(qū)固定噴灌紫花苜蓿土壤含水量及品質(zhì)的影響。[方法]通過田間試驗，對不同水肥組合下固定噴灌紫花苜蓿土壤含水量、作物水分利用效率和品質(zhì)等指標進行綜合分析。[結(jié)果]在沙土條件下，當苜蓿根區(qū)土壤含水量低于6.3%時必須灌水，灌水至土壤含水量在12.0%以上，每次灌水至40～60 cm;處理T4作物水分利用效率最高，產(chǎn)量較高，粗蛋白含量最高，適口性較好。[結(jié)論]寧夏干旱風沙草原區(qū)最優(yōu)的水肥組合方式為灌溉定額3 600 m3/hm2，施肥量N 75.0 kg/hm2、P2O5 105.0 kg/hm2、K2O 90.0 kg/hm2。

關(guān)鍵詞 干旱風沙草原區(qū);紫花苜蓿;水肥組合;水分利用效率;品質(zhì)

中圖分類號 S275.6? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）04-0201-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.054

Effects of Different Water and Fertilizer Combinations on Soil Moisture Content and Quality of Alfalfa with Fixed Spray Irrigation in Drought Sandy Savanes Region of Ningxia

LIU Yan-ru1，ZHOU Qian2，XU Li-gang2 （1.Ningxia Agricultural Comprehensive Development Center，Yinchuan， Ningxia 750002;2.Ningxia Institute of Water Resources Research，Yinchuan，Ningxia? 750021）

Abstract [Objective]To study the effects of different water and fertilizer combinations on soil moisture content and quality of alfalfa under fixed spray irrigation in drought sandy savanes region of Ningxia.[Method]Through field experiment， the soil moisture content，crop water use efficiency and quality of alfalfa with fixed spray irrigation under different water and fertilizer combinations were comprehensively analyzed.[Result]The result indicates that， under sandy soil conditions， when the soil moisture content in alfalfa root zone was lower than 6.3%，? irrigation must be carried out until the soil moisture content was more than 12.0%， and each irrigation depth was 40-60? cm.T4 treatment had the highest water use efficiency， higher yield， the highest crude protein content and good palatability.[Conclusion]The best combination of water and fertilizer in drought sandy savanes region of Ningxia was as follows：the irrigation quota of 3 600 m3/hm2，the amount of N，P，K fertilizer of 75.0，105.0 and 90.0 kg/hm2 respectively.

Key words Drought sandy savanes region;Alfalfa;Water and fertilizer combinations;Water use efficiency;Quality

基金項目

國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFC0400305）;寧夏重點研發(fā)計劃項目（2019BBF02029）;寧夏人才項目（ KJT2016005）。

作者簡介 劉燕茹（1989—），女，寧夏平羅人，助理工程師，從事節(jié)水灌溉與管理研究。通信作者，工程師，碩士，從事節(jié)水灌溉與水土保持研究。

收稿日期 2020-07-23

水資源明顯短缺、水肥協(xié)同效率不高是目前農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域存在的突出問題，它不僅關(guān)系到國家糧食安全和生態(tài)安全， 而且關(guān)乎到國家安全[1]。農(nóng)業(yè)節(jié)水與水肥一體化將是緩解我國水資源供需矛盾的主要途徑[2]。近年來，大面積示范試驗表明，與傳統(tǒng)方式相比，水肥一體化技術(shù)可以減少肥料揮發(fā)、固定以及淋洗的損失，肥料利用率可以提高30%～50%，水分利用率可以提高40%～60%[3]。寧夏地處西北內(nèi)陸干旱區(qū)，氣候干旱少雨，水資源極為匱乏。針對寧夏農(nóng)業(yè)用水日趨緊張的現(xiàn)狀，為了使水資源得到高效利用，大力推廣高效節(jié)水灌溉與水肥一體化技術(shù)尤為重要[4-6]。在寧夏干旱風沙草原區(qū)，面積集約化程度高，噴灌是最重要的苜蓿節(jié)水灌溉方式，因此摸清水肥一體化條件下苜蓿噴灌灌溉制度、水肥協(xié)同效應(yīng)等問題對于提高苜蓿噴灌水肥協(xié)同效率、產(chǎn)量及推廣苜蓿噴灌灌溉技術(shù)、挖掘農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力尤為重要[7-9]。筆者針對寧夏干旱風沙草原區(qū)水資源短缺及優(yōu)化配置不合理的問題，采用固定噴灌灌溉技術(shù)，通過田間試驗研究水肥一體化下苜蓿固定噴灌灌溉與施肥交互作用的機理，探討了水肥協(xié)同效應(yīng)與紫花苜蓿作物利用效率和品質(zhì)之間的關(guān)系，提出了適宜寧夏干旱風沙草原區(qū)苜蓿固定噴灌水肥最優(yōu)組合方式，對于提高紫花苜蓿的作物水分利用效率和品質(zhì)[10-13]，促進寧夏干旱風沙草原區(qū)草畜產(chǎn)業(yè)發(fā)展、緩解寧夏水資源短缺、減少面源污染、提高水資源和肥料利用效率和效益具有重要意義[14-15]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗地位于寧夏回族自治區(qū)吳忠市鹽池縣青山鄉(xiāng)旺四灘村。鹽池縣位于寧夏回族自治區(qū)中南部，隸屬吳忠市管轄，地處陜、甘、寧、蒙四?。▍^(qū)）交界地帶，地理位置106°30′～107°47′E，37°04′～38°10′N;屬于典型的溫帶大陸性季風氣候，年日照時數(shù)為2 867.9 h;年平均氣溫8.5 ℃，≥10 ℃ 積溫2 944.9 ℃，無霜期128 d;降雨量290 mm左右，且年際變化大，大多集中在7—9月，年蒸發(fā)量2 179.8 mm。試驗區(qū)土壤類型屬于砂壤土，試驗地土壤理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗設(shè)計

2019年，試驗采用灌水量和施肥量兩因素多水平隨機區(qū)組設(shè)計，共12個處理，供試苜蓿品種為甘農(nóng)3號，灌溉方式為固定式噴灌，噴頭間距7 m，支管間距7 m，噴頭流量1 m3/h。目標產(chǎn)量15 000 kg/hm2，所有試驗處理均灌水9次、施肥4次，具體見表2和表3。試驗采用固定噴灌進行追肥，水溶性單質(zhì)肥分別為氮肥采用尿素，磷肥采用磷酸一銨，鉀肥采用硫酸鉀。

1.3 監(jiān)測指標與方法

1.3.1 氣象數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)來看小型自動氣象站，觀察指標包括全年逐日溫度、降雨量、太陽輻射和風速，數(shù)據(jù)步長為60 min。

1.3.2 生育期。記錄各生育階段的時間節(jié)點。

1.3.3 土壤含水量。使用PR2土壤剖面水分監(jiān)測儀測定土壤含水量。生育期內(nèi)每10 d測定1次，灌水及有效降水（5 mm以上）后加測。監(jiān)測0～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～100 cm土層土壤含水量。

1.3.4 生態(tài)指標。每隔10 d使用鋼卷尺測定1次株高，每茬次收割紫花苜蓿時測量1次，每個處理選定10株進行測量，取平均值。

1.3.5 產(chǎn)量指標。鮮草重、干草重、干鮮比，每茬次分別測產(chǎn)。苜蓿開花達到5%時測產(chǎn)，每茬收割面積1 m2，收割后稱鮮草重，然后105 ℃下殺青1 h，置于75 ℃恒溫下烘48 h，冷卻后稱量干草重。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥組合對固定噴灌紫花苜蓿土壤含水量的影響

試驗期間對不同水肥組合在各時間段的土壤含水量進行監(jiān)測，計算出不同處理噴灌紫花苜蓿土壤剖面含水量，繪制不同水肥組合噴灌紫花苜蓿全生育期土壤含水量的變化曲線和不同土壤剖面含水量的變化曲線，分別見圖1和圖2。

從圖1可以看出，各處理土壤含水量隨時間的延長呈正弦曲線變化，生育期中土壤含水量基本維持在6.3%～12.0%，建議在沙土條件下當苜蓿根區(qū)土壤含水量低于6.3%時必須灌水，灌水至土壤含水量在12.0%以上。

從圖2可以看出，各處理均呈現(xiàn)先增大后減小再增大再減小的變化趨勢。在10～30 cm土層，所有處理土壤含水量隨著土層深度的增加而逐漸增大;在30～40 cm土層，所有處理土壤含水量隨著土層深度的增加呈小幅度降低的變化趨勢;在40～60 cm土層，所有處理隨著土層深度的增加，土壤含水量逐漸增大，在60 cm處取得極大值;在60 cm處，土壤含水量出現(xiàn)極大值;在60～100 cm土層，所有處理土壤含水量均隨著土層深度的增加而減小，建議每次灌水至40～60 cm。

2.2 不同水肥組合對固定噴灌苜蓿作物水分利用效率的影響

該試驗中產(chǎn)量最高的處理是處理T10（灌溉定額3 600 m3/hm2，施肥量N 82.5 kg/hm2、P2O5 115.5 kg/hm2、K2O 99.0 kg/hm2），苜蓿產(chǎn)量達到14 925 kg/hm2，其次是處理T5、T4和T6，分別為14 910、14 835和14 805 kg/hm2。根據(jù)不同處理苜蓿產(chǎn)量和耗水量，計算出作物水分利用效率。由圖3可知，苜蓿水分利用效率最高的處理是處理T4（灌溉定額3 600 m3/hm2，施肥量N 75.0 kg/hm2、P2O5 105.0 kg/hm2、K2O 90.0 kg/hm2），苜蓿水分利用效率達到1.87 kg/m3;其次為處理T10，水分利用效率為1.86 kg/m3。

2.3 不同水肥組合對固定噴灌苜蓿品質(zhì)的影響

根據(jù)每茬次不同水肥組合下苜蓿品質(zhì)指標化驗結(jié)果，繪制圖4～6。

由于粗蛋白（CP）含量越高，營養(yǎng)價值越高;中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）的含量越高，其纖維性物質(zhì)含量越高，適口性越差，營養(yǎng)價值越低[12]。由圖3可知，第一茬次苜蓿營養(yǎng)價值最高的是處理T4，其次是處理T6，最小的是處理T12;適口性最好的是處理T6，其次是處理T4，最差的是處理T3。由圖4可知，第2茬次苜蓿營養(yǎng)價值最高的是處理T4，其次是處理T5，最小的是處理T7;適口性最好的是處理T6，其次是處理T3，適口性最差的是處理T7。由圖5可知，第3茬次苜蓿營養(yǎng)價值最高的是處理T5，其次是處理T4和T11，營養(yǎng)價值最低的是處理T7;適口性最好的是處理T8，其次是處理T4，適合性最差的是處理T12。

綜合以上每茬次苜粗蛋白蓿品質(zhì)指標分析結(jié)果，苜蓿營養(yǎng)價值最高的是處理T4，其次是處理T5和T6;適口性最好的是處理T6，其次是處理T4。故寧夏干旱風沙草原區(qū)種植苜蓿品質(zhì)較優(yōu)良的水肥處理為T4和T6。

3 結(jié)論

（1）建議在沙土條件下，當苜蓿根區(qū)土壤含水量低于6.3%時必須灌水，灌水至土壤含水量在12.0%以上;建議每次灌水至地下40～60 cm。

（2）不同處理苜蓿作物水分利用效率從高到低依次為T4、T10、T9、T3、T11、T5、T2、 T6、T8、T1、T7、T12，其中處理T4和T10分別為1.87和1.86 kg/m3，沒有顯著差異。

（3）綜合分析各水肥處理下苜蓿產(chǎn)量、作物水分利用效率及品質(zhì)指標，發(fā)現(xiàn)處理T4的作物水分利用效率最高，產(chǎn)量較高，粗蛋白含量最高，適口性較好，是寧夏干旱風沙草原區(qū)最優(yōu)的水肥組合方式，具體為灌溉定額3 600 m3/hm2，施肥量N 75.0 kg/hm2、P2O5 105.0 kg/hm2、K2O 90.0 kg/hm2。

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