灌水定额分配对紫花苜蓿播种当年生长和干草产量的影响

和海秀，张前兵，2，于 磊，2，杨开虎

（1.石河子大学动物科技学院，新疆 石河子 832003；2.新疆兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆 石河子 832003）

西北农牧区是紫花苜蓿（Medicagosative）的主要种植地区，其种植面积占全国总数的78.5%［1］，并且随着草地农业的逐渐推广，种植面积将会进一步扩大［2］。滴灌技术在新疆绿洲区苜蓿生产中已被广泛应用，具有明显的节水、增产、提高品质等诸多优点［6］。目前，国内有关滴灌苜蓿的研究主要集中在不同灌水量、灌溉调亏和灌溉方式等方面［2－9］，但有关不同灌溉定额分配比例对滴灌苜蓿生产性能的影响研究鲜见报道。试验结合新疆绿洲区生产实际，比较在灌溉总量相同的条件下，不同灌溉定额分配对滴灌苜蓿生产性能的影响，寻找最佳的灌溉定额分配比例，为新疆绿洲区灌溉模式、水资源高效利用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验区自然概况

试验在石河子大学试验站牧草试验田进行，地理位置为E 88°3′，N 44°20′。土壤质地为壤土。属温带大陆性极端气候，冬季长而严寒，夏季短而炎热；年平均气温7.5～8.2℃，年日照时数为2 861.2h，无霜期为147～191d；年均降水量180～270mm，年蒸发量1 000～1 500mm。

1.2 试验设计

试供苜蓿品种为WL343。种植方式为人工条播，行距20cm，播种深度2cm，播种量15kg／hm2。滴灌带浅埋于地下8～10cm，滴灌带间距60cm，灌溉灌水量由水表控制，小区面积5.0m×7.5m，为防止小区之间水分相互渗透，小区之间间距宽设为1m。播种当年刈割2茬，年总灌水量4 500m／hm。在每茬次灌溉量相同时设3种灌溉模式，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次重复。苜蓿苗期充分灌水，长势良好以后进行试验处理（表1）。

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

1.3 测定指标及方法

1.3.1 产草量 采用样方法测定，10%开花为初花期，以1m2为一个样方，在每个待测小区随机选取3个样方，用剪刀剪取样方内苜蓿植株，留茬高度5cm，称重测定鲜草产量；另取500g鲜草样带回实验室风干至恒重，折算出干草产量。

1.3.2 叶茎比 各小区随机抽取鲜草样500g称重，实验室条件下自然阴干，人工茎叶分离，重复3次，叶茎比以风干叶重与风干茎重比值表示。

1.3.3 株高 初花期测定，各处理的每个小区随机选取30株单株测定其生长高度，取平均值。

1.3.4 茎粗 初花期刈割前对测定株高的30株单株，用游标卡尺测量距地面5cm处的茎粗。

1.3.5 生长速率 各小区选取具代表性的植株5株标记，每10d测量1次株高，2次测定的植株高度之差，除以测定时间间隔，所得即为该生长时段的生长速度。

1.4 数据分析

用 Microsoft Excel 2010对数据进行整理，SPSS 18.0统计分析软件对数据进行单因素方差分析，并用LSD法进行差异显著性多重比较。

2 结果与分析

2.1 灌溉定额分配对苜蓿株高的影响

第1茬苜蓿初花期各处理株高大小顺序为F3＞F2＞F1处理，但各处理株高差异均不显著（P＞0.05）。第2茬苜蓿分枝期、现蕾期、初花期株高大小顺序均为F1＞F2＞F3处理，分枝期差异不显著（P＞0.05），而现蕾期、初花期差异均达显著水平（P＜0.05），同一生育时期（初花期），第2茬苜蓿株高明显高于第1茬，F1处理高出48%，F2处理高出14%，F3处理变化不明显。说明不同比例的灌水量对第1茬苜蓿株高的影响不大，对播种当年第2茬的影响较大（表2）。

表2 不同处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 苜蓿生长速度

苜蓿播种当年第1茬属于建植期，从第2茬开始测定灌溉定额分配对苜蓿生长速度的影响。苜蓿第2茬分枝期苜蓿生长速率的大小顺序为F1＞F2＞F3，F1显著大于F2和F3（P＜0.05）。现蕾期苜蓿生长速度的大小顺序为F2＞F1＞F3，F2显著大于F1和F3（P＜0.05）。初花期苜蓿生长速度的大小顺序为F1＞F2＞F3，F1和F2显著大于F3（P＜0.05）。苜蓿分枝期和现蕾期增长速度均高于初花期，说明各处理苜蓿的生长趋势基本一致，从分枝期到现蕾期为苜蓿的营养生长时期，生长速度高于初花期（表3）。

2.3 灌溉定额分配对苜蓿叶茎比和茎粗的影响

第1茬苜蓿干重叶茎比各处理大小顺序为F1＞F2＞F3，F1显著大于F3（P＜0.05），F2，F1和F3差异不显著（P＞0.05）。第2茬苜蓿干重叶茎比大小顺序为F3＞F2＞F1处理，F3处理显著高于F1、F2（P＜0.05），F1处理与F2差异不显著（P＞0.05）（表4）。说明第1茬苜蓿F1与第2茬苜蓿F3处理的苜蓿品质较好，但全年总产量F1显著高于F2，所以F1处理的苜蓿整体性能较好（表5）。第1茬苜蓿各处理茎粗的大小顺序为F3＞F2＞F1处理，第2茬苜蓿各处理茎粗的大小顺序为F1＞F2＞F3处理，两茬苜蓿的茎粗各处理之间差异不显著（P＞0.05），说明不同灌溉定额分配比例对苜蓿的茎粗影响不大。

表3 不同处理下苜蓿生长速度Table3 The growth rate under different treatments cm／d

表4 不同处理下苜蓿叶茎比及茎粗Table4 The leaf to stem ratios and stem diameters under different treatments

2.4 灌溉定额分配对苜蓿产量的影响

播种当年苜蓿第1茬各处理的产量大小顺序为F3＞F2＞F1处理，各处理之间差异显著（P＜0.05）。第2茬苜蓿的产量的大小顺序为F1＞F2＞F3处理，各处理之间差异显著（P＜0.05）。年总产量的大小顺序为F1＞F2＞F3处理，F1、F2与F3差异显著（P＜0.05），F1与F2差异不显著（P＞0.05）。年总产量F1处理比F2处理增产8%，比F3处理增产19%。说明刈割前35%、刈割后65%的灌溉比例苜蓿年总产量最高。

表5 不同处理下苜蓿产量Table5 The hay yield under different treatments

3 讨论

3.1 灌溉定额分配对苜蓿株高和生长速度的影响

植株高度是反映牧草生长状况和评价苜蓿生产性能的主要指标之一。白文明［10］报道，在生长季内，灌水量最少的喷灌处理植株高度最低，灌水量较多的漫灌处理和灌水量居中的喷灌处理植株高度相对较高，表明较多的灌水有利于植株高度的生长。阿依江·哈比等［3］研究表明，不同的水分处理下紫花苜蓿株高与灌水量呈线性关系。试验第1茬苜蓿株高各处理之间差异不显著（P＞0.05），与前两位作者的结果不一致，原因可能为苜蓿建植初期充分的灌水以保证幼苗健康生长，对第1茬苜蓿试验处理有一定的影响，同时，第1茬苜蓿生长期间新疆北疆气温较低，苜蓿生长对水量不敏感，所以第1茬苜蓿株高没有随着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%处理下的苜蓿株高最高。第2茬气温升高，苜蓿的需水量增大，苜蓿对灌水量比较敏感，因此，充分的灌水对苜蓿的生长比较重要。F1处理在第1茬刈割后的灌水比例最大，满足了苜蓿生长需要，株高最高。

任蓉［11］研究表明，各处理株高在整个生育期内呈递增趋势，不同处理下紫花苜蓿总体生长趋势都是按缓慢生长—快速生长—缓慢生长的“S”型生长曲线动态变化的。试验不同处理的苜蓿生长规律基本一致。分枝期到现蕾期为苜蓿营养生长时期，此阶段生长速度较快，从孕蕾期开始苜蓿生长缓慢，生长速度较分枝期低，初花期苜蓿的生长接近整个生育期的顶峰阶段，株高在此阶段达到最大。

3.2 灌溉定额分配对苜蓿叶茎比的影响

叶茎比是衡量紫花苜蓿品质的一个重要指标。与茎秆相比，苜蓿叶片中蛋白质的含量很丰富，叶茎比越高，叶片含量越高，苜蓿蛋白含量就越高，苜蓿的品质就越好［14］。Halim等［13］研究表明，水分胁迫下紫花苜蓿叶茎比增加，一方面是由于成熟度延迟，另外，由于水分胁迫对茎生长的抑制作用大于叶。Brown等［14］报道，充足的水分条件可以促进紫花苜蓿植株茎节长度和茎节数的增加；在水分胁迫下，成熟植株叶片和茎的生长速率明显减小。试验F1第1茬苜蓿叶茎比在刈割前灌溉35%＋刈割后灌溉65%处理下最大，均值为1.49。可能原因为F1处理第1茬苜蓿刈割前灌水比例最小，苜蓿生长受到轻度水分胁迫，干重叶茎比增大。第2茬F3苜蓿叶茎比在刈割前灌溉65%＋刈割后灌溉35%处理下最大，均值为1.58。第1茬苜蓿刈割后的灌水量对苜蓿的再生和后期的发育都至关重要，F3处理在此阶段灌水比例最少，苜蓿生长受到轻度水分胁迫，在水分胁迫下，成熟植株叶片和茎的生长速率明显减小，茎的减小程度大于叶，干重叶茎比增大。两茬叶茎比的规律不是很明显，可能与建植第1年苜蓿生长情况有关，具体规律还有待进一步的深入研究。

3.3 灌溉定额分配对苜蓿产量的影响

产草量是衡量苜蓿生产性能的主要指标，也是衡量苜蓿经济价值的最重要指标［15，16］。孙洪仁等［17］研究表明，在一定范围内产草量随着灌溉量的增加而增加。赵金梅等［18］研究表明，第一茬苜蓿的产量随灌水量的增加而增加。试验第一茬F3处理下最高。原因可能为第一次灌水在第一茬刈割前两周进行，同时苜蓿建植初期充分的灌水，保证了苜蓿生长所需的水量，满足苜蓿生长需要，第一茬苜蓿产量随着各个处理灌水量比例的增加而增加。第二茬F1苜蓿产量在刈割前灌溉35%＋刈割后灌溉65%处理下最高，为7 784 kg／hm2。由于在新疆绿洲区第二茬苜蓿生长时节气候炎热，蒸腾和蒸发量较大，需水量大，苜蓿对水分比较敏感，充分的灌水对第二茬苜蓿生长至关重要。由于F1处理在第一茬刈割后灌水比例最大，及时的提供苜蓿所需水量，满足了苜蓿的生长需要，产量最高。

尹辉等［19］研究表明，常规灌溉紫花苜蓿总干草产量为15 575kg／hm2＞节水20%14 763kg／hm2＞节水40%灌溉14 017kg／hm2，紫花苜蓿全生育期总干草产量随灌溉量增加而显著增加。播种当年F1处理下苜蓿总产量最高为10 472kg／hm2。在新疆绿洲区，第2茬苜蓿从再生到初花期需水量最大，充分的灌水对苜蓿播种当年总产量影响较大，刈割前灌溉35%＋刈割后灌溉65%（F1）处理适时适度的进行灌溉定额分配有利于苜蓿产量的增加。

试验对灌溉定额分配对播种当年滴灌苜蓿生产性能的影响做了比较研究，虽然对新疆绿洲区滴灌苜蓿的生产有一定的指导作用，但由于紫花苜蓿是多年生豆科牧草，还有必要对第2、3年生苜蓿植株的生产性能对不同灌溉定额分配的响应进行更深一步的研究。同时，苜蓿的产量除了受水分影响外，还受肥力等其他因素的限制［20，21］。因此，仅灌水对苜蓿增产是有限的，需寻求与其他因素的耦合。

新疆绿洲区，在灌水总量4 500m3／hm2相同的情况下，灌水分配为刈割前灌溉35%＋刈割后灌溉65%（F1）时苜蓿全年干草产量最高为10 472kg／hm2，比刈割前灌溉50%＋刈割后灌溉50%（F2）的灌水分配增产8%，比刈割前灌溉65%＋刈割后灌溉35%（F3）的灌水分配增产19%。

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