不同磁化强度处理对苜蓿生长和产量的影响

刘洪波，白云岗，张江辉，曹彪，肖军

(新疆水利水电科学研究院，乌鲁木齐 830049)



不同磁化强度处理对苜蓿生长和产量的影响

刘洪波，白云岗，张江辉，曹彪，肖军

(新疆水利水电科学研究院，乌鲁木齐 830049)

【目的】苜蓿作为新疆农牧地区的主要种植饲草作物之一，受到干旱少雨、蒸散量大等特殊自然条件的限制，苜蓿在水分管理上存在着灌溉定额过大和高耗低效等问题。在滴灌灌水技术的基础上，通过磁化处理，对磁化处理下苜蓿生长态势和产量进行分析，研究磁化条件下苜蓿的生长变化规律，为苜蓿优质高产和制定合理的灌溉制度提供数据支撑。【方法】试验设1 000、3 000和5 000 gs三个不同磁化强度，滴灌灌溉定额为3 600 m3/hm2，灌水定额为300 m3/hm2。对不同磁化强度下苜蓿生长指标及产量指标进行监测，分析不同磁化强度处理的植株生长和产量指标的变化规律，了解磁化处理对苜蓿生长的影响特征。【结果】磁化水灌溉可以促进苜蓿植株生长和提高产量，第一茬与第二茬相比，磁化水处理平均株高与对照相比分别高出3.4和7.4 cm，平均茎粗与对照相比高出0.17和0.25 mm，平均产量与对照相比高出0.23和0.14 kg/m2。产量与株高和茎粗呈线性相关关系(R=0.96)，拟合方程为Y=-0.883 4+0.017 7X1+0.137 4X2。【结论】在苜蓿的一年生长周期内，磁化水灌溉可以促进苜蓿植株生长和提高产量，但随着磁化强度的增加产量却降低。

苜蓿；磁化强度；产量

0 引 言

【研究意义】苜蓿是我国栽培最早、分布最广泛、利用效益最高的豆科牧草之一，被誉为牧草之王，具有高产、优质、适应性强等特点[1]，目前种植面积约3.77×106hm2，位居各类人工草地首位，栽培种植区主要集中在北方的广大地区，包括东北平原、内蒙古高原、黄淮海平原、黄土高原、甘肃、青海和新疆等地，长江中下游地区也有种植[2]。2013年全疆人工种植牧草面积为68×104hm2，其中苜蓿种植面积约为18.4×104hm2，占27.06%[3]。苜蓿作为牧区种植的主要经济作物，由于水资源紧缺和灌水技术落后等影响，严重制约了牧区苜蓿业的发展，而磁化水技术作为一种无毒无污染，低投入、高回报且应用方便的水处理技术，能提高作物产量和改善品质。因此，分析不同磁化强度对苜蓿生长及产量的影响，对提高苜蓿生产力和促进牧区发展具有重要的理论和实际意义。【前人研究进展】由于其特有的饲用价值和经济价值，国内外众多学者在苜蓿高产栽培、遗传育种、土壤改良和食用及药用价值等方面进行了大量的研究[4-10]。在新疆，由于气候干旱、少雨、蒸发量大等特点，对苜蓿的正常生长发育影响非常大，对此诸多学者对苜蓿高效节水增产技术进行了研究，如黄建国等[11]在第八师148团，采用机械化播种布管，滴灌种植、机械化收割和打捆等农艺农机相结合的新栽培模式，将节水滴灌、良种良法配套、平衡施肥、机械采收等各项丰产新技术集成后，形成单产1 500 kg/667 m2高产记录。陈金炜[12]和孟季蒙等[13]在呼图壁研究了地下滴灌不同灌水量对新牧1号紫花苜蓿种子产量及其构成因素的影响，结果显示，当灌水总量达3 600 m3/hm2，单次灌水600 m3/hm2时，种子产量最高，为832.51 kg/hm2。丁峰[14]和卢震林等[15]对苜蓿采用喷灌和光伏提水技术试验，结果表明，饲草产量显著提高。随着科技的发展，对于磁场和生物之间关系的研究越来越多，磁场技术作为一项新技术，在玉米、小麦、枣树、水稻等粮食作物和经济作物上得到广泛应用[16-20]，其结果显示，磁化水灌溉能显著促进生长和增加产量，同时具有改善品质及增强抗逆性等作用，并可使盐碱土壤提高土壤脱盐率。【本研究切入点】磁化水灌溉在多种作物上的应用研究结果已表明能促进作物生长和提高产量，但针对新疆寒旱荒漠地区的此类研究甚少。对该地区进行磁化水灌溉的试验研究，探明不同磁化水处理对苜蓿生长势和产量的影响及其相互关系。【拟解决的关键问题】在滴灌的基础上通过磁化处理，分析不同磁化强度对苜蓿生长和产量的影响，得到促进苜蓿生长的合理磁化强度范围。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验地点位于准噶尔盆地东北部，阿勒泰山东南麓，地理坐标为46°25'30"N，90°04'01"E。属于大陆性温带寒温带气候，高山高寒，空气干燥，冬季漫长寒冷，风势较大，夏季酷热，年降雨量小，蒸发量大。极端最低气温为-53℃，最高达36.5℃；年平均气温1.3℃，年均降水量189.1 mm，蒸发量达1 367 mm(小型蒸发)，无霜期平均为103 d。土壤质地为沙土，土壤容重为1.74 g/cm3。土壤田间持水量为8.3%，根据土壤质地分类标准，试验区土壤80 cm以上部分为轻砾石粗砂土，80～100 cm为中砾石粗砂土。试验地土壤粘粒含量较少，以粗沙为主，说明该地土壤孔隙多，粘性小，通气、透水性强，蓄水、保肥能力较差，容易受到干旱侵袭。

苜蓿于2014年开始种植，试验于2016年3月开始进行，材料为当地主栽苜蓿品种阿尔冈金，试验区面积1.5 hm2，试验样方面积1 m2。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验设1 000 gs(CH1)、3 000 gs(CH2)和5 000 gs(CH3)3种磁化水处理灌溉方式，对照(CK)不采用磁化处理，灌溉定额3 600 m3/hm2，灌水定额均为300 m3/hm2，灌水周期均为6 d。试验数据中第一茬收获期为6月20日，第二茬收获期为9月9日。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 植株生长

株高：在每个小区中选取具有代表性的10株苜蓿定株，每隔10 d左右测一次苜蓿株高，茎粗。株高在现蕾前为从茎的最基部到最上叶顶端的距离，现蕾后为从茎的最基部到花序顶端的距离。

茎粗：用游标卡尺量茎的最基部，东西、南北两方向各测1次，取平均值。

株高与茎粗在每个小区内按“S”型曲线随机选取10株。

1.2.2.2 测产

样方为1 m2，样方苜蓿全部刈割，刈割时留茬 5 cm，阴干后称重。重复3次，取3次重复的平均值。

2 结果与分析

2.1 磁化水处理对苜蓿株高的影响

研究表明，两茬中各处理株高生长均呈增长的变化趋势，其中第一茬在监测期内的株高明显大于第二茬，截止监测日，第一茬和第二茬株高平均值分别为68.75和54.88 cm。总体上看，磁化水处理的苜蓿株高在两茬中均高于对照，其中又以CH2最大，其后为CH3和CH1。第一茬截止6月14日，CH1、CH2、CH3和CK处理的株高分别为67.5、72.5、68.8和66.21 cm，第二茬截止8月29日，CH1、CH2、CH3和CK处理的株高分别为55.0、58.9、56.3和49.3 cm。同时可看出，第一茬中磁化水处理的平均株高与对照比较接近，仅高于对照3.78 cm。在第二茬中，磁化水处理的平均株高明显高于对照，差值为7.65 cm。图1

图1 各磁化水处理下苜蓿株高变化

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

2.2 磁化水处理对苜蓿茎粗的影响

研究表明，两茬中各磁化水处理苜蓿茎粗总体上呈缓慢增大的趋势，但各处理间交错上升，规律不明显。截止监测日，第二茬的苜蓿平均茎粗低于第一茬，分别为2.63和3.10 mm。总体上看，磁化水处理的苜蓿茎粗在两茬中均高于对照，其中又以CH3最大，其后为CH2和CH1。第一茬中CH1、CH2、CH3和CK的平均茎粗分别为2.61、2.7、2.84和2.50 mm，最大差值为0.34 mm。第二茬中CH1、CH2、CH3和CK的平均株高分别为2.33、2.38、2.67和2.23 mm，最大差值为0.44 mm。图2

图2 各磁化水处理下苜蓿茎粗变化

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

2.3 磁化水处理对苜蓿产量的影响

研究表明，两茬中第一茬的苜蓿产量高于第二茬，而且各茬中苜蓿产量的大小顺序均为CH2>CH3>CH1>CK。其中，在第一茬中，CH1、CH2、CH3和CK的产量分别为0.76、0.85、0.83和0.58 kg/m2。在第二茬中，CH1、CH2、CH3和CK的产量分别为0.47、0.50、0.49和0.34 kg/m2。同时，第一茬中各处理间苜蓿产量差异大于第二茬，虽然第一茬苜蓿产量各处理均大于第二茬，但增产却低于第二茬，其中，第一茬磁化水处理的平均产量为0.81 kg/m2，高出对照40.2%，而第二茬磁化水处理的平均产量为0.42 kg/m2，却高出对照42.4%。图3

图3 各磁化水处理下苜蓿产量变化

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

对苜蓿产量与株高和茎粗进行相关分析，研究表明，苜蓿产量与其株高或茎粗的相关关系显著，其中以产量与株高和茎粗二因子的相关关系最好，相关系数为0.96，拟合方程为Y=-0.883 4+0.017 7X1+0.137 4X2。表1

表1 苜蓿产量与株高和茎粗的相关关系

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

产量Yield实测值Measuredvalue(kg/m2)0 760 850 830 580 470 500 490 34株高Plantheight拟合结果Y=-0 7702+0 0222X相关系数0 95拟合值0 730 840 760 700 450 540 480 32茎粗Stemdiameter拟合结果Y=-0 9735+0 55X相关系数0 89拟合值0 690 760 810 660 410 460 660 37株高与茎粗Plantheightandstemdiameter拟合结果Y=-0 8834+0 0177X1+0 1374X2相关系数0 96拟合值0 730 830 780 690 430 520 520 32

3 讨 论

磁化水技术的应用研究表明它在促进种子萌发、促进幼苗生长发育和提高作物产量及改善品质等方面都有明显的作用[17，20]，而磁化强度的选择就成为对农作物和果树等品质和产量影响的关键。针对不同作物，其磁化强度也不相同，如小麦用磁场强度为0.2 T的F型变频磁化水处理器与无磁化处理相比，可显著增加水稻的有效穗(增幅4.0%～7.9%)、结实率(3.9%～8.7%)和产量(增幅5.2%～9.3%)[19]。用磁化强度为2 000 gs的永久磁铁型磁化器对枣树进行磁化灌溉可影响枣树的光合特性[18]。由于在该地区对苜蓿的磁化水技术的研究上尚未查到相关文献，因此研究采用1 000、3 000和5 000 gs三个不同磁化强度对苜蓿生长和产量的影响进行了分析，虽然其试验结果与多数研究结果一致[16-20]，表明磁化水灌溉可以促进苜蓿植株生长和提高产量，但在研究中，当磁化强度达到一定数量级时(5 000 gs)，产量反而下降，说明对苜蓿进行磁化水处理并不是磁化强度越大产量越高，而是磁化强度对提高苜蓿产量上存在极值，且苜蓿属多年生作物，一年的磁化水灌溉对苜蓿生长的影响不能充分的体现出来。对苜蓿合理磁化强度的选择仍需要做进一步的试验研究。

4 结 论

通过对2016年磁化水灌溉下苜蓿植株生长势和产量的测定，对比分析表明，两茬中各处理株高、茎粗及产量的变化规律一致。在苜蓿株高指标上，CH2处理最大，CH3和CH1处理次之，CK处理最小，磁化水处理平均株高与对照处理相比两茬分别高出3.4和7.4 cm。在苜蓿茎粗指标上，CH3处理最大，CH2和CH1处理次之，CK处理最小，第一茬和第二茬中，平均茎粗与对照处理相比高出0.17和0.25 mm。在产量上，第一茬和第二茬平均产量与对照相比高出0.23和0.14 kg/m2。对产量与株高和茎粗进行拟合，表明相关关系极显著，拟合方程为Y=-0.883 4+0.017 7X1+0.137 4X2，相关系数为0.96。

References)

[1] 赵金梅，周禾，王秀艳.水分胁迫下苜蓿品种抗旱生理生化指标变化及其相互关系[J].草地学报，2005，13(3)：184-189.

ZHAO Jin-mei, ZHOU He, WANG Xiu-yan. (2005). Effect of water stress on physiological and biochemical process of alfalfa varieties [J].ActaAgrestiaSinica, 13(3)：184-189.(in Chinese)

[2] 何新天.中国草业统计[M].北京：全国畜牧总站，2011.

HE Xin-tian.(2011).ChineseIndustryStatistics[M].Beijing: National Animal Husbandry Station.(in Chinese)

[3] 苗红萍，苏武峥，赵鑫.新疆人工饲草料发展现状及政策建议[J].贵州农业科学，2015，43(2)：110-114.

MIAO Hong-ping, SU Wu-zheng, ZHAO Xin. (2015). Artificial grass development status and policy suggestions in Xinjiang [J].GuizhouAgriculturalSciences, 43(2)：110-114.(in Chinese)

[4] Godoy, A. C., Pérez, G. A., Torres, E. C. A., Hermosillo, L. J., & Reyes, J. (2003). Water use, forage production and water relations in alfalfa with subsurface drip irrigation.Agrociencia, 37(2):107-115.

[5] Zhang, Y. M., Liu, Z. H., Wen, Z. Y., Zhang, H. M., Yang, F., & Guo, X. L. (2012). The vacuolar na+-h+ antiport gene tanhx2 confers salt tolerance on transgenic alfalfa (medicago sativa).FunctionalPlantBiology, 39(8):708-716.

[6] Liu, L., Fan, X. D., Wang, F. W., Wang, N., Dong, Y. Y., & Liu, X. M., et al. (2013). Coexpression of scnhx1, and scvp, in transgenic hybrids improves salt and saline-alkali tolerance in alfalfa (Medicagosativa, l. ).JournalofPlantGrowthRegulation, 32(1):1-8.

[7] Ji Xu, X. L. L. L. L. (2012). Effects of engineered sinorhizobium meliloti on cytokinin synthesis and tolerance of alfalfa to extreme drought stress.Applied&EnvironmentalMicrobiology, 78(22):8,051-8,061.

[8] Hubbard, K., & Hassanein, N. (2013). Confronting coexistence in the united states: organic agriculture, genetic engineering, and the case of roundup ready alfalfa.AgricultureandHumanValues, 30(3):325-335.

[9] 庞立东.激素与水肥对紫花苜蓿生殖生长及种子产量的影响[D].乌鲁木齐：新疆农业大学硕士学位论文，2015.

PANG Li-dong. (2015).Effectofhormoneandfertilizeronreproductivegrowthandseedyieldofalfalfa[D].Master Dissertation. Xinjiang Agricultural University, Urumqi.(in Chinese)

[10] 刘让元.苜蓿的药用价值[J].中国食物与营养，2010,(7)：76-78.

LIU Rang-yuan. (2010). Medicinal value of alfalfa [J].FoodandNutritioninChina,(7)：76-78.(in Chinese)

[11] 黄建国.北疆紫花苜蓿单产1 500千克滴灌栽培技术[J].石河子科技，2012，(1)：4-5.

HUANG Jian-guo. (2012). Cultivation techniques of single 1,500 kg drip irrigation for Medicago sativa in north Xinjiang [J].ShiheziScienceandTechnology,(1)：4-5.(in Chinese)

[12] 陈金炜,李卫军,师东.地下滴灌不同灌水量对苜蓿种子产量构成因子的影响[J].新疆农业科学，2011，48(1)：177-181.

CHEN Jin-wei, LI Wei-jun, SHI Dong. (2011). Effect of different water volumo of subsurface drip irrigation on the yield and components of alfalfa seeds [J].XinjiangAgriculturalSciences, 48(1)：177-181.(in Chinese)

[13] 孟季蒙，李卫军，陈金炜，等.地下滴灌不同水量与播种方式下苜蓿种子产量构成因素的相关性分析[J].新疆农业科学，2010，47(6)：1 252-1 256.

MENG Ji-meng, LI Wei-jun, CHEN Jin-wei, et al. (2010). Effect of subsurface drip irrigation on the yield and components of alfalfa seeds [J].XinjiangAgriculturalSciences, 47(6)：1,252-1,256.(in Chinese)

[14] 丁峰，秦巧，冯广平，等.伊犁河流域砂质薄土层苜蓿喷灌技术研究[J].新疆农业科学，2010，47(10)：1 990-1 995.

DING Feng, QIN Qiao, FENG Guang-pin, et al. (2010). A study on sprinkling irrigation techniques for alfalfa in thin and arenaceous soil in Ili River Basin [J].XinjiangAgriculturalSciences, 47(10)：1,990-1,995.(in Chinese)

[15] 卢震林.新疆牧区光伏提水技术应用的可行性研究[J].现代农业科技，2014，(14)：189-190.

LU Zhen-lin. (2014).Feasibility study on application of photovoltaic water-lifting technology in Xinjiang pastoral Areas [J].ModernAgriculturalScienceandTechnology,(14)：189-190.(in Chinese)

[16] 王建林，陆翠珍，陈玎玎，等.磁场及磁水对超甜玉米种子萌芽的影响[J].安徽农业科学，2011，39(3)：1 265-1 267.

WANG Jian-lin, LU Cui-zhen, CHEN Ding-ding, et al. (2011).Effect of magnetic field and magnetized water on germination of super-sweet corn seeds [J].JournalofAnhuiAgriculturalSciences, 39(3)：1,265-1,267.(in Chinese)

[17] 郑世英，徐建.磁处理对小麦种子萌发及光合特性的影响[J].麦类作物学报，2010，30(1)：79-82.

ZHENG Shi-ying, XU Jian. (2010). Effect of magnetic treatment on seed germination and photosynthetic characteristics of wheat [J].JournalofTriticeaeCrops, 30(1)：79-82.(in Chinese)

[18] 王文明，姜益娟，郑德明，等.磁化水滴灌对枣树光合作用与蒸腾作用的影响[J].新疆农业科学，2010，47(2)：2 421-2 425.

WANG Wen-ming, JIANG Yi-juan, ZHENG De-ming, et al. (2010). Influence of magnetization water irrigation on photosynthesis and transpiration of jujube tree [J].XinjiangAgriculturalSciences, 47(2)：2,421-2,425.(in Chinese)

[19] 朱练峰，张均华，禹盛苗，等.磁化水灌溉促进水稻生长发育提高产量和品质[J].农业工程学报，2014，30(19)：107-114.

ZHU Lian-feng, ZHANG Jun-hua, YU Sheng-miao, et al. (2014).Magnetized water irrigation enhanced rice growth and development, improved yield and quality [J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering, 30(19)：107-114.(in Chinese)

[20] 周胜，张瑞喜，褚贵新，等.磁化水在农业上的应用[J].农业工程，2012，2(6)：44-48.

ZHOU Sheng，ZHANG Rui-xi，CHU Gui-xin, et al. (2012). Effects of magnetized water in agriculture [J].AgriculturalEngineering, 2(6)：44-48.(in Chinese)

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

自治区科技支撑项目“新疆牧草节水增效灌溉技术研究与示范”(201431107)

刘洪波(1982-)，男，湖北天门人，工程师，硕士，研究方向为水分高效利用，(E-mail)lhb090@163.com

白云岗(1974-)，男，新疆奇台人，教授级高工，博士，研究方向为农业水土工程，(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)