磁化水灌溉对紫花苜蓿生长及产量的影响

郭学良，吴良鸿，李卫军

（1.新疆哈密市蝗虫鼠害预测预报防治站，新疆 哈密 839000；2.新疆维吾尔自治区草原总站，新疆 乌鲁木齐 830049；3.新疆农业大学草业与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830052）

苜蓿享有“牧草之王”的美誉，粗蛋白含量高，是奶牛产业不可或缺的优质饲料，三聚氰胺事件后我国每年从国外大量进口苜蓿干草[1-2]。而我国苜蓿的生产主要集中于西北干旱、半干旱地区，水资源短缺成为制约苜蓿草规模化生产和产量提高的限制因素。因此研究提高灌溉效率，实现苜蓿高产、优质、高效生产成为促进苜蓿产业发展的重点。磁学效应即部分具有导电性或阴阳离子的物质在磁场作用下而产生一些理化性质的变化。很多研究的成果已经广泛运用于医疗、交通、食品、生物工程以及环保等邻域。并逐渐运用于农业生产[3]。近年来许多报道和试验研究表明用磁化水浸种或栽培作物，其种子活力、生长发育速度、抗逆性和产量都有所提高[4-6]。关于磁化水在灌溉牧草尤其是紫花苜蓿这种具有根系微生物固氮作用的特殊豆科牧草上的应用尚无研究报道。因此深入研究磁化水灌溉对紫花苜蓿生长及产量的影响，能为优质牧草高效节水栽培提供参考理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地区概况

试验在新疆农业大学呼图壁草地生态站试验地进行。该站位于呼图壁河洪积冲积扇缘与冲积平原交错地带，地理坐标 N44°15′，E86°55′，海拔 439～454m，光能资源丰富，年总辐射量为 5.56×102kJ.cm-2，年日照时数3110 h，年日照百分率70%，年降水155.2mm，年蒸发量2 300mm，冬季有积雪，生长季（4-9月）平均气温18.5℃[9]。土壤为黏壤土，试验地0～40 cm土层土壤物理状况见表1。

表1 试验地土壤物理性状

1.2 试验材料

试验材料为新牧2号紫花苜蓿（Medicago sativa.Xinmu No.2)。播前铺设地下滴灌系统，输水干管为Φ75PVC管，毛管为内镶贴片式滴灌带。滴灌带为壁厚0.2mm、滴头间距300mm、滴头流量1.5 L·h-1。滴灌带埋设深度15 cm，带间距60 cm。苜蓿于2012年5月13日播种，播种量为22.5 kg·hm-2，播前进行杂草防除，播种当年施二铵375 kg·hm-2。2013年进行磁化水灌溉试验。

1.3 试验设计

磁化水处理是将DW-2外置式超强磁水处理器安装在地下滴灌系统上进行的。将两组（4块）单元磁体按照一定排列方式安装在输水干管上，磁体之间沿干管方向间距为10 cm，在干管截面方向相差90°。

测定各处理0～40 cm土层的田间相对含水量，当达到50%时，按灌水定额灌溉，灌水上限为田间相对含水量85%，一茬苜蓿草种植设计灌水3次，磁化处理于灌水时进行。

实验设5个处理，每茬草第1次灌溉水为磁化水(C1)、第2次灌溉水为磁化水(C2)、第3次灌溉水为磁化水(C3)、3次均灌溉磁化水(C4)，以井水灌溉为对照CK，每个处理设3次重复。试验小区面积为35m2（7m×5m），每个小区独立控制灌溉时间和灌溉水量。苜蓿全年收获3茬，收获时间分别为2013年5月28日、7月 2日、9月 17。

1.4 测定方法

1.4.1 紫花苜蓿植株及根系测定

在收获期，从处理小区取样10株，测量植株高度。并从处理小区完整取样5株紫花苜蓿根系，取样深50 cm，观测根系数量及分布，清洗过筛称量单株紫花苜蓿根系重量。

1.4.2 叶面积

在刈割后的不同时期即第1、第2、第3次灌溉后，从各处理小区内随机取10株紫花苜蓿，用YMJ-C叶面积分析仪测定单株叶面积。

1.4.3 根瘤菌数量统计

在收获期，从处理小区随机取样50 cm×50 cm×50 cm体积土体。统计紫花苜蓿根系分布土体内的根瘤菌数量。

1.4.4 产草量及养分测定

收获时测量各实验小区内单茬紫花苜蓿鲜草重，每小区取5 kg鲜样，W(产量)=小区单位面积干草产量（含水14%）×15×667m2

1.5 数据处理方法

数据采用Excel 2003和DPS软件进行统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1 磁化水灌溉处理对紫花苜蓿生长状况的影响

如表2所示，各茬次的紫花苜蓿高度不同，第2茬紫花苜蓿植株最高，第2茬株高大于95 cm，第1茬85 cm左右，第3茬最低，说明水热同期时紫花苜蓿生长最快。

不同茬次中C1、C4处理显著高于CK处理，C1和C4处理间无差异；C2处理在第2茬和第3茬株高显著高于CK处理，但与C1和C4处理无差异；C3处理株高和CK处理无差异，在第1茬和第2茬显著低于C1和C4处理。3茬收获中以前中期及全程灌溉磁化水处理的紫花苜蓿株高与对照处理存在显著差异，其中以第2茬不同灌溉处理下植株高度差异最大。可达9 cm。说明较长时间或在紫花苜蓿再生期适时灌溉磁化水能够高效促进苜蓿生长。光热充足条件下灌溉磁化水的协同促进作用明显。

表2 不同灌溉处理紫花苜蓿植株生长性状

由表2可知对于不同灌溉处理下称量紫花苜蓿的根系鲜重和统计侧根数量可知，随着生长时间的延长，紫花苜蓿根系重量和侧根数量不断增加。根系重量各处理间不存在显著差异。其中各茬不同灌溉处理中均以C1和C 4处理侧根数最多，与其他处理组存在显著差异。说明灌溉磁化水能够促进侧根发育和生长。

2.2 磁化水灌溉处理对叶面积的影响

由图1比较收获的三茬草紫花苜蓿单株叶面积，第2茬＞第1茬＞第3茬。各茬灌溉磁化水的处理间存在显著差异，其中以前中期和全程灌溉磁化水处理后的紫花苜蓿叶面积较对照组明显增加。说明前中期灌溉磁化水能够促进紫花苜蓿生长。在外界光热条件良好的条件下，灌溉磁化水能够协同光热，发挥更高效的促进作用。

图1 不同灌溉处理紫花苜蓿叶面积

图2 不同灌溉处理下紫花苜蓿根瘤数量

2.3 磁化水灌溉对紫花苜蓿根瘤菌的影响（见图2）

通过对1～2年生各茬紫花苜蓿生长单位体积土体根瘤菌数量的统计（图2）可知紫花苜蓿根瘤结瘤数量由多到少，排序为2012年第2茬＞2013年第3茬＞2013年第1茬＞2013年第2茬。说明紫花苜蓿根瘤菌结瘤1年生高于2年生，秋季结瘤高于春季高于夏季。

灌溉磁化水的各茬紫花苜蓿根系结瘤数量存在显著差异。对照CK均高于其它灌溉磁化水处理组。全程灌溉磁化水的C4处理结瘤最少，说明灌溉磁化水对紫花苜蓿的根瘤菌结瘤有一定的抑制作用，影响紫花苜蓿根瘤固氮效率。

2.4 磁化水灌溉处理对紫花苜蓿产量的影响（见表3）

通过对2013年各茬草收获产量统计比较可知，在地下滴灌栽培条件下不同灌溉处理全年产草量C1、C2、C3、C4、CK 分别为 17 143 kg·hm-2，16 482 kg·hm-2，15 821 kg·hm-2，17 270 kg·hm-2，15 640 kg·hm-2。较对照增产 1 498 kg·hm-2，837 kg·hm-2，176 kg·hm-2，1 625 kg·hm-2。 增产率分别为 9.58%，5.35%，1.13%，10.39%。

各茬灌溉磁化水的紫花苜蓿产量与对照相比。第1，2，3茬C1、C2、C4与CK，处理间C1、C4与C2、C3，C2与C3都存在显著差异，C3与CK不存在显著差异。说明灌溉磁化水能提高紫花苜蓿产草量。其中前中期灌溉磁化水的增产效果最明显。中后期灌溉磁化水的增产效果不大。

表3 磁化水灌溉处理紫花苜蓿产草量

3 讨 论

叶片是绿色植物进行光合作用的主要器官，紫花苜蓿这种以收获地上茎叶为主的作物其产量的形成更是依赖于叶片的光合作用。在农业生产中提高作物产量的主要途径是改善光合性能，即提高光合效率，增加光合面积，延长光合时间，降低产物消耗。而叶面积大小与光合面积直接相关[9]。因此培育大叶抗病优良品种及通过施肥和灌溉提高牧草地上部分产出对紫花苜蓿增产有一定的意义。

紫花苜蓿是作为优良的多年生豆科牧草，其根系不仅能起到支撑、吸收、同化、贮藏及再生等对植株生长发育十分重要的功能，而且其呼吸及根瘤固氮中发挥着重要作用。因此强大的地下根系和旺盛的活力是地上部分高产优质产出的保证。灌溉、施肥、土壤理化特性、刈割、耕作等对紫花苜蓿的根系生物量都有显著影响。并且紫花苜蓿根系生物量随着生长年限的增加而增加，但在返青初期和每次刈割后降低，因此适时的施用和供给氮肥能降低根系养分供给的压力也缩短苜蓿刈割后的返青时间[10]。

许多研究表明磁化处理水的溶氧值、粘性、pH、电导率等都有所改变[11-13]。磁化处理水对矿物离子及肥料的溶解性影响的研究有待深入。也有研究表明磁化处理对作物的促进作用是有限度的，不同作物不同生育期对磁化处理感应强度不同。在食用菌栽培中采用一定范围强度的磁化处理能提高产出。而在环保领域为杀灭和抑制微生物生长而采用磁化处理并取得了一定的效果。在运用磁化水改良土壤盐碱化的研究也有报道。对紫花苜蓿这种具有根系固氮菌的作物磁化水灌溉处理的影响有待进一步深入研究[14-15]。

4 结 论

本试验研究了磁化处理水灌溉紫花苜蓿的生长及生产特性的影响，在灌水量一致的条件下。结果表明在紫花苜蓿生长的前中期灌溉磁化水能加速紫花苜蓿的生长，其刈割株高较对照组提高5～10 cm，单株叶面积增加 250～270 cm2。前期，中期，后期，全程灌溉磁化水处理较对照组CK分别增产9.58%，5.35%，1.13%，10.39%。说明磁化水灌溉处理能提高紫花苜蓿产量，其中前中期灌溉磁化水的促进作用较明显。但灌溉磁化水对紫花苜蓿根系结瘤的影响较大，在实际生产中应该考虑氮肥的施用补充固氮菌活性降低引起的氮肥缺失。

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