喷灌水肥一体化技术在北疆苜蓿生产中的应用

丁峰，纪顺，萨仁娜，蒲胜海

（1新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所/农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室，乌鲁木齐 830091；2新疆农业科学院综合试验场，乌鲁木齐 830012）

0 引言

苜蓿多年生草本植物，富含糖类、蛋白质、维生素，营养成份比例合理，适口性好，是优质的高蛋白饲草，被称之为“牧草之王”[1-3]。新疆作为中国五大牧区之一，由于土地有限，水资源稀缺，天然草场退化，人工饲草料地建设滞后，长期以来饲草生产中普遍存在灌溉管理水平差，水肥利用效率低，高投入低产出问题；一直靠河南、内蒙古、甘肃等地拉运玉米秆、麦秆、稻谷秆、棉花秆和辣椒秆作为饲草缓解。2019年新疆苜蓿种植面积201.29×103hm2、产量205.15×107kg，较上年分别减少10.33×103hm2，减产38.92×107kg，单产10.19×103kg/hm2，减幅11.63%[4]。饲草料短缺已成为制约新疆现代畜牧业发展的瓶颈和一大短板。自治区党委2020年提出了“开展优质饲草作物品种筛选与丰产栽培技术研究示范”[5]工作，在2021年政府报告中自治区更是提出了“稳粮、优棉、强果、兴畜、促特色，实施畜牧业振兴行动”[6]的要求。而如何在水资源条件极为有限的情况下实现新疆的畜牧业振兴，加快推进全疆饲草产业发展，全面提升全区优质饲草资源高效生产利用的技术能力，持续提高农民收入就成为新疆农业和畜牧业可持续发展中亟待解决的问题之一。同时在对新疆的农牧业龙头企业华凌牧业、西部牧业和克拉玛依绿成牧业的调研中了解到，各大公司都在布局建设牧草基地，大力发展以大型喷灌机为基础的节水牧草业，并提出以草促畜优乳的发展目标，而其对喷灌苜蓿节水高产优质的生产技术也是迫切需求的。国内外学者已经对水肥一体化技术进行了深入研究。水肥一体化技术遵循水肥协同、按需灌溉、按需供肥、少量多次和水肥平衡原则，利用管道灌溉系统，将肥料溶解在水中，同时进行灌溉与施肥，适时、适量地满足农作物对水分和养分的需求，实现水肥同步管理和高效利用的水肥管理技术[7]。尹飞虎[8]、马富裕等[9]、李守华等[10]和王凯[11]对水肥管理技术发展等做了研究和论述，目前，关于新疆苜蓿的研究主要集中在品种选育[12-13]、滴灌[14-15]和地埋滴灌方面[16-17]。鲜有学者在新疆苜蓿生产应用、试验示范上开展大型喷灌机（圆形喷灌机或平移式喷灌机）喷灌水肥一体化技术的研究和论述[18-22]，并形成能够指导苜蓿水肥一体化生产的技术要点。本研究从苜蓿品种的选择、地块选择及轮作倒茬、平整土地、种植模式及群体指标、喷灌设备的选择与布置、苜蓿各生育期的水肥管理和配套栽培措施等方面，提出了喷灌苜蓿水肥一体化种植模式，可促进当地农牧业可持续发展。

1 主要技术指标

1.1 品种选择

北疆一般选择休眠级2～4 级的苜蓿品种；如：‘新疆大叶苜蓿’、‘新牧1 号’、‘新牧2 号’、‘阿尔冈金’、‘三得利’、‘金黄后’和‘WL363HQ’等优良苜蓿品种。种子质量应“三证齐全”，即种子生产许可证、经营许可证和质量合格证，且符合GB 6141—2008[23]规定的三级标准以上的苜蓿种子，三级标准指一般纯度不低于95%，发芽率不低于85%，其他种子不多于2000粒/kg，裸种子需进行根瘤菌接种和包衣。

1.2 地块的理化性状与轮作

苜蓿对土壤要求不高，一般选择地势较平坦，排水和通气性较好的砂壤土或壤土，土壤总盐含量应低于0.2%，pH 7～8 之间，有机质高于2.0%，碱解氮≥30 ppm，速效磷≥10 ppm，速效钾含量≥100 ppm。地下水埋深大于1.5 m；4～5年后，苜蓿产量下降时，及时进行轮作倒茬，降低自毒作用的风险，倒茬作物以禾谷类作物为好。

1.3 平整土地

播前使用激光平地机精细平整土地，苜蓿作为深根作物，种植前需深耕整地，深度为30～35 cm，基肥随耕随施，保证全层均匀，在播种前采用圆盘耙耙碎土块，达到待播状态，用48%氟乐灵2 kg/hm2，进行土壤封闭处理，以防除杂草。操作中为防止农药光解应及时耙地，耙深3～4 cm。

1.4 种植模式及群体结构指标产量目标

干草产量可达15×103～18×103kg/hm2。种植模式采用等行距，一般为15～30 cm；裸种播种量为15～22.5 kg/hm2，春播一般4月中旬进行，秋播播种期不得迟于8 月底。苜蓿种子小，顶土能力差，不能播深，播种深度1.0～2.0 cm 为宜；出苗效果不理想时，需及时进行人工补种。

2 喷灌水肥管理设备及参数

2.1 喷灌水肥管理系统主要设备

喷灌水肥管理系统主要由自动控制系统、中心塔、桁架、驱动塔、灌水系统和施肥施药装置组成[24]。

2.2 喷灌水肥管理系统主要设备参数

其中每个桁架的长度应控制在25～65 m，桁架总长度控制在800 m以内。喷灌管道由桁架支撑在驱动塔上，距地高度2～4 m；管道材质以为镀锌钢管，壁厚应≥3 mm。灌水系统需设有压力表和水表，其入口压力应控制在0.16～0.30 MPa。

3 灌溉管理

北疆一般情况下，灌溉定额7125～7275 m3/hm2，灌水21～23 次，灌溉周期8～10 d；灌溉水质应符合GB 5084—2021《农田灌溉水质标准》[25]。

3.1 春播苜蓿第一年灌溉制度

3.1.1 播种至出苗期 采用干播湿出。在播完后，连续8～10 d 在早晨或傍晚时分喷水，每次灌溉灌水定额为75 m3/hm2，水分入渗深度10～20 cm，一般灌水量600～750 m3/hm2，可实现苜蓿早发芽和出苗。

3.1.2 苗期 灌水定额为225～300 m3/hm2，灌水周期4～5 d，灌水2～3次，总灌水量675～750 m3/hm2左右。

3.1.3 分枝期 一般灌水量2400 m3/hm2左右。苜蓿进入分枝后，气温稳定在30℃以上，开始灌水，分枝期共喷水7～8次，灌水周期8～10 d，灌水定额为300～375 m3/hm2。

3.1.4 现蕾期 一般灌水量2025 m3/hm2左右。现蕾期灌水定额为300～375 m3/hm2，灌水周期8～10 d，灌水6次。

3.1.5 初花期 一般灌水量1725 m3/hm2左右。初花期灌水定额为370～375 m3/hm2，灌水周期8～10 d，灌水4～5次。

3.1.6 越冬水 一般在10 月底喷一次375～450 m3/hm2越冬水。

3.2 2年以上苜蓿灌溉制度

3.2.1 返青期 4 月初至4 月上旬，一般灌水量600～675 m3/hm2左右。灌水定额为300～375 m3/hm2，灌水周期5～7 d，通常灌水2次。4月初灌返青水宜早且大，通常灌水量375 m3/hm2。

3.2.2 分枝期 一般灌水量2400 m3/hm2左右。灌水定额为300～375 m3/hm2，灌水周期8～10 d，灌水7～8次。

3.2.3 现蕾期 一般灌水量2025 m3/hm2左右。灌水定额为300～375 m3/hm2，灌水周期8～10 d，灌水6次。

3.2.4 初花期 一般灌水量1725 m3/hm2左右。灌水定额为370～375 m3/hm2，灌水周期8～10 d，灌水4～5次。

3.2.5 越冬水 一般在10 月底喷一次375～450 m3/hm2越冬水。

4 施肥管理

4.1 施肥原则

苜蓿产草的丰产期为2～6 年，期间苜蓿植株生长量大，产草量高，尽管苜蓿根瘤具有固氮作用，但不足以维系苜蓿高产所需养分，为了获得优质和高产，必须合理追施化肥，一水一肥，使苜蓿生长不脱肥。苜蓿需肥特点是追氮、补磷、增钾。

4.2 肥料选择

应符合农业部行业标准：NY1107—2010《大量元素水溶肥料》[26]、NY2266—2012《中量元素水溶肥料》[27]、NY/T 2700—2015《草地测土施肥技术规程紫花苜》[28]和NY/T496—2010《肥料合理使用准则》[29]等。

4.3 施肥量

4.3.1 基肥 苜蓿播种前要施足基肥，主要是磷、钾肥和有机肥，施肥方法为均匀撒施，然后深翻25 cm。播前一般施优质腐熟的有机肥15～22.5 t/hm2，磷酸二铵(NP2O5-K2O：18-48-0)300～375 kg/hm2，硫酸钾(K2O：52)75～150 kg/hm2；或者同等养分含量。

4.3.2 追肥 肥料均为水溶性肥料。苜蓿干草目标产量达到15t/hm2以上，适宜追肥量为：纯氮(N)120～150kg/hm2、磷(P2O5)75～120 kg/hm2、钾(K2O)150～225 kg/hm2；在分枝和现蕾期适量补充中、微量元素肥料（硼锌）硫酸锌30 kg/hm2。

5 苜蓿喷灌灌溉施肥制度表

北疆苜蓿全生育期灌水次数20～22 次，灌溉定额为7125～7275 m3/hm2，适宜追肥量为：纯氮(N)120～150 kg/hm2、磷(P2O5)75～120 kg/hm2和 钾(K2O)150～225 kg/hm2；各次灌水定额及施肥量详见表1。

表1 北疆苜蓿喷灌水肥一体化灌溉施肥制度表

6 配套栽培措施

6.1 农药选用的原则

苜蓿的病虫草害防治中应慎用药物，以避免苜蓿药物残留危害家畜为原则。施用化学农药时，应严格执行NY/T 1276—2007[30]所有标准，农药的使用要严格遵守安全间隔期。

6.2 防治病害

苜蓿的病害主要有褐斑病、锈病、霜霉病和白粉病，坚持“预防为主，综合防治”的原则，防治应在苜蓿刈割收获后分枝前期或发病初期进行药剂防治。4.5%高效氯氰菊酯乳油750 mL/hm2加40%辛硫磷乳油50 mL/hm2兑水600～750 kg喷施。

6.3 防治虫害

苜蓿的虫害主要有蚜虫、蓟马等。防治可在虫害发生初期通过选用40%乐果乳油加水1000 倍液或50%辛硫磷乳油1000倍液喷雾。

6.4 刈割及留茬高度

现蕾末期至初花期刈割（即整块地开花率在20%以前收获），刈割前根据气象预测，须5 d内无降雨，避免雨淋霉烂损失。采用专用牧草收割机刈割，刈割摊晒36～48 h 后，使得苜蓿草茎含水量将至18%以下、露水分3%以下时进行打捆贮藏。新苜蓿宜留茬高度在7～8 cm，以免影响根基部的生长发育，老苜蓿宜留茬高度在5～7 cm，以促使根茎发枝；10月中旬停止刈割，最后一茬留茬高度在8～10 cm，以利于安全越冬。

6.5 中耕、翻耕

苜蓿第二年以后密度将会变大，应适时中耕，切断多余根系，以利于苜蓿的生长发育。苜蓿品种一般种植4～5年后，产量下降明显，应进行伏翻、秋翻。伏翻、秋翻前，提倡采用重型园片耙交叉深切后灌水，以促使苜蓿根茬腐烂，提高土壤肥力，有利于后茬作物生长发育。

7 结论与讨论

北疆苜蓿高产群体结构为：采用15～30 cm等行距气吸式播种机机械播种，裸种播种量为15～22.5 kg/hm2，年刈割4茬；水肥一体化管理模式为：北疆苜蓿喷灌全生育期灌水次数20～22次，灌溉定额为7125～7275 m3/hm2，灌水周期8～10天；随水施肥，一水一肥；推荐追肥量为：纯氮(N)120～150 kg/hm2、磷(P2O5)75～120 kg/hm2和 钾(K2O)150～225 kg/hm2。该技术模式解决了苜蓿生产中存在的水肥利用效率不高、水肥供应同步性差、苜蓿产量和品质又难以提高等问题，在种植户和合作社中进行了大面积的推广应用，获得了明显的经济、社会和生态效益，实现了喷灌苜蓿的优质高效。

该技术模式中的水肥用量针对中等肥力地块，对北疆苜蓿喷灌水肥一体化生产有普遍指导性，但在实际的应用过程中应根据目标产量、气候条件、地力水平、种植模式等因素进行适当微调，以适应当地生产实践，充分发挥该技术优势，促进当地农牧业可持续发展。