朔州市紫花苜蓿生长期气候条件分析

马志强，马士钦，蔡 霞，李丽慧，梁桂花，朱 叶

（1.朔州市气象局，山西朔州 036001；2.秦皇岛市气象局，河北秦皇岛 066001；3.朔城区气象局，山西朔州 036001）

紫花苜蓿（Medicago sativaL.）使用价值和经济价值均较高，为优质豆科多年生草本牧草，产量高、品质好、饲用价值高，被誉为“牧草之王”［1］。苜蓿高产期年限为4～8 年，生长寿命长达20～30 年［2］。苜蓿蛋白质含量为18%～25%，富含多种营养物质，是优质的蛋白草料，具有强身健体、防病治病的功能，还可以促进儿童大脑发育、增加儿童体重、身高。苜蓿还可以起到改善土壤、固定大气氮素、保持水土、改善生态等作用［3］。朔州市推广种植苜蓿对于农民增收、社会经济发展有重要的意义。

国内外学者对苜蓿生长气候适应性展开了研究，曾庆飞等［4］研究发现，宁南县在5、6 月播种紫花苜蓿为宜；王位泰等［5］对陇东地区紫花苜蓿适生种植区进行划分；刘沛松等［6］研究表明，苜蓿生长年限越长，土壤干燥化程度越高；于晓娜等［7］研究表明，紫花苜蓿生长的最适土壤含水量为16%；李晓娜等［8］认为再生水灌溉比清水灌溉更能增加苜蓿干物质产量；王鹏远［9］指出1951—2016 年内蒙古自治区4 月下旬后的苜蓿低温冻害强度总体在减小；吴建华［10］认为阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿生长期降水不足，在适当灌溉条件下能够进行规模化种植；周坚［11］指出内蒙古自治区丰镇市气温日较差大，对提高苜蓿的产量和品质较为有利；尹卫等［12］分析了青海省共和县气象数据，发现当地光照、降水量和气温对紫花苜蓿正常生长的影响效应高于风速和气压；吴立群等［13］通过分析乌审召地区的气象数据，认为当地紫花苜蓿适宜播种期为3 月和7 月下旬；庄妍［14］研究表明，当土壤含水量达8%、5 cm 土壤温度达5 ℃时紫花苜蓿开始返青；孙玉［15］认为内蒙古自治区鄂托克旗除降水偏少外，光照、气温都有利于紫花苜蓿的生长。鲜见有关朔州市苜蓿生长适应性气候的研究，开展该项研究尤为重要。

朔州市地处山西省北部，下辖怀仁市、右玉县、应县、山阴县、平鲁区、朔城区一市三县二区，位于东经111°52′—113°35′，北纬39°06′—40°22′，南北长约为133 km，东西宽约145 km，总面积1.06 万km2。2015 年朔州市被农业农村部确定为整市推进草牧业发展的试点实验市，全市积极推进优质牧草种植。截至2021 年年底，朔州市全市种植苜蓿累计面积约1.3 万hm2。

1 朔州市气候概况

朔州市属于温带大陆性季风气候，四季分明。春季（3—5 月）雨水较少，风沙较大，常出现干旱天气；夏季（6—8 月）雨量集中，有大雨、暴雨、冰雹等天气；秋季（9—11 月）雨水较少，中午热，早晚凉；冬季（12 月至次年2 月）雨雪少大风天气多，气候寒冷。按地理、气候特点区分，右玉县、平鲁区划分为山区，怀仁市、朔城区、山阴县、应县划分为平川区。

1.1 气温的时空分布

朔州市年平均气温7.0 ℃，各县区平均气温为4.2～8.4 ℃。年极端最高气温山区为30.2～37.7 ℃，平川区为32.4～40.4 ℃，全市年极端最高气温出现在应县（2005 年6 月22 日），为40.4 ℃；年极端最低气温平川区为-17.3～-31.5 ℃，山区为-20.9～-37.3 ℃，全市年极端最低气温出现在右玉县（2000 年1 月25日），为-37.3 ℃。日最高气温≥35 ℃的高温日数平均为0.9 d。朔州市春夏季升温坡度和秋冬季降温坡度陡且对称，年平均气温和四季平均气温空间分布趋势都呈现出山区低、平川区高的特点（图1）。

图1 1981—2010 年朔州市气温变化

1.2 降水的时空分布

朔州市年均降水量为382.7 mm，各区县年降水量在358.2～407.3 mm。四季降水量的空间分布都呈现出山区多平川区少的特点。1 年中6—9 月降水量较多，7 月最多，1 月最少（图2）。

图2 1981—2010 年朔州市降水量变化

1.3 日照时数的时空分布

朔州市年平均日照时数为2 749.9 h，各区县日照时数在2 561.4～2 890.2 h，空间分布呈现东北部（右玉县、怀仁市、山阴县、应县）多，西南部（平鲁区、朔城区）少的特点。冬季日照时数在547.0～614.6 h，春季日照时数在705.7～796.1 h，夏季日照时数在690.5～788.0 h，秋季日照时数在651.0～691.5 h。四季中春季和夏季日照最多，其次为秋季，冬季最少。4—6 月的日照时数比其他月份明显更多，春夏季充足的日照有利于紫花苜蓿的出苗及苗期旺盛生长（图3）。

图3 1981—2010 年朔州市日照时数变化

1.4 无霜期的时空分布

朔州市平均无霜期为161 d，最长为232 d（2006年应县），最短为92 d（1986 年和1997 年右玉县）。平均初霜日在9 月26 日，最早出现在9 月1 日（1997年右玉县）；平均终霜日在4 月17 日，最迟出现在6月10 日（2003 年右玉县）。

1.5 各界限温度的时空分布

日平均气温稳定在0 ℃以上日期为平川区初始于2 月27 日至4 月9 日，终止于10 月26 日至11 月25日；山区初始于3 月13 日至4 月11 日，终止于10 月17 日至11 月19 日。

日平均气温稳定在5 ℃以上日期为平川区初始于3 月21 日至4 月24 日，终止 于10 月7 日至11 月8日；山区初始于3 月31 日至4 月28 日，终止于9 月23日至10 月30 日。

日平均气温稳定在10 ℃以上日期为平川区初始于4 月3 日 至5 月13 日，终止于9 月19 日至10 月22 日；山区初始于4 月23 日至5 月30 日，终止于9 月7 日至10 月20 日。

1.6 各界限温度初终期内的积温

0 ℃以上积温，平川区3 304.2～4 032.6 ℃，山区2 599.6～3 386.3 ℃；5 ℃以上积温，平川区3 042.6～3 873.5 ℃，山区2 366.4～3 294.8 ℃；10 ℃以上积温，平川区2 633.5～3 757.5 ℃，山区1 977.2～2 910.3 ℃。

1.7 其他气象因子

朔州市年均风速为2.3 m/s，年平均相对湿度为48%～59%。夏季（以8 月为代表）最大，为65%～73%。秋季（以9 月为代表）次之，为58%～68%。冬季（以12 月为代表）为48%～62%。春季（以4 月为代表）最小，为35%～43%。朔州市年平均蒸发量为1 882.4 mm，为年降水量的4.9 倍，5—6 月最大，超过280 mm；12 月至次年2 月最小，小于60 mm。1981—2010 年朔州市各月气象因子见表1。

表1 1981—2010 年朔州市各月平均气温、降水量、日照时数、蒸发量、风速统计情况

2 朔州市紫花苜蓿生长气候条件分析

2.1 温度

徐丽君等［16］研究认为，紫花苜蓿对温度要求在-41～39 ℃。紫花苜蓿适宜栽培区年平均气温为5～12 ℃，≥5 ℃积温 高于2 000 ℃，≥0 ℃积 温在3 000～5 000 ℃，地理位置在北纬35°—45°。12～24 ℃为紫花苜蓿生长发育期适宜温度，当温度＜0 ℃时停止生长［17］。朔州市属温带性季风气候，年平均气温为7.1 ℃，各区县年平均气温为4.2～8.4 ℃。≥5 ℃积温在2 366.4～3 873.5 ℃，年极端最高气温为30.2～40.4 ℃，年极端最低气温山区为-17.3～-37.3 ℃。因此，从温度和地理位置适宜条件来看，朔州市平川区和山区都适宜种植紫花苜蓿。朔州市0 ℃以上积温平川区在3 304.2～4 032.6 ℃，山区在2 599.6～3 386.3 ℃，平川区无霜期也高于山区的无霜期，朔州市平川区比山区更适宜种植紫花苜蓿。

2.2 降水

紫花苜蓿是喜水作物，年降水量的最低要求为300 mm，超过1 300 mm 适应性差；适宜年降水量在350～900 mm［16］，朔州市年均降水量在358.2～407.3 mm，各区县降水量均能达到降水要求。朔州市属于黄土高原，紫花苜蓿生长需水量为600～1 100 mm［18］，因此，朔州市种植紫花苜蓿要想达到高产需要提供合适的灌溉支持。

2.3 光照

紫花苜蓿是喜光作物［19］，光照条件越好，越有利于其生长。朔州市晴天日数较多，光照较充足，连阴雨天气较少，年日照时数为2 561.4～2 890.2 h，可以满足紫花苜蓿各生长周期对光照条件的需求，该市丰富的光照资源有利于紫花苜蓿的光合作用，能够促进紫花苜蓿提高品质，积累更多干物质。

2.4 其他气象因子

朔州市平均无霜期为161～232 d，符合紫花苜蓿的生长要求，其中平川区明显高于山区，更利于紫花苜蓿生长。年均风速为2.3 m/s，平均相对湿度为48%～59%，风速、相对湿度、气压均符合紫花苜蓿的生长需求。朔州市年平均蒸发量为1 882.4 mm，为年降水量的4.9 倍，年降水量不充足，要及时在紫花苜蓿生长的各关键期进行适当灌溉。

3 紫花苜蓿在各生长关键时期的气象因子影响

3.1 播种

紫花苜蓿种子萌发最适宜温度为20 ℃，最高温度为31～37 ℃，最低温度为0～5 ℃，北方地区以春播和秋播为主，当地温稳定达到发芽温度5 ℃以上时，要抢墒进行春播，秋播最迟要在霜冻来临前1～2 个月进行［13］。朔州市属干旱半干旱地区，要在有明显降雨过程时等雨播种，同时要避开干热风频繁发生的季节。朔州市春季终霜为4 月下旬至5 月上旬，最早为3 月4 日，最迟为6 月10 日，朔州市秋季初霜为9 月下旬，最早为9 月2 日，最迟为10 月2 日。对于低于0 ℃气温持续时间较长的地区，采用夏播或春播较为适宜［14］，秋霜前2 个月不宜播种紫花苜蓿［12］。综合各种气象因素，朔州市种植紫花苜蓿选用休眠3、4 级品种较好，适宜在6 月中旬至7 月中旬播种，此期雨热同期，利于出苗和生长，能够保证建植成功。4—6 月如果土壤墒情好或有灌溉条件的可以播种紫花苜蓿种子建植。

3.2 生长

特木尔布和等［3］研究表明，温度在5～6 ℃，紫花苜蓿的种子发芽缓慢，23～30 ℃最适合其种子发芽，高于35 ℃发芽受阻，高于37 ℃发芽停止。日均气温为15～20 ℃最适宜紫花苜蓿植株生长，白天气温为15～20 ℃，夜间气温为10～20 ℃是紫花苜蓿生长干物质积累的最佳温度。良好的光照条件有利于紫花苜蓿的生长。紫花苜蓿返青15～20 d 或出苗后40 d 是生长最旺盛的时期，这个时期需要充足的光照和适宜的土壤水分。紫花苜蓿出苗生长后60～70 d 进入开花期，开花期最适宜的温度为20～27 ℃，湿度为53%～75%。朔州市在4 月下旬到6 月上旬为头茬苜蓿生长的关键期，要做好倒春寒天气的防御工作。

在生长期，要适时做好苜蓿的灌溉工作。特木尔布和等［3］指出，紫花苜蓿总耗水量为3 500～4 500 m3/hm2。苜蓿1个生长季需水量为300～2 250 mm，返青时需水相对较少，后期需水量逐渐增多，在现蕾时期，要根据降水和土壤墒情情况适时进行灌溉，使土壤含水量达到60%～80%。在播种期、返青期、苗期、分枝期、每次刈割前7～9 d、刈割后3～5 d 及入冬前20 d，若没有有效降水，就需要各灌溉1 次，1 年共灌溉8～10 次，每次滴水量300～450 m3/hm2。入冬前的灌溉适宜的气温是夜间0 ℃左右，白天10 ℃左右。朔州市苜蓿在生长各关键期也需及时进行灌溉，以保证苜能茁壮成长。

朔州市4 月中、下旬苜蓿出苗，此期紫花苜蓿最怕寒潮、倒春寒天气，预报有此类天气时，可以采取灌溉保热量及使用防冻剂等措施确保紫花苜蓿顺利返青。5—9 月最适宜紫花苜蓿生长，4、5 月降水较少，要做好紫花苜蓿的灌溉工作。

3.3 刈割

刈割紫花苜蓿的指标为10%左右枝条开花的初花期枝条高度达80 cm，再生的枝条高度在5 cm左右，与前一次刈割的时间间隔超过60～80 d［18］。头茬紫花苜蓿一般需要生长50～60 d，其余各茬一般需要生长25～35 d。末茬紫花苜蓿刈割的危险期是初霜前4 周至初霜后2 周，尽量避开在该段时期进行末茬刈割。孙洪仁等［18］认为，阿鲁科尔沁旗一般年份理想刈割模式为，第一茬6 月1～5 日，第二茬7 月5～10 日，第三茬8 月5～15 日，第四茬10 月15 至11 月15 日，朔州市紫花苜蓿刈割模式基本符合阿鲁科尔沁旗的刈割模式。在雨季，苜蓿刈割后要保证12～24 h 的田间晾晒以收获半干草，保证36～48 h 的田间晾晒以收获干草［13］。此期要积极关注当地中、短期天气预报，尽量选择无雨期相对较长阶段进行苜蓿刈割，以提高紫花苜蓿晾晒效果，避免刈割后的紫花苜蓿被雨水浸泡，影响收获苜蓿的品质。为了安全越冬，紫花苜蓿最后一次刈割一般在初霜冻之前10～15 d。要注意紫花苜蓿刈割前灌水要避开降雨和大风天气，以防止紫花苜蓿倒伏［13］。史纪安等［20］认为，0 ℃积温达3 500 ℃左右时，紫花苜蓿1 年可以刈割3 次，0 ℃积温达4 000 ℃以上可以刈割4 次。结合朔州市积温情况，平川区每年可以刈割4 次，山区刈割3 次为宜。

3.4 越冬

入冬时，若有有效的降雪过程，大雪覆盖地面有利于地面下的苜蓿顺利越冬。若无有效的降雪过程，且预测冬季气温异常偏低，在入冬时就要适时灌溉苜蓿地，以帮助地下苜蓿顺利越冬。朔州市苜蓿入冬前要浇好越冬水，防止来年倒春寒冻死幼苗，春旱旱死幼苗。

4 小结

高雅灵等［21］研究表明，民勤县紫花苜蓿、小麦、玉米和葵花均处于规模报酬递增阶段，而紫花苜蓿各要素的弹性系数之和最高，具有更大的发展空间。朔州市种植紫花苜蓿具有较好经济价值，纯收益可达15 000～25 500 元/hm2，可在该市大面积推广种植。

朔州市年积温和年平均气温、日照、风速、气压等基本符合紫花苜蓿的生长需求，但降水量不满足正常生长需求，在灌溉能够得到保证的前提下可以在地势平坦的土地上进行规模化种植。该市平川区比山区更适宜种植紫花苜蓿，平川区的紫花苜蓿适宜刈割4 次，山区的紫花苜蓿适宜刈割3 次。6 月中旬至7 月中旬为该市播种紫花苜蓿最佳时期，4—6月如果土壤墒情好或有灌溉条件可以播种紫花苜蓿种子建植。朔州市种植紫花苜蓿要浇1 次越冬水。紫花苜蓿要获得较好生长，播种前还要积极施好底肥及生长期的追肥，适时做好除草、病虫害防治及收割后晾晒等工作。如果要引进新的品种，还需要做进一步的引种试验观测。