两种滴灌方式下紫花苜蓿与无...播草地第一茬牧草生产力研究_方瑞元.pdf

草学CAOXUE草业科学2023 年第 1 期总第 270 期两种滴灌方式下紫花苜蓿与无芒雀麦单播与混播草地第一茬牧草生产力研究方瑞元，曾翰国，郑万菊，孙伶俐，谢开云*(新疆农业大学草业与环境科学学院/新疆农业大学草地资源与生态重点实验室/西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室，新疆乌鲁木齐830052)摘要:为探讨不同灌溉方式对紫花苜蓿和无芒雀麦在单播和混播下株高、生长速率和产量等影响，设置地表滴灌和地下滴灌 2 种滴灌方式和紫花苜蓿单播、无芒雀麦单播以及紫花苜蓿和无芒雀麦混播 3 种种植方式处理。研究结果表明:紫花苜蓿单播，无芒雀麦单播以及紫花苜蓿和无芒雀麦混播的牧草株高、生长速率，牧草产量在地下滴灌处理下显著高于地面滴灌。混播的牧草生物量介于紫花苜蓿单播和无芒雀麦单播牧草生物量之间。因此，滴灌带埋深 20cm 以下的地下滴灌更有利于苜蓿生长，提高苜蓿干草产量，更适于在我国西北干旱地区进行推广和应用。关键词:紫花苜蓿;无芒雀麦;混播草地;地下滴灌;地面滴灌中图分类号:S54.04文献标识码:A文章编号:20963971(2023)01004005DOI:10.3969/j.issn.20963971.2023.01.007收稿日期:20221018基金项目:新疆维吾尔自治区重点研发项目(2022B02003);新疆维 吾 尔 自 治 区 大 学 生 创 新 训 练 计 划 项 目(201710758007)共同资助作者简介:方瑞元(1998)，男，本科生，草业科学专业。*通讯作者:谢开云(1984)，男，甘肃武威人，博士，主要从事牧草生产及养分利用教学与研究工作，E mail:xkycah 紫花苜蓿(Medicago sativa L)因具有产草量高、适应性强、营养价值高等优点，被誉为“牧草之王”，在我国畜牧业发展中发挥着重要作用。紫花苜蓿也是中国栽培历史最悠久，种植面积最大的优质豆科牧草，对中国西北地区生态环境改善和农牧业结构调整有极其重要的作用1。西北干旱区是我国苜蓿的主要种植区，该地区降水量少，蒸发量大，有利于苜蓿草收割晾晒，是苜蓿适宜种植区。但干旱缺水也成为限制该地区农牧业发展的首要问题，节水灌溉技术的研究和应用可以有效缓解当地水资源紧缺的现状。据报道，相比其他作物，苜蓿的耗水量较大2。因此，发展节水灌溉技术来提高苜蓿生产力对干旱半干旱地区农牧业可持续发展至关重要。不同灌溉方式以及灌量大小对于紫花苜蓿的产量和品质都具有重要影响3。在新疆干旱区大多数的研究都集中在如何提高紫花苜蓿的水分利用效率4，5，而节水灌溉技术对紫花苜蓿为主的混播草地生产力的影响方面还未开始关注。本研究主要探讨不同灌溉方式对紫花苜蓿和无芒雀麦(Bromus inermis Leyss)在单播和混播下株高、生长速率和产量等影响，以期为干旱区牧草生产提供技术参考。1材料与方法1.1试验地概况试验地设在新疆乌鲁木齐市三坪农场试验站，地处 4356N，8735E，属中温带大陆性半干旱气候，光照资源丰富，7 月平均气温为 24.5，年降水量为 180mm，年平均蒸发量为 1 780mm，年平均日照时数 2 900h，年平均大于 10的积温 3 500，无霜期为 170180d。试验地土壤养分含量见表 1。04两种滴灌方式下紫花苜蓿与无芒雀麦单播与混播草地第一茬牧草生产力研究草学CAOXUE表 1试验地土壤理化性质指标pH全氮(g/kg)有效氮(mg/kg)全磷(g/kg)有效磷(mg/kg)全钾(g/kg)速效钾(mg/kg)数据7.090.8221.080.721.9618.96249.911.2试验设计试验采用裂区设计，设置 2 个不同的滴灌处理区:地下滴灌(Subsurface drip irrigation，SSDI)和地表滴灌(Surface drip irrigation，SDI)，分别用 W1和 W2 表示，滴灌量同为 100%CEP(m3/hm2)，其中 CEP 表示土壤蒸腾损失量与降雨量之差。3 个混播比例 M1，100 0;M2，50 50;M3，0 100，每个处理 4 次重复。小区面积 8m2(4m2m)，小区之间间隔 100cm，每个小区铺设 6 条滴灌带，每条滴灌带滴渗 2 行，地下滴灌埋深 30 cm。在水管上安装水表来控制滴灌量。样地在播种前取样分析土壤养分含量，根据分析结果补充磷钾肥，以保证牧草正常生长。试验小区播种方法为条播，混合播种方式为间行混播。基础播种量为紫花苜蓿 15kg/hm2，无芒雀麦 30kg/hm2，具体播种量根据牧草种子发芽率调整。每个小区播种 8 行，行距 25cm。1.3测定指标与方法1.3.1株高于 2018 年 5 月 19 日至 6 月 15 日期间，每周定期测量紫花苜蓿和无芒雀麦株高，单播中每小区随机测定 10 株，混播中分别测定紫花苜蓿和无芒雀麦各 10 株。1.3.2牧草产量2018 年 6 月 15 日对所有小区进行了产量测定，在每个小区内随机放置 1m2(1m1m)的样方，齐地面刈割称其鲜重(g)，后取 1kg 左右的植物样本置于烘箱内 65 烘干 48h，称其干重(g)，用于计算每个小区的干草产量。1.3.3相对叶绿素含量(SPAD 值)在每次刈割前用 SPAD502 叶绿素仪测定无芒雀麦和紫花苜蓿叶片的相对叶绿素含量，随机选择无芒雀麦 10 个叶片，测量中部位置。紫花苜蓿则从顶端往下依次测量10 个叶片，将10 个测量值的平均值作为一个小区内的植物的 SPAD 值。2结果与分析2.1两种滴灌方式对单播和混播牧草株高的影响(见图 1)由图 1 可知，紫花苜蓿和无芒雀麦的株高均呈现不一致的规律。在第一次刈割前的生长期，紫花苜蓿单播时地下滴灌植株略高于地面滴灌(|t|=2.551，P=0.0632)。混播时的紫花苜蓿地下滴灌与地面滴灌无显著差异(|t|=1.2662，P=0.2755)。无芒雀麦单播时地下滴灌略高于地面滴灌(|t|=2.77，P=0.0503)，混播时地下滴灌与地面滴灌无显著差异(|t|=1.159，P=0.3109)。另外，无芒雀麦株高显著高于紫花苜蓿(单播:|t|=4.995，P=0.0075;混播:|t|=6.382，P=0.0031)。图 1两种滴灌方式对紫花苜蓿和无芒雀麦单播和混播的株高的影响14草学CAOXUE草业科学2023 年第 1 期总第 270 期2.2两种滴灌方式对单播和混播牧草生长速率的影响(见图 2)由图 2 可知，两种灌溉方式对紫花苜蓿和无芒雀麦的生长速率具有显著影响。对单播的紫花苜蓿来说，地 下 滴 灌 生 长 速 率 显 著 高 于 地 面 滴 灌(|t|=2.757，P=0.0330)，且呈现出先增加后减小的趋势。对于单播的无芒雀麦来说，地下滴灌处理下 无 芒 雀 麦 的 生 长 速 率 总 是 高 于 地 面 滴 灌(|t|=2.525，P=0.0456)，且随着时间的推移，生长速率逐渐降低。对于混播的紫花苜蓿，地下滴灌的紫花 苜 蓿 总 是 高 于 地 面 滴 灌(|t|=1.036，P=0.3399)。而对于混播的无芒雀麦来说，地面滴灌的无芒雀麦显著高于地下滴灌处理(|t|=1.318，P=0.2357)。另外，在第一茬刈割前的生长期，无芒雀麦的生长速率要大于紫花苜蓿的生长速率。图 2两种滴灌方式对紫花苜蓿和无芒雀麦单播和混播的生长速率的影响2.3两种滴灌方式对单播和混播牧草产量的影响(见图 3)由图 3 可知，种植方式和滴灌方式对第一茬牧草产量均具有显著影响(P0.0001)。紫花苜蓿单播，无芒雀麦单播以及紫花苜蓿和无芒雀麦混播的牧草产量在地下滴灌处理下显著高于地面滴灌(|t|=5.935，P=0.0272)。另外，紫花苜蓿和无芒雀麦混播的牧草生物量介于紫花苜蓿单播和无芒雀麦单播牧草生物量之间(见图 3A)。在紫花苜蓿和无芒雀麦的混播中紫花苜蓿和无芒雀麦的产量也是地下滴灌显著高于地面滴灌(见图 3B)。24两种滴灌方式下紫花苜蓿与无芒雀麦单播与混播草地第一茬牧草生产力研究草学CAOXUE图 3两种滴灌方式对紫花苜蓿和无芒雀麦单播和混播的第一茬牧草产量的影响2.4两种滴灌方式对单播和混播牧草 SPAD 值的影响(见图 4)由图 4 可知，地面滴灌处理下无芒雀麦的 SPAD值显著高于地下滴灌(|t|=57.00，P=0.0112)。地面滴灌处理下紫花苜蓿的 SPAD 值与地下滴灌处理无显著差异(|t|=0.0195，P=0.8741)。地下滴灌下无芒雀麦的 SPAD 值在混播与单播之间无显著差异(F=1.21，P=0.2859)，地面滴灌下无芒雀麦的SPAD 值在混播与单播之间无显著差异(F=2.41，P=0.1377)。地下滴灌下紫花苜蓿的 SPAD 值在混播与单播之间无显著差异(F=2.56，P=0.1267)，地面滴灌下紫花苜蓿的 SPAD 值在混播与单播之间无显著差异(F=13.88，P=0.0015)。图 4地下滴灌和地表滴灌下单播与混播处理紫花苜蓿和无芒雀麦 SPAD 值3讨论与结论干旱是直接影响牧草生产力的重要环 境 因素6，7。中国北方是紫花苜蓿的主产区，其产量和品质必须依靠灌溉才能得到保证。新疆是我国乃至世界上具有代表性的干旱区，水资源的缺乏严重影响了新疆地区农牧业的发展。在充分利用土壤水和降水的条件下，通过节水灌溉的方式对水加以有效利用，以便最大程度地满足农作物的用水需求，以此来获取更大的经济和社会效益，是新疆地区未来农牧业可持续发展的重要战略措施。节水滴灌技术在紫花苜蓿栽培领域的应用研究已日渐成熟，尤其是新疆干旱区。滴灌作为当今世界上节水效果较好的一种灌溉方式有着广阔的发展前景。与地面灌溉技术相比，地下滴灌具有减少地表无效蒸发、改善作物根区土壤条件等优点。在地下滴灌条件下，水分是以植物根系的中部为中心向四周逐步渗透，而地面滴灌水分是从地面自上而下逐步渗透。不同的水分渗透方式将影响植物对土壤中养分的利用。在第一次刈割前的生长期，紫花苜蓿和无芒雀麦单播时地下滴灌植株略高于地面滴灌。混播时无显著差异。无芒雀麦株高显著高于紫花苜蓿，说明在生长前期，相比紫花苜蓿，无芒雀麦具有生长优势，这也可以通过无芒雀麦的生长速率要大于紫花34草学CAOXUE草业科学2023 年第 1 期总第 270 期苜蓿生长速率来证明。单播的紫花苜蓿地下滴灌生长速率显著高于地面滴灌，且呈现出先增加后减小的趋势。单播的无芒雀麦地下滴灌处理总是高于地面滴灌，且随着时间的推移，生长速率逐渐降低。而混播的紫花苜蓿和无芒雀麦地下滴灌和地面滴灌的生长速率均无显著差异。这可能与混播中无芒雀麦和紫花苜蓿存在对水分的竞争有关系。在我国西北干旱地区，相比其他灌溉方式，地下滴灌更有利于保持土壤含水量，降低水分蒸发。郭学良等通过研究不同灌溉方式对紫花苜蓿产量和灌水利用效率的影响，结果表明与大水漫灌相比，地下滴灌在少用 50.8%灌溉水的情况下提高约21.6%干草产量8。王冲等研究不同滴灌管埋深对紫花苜蓿水分利用效率和草地覆盖率的影响时表明，滴灌管埋深 10cm 以内更有利于苜蓿首茬及第二茬返青，滴灌管埋深 20cm 时，苜蓿产量和水分利用效率均达最高，而埋深超过 30cm 不利于首茬苜蓿的出苗9。本研究表明:紫花苜蓿和无芒雀麦混播的牧草生物量介于紫花苜蓿单播和无芒雀麦单播牧草生物量之间，这与谢开云等研究结果一致10。紫花苜蓿单播，无芒雀麦单播以及紫花苜蓿和无芒雀麦混播的牧草产量在地下滴灌处理下显著高于地面滴灌，这主要与地下滴灌有利于保持土壤水分，减少了无效蒸发有关。本研究结果表明:在苜蓿生育期，滴灌带埋深20cm 以下的地下滴灌有利于苜蓿生长，提高苜蓿干草产量，更适于在我国西北干旱地区进行推广和应用。参考文献 1 董国锋，成自勇，张自和，等 调亏灌溉对苜蓿水分利用效率和品质的影响 J 农业工程学报，2006，22(5):201203 2 孙洪仁，刘国荣，张英俊，等 紫花苜蓿的需水量、耗水量、需水强度、耗水强度和水分利用效率研究 J 草业科学，200