劉燕茹 周乾 徐利崗

摘要 [目的]研究不同水肥組合對(duì)寧夏干旱風(fēng)沙草原區(qū)固定噴灌紫花苜蓿土壤含水量及品質(zhì)的影響。[方法]通過(guò)田間試驗(yàn)，對(duì)不同水肥組合下固定噴灌紫花苜蓿土壤含水量、作物水分利用效率和品質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。[結(jié)果]在沙土條件下，當(dāng)苜蓿根區(qū)土壤含水量低于6.3%時(shí)必須灌水，灌水至土壤含水量在12.0%以上，每次灌水至40～60 cm;處理T4作物水分利用效率最高，產(chǎn)量較高，粗蛋白含量最高，適口性較好。[結(jié)論]寧夏干旱風(fēng)沙草原區(qū)最優(yōu)的水肥組合方式為灌溉定額3 600 m3/hm2，施肥量N 75.0 kg/hm2、P2O5 105.0 kg/hm2、K2O 90.0 kg/hm2。

關(guān)鍵詞 干旱風(fēng)沙草原區(qū);紫花苜蓿;水肥組合;水分利用效率;品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào) S275.6? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）04-0201-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.054

Effects of Different Water and Fertilizer Combinations on Soil Moisture Content and Quality of Alfalfa with Fixed Spray Irrigation in Drought Sandy Savanes Region of Ningxia

LIU Yan-ru1，ZHOU Qian2，XU Li-gang2 （1.Ningxia Agricultural Comprehensive Development Center，Yinchuan， Ningxia 750002;2.Ningxia Institute of Water Resources Research，Yinchuan，Ningxia? 750021）

Abstract [Objective]To study the effects of different water and fertilizer combinations on soil moisture content and quality of alfalfa under fixed spray irrigation in drought sandy savanes region of Ningxia.[Method]Through field experiment， the soil moisture content，crop water use efficiency and quality of alfalfa with fixed spray irrigation under different water and fertilizer combinations were comprehensively analyzed.[Result]The result indicates that， under sandy soil conditions， when the soil moisture content in alfalfa root zone was lower than 6.3%，? irrigation must be carried out until the soil moisture content was more than 12.0%， and each irrigation depth was 40-60? cm.T4 treatment had the highest water use efficiency， higher yield， the highest crude protein content and good palatability.[Conclusion]The best combination of water and fertilizer in drought sandy savanes region of Ningxia was as follows：the irrigation quota of 3 600 m3/hm2，the amount of N，P，K fertilizer of 75.0，105.0 and 90.0 kg/hm2 respectively.

Key words Drought sandy savanes region;Alfalfa;Water and fertilizer combinations;Water use efficiency;Quality

基金項(xiàng)目

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFC0400305）;寧夏重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2019BBF02029）;寧夏人才項(xiàng)目（ KJT2016005）。

作者簡(jiǎn)介 劉燕茹（1989—），女，寧夏平羅人，助理工程師，從事節(jié)水灌溉與管理研究。通信作者，工程師，碩士，從事節(jié)水灌溉與水土保持研究。

收稿日期 2020-07-23

水資源明顯短缺、水肥協(xié)同效率不高是目前農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域存在的突出問(wèn)題，它不僅關(guān)系到國(guó)家糧食安全和生態(tài)安全， 而且關(guān)乎到國(guó)家安全[1]。農(nóng)業(yè)節(jié)水與水肥一體化將是緩解我國(guó)水資源供需矛盾的主要途徑[2]。近年來(lái)，大面積示范試驗(yàn)表明，與傳統(tǒng)方式相比，水肥一體化技術(shù)可以減少肥料揮發(fā)、固定以及淋洗的損失，肥料利用率可以提高30%～50%，水分利用率可以提高40%～60%[3]。寧夏地處西北內(nèi)陸干旱區(qū)，氣候干旱少雨，水資源極為匱乏。針對(duì)寧夏農(nóng)業(yè)用水日趨緊張的現(xiàn)狀，為了使水資源得到高效利用，大力推廣高效節(jié)水灌溉與水肥一體化技術(shù)尤為重要[4-6]。在寧夏干旱風(fēng)沙草原區(qū)，面積集約化程度高，噴灌是最重要的苜蓿節(jié)水灌溉方式，因此摸清水肥一體化條件下苜蓿噴灌灌溉制度、水肥協(xié)同效應(yīng)等問(wèn)題對(duì)于提高苜蓿噴灌水肥協(xié)同效率、產(chǎn)量及推廣苜蓿噴灌灌溉技術(shù)、挖掘農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力尤為重要[7-9]。筆者針對(duì)寧夏干旱風(fēng)沙草原區(qū)水資源短缺及優(yōu)化配置不合理的問(wèn)題，采用固定噴灌灌溉技術(shù)，通過(guò)田間試驗(yàn)研究水肥一體化下苜蓿固定噴灌灌溉與施肥交互作用的機(jī)理，探討了水肥協(xié)同效應(yīng)與紫花苜蓿作物利用效率和品質(zhì)之間的關(guān)系，提出了適宜寧夏干旱風(fēng)沙草原區(qū)苜蓿固定噴灌水肥最優(yōu)組合方式，對(duì)于提高紫花苜蓿的作物水分利用效率和品質(zhì)[10-13]，促進(jìn)寧夏干旱風(fēng)沙草原區(qū)草畜產(chǎn)業(yè)發(fā)展、緩解寧夏水資源短缺、減少面源污染、提高水資源和肥料利用效率和效益具有重要意義[14-15]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地位于寧夏回族自治區(qū)吳忠市鹽池縣青山鄉(xiāng)旺四灘村。鹽池縣位于寧夏回族自治區(qū)中南部，隸屬吳忠市管轄，地處陜、甘、寧、蒙四?。▍^(qū)）交界地帶，地理位置106°30′～107°47′E，37°04′～38°10′N(xiāo);屬于典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年日照時(shí)數(shù)為2 867.9 h;年平均氣溫8.5 ℃，≥10 ℃ 積溫2 944.9 ℃，無(wú)霜期128 d;降雨量290 mm左右，且年際變化大，大多集中在7—9月，年蒸發(fā)量2 179.8 mm。試驗(yàn)區(qū)土壤類(lèi)型屬于砂壤土，試驗(yàn)地土壤理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2019年，試驗(yàn)采用灌水量和施肥量?jī)梢蛩囟嗨诫S機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共12個(gè)處理，供試苜蓿品種為甘農(nóng)3號(hào)，灌溉方式為固定式噴灌，噴頭間距7 m，支管間距7 m，噴頭流量1 m3/h。目標(biāo)產(chǎn)量15 000 kg/hm2，所有試驗(yàn)處理均灌水9次、施肥4次，具體見(jiàn)表2和表3。試驗(yàn)采用固定噴灌進(jìn)行追肥，水溶性單質(zhì)肥分別為氮肥采用尿素，磷肥采用磷酸一銨，鉀肥采用硫酸鉀。

1.3 監(jiān)測(cè)指標(biāo)與方法

1.3.1 氣象數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)來(lái)看小型自動(dòng)氣象站，觀察指標(biāo)包括全年逐日溫度、降雨量、太陽(yáng)輻射和風(fēng)速，數(shù)據(jù)步長(zhǎng)為60 min。

1.3.2 生育期。記錄各生育階段的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

1.3.3 土壤含水量。使用PR2土壤剖面水分監(jiān)測(cè)儀測(cè)定土壤含水量。生育期內(nèi)每10 d測(cè)定1次，灌水及有效降水（5 mm以上）后加測(cè)。監(jiān)測(cè)0～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～100 cm土層土壤含水量。

1.3.4 生態(tài)指標(biāo)。每隔10 d使用鋼卷尺測(cè)定1次株高，每茬次收割紫花苜蓿時(shí)測(cè)量1次，每個(gè)處理選定10株進(jìn)行測(cè)量，取平均值。

1.3.5 產(chǎn)量指標(biāo)。鮮草重、干草重、干鮮比，每茬次分別測(cè)產(chǎn)。苜蓿開(kāi)花達(dá)到5%時(shí)測(cè)產(chǎn)，每茬收割面積1 m2，收割后稱(chēng)鮮草重，然后105 ℃下殺青1 h，置于75 ℃恒溫下烘48 h，冷卻后稱(chēng)量干草重。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥組合對(duì)固定噴灌紫花苜蓿土壤含水量的影響

試驗(yàn)期間對(duì)不同水肥組合在各時(shí)間段的土壤含水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，計(jì)算出不同處理噴灌紫花苜蓿土壤剖面含水量，繪制不同水肥組合噴灌紫花苜蓿全生育期土壤含水量的變化曲線(xiàn)和不同土壤剖面含水量的變化曲線(xiàn)，分別見(jiàn)圖1和圖2。

從圖1可以看出，各處理土壤含水量隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈正弦曲線(xiàn)變化，生育期中土壤含水量基本維持在6.3%～12.0%，建議在沙土條件下當(dāng)苜蓿根區(qū)土壤含水量低于6.3%時(shí)必須灌水，灌水至土壤含水量在12.0%以上。

從圖2可以看出，各處理均呈現(xiàn)先增大后減小再增大再減小的變化趨勢(shì)。在10～30 cm土層，所有處理土壤含水量隨著土層深度的增加而逐漸增大;在30～40 cm土層，所有處理土壤含水量隨著土層深度的增加呈小幅度降低的變化趨勢(shì);在40～60 cm土層，所有處理隨著土層深度的增加，土壤含水量逐漸增大，在60 cm處取得極大值;在60 cm處，土壤含水量出現(xiàn)極大值;在60～100 cm土層，所有處理土壤含水量均隨著土層深度的增加而減小，建議每次灌水至40～60 cm。

2.2 不同水肥組合對(duì)固定噴灌苜蓿作物水分利用效率的影響

該試驗(yàn)中產(chǎn)量最高的處理是處理T10（灌溉定額3 600 m3/hm2，施肥量N 82.5 kg/hm2、P2O5 115.5 kg/hm2、K2O 99.0 kg/hm2），苜蓿產(chǎn)量達(dá)到14 925 kg/hm2，其次是處理T5、T4和T6，分別為14 910、14 835和14 805 kg/hm2。根據(jù)不同處理苜蓿產(chǎn)量和耗水量，計(jì)算出作物水分利用效率。由圖3可知，苜蓿水分利用效率最高的處理是處理T4（灌溉定額3 600 m3/hm2，施肥量N 75.0 kg/hm2、P2O5 105.0 kg/hm2、K2O 90.0 kg/hm2），苜蓿水分利用效率達(dá)到1.87 kg/m3;其次為處理T10，水分利用效率為1.86 kg/m3。

2.3 不同水肥組合對(duì)固定噴灌苜蓿品質(zhì)的影響

根據(jù)每茬次不同水肥組合下苜蓿品質(zhì)指標(biāo)化驗(yàn)結(jié)果，繪制圖4～6。

由于粗蛋白（CP）含量越高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高;中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）的含量越高，其纖維性物質(zhì)含量越高，適口性越差，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越低[12]。由圖3可知，第一茬次苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高的是處理T4，其次是處理T6，最小的是處理T12;適口性最好的是處理T6，其次是處理T4，最差的是處理T3。由圖4可知，第2茬次苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高的是處理T4，其次是處理T5，最小的是處理T7;適口性最好的是處理T6，其次是處理T3，適口性最差的是處理T7。由圖5可知，第3茬次苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高的是處理T5，其次是處理T4和T11，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最低的是處理T7;適口性最好的是處理T8，其次是處理T4，適合性最差的是處理T12。

綜合以上每茬次苜粗蛋白蓿品質(zhì)指標(biāo)分析結(jié)果，苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高的是處理T4，其次是處理T5和T6;適口性最好的是處理T6，其次是處理T4。故寧夏干旱風(fēng)沙草原區(qū)種植苜蓿品質(zhì)較優(yōu)良的水肥處理為T(mén)4和T6。

3 結(jié)論

（1）建議在沙土條件下，當(dāng)苜蓿根區(qū)土壤含水量低于6.3%時(shí)必須灌水，灌水至土壤含水量在12.0%以上;建議每次灌水至地下40～60 cm。

（2）不同處理苜蓿作物水分利用效率從高到低依次為T(mén)4、T10、T9、T3、T11、T5、T2、 T6、T8、T1、T7、T12，其中處理T4和T10分別為1.87和1.86 kg/m3，沒(méi)有顯著差異。

（3）綜合分析各水肥處理下苜蓿產(chǎn)量、作物水分利用效率及品質(zhì)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)處理T4的作物水分利用效率最高，產(chǎn)量較高，粗蛋白含量最高，適口性較好，是寧夏干旱風(fēng)沙草原區(qū)最優(yōu)的水肥組合方式，具體為灌溉定額3 600 m3/hm2，施肥量N 75.0 kg/hm2、P2O5 105.0 kg/hm2、K2O 90.0 kg/hm2。

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