不同滴灌管埋深對紫花苜蓿水分利用效率和草地覆蓋率的影響

王 沖，王 飛，薛 韜，殷益明(.大禹節(jié)水集團股份有限公司，甘肅 酒泉 735000； . 甘肅省節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備重點實驗室，甘肅 酒泉 735000)

0 引 言

干旱缺水是我國西部干旱牧區(qū)面臨的主要問題，這些地區(qū)的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)主要依賴于灌溉條件的發(fā)展，在這些地區(qū)應(yīng)用地埋式滴灌技術(shù)及裝備可以有效緩解當?shù)厮Y源緊缺的現(xiàn)狀，并能夠通過合理的灌溉管理達到以水促產(chǎn)、以水增效的目的。紫花苜蓿是西部干旱牧區(qū)主要種植的優(yōu)質(zhì)牧草之一，其特點是適應(yīng)性強、分布廣和品質(zhì)好，在牧業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位。但鑒于其每年多次刈割及其生長特點，紫花苜蓿并不適于地面滴灌。近年來，紫花苜蓿地埋式滴灌在牧區(qū)得到了較大推廣，很多學(xué)者也進行了一定的研究工作，而有關(guān)該區(qū)地埋式滴灌紫花苜蓿滴灌管埋深問題鮮有報道。因此，有必要對地埋式滴灌條件下滴灌管埋深對紫花苜蓿水分利用效率和草地覆蓋率的影響進行進一步的研究。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在甘肅省肅南裕固族自治縣明花鄉(xiāng)西部牧區(qū)高效節(jié)水灌溉試驗站進行。該試驗區(qū)地處河西走廊中部，巴丹吉林沙漠邊緣，總面積1 704.8 km2，海拔1 033～1 450 m，年降水量66～87 mm，年平均蒸發(fā)量2 800 mm，屬典型的內(nèi)陸沙漠型氣候[1,2]。供試苜蓿品種為新農(nóng)3號，采用人工條播，行距0.3 m，播深30 mm，播種量2.26 g/m2。試驗區(qū)內(nèi)土壤為砂壤土，土壤干容重1.38 g/cm3。

1.2 試驗設(shè)計

以紫花苜蓿為試驗材料，品種為新農(nóng)2號。紫花苜蓿生育階段劃分：苗(返青)期、分枝期、現(xiàn)蕾期、開花期；紫花苜蓿初花期刈割，每次刈割后進入下一生長周期，試驗區(qū)紫花苜蓿每年刈割3茬。

試驗采用地埋滴灌的方法種植紫花苜蓿，滴灌管采用大禹節(jié)水公司生產(chǎn)的地埋式滴灌管，管徑為16 mm，壁厚0.4 mm，滴頭間距為300 mm，流量為2 L/h，工作壓力0.1 MPa，滴灌管布設(shè)間距為60 cm，布設(shè)長度為120 m。

試驗以滴灌管埋深為變量，共設(shè)3個處理水平，即埋設(shè)深度分別為0.10 m(Ⅰ區(qū))、0.20 m(Ⅱ區(qū))、0.30 m(Ⅲ區(qū))，每個處理重復(fù)3次，共9個試驗小區(qū)，小區(qū)面積1.8 m×120 m=216 m2。各處理的灌水日期和灌水次數(shù)相同。紫花苜蓿自4月15日至9月26日(其中刈割期25 d內(nèi)不進行灌溉，共三茬)進行灌溉，共90 d，計算得灌水次數(shù)為6次，灌溉制度見表1所示。

表1 紫花苜蓿灌溉制度表

1.3 測定項目和方法

1.3.1 苜蓿水分利用效率

每個小區(qū)分別隨機布置9個面積為0.2 m×0.2 m的樣方，總計為81個樣方，每個樣方用涂有黃色顏料的木框固定于田間相應(yīng)位置。在苜蓿初花期刈割前(5%植株開花)采樣[3]，每次隨機取3個樣方采樣，采樣時同時測定樣方內(nèi)0～10、10～20、20～30、30～40 cm土層的土壤水分；將樣品烘干后測干重，平均各樣方中樣品干重，推算出苜蓿的干草量，通過測定土壤水分，利用水量平衡公式計算苜蓿的干草量與對應(yīng)時期內(nèi)的耗水量[ETa，mm，計算公式見式(1)]的比值，計算苜蓿的水分生產(chǎn)力[WUE，kg/m3，計算公式見式(2)][4]。

(2)

式中：ETa為作物耗水量為作物蒸發(fā)量和蒸騰量之和，即苜蓿耗水量；ri為第i層土壤容重，g/cm3；i、n為土壤層次編號，總數(shù)目；Hi為第i層土壤的厚度，cm；Wi1、Wi2為第i層土壤在計算時段始末的土壤重量含水量，%；M、P、K、C為時段內(nèi)的灌水量、有效降雨量、地下水補給量和排水量，mm；WUE為作物水分利用效率，kg/m3；Y為苜蓿干草產(chǎn)量，kg/hm2。

1.3.2 苜蓿草地覆蓋率

每個小區(qū)分別隨機布置3個面積為1 m×1 m的樣方，總計為27個樣方，樣方需用涂有白色顏料的木框固定于田間相應(yīng)位置。分別在4月下旬、6月中旬、8月上旬選擇一個晴朗無云的天氣，在正午時刻(中午12∶00-14∶00)，用投影法卷尺測量樣方苜蓿投影面積的方法計算草地覆蓋率，計算苜蓿的投影面積與樣方面積的比值即為苜蓿在地埋式滴灌條件下不同生長時期的覆蓋率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌管埋深對苜蓿水分利用效率的影響

表2為不同滴灌管埋設(shè)深度下苜蓿的干草產(chǎn)量及水分利用效率情況。由表2可見，苜蓿干草產(chǎn)量總體呈現(xiàn)出“第一茬>第二茬>第三茬”的變化趨勢，其中各處理苜蓿第一茬干草產(chǎn)量占全年干草總產(chǎn)量的百分比分別為42.28%、41.28%和38.90%，這說明苜蓿首茬干草產(chǎn)量占比隨滴灌管埋深增加而略呈下降趨勢。滴灌管埋深0.20 m(Ⅱ區(qū))的苜蓿首茬產(chǎn)量最高，達5 233.41 kg/hm2，埋深0.10 m(Ⅰ區(qū))次之，埋深0.30 m(Ⅲ區(qū))最低?？偖a(chǎn)量方面，滴灌管埋深0.20 m(Ⅱ區(qū))的苜?？偖a(chǎn)量達最高值12 679.36 kg/hm2；0.10 m(Ⅰ區(qū))總產(chǎn)量較0.20 m(Ⅱ區(qū))降低4.3%，為12 128.62 kg/hm2；0.30 m(Ⅲ區(qū))總產(chǎn)量最低，為11 531.11 kg/hm2，較0.20 m(Ⅱ區(qū))降低9.1%。

從表2還可以看出，滴灌管埋深0.20 m(Ⅱ區(qū))的苜蓿水分利用效率最高，達2.47 kg/m3；0.10 m(Ⅰ區(qū))的苜蓿水分利用效率次之，為2.32 kg/m3，較0.20 m(Ⅱ區(qū))降低了6.1%；0.30 m(Ⅲ區(qū))的苜蓿水分利用效率最低，為2.30 kg/m3，較0.20 m(Ⅱ區(qū))降低了6.9%?？梢?，該區(qū)地埋式滴灌苜蓿生產(chǎn)中，滴灌管埋深0.20 m能夠達到增產(chǎn)提效的目的。

表2 不同滴灌管埋深對苜蓿水分利用效率的影響

2.2 不同滴灌管埋深對苜蓿草地覆蓋率的影響

不同滴灌管埋深對苜蓿草地覆蓋率的影響見表3。滴灌管埋深0.10 m(Ⅰ區(qū))和0.20 m(Ⅱ區(qū))的苜蓿首茬返青期草地覆蓋率基本相當，均在45%以上，埋深0.30 m(Ⅲ區(qū))的苜蓿首茬返青期草地覆蓋率較前兩種埋設(shè)深度略低，降幅在17.5%左右；滴灌管埋深0.10 m(Ⅰ區(qū))和0.30 m(III區(qū))的苜蓿第二茬返青期草地覆蓋率均達到48%以上，而埋深0.20 m(Ⅲ區(qū))的苜蓿第二茬返青期草地覆蓋率較低，僅為45.22%；各處理苜蓿第三茬返青期草地覆蓋率均達全年最高水平，這與第三茬苜蓿根系生長及分布狀態(tài)趨于成熟有關(guān)；其中，埋深0.30 m(Ⅲ區(qū))的草地覆蓋率最高，達51.42%；埋深0.10 m(Ⅰ區(qū))的草地覆蓋率次之，較埋深0.30 m(Ⅲ區(qū))的降低約3.7%；埋深0.20 m(Ⅰ區(qū))的草地覆蓋率次之，較埋深0.30 m(Ⅲ區(qū))的降低約9.5%。

從全年平均水平來看，滴灌管埋深為0.10 m(Ⅰ區(qū))的苜蓿草地覆蓋率達最高值47.83%，埋深為0.20 m(Ⅲ區(qū))和0.30 m(Ⅲ區(qū))的苜蓿草地覆蓋率分別為45.82%和45.86%，較埋深0.10 m(Ⅰ區(qū))降幅約4%，處于較低水平，說明滴灌管埋深0.10 m以內(nèi)更有利于苜蓿首茬及第二茬返青。

表3 不同滴灌管埋深對苜蓿草地覆蓋率的影響 %

3 結(jié) 語

(1)地埋式滴灌條件下，苜蓿首茬干草產(chǎn)量占全年總產(chǎn)量的40%左右，且占比隨滴灌管埋深增加而略呈下降趨勢；滴灌管埋深0.20 m時，苜蓿產(chǎn)量和水分利用效率均達最高，為該區(qū)苜蓿地埋式滴灌生產(chǎn)中滴灌管的最優(yōu)埋深。

(2)不同滴灌管埋深在苜蓿不同生育周期對草地覆蓋率的影響不同，滴灌管埋深0.10 m以內(nèi)更有利于苜蓿首茬及第二茬返青，而埋深0.30 m則不利于首茬苜蓿的出苗。

[1] 劉彬喜.肅南裕固族自治縣明花鄉(xiāng)畜牧業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J].甘肅畜牧獸醫(yī),2013,(8):20-20.

[2] 王 婭,張文波,竇學(xué)誠.西北高寒牧區(qū)村域經(jīng)濟對退牧還草工程的響應(yīng)機制研究----基于甘肅省肅南縣12個行政村的調(diào)查分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2014,28(3):129-134.

[3] 曹 睿,陳曉鵬.蒙東地區(qū)紫花苜蓿噴灌最優(yōu)化灌溉制度的研究[J].節(jié)水灌溉,2016,(7):40-43.

[4] 陶 雪,蘇德榮,喬 陽,等.西北旱區(qū)灌溉方式對苜蓿產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].草業(yè)科學(xué),2015, 32(10):1 641-1 647.