不同水肥組合對寧夏干旱風沙草原區固定噴灌紫花苜蓿土壤含水量及品質的影響

劉燕茹 周乾 徐利崗

摘要 [目的]研究不同水肥組合對寧夏干旱風沙草原區固定噴灌紫花苜蓿土壤含水量及品質的影響。[方法]通過田間試驗，對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等指標進行綜合分析。[結果]在沙土條件下，當苜蓿根區土壤含水量低于6.3%時必須灌水，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，產量較高，粗蛋白含量最高，適口性較好。[結論]寧夏干旱風沙草原區最優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。

關鍵詞 干旱風沙草原區;紫花苜蓿;水肥組合;水分利用效率;品質

中圖分類號 S275.6? 文獻標識碼 A

文章編號 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

基金項目

國家重點研發計劃項目（2016YFC0400305）;寧夏重點研發計劃項目（2019BBF02029）;寧夏人才項目（ KJT2016005）。

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

收稿日期 2020-07-23

水資源明顯短缺、水肥協同效率不高是目前農業節水領域存在的突出問題，它不僅關系到國家糧食安全和生態安全， 而且關乎到國家安全[1]。農業節水與水肥一體化將是緩解我國水資源供需矛盾的主要途徑[2]。近年來，大面積示范試驗表明，與傳統方式相比，水肥一體化技術可以減少肥料揮發、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]。寧夏地處西北內陸干旱區，氣候干旱少雨，水資源極為匱乏。針對寧夏農業用水日趨緊張的現狀，為了使水資源得到高效利用，大力推廣高效節水灌溉與水肥一體化技術尤為重要[4-6]。在寧夏干旱風沙草原區，面積集約化程度高，噴灌是最重要的苜蓿節水灌溉方式，因此摸清水肥一體化條件下苜蓿噴灌灌溉制度、水肥協同效應等問題對于提高苜蓿噴灌水肥協同效率、產量及推廣苜蓿噴灌灌溉技術、挖掘農業節水潛力尤為重要[7-9]。筆者針對寧夏干旱風沙草原區水資源短缺及優化配置不合理的問題，采用固定噴灌灌溉技術，通過田間試驗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理，探討了水肥協同效應與紫花苜蓿作物利用效率和品質之間的關系，提出了適宜寧夏干旱風沙草原區苜蓿固定噴灌水肥最優組合方式，對于提高紫花苜蓿的作物水分利用效率和品質[10-13]，促進寧夏干旱風沙草原區草畜產業發展、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 試驗地概況 試驗地位于寧夏回族自治區吳忠市鹽池縣青山鄉旺四灘村。鹽池縣位于寧夏回族自治區中南部，隸屬吳忠市管轄，地處陜、甘、寧、蒙四省（區）交界地帶，地理位置106°30′～107°47′E，37°04′～38°10′N;屬于典型的溫帶大陸性季風氣候，年日照時數為2 867.9 h;年平均氣溫8.5 ℃，≥10 ℃ 積溫2 944.9 ℃，無霜期128 d;降雨量290 mm左右，且年際變化大，大多集中在7—9月，年蒸發量2 179.8 mm。試驗區土壤類型屬于砂壤土，試驗地土壤理化性質見表1。

1.2 試驗設計

2019年，試驗采用灌水量和施肥量兩因素多水平隨機區組設計，共12個處理，供試苜蓿品種為甘農3號，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。目標產量15 000 kg/hm2，所有試驗處理均灌水9次、施肥4次，具體見表2和表3。試驗采用固定噴灌進行追肥，水溶性單質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 監測指標與方法

1.3.1 氣象數據。氣象數據來看小型自動氣象站，觀察指標包括全年逐日溫度、降雨量、太陽輻射和風速，數據步長為60 min。

1.3.2 生育期。記錄各生育階段的時間節點。

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

1.3.4 生態指標。每隔10 d使用鋼卷尺測定1次株高，每茬次收割紫花苜蓿時測量1次，每個處理選定10株進行測量，取平均值。

1.3.5 產量指標。鮮草重、干草重、干鮮比，每茬次分別測產。苜蓿開花達到5%時測產，每茬收割面積1 m2，收割后稱鮮草重，然后105 ℃下殺青1 h，置于75 ℃恒溫下烘48 h，冷卻后稱量干草重。

2 結果與分析

2.1 不同水肥組合對固定噴灌紫花苜蓿土壤含水量的影響

試驗期間對不同水肥組合在各時間段的土壤含水量進行監測，計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和不同土壤剖面含水量的變化曲線，分別見圖1和圖2。

從圖1可以看出，各處理土壤含水量隨時間的延長呈正弦曲線變化，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苜蓿根區土壤含水量低于6.3%時必須灌水，灌水至土壤含水量在12.0%以上。

從圖2可以看出，各處理均呈現先增大后減小再增大再減小的變化趨勢。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;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 不同水肥組合對固定噴灌苜蓿作物水分利用效率的影響

該試驗中產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），苜蓿產量達到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。根據不同處理苜蓿產量和耗水量，計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 不同水肥組合對固定噴灌苜蓿品質的影響

根據每茬次不同水肥組合下苜蓿品質指標化驗結果，繪制圖4～6。

由于粗蛋白（CP）含量越高，營養價值越高;中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）的含量越高，其纖維性物質含量越高，適口性越差，營養價值越低[12]。由圖3可知，第一茬次苜蓿營養價值最高的是處理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茬次苜蓿營養價值最高的是處理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茬次苜蓿營養價值最高的是處理T5，其次是處理T4和T11，營養價值最低的是處理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指標分析結果，苜蓿營養價值最高的是處理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。故寧夏干旱風沙草原區種植苜蓿品質較優良的水肥處理為T4和T6。

3 結論

（1）建議在沙土條件下，當苜蓿根區土壤含水量低于6.3%時必須灌水，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T4、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，沒有顯著差異。

（3）綜合分析各水肥處理下苜蓿產量、作物水分利用效率及品質指標，發現處理T4的作物水分利用效率最高，產量較高，粗蛋白含量最高，適口性較好，是寧夏干旱風沙草原區最優的水肥組合方式，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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