播量與灌水方式對拉薩河谷燕麥與箭筈豌豆混播產量的影響分析

張紫森，李建峰，王 強，央 吉，索 拉，旦吉措姆，湯鵬程

(1.中國水利水電科學研究院，內蒙古陰山北麓草原生態水文國家野外科學觀測研究站,北京 100038；2.內蒙古農業大學 水利與土木建筑工程學院，呼和浩特 010018；3.西藏自治區水利電力規劃勘測設計研究院，拉薩 850000；4.拉薩市林周縣水利局，拉薩 851600)

1 概述

當前西藏草業發展面臨飼草數量性短缺的問題，但通過大幅度增加種植面積彌補飼草短缺，難度很大。一是受限于青稞安全，在保障青稞播種面積前提下，進一步增加飼草種植面積難度很大；二是受制于宜草土地開墾，在草原和林地資源保護、生態紅線和黑頸鶴等國家級自然保護區等多重限制下，進一步開墾宜草土地增加飼草種植面積難度也很大。

適宜的混播有利于提高飼草產量。將豆科飼草植物納入到禾本科飼草植物的間(套、輪、混)作體系中，可有效提高光資源利用效率，優化根系構型，改善土壤肥力，進而提高飼草產量和品質[1]。與施用無機氮肥相比，豆科植物的生物固氮途徑是一種綠色、可持續的途徑，這對于西藏尤為重要[2]。豆-禾飼草品種對產量有著重要的影響，燕麥是青藏高原地區種植的主要飼草之一，箭筈豌豆具有抗旱優勢，兩者混播被廣泛應用在高寒地區[3]。豆-禾飼草混播比例也是影響種植效果的重要因素，目前零星研究表明，燕麥—箭筈豌豆高產混播比例也受地域影響，在甘肅、拉薩等地的結果不盡相同。

采用噴灌技術亦有利于提高飼草產量。西藏農田水利基礎設施建設較為落后，飼草灌溉仍以大水漫灌為主，因土層瘠薄，土地不平整，導致灌水均勻度差、水肥利用效率低，飼草產量不高，水資源浪費嚴重等問題[4-5]。噴灌是利用專門設備將有壓水送到田間，噴射到空中散成細小水滴，模擬降雨的一種灌溉方式，具有節水、節肥、增產、灌水均勻等優勢，同時可調節田間小氣候、降低田間蒸散量[6-8]。隨著“西藏自治區國民經濟和社會發展第十四個五年計劃和2035年遠景目標綱要”中對現代農牧業和高標準農田建設提出的新要求，噴灌等高效節水灌溉技術是拉薩河谷地區建設的重點[9-11]。目前，拉薩河谷地區噴灌條件下飼草灌溉制度的研究剛起步，豆—禾飼草混播采用噴灌技術尚未報道。

為解決飼草數量性短缺問題，本研究對不同播量比例和兩種灌溉方式下燕麥、箭筈豌豆混播的產量進行了對比分析，確定拉薩河谷不同灌溉方式最適宜的混播播量，旨在為西藏高產、優質人工飼草的發展提供科技支撐。

2 材料與方法

2.1 研究區概況

試驗在“林周縣高效節水飼草生產示范基地”開展。試驗區位于西藏自治區拉薩市林周縣江熱夏鄉，地處西藏中部、拉薩河上游河谷平原，平均海拔為3 650 m，地理坐標為東經90°53′，北緯29°51′。試驗區屬于高原溫帶季風半干旱氣候區，年平均氣溫為2.4℃～8.2℃，晝夜溫差較大，年降雨量為300～510 mm，主要集中在6—9月份，年日照時數在3 500 h以上，太陽輻射為6000～8000 MJ/(m2·a)，年無霜期為100～120 d。耕作層土壤質地為砂壤土，容重為1.44 g/cm3，田間持水量為24%(占體積的百分比)，凋萎系數為8%(占體積的百分比)，體積飽和含水率為34%。

2.2 試驗設計

為探究最適宜的畦灌燕麥、箭筈豌豆混播播量，本試驗以燕麥的播量控制混播比例，設置9個處理組和1個傳統混播播量對照組(CK)，燕麥播量為3個梯度，即A1～A3；箭筈豌豆播量同樣為3個梯度，即B1～B3，對照組(CK)為當地農牧民傳統混播播量150+150(kg/hm2)。為探索噴灌條件下，燕麥、箭筈豌豆播量對產量的影響，同樣設置與畦灌播量試驗相同的9個處理組和1個傳統混播播量對照組(CK)，具體播量試驗設計見表1。

表1 燕麥、箭筈豌豆混播播量試驗

每個處理設置3次重復，共設置54個小區，各小區凈面積為36 m2(6 m×6 m)。試驗于2021年5—9月開展，燕麥品種為青海444，箭筈豌豆品種為西牧324，播前進行整地平地，播種方式為條播(行距為25 cm)，底肥為磷酸二銨，底肥量為180 kg/hm2，拔節期追施尿素，追肥量為75 kg/hm2。

灌溉水源為井水，畦灌采用管道輸水至各小區，噴灌采用PY-5022搖臂式噴頭，噴嘴直徑為7 mm，噴灑半徑為7 m。灌水定額為30 m3/畝，采用水表對流量進行計量，考慮到燕麥與箭筈豌豆的需水關鍵期在拔節期和抽穗期需要進行多次灌溉，但此時正值拉薩河谷雨季，所以僅在作物生長的中后期進行補充灌溉。全生育期共進行7次灌溉，具體灌溉制度見表2。

表2 燕麥、箭筈豌豆混播全生育期灌溉制度

2.3 產量測定

選擇在飼草抽穗期刈割測產，在各處理中隨機取10個1 m×1 m的樣方，樣方內全部植株從莖基部刈割，秤鮮草重量，并換算每公頃鮮草產量。稱量鮮重后，于烘箱105℃殺青30 min，再調至65℃烘干至恒重，稱干草重量，并換算每公頃干草產量[11]。

2.4 數據處理與統計分析

2.4.1典型田塊某次畝均凈灌溉用水量按下式計算

W=0.667γ/γ水H(θs-θwp)

(1)

式中:

W——典型田塊某次畝均凈灌溉用水量，m3/畝；

γ——土壤容重，g/cm3；

γ水——水的容重，g/cm3；

H——作物計劃濕潤層深度，m；

θs——土壤飽和含水率,%；

θwp——土壤凋萎系數%。

作物計劃濕潤層為30 cm。

2.4.2統計分析

混播播量、播種密度和灌溉方式等因素及其交互作用對產量的影響通過一般線性模型(GLM)方差分析進行差異顯著性分析。組間比較采用Fisher LSD方法(p<0.05)。統計分析通過SPSS19.0軟件包處理。各處理飼草的鮮重和干重在表中以平均值±標準誤差的形式表示。

3 結果與分析

3.1 畦灌燕麥、箭筈豌豆混播最適宜播量

產量測定結果見表3所示。干重產量從小到大按照排序依此為A1B1

表3 畦灌方式下燕麥、箭筈豌豆混播產量及顯著性分析

3.2 噴灌燕麥、箭筈豌豆混播最適宜播量

產量測定結果見表4所示。干重產量從小到大依此排序為A1B1

表4 噴灌方式下燕麥、箭筈豌豆混播產量及顯著性分析

3.3 燕麥、箭筈豌豆混播產量的影響因素

燕麥混播播量、種植密度和灌溉方式3種因素及其交互作用對產量影響的統計分析結果見表5。燕麥、箭筈豌豆混播干草產量受燕麥混播播量表征的混播比例和種植密度影響，與曲廣鵬[15]等、陳廣珉[16]等研究結果一致。灌溉方式對產量也具有顯著影響，燕麥、箭筈豌豆相同混播播量的條件下，無論干重還是鮮重，噴灌產量均大于畦灌產量。分析原因，噴灌通過改變SPAC系統之間的水熱交換過程改變農田小氣候，增加了作物對于空間水分的利用潛力，同時使葉面氣孔增大，提升光合速率[17]，所以相同混播播量條件下，噴灌產量均大于畦灌產量。不同種植密度條件下，畦灌和噴灌燕麥、箭筈豌豆混播干草產量見圖1所示。

圖1 不同種植密度條件下，畦灌和噴灌燕麥、箭筈豌豆混播干草產量

表5 燕麥、箭筈豌豆混播產量的影響分析

4 結語

1)燕麥、箭筈豌豆混播播量一致的情況下，噴灌產量大于畦灌產量。

2)通過田間實測畦灌燕麥、箭筈豌豆混播產量與傳統混播產量進行統計分析，燕麥、箭筈豌豆混播225+90 kg/hm2的組合方式，干重產量最高，為3 630.5 kg/hm2，比畦灌傳統混播增產13.4%。對于水利設施相對欠發達的人工草場，推薦以燕麥、箭筈豌豆混播225+90 kg/hm2的播量進行種植以確保飼草產量。

3)通過田間實測噴灌燕麥、箭筈豌豆混播產量與傳統混播產量進行統計分析，噴灌燕麥、箭筈豌豆混播255+75 kg/hm2干重產量最高，為4 076.0 kg/hm2，較噴灌傳統混播增產21.1%。為解決西藏飼草作物數量性短期的現狀，推薦采用噴灌燕麥、箭筈豌豆混播255+75 kg/hm2的播量形式進行種植，可達到節水增產的目的。