郭學(xué)良，吳良鴻，李衛(wèi)軍

（1.新疆哈密市蝗蟲鼠害預(yù)測預(yù)報(bào)防治站，新疆 哈密 839000；2.新疆維吾爾自治區(qū)草原總站，新疆 烏魯木齊 830049；3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

苜蓿享有“牧草之王”的美譽(yù)，粗蛋白含量高，是奶牛產(chǎn)業(yè)不可或缺的優(yōu)質(zhì)飼料，三聚氰胺事件后我國每年從國外大量進(jìn)口苜蓿干草[1-2]。而我國苜蓿的生產(chǎn)主要集中于西北干旱、半干旱地區(qū)，水資源短缺成為制約苜蓿草規(guī)模化生產(chǎn)和產(chǎn)量提高的限制因素。因此研究提高灌溉效率，實(shí)現(xiàn)苜蓿高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)成為促進(jìn)苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。磁學(xué)效應(yīng)即部分具有導(dǎo)電性或陰陽離子的物質(zhì)在磁場作用下而產(chǎn)生一些理化性質(zhì)的變化。很多研究的成果已經(jīng)廣泛運(yùn)用于醫(yī)療、交通、食品、生物工程以及環(huán)保等鄰域。并逐漸運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[3]。近年來許多報(bào)道和試驗(yàn)研究表明用磁化水浸種或栽培作物，其種子活力、生長發(fā)育速度、抗逆性和產(chǎn)量都有所提高[4-6]。關(guān)于磁化水在灌溉牧草尤其是紫花苜蓿這種具有根系微生物固氮作用的特殊豆科牧草上的應(yīng)用尚無研究報(bào)道。因此深入研究磁化水灌溉對紫花苜蓿生長及產(chǎn)量的影響，能為優(yōu)質(zhì)牧草高效節(jié)水栽培提供參考理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地區(qū)概況

試驗(yàn)在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)呼圖壁草地生態(tài)站試驗(yàn)地進(jìn)行。該站位于呼圖壁河洪積沖積扇緣與沖積平原交錯(cuò)地帶，地理坐標(biāo) N44°15′，E86°55′，海拔 439～454m，光能資源豐富，年總輻射量為 5.56×102kJ.cm-2，年日照時(shí)數(shù)3110 h，年日照百分率70%，年降水155.2mm，年蒸發(fā)量2 300mm，冬季有積雪，生長季（4-9月）平均氣溫18.5℃[9]。土壤為黏壤土，試驗(yàn)地0～40 cm土層土壤物理狀況見表1。

表1 試驗(yàn)地土壤物理性狀

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為新牧2號(hào)紫花苜蓿（Medicago sativa.Xinmu No.2)。播前鋪設(shè)地下滴灌系統(tǒng)，輸水干管為Φ75PVC管，毛管為內(nèi)鑲貼片式滴灌帶。滴灌帶為壁厚0.2mm、滴頭間距300mm、滴頭流量1.5 L·h-1。滴灌帶埋設(shè)深度15 cm，帶間距60 cm。苜蓿于2012年5月13日播種，播種量為22.5 kg·hm-2，播前進(jìn)行雜草防除，播種當(dāng)年施二銨375 kg·hm-2。2013年進(jìn)行磁化水灌溉試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

磁化水處理是將DW-2外置式超強(qiáng)磁水處理器安裝在地下滴灌系統(tǒng)上進(jìn)行的。將兩組（4塊）單元磁體按照一定排列方式安裝在輸水干管上，磁體之間沿干管方向間距為10 cm，在干管截面方向相差90°。

測定各處理0～40 cm土層的田間相對含水量，當(dāng)達(dá)到50%時(shí)，按灌水定額灌溉，灌水上限為田間相對含水量85%，一茬苜蓿草種植設(shè)計(jì)灌水3次，磁化處理于灌水時(shí)進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，每茬草第1次灌溉水為磁化水(C1)、第2次灌溉水為磁化水(C2)、第3次灌溉水為磁化水(C3)、3次均灌溉磁化水(C4)，以井水灌溉為對照CK，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。試驗(yàn)小區(qū)面積為35m2（7m×5m），每個(gè)小區(qū)獨(dú)立控制灌溉時(shí)間和灌溉水量。苜蓿全年收獲3茬，收獲時(shí)間分別為2013年5月28日、7月 2日、9月 17。

1.4 測定方法

1.4.1 紫花苜蓿植株及根系測定

在收獲期，從處理小區(qū)取樣10株，測量植株高度。并從處理小區(qū)完整取樣5株紫花苜蓿根系，取樣深50 cm，觀測根系數(shù)量及分布，清洗過篩稱量單株紫花苜蓿根系重量。

1.4.2 葉面積

在刈割后的不同時(shí)期即第1、第2、第3次灌溉后，從各處理小區(qū)內(nèi)隨機(jī)取10株紫花苜蓿，用YMJ-C葉面積分析儀測定單株葉面積。

1.4.3 根瘤菌數(shù)量統(tǒng)計(jì)

在收獲期，從處理小區(qū)隨機(jī)取樣50 cm×50 cm×50 cm體積土體。統(tǒng)計(jì)紫花苜蓿根系分布土體內(nèi)的根瘤菌數(shù)量。

1.4.4 產(chǎn)草量及養(yǎng)分測定

收獲時(shí)測量各實(shí)驗(yàn)小區(qū)內(nèi)單茬紫花苜蓿鮮草重，每小區(qū)取5 kg鮮樣，W(產(chǎn)量)=小區(qū)單位面積干草產(chǎn)量（含水14%）×15×667m2

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 磁化水灌溉處理對紫花苜蓿生長狀況的影響

如表2所示，各茬次的紫花苜蓿高度不同，第2茬紫花苜蓿植株最高，第2茬株高大于95 cm，第1茬85 cm左右，第3茬最低，說明水熱同期時(shí)紫花苜蓿生長最快。

不同茬次中C1、C4處理顯著高于CK處理，C1和C4處理間無差異；C2處理在第2茬和第3茬株高顯著高于CK處理，但與C1和C4處理無差異；C3處理株高和CK處理無差異，在第1茬和第2茬顯著低于C1和C4處理。3茬收獲中以前中期及全程灌溉磁化水處理的紫花苜蓿株高與對照處理存在顯著差異，其中以第2茬不同灌溉處理下植株高度差異最大。可達(dá)9 cm。說明較長時(shí)間或在紫花苜蓿再生期適時(shí)灌溉磁化水能夠高效促進(jìn)苜蓿生長。光熱充足條件下灌溉磁化水的協(xié)同促進(jìn)作用明顯。

表2 不同灌溉處理紫花苜蓿植株生長性狀

由表2可知對于不同灌溉處理下稱量紫花苜蓿的根系鮮重和統(tǒng)計(jì)側(cè)根數(shù)量可知，隨著生長時(shí)間的延長，紫花苜蓿根系重量和側(cè)根數(shù)量不斷增加。根系重量各處理間不存在顯著差異。其中各茬不同灌溉處理中均以C1和C 4處理側(cè)根數(shù)最多，與其他處理組存在顯著差異。說明灌溉磁化水能夠促進(jìn)側(cè)根發(fā)育和生長。

2.2 磁化水灌溉處理對葉面積的影響

由圖1比較收獲的三茬草紫花苜蓿單株葉面積，第2茬＞第1茬＞第3茬。各茬灌溉磁化水的處理間存在顯著差異，其中以前中期和全程灌溉磁化水處理后的紫花苜蓿葉面積較對照組明顯增加。說明前中期灌溉磁化水能夠促進(jìn)紫花苜蓿生長。在外界光熱條件良好的條件下，灌溉磁化水能夠協(xié)同光熱，發(fā)揮更高效的促進(jìn)作用。

圖1 不同灌溉處理紫花苜蓿葉面積

圖2 不同灌溉處理下紫花苜蓿根瘤數(shù)量

2.3 磁化水灌溉對紫花苜蓿根瘤菌的影響（見圖2）

通過對1～2年生各茬紫花苜蓿生長單位體積土體根瘤菌數(shù)量的統(tǒng)計(jì)（圖2）可知紫花苜蓿根瘤結(jié)瘤數(shù)量由多到少，排序?yàn)?012年第2茬＞2013年第3茬＞2013年第1茬＞2013年第2茬。說明紫花苜蓿根瘤菌結(jié)瘤1年生高于2年生，秋季結(jié)瘤高于春季高于夏季。

灌溉磁化水的各茬紫花苜蓿根系結(jié)瘤數(shù)量存在顯著差異。對照CK均高于其它灌溉磁化水處理組。全程灌溉磁化水的C4處理結(jié)瘤最少，說明灌溉磁化水對紫花苜蓿的根瘤菌結(jié)瘤有一定的抑制作用，影響紫花苜蓿根瘤固氮效率。

2.4 磁化水灌溉處理對紫花苜蓿產(chǎn)量的影響（見表3）

通過對2013年各茬草收獲產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)比較可知，在地下滴灌栽培條件下不同灌溉處理全年產(chǎn)草量C1、C2、C3、C4、CK 分別為 17 143 kg·hm-2，16 482 kg·hm-2，15 821 kg·hm-2，17 270 kg·hm-2，15 640 kg·hm-2。較對照增產(chǎn) 1 498 kg·hm-2，837 kg·hm-2，176 kg·hm-2，1 625 kg·hm-2。 增產(chǎn)率分別為 9.58%，5.35%，1.13%，10.39%。

各茬灌溉磁化水的紫花苜蓿產(chǎn)量與對照相比。第1，2，3茬C1、C2、C4與CK，處理間C1、C4與C2、C3，C2與C3都存在顯著差異，C3與CK不存在顯著差異。說明灌溉磁化水能提高紫花苜蓿產(chǎn)草量。其中前中期灌溉磁化水的增產(chǎn)效果最明顯。中后期灌溉磁化水的增產(chǎn)效果不大。

表3 磁化水灌溉處理紫花苜蓿產(chǎn)草量

3 討 論

葉片是綠色植物進(jìn)行光合作用的主要器官，紫花苜蓿這種以收獲地上莖葉為主的作物其產(chǎn)量的形成更是依賴于葉片的光合作用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的主要途徑是改善光合性能，即提高光合效率，增加光合面積，延長光合時(shí)間，降低產(chǎn)物消耗。而葉面積大小與光合面積直接相關(guān)[9]。因此培育大葉抗病優(yōu)良品種及通過施肥和灌溉提高牧草地上部分產(chǎn)出對紫花苜蓿增產(chǎn)有一定的意義。

紫花苜蓿是作為優(yōu)良的多年生豆科牧草，其根系不僅能起到支撐、吸收、同化、貯藏及再生等對植株生長發(fā)育十分重要的功能，而且其呼吸及根瘤固氮中發(fā)揮著重要作用。因此強(qiáng)大的地下根系和旺盛的活力是地上部分高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)出的保證。灌溉、施肥、土壤理化特性、刈割、耕作等對紫花苜蓿的根系生物量都有顯著影響。并且紫花苜蓿根系生物量隨著生長年限的增加而增加，但在返青初期和每次刈割后降低，因此適時(shí)的施用和供給氮肥能降低根系養(yǎng)分供給的壓力也縮短苜蓿刈割后的返青時(shí)間[10]。

許多研究表明磁化處理水的溶氧值、粘性、pH、電導(dǎo)率等都有所改變[11-13]。磁化處理水對礦物離子及肥料的溶解性影響的研究有待深入。也有研究表明磁化處理對作物的促進(jìn)作用是有限度的，不同作物不同生育期對磁化處理感應(yīng)強(qiáng)度不同。在食用菌栽培中采用一定范圍強(qiáng)度的磁化處理能提高產(chǎn)出。而在環(huán)保領(lǐng)域?yàn)闅绾鸵种莆⑸锷L而采用磁化處理并取得了一定的效果。在運(yùn)用磁化水改良土壤鹽堿化的研究也有報(bào)道。對紫花苜蓿這種具有根系固氮菌的作物磁化水灌溉處理的影響有待進(jìn)一步深入研究[14-15]。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)研究了磁化處理水灌溉紫花苜蓿的生長及生產(chǎn)特性的影響，在灌水量一致的條件下。結(jié)果表明在紫花苜蓿生長的前中期灌溉磁化水能加速紫花苜蓿的生長，其刈割株高較對照組提高5～10 cm，單株葉面積增加 250～270 cm2。前期，中期，后期，全程灌溉磁化水處理較對照組CK分別增產(chǎn)9.58%，5.35%，1.13%，10.39%。說明磁化水灌溉處理能提高紫花苜蓿產(chǎn)量，其中前中期灌溉磁化水的促進(jìn)作用較明顯。但灌溉磁化水對紫花苜蓿根系結(jié)瘤的影響較大，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該考慮氮肥的施用補(bǔ)充固氮菌活性降低引起的氮肥缺失。

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