田德龍，李澤坤，徐 冰，魯耀澤

(1.水利部牧區(qū)水利科學研究所，呼和浩特 010020；2.內蒙古農業(yè)大學 水利與土木建筑工程學院，呼和浩特 010018)

0 引 言

紫花苜蓿是一種高產、質優(yōu)、抗旱及適應性強的飼料作物，素有“牧草之王”的美稱，也是我國種植面積最大的人工牧草之一[1]。內蒙古是全國最大的牧區(qū)，紫花苜蓿種植面積較大，內蒙古西部牧區(qū)干旱少雨，蒸發(fā)強烈，土壤沙化嚴重。土壤沙化不僅降低了耕地的利用率，同時也降低了土壤水分和養(yǎng)分含量，給紫花苜蓿種植帶來不利影響。因此，保水、增肥成為干旱沙化牧區(qū)牧草增產亟待解決的問題。保水劑(SAP)、土壤結構改良劑(PAM)作為新型高分子聚合物，具有極強的保水、保肥性[2-4]，近年來多被用于鹽堿地土壤改良，并取得顯著效果[5,6]，而在干旱沙化牧區(qū)牧草種植上的應用鮮見報道。因此，本文結合保水劑、土壤結構改良劑的優(yōu)勢，將其應用于干旱沙化牧區(qū)紫花苜蓿種植，通過SAP、PAM單施及其復配來尋求促進紫花苜蓿生長、增產的最佳施用方法和施用量，以期為干旱沙化牧區(qū)牧草種植提供理論基礎與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于內蒙古磴口縣三海子，該地年均降水量142.7 mm，年均蒸發(fā)量2 377.1 mm，年均氣溫7.6～7.8 ℃，日照時間3 209.5 h，無霜期136～144 d。試驗區(qū)土壤質地0～20 cm為砂土，20～100 cm為壤黏土，0～100 cm土壤平均密度為1.57 g/cm3，作物生育期地下水位平均埋深為3 m。

1.2 試驗方法與材料

采用田間對比試驗，以不施SAP、PAM為對照(CK)處理，分別設置SAP、PAM單施及其復配8個處理(詳見表1)，每個處理3次重復，共27個試驗小區(qū)，單個小區(qū)面積240 m2(6 m×40 m)。SAP采用的是BJ2101-L，顆粒粒徑為1.4～6 mm，PAM采用的是分子量為1 200 萬Da。供試苜蓿品種為阿爾岡金，采用人工條播，播種時間2017年5月上旬，播深2 cm，行距20 cm，播種量為22.5 kg/hm2。播種時施尿素150 kg/hm2，過磷酸鈣600 kg/hm2，SAP采用溝施，PAM采用撒施。試驗區(qū)作物生育期灌溉采用地下滴灌，滴灌帶采用普通滴灌帶，滴灌帶埋深為15 cm，間距為80 cm，灌溉水源為淖爾水(礦化度為0.82 g/L)[7]，用水表控制水量，灌水周期為7 d，每茬灌水5次，灌水定額為225 m3/hm2。紫花苜蓿在每茬開花初期刈割，其他農藝措施參照當地習慣。

表1 試驗設計及處理 kg/hm2

1.3 測定項目及方法

植株高度測定：在每小區(qū)標記的3個25 cm×25 cm小樣方內，每隔7 d測定枝條的高度。植株高度現(xiàn)蕾期前為從莖的最基部到最上葉頂端的距離，現(xiàn)蕾期后為從莖的最基部到穗的最頂端距離[8]；體積含水率測定：采用TDR儀器于每個生育期在各小區(qū)分別測定0～10、10～20、20～40、40～60、60～100 cm土層體積含水率；產量測定：于每茬初花期在每小區(qū)選定3個1 m×1 m的樣方，割取植株地上部分，然后放在105 ℃的烘箱中殺青1 h，之后置于55 ℃恒溫下烘48 h，冷卻后取出稱重。試驗數據采用SPSS17.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤體積含水率的影響

土壤水分含量高低是影響作物正常生長的關鍵因素，由于20～100 cm土層體積含水率差異不大，因此僅對0～20 cm土層體積含水率進行分析，不同處理0～20 cm土層體積含水率不盡相同(表2)。紫花苜蓿第一茬各處理在不同生育期中，0～10、10～20 cm土層體積含水率均大于CK，不同處理0～10 cm土層體積含水率與CK差異性不顯著，而10～20 cm土層體積含水率與CK差異基本上均達到顯著性水平(P<0.05)。主要由于滴灌帶埋深為15 cm，灌溉水分更多儲存于15 cm及以下土層，因而各處理10 cm土層上下體積含水率差異性不一致。全生育期T1～T8處理0～20 cm土層平均體積含水率分別較CK高14.03%、18.33%、6.19%、8.69%、17.57%、23.15%、18.67%、22.96%，各處理增幅大小表現(xiàn)為T6>T8>T7>T2>T5>T1>T4>T3>CK。紫花苜蓿第二茬各處理在不同生育期中，0～10 cm、10～20 cm土層體積含水率均大于CK，其差異顯著性與第一茬基本一致。第二茬0～20 cm土層體積含水率總體上大于第一茬，主要由于紫花苜蓿第一茬生育期長、氣溫高，因而作物耗水量高、土壤棵間蒸發(fā)量大。而第二茬隨著生育期推進，氣溫逐漸降低，作物生長緩慢，植株耗水量降低，土壤棵間蒸發(fā)減弱。第二茬全生育期T1～T8處理0～20 cm土層平均體積含水率分別較CK高19.62%、20.96%、14.75%、15.01%、32.26%、33.12%、16.68%、18.42%，各處理增幅大小表現(xiàn)為T6>T5>T2>T1>T8>T7>T4>T3>CK?？梢钥闯?，SAP、PAM單施及其復配處理均提高了0～20 cm土層體積含水率，為作物的生長提供了良好的土壤水分環(huán)境，但對比第一茬和第二茬土壤體積含水率增幅可知，各處理中T6處理效果最佳。

表2 不同處理對0～20 cm土層體積含水率的影響 %

2.2 不同處理對紫花苜蓿株高的影響

紫花苜蓿的株高反映了植株的生長狀況，同時也是影響產量的重要因素。在不同生育期內，各處理紫花苜蓿的株高差異顯著(表3)。由表3可知，紫花苜蓿兩茬植株高度生長規(guī)律基本相同，本文以第一茬為例，進行重點分析。苗期紫花苜蓿生長緩慢，但T1～T8處理株高均大于CK。其中T6處理增幅最大，為17.86%，各處理間差異不顯著；分枝期紫花苜蓿進入快速生長期，T1～T8處理株高與CK相比，差異達到顯著性水平(P<0.05)。其中T6處理增幅最大，為24.55 %，且與其他處理差異均達到顯著性水平(P<0.05)；隨著生育期的推進，進入現(xiàn)蕾期，各處理株高變化不盡相同，除T3處理略小于CK，其他處理均大于CK，且差異達到顯著性水平(P<0.05)。其中T6處理增幅最大，為11.86%；開花期紫花苜蓿株高達到生育期最大值，T1～T8處理株高均大于CK，差異達到顯著性水平(P<0.05)，其中T6處理增幅依舊最大，為26.11%。全生育期T1～T8處理平均株高分別較CK高6.42%、16.06%、4.67%、10.13%、8.24%、20.09%、8.42%、15.23%，各處理平均株高增幅大小為T6>T2>T8>T4>T7>T5>T1>T3>CK?？梢钥闯?，總體上SAP與PAM復配施用對紫花苜蓿株高的增幅優(yōu)于單施SAP或單施PAM，單施SAP處理優(yōu)于單施PAM處理。可能由于試驗土壤質地淺層為砂土，土壤保水、保肥性差，來自于灌溉或降水的土壤水分極易下滲。SAP施于土壤淺層，吸水膨脹，能夠儲存較多水分供作物生長吸收利用。PAM則是撒施于土壤，主要作用于表土，因而可能主要是發(fā)揮減少土壤蒸發(fā)作用，無法保留更多下滲水分。而SAP與PAM復配，強化了土壤保水、保肥以及抑制土壤蒸發(fā)的作用，因而效果最佳。

表3 不同處理對紫花苜蓿株高的影響 cm

2.3 不同處理對紫花苜蓿耗水量、產量和水分利用效率的影響

根據計算(表4)，T1～T8處理紫花苜蓿耗水量均低于CK，且差異性達到顯著性水平(P<0.05)，主要由于T1～T8處理施用了SAP、PAM等化學調控材料，減少了土壤水分下滲及無效蒸發(fā)，使生育期土壤保持較高水分含量，因而各處理耗水量均低于對照。不同處理產量大小表現(xiàn)為T6>T8>T5>T2>T7>T4>T1>T3>CK，T1～T8處理產量較CK分別提高4.04%、11.51%、2.51%、6.09%、13.38%、19.93%、8.77%、17.14%，差異較CK達到顯著性水平(P<0.05)。水分利用效率分別提高32.62%、32.98%、26.83%、25.70%、34.84%、35.67%、30.29%、32.87%，且差異較CK達到顯著性水平(P<0.05)。綜上可以看出，SAP、PAM單施及其復配各處理均不同程度提高了紫花苜蓿的產量及水分利用效率，而T6處理產量和水分利用效率增幅均最大。因此，在干旱沙化牧區(qū)紫花苜蓿種植中建議采用SAP、PAM復配施用，適宜施用量為45 kg/hm2SAP復配30 kg/hm2PAM。

表4 不同處理耗水量、產量和水分利用效率

3 討 論

SAP、PAM單施及其復配不僅提高了土壤體積含水率，同時也促進了紫花苜蓿株高的生長，提高了產量及其水分利用效率，與諸多學者研究結果相似[9-14]，但在最佳施用量方面略有差異。韓廣津[9]認為促進紫花苜蓿生長、增產的SAP最佳施用量為45 kg/hm2，劉群[14]認為促進紫花苜蓿生長的PAM適宜施用量為80 kg/hm2，而本研究得出45 kg/hm2SAP復配30 kg/hm2PAM效果最佳?？赡芤环矫嬗捎谠囼灄l件不同，盡管韓廣津試驗土壤質地與本試驗類似，但紫花苜蓿生育期降水量較大，為427.5 mm。雖然劉群試驗生育期灌溉定額與本試驗接近，但灌水次數僅為2次，灌水周期間隔較長，因而得出PAM適宜施用量較本試驗高。另一方面可能是韓廣津、劉群均采用單施SAP或單施PAM，未進行復配施用，而本試驗進行了復配施用，表現(xiàn)出最佳效果，但目前尚不能從SAP、PAM復配機理進行解釋，需下一步進行深入研究。

4 結 論

(1)SAP、PAM單施及其復配施用改善了土壤結構，提高了土壤保水性，促進了作物生長。紫花苜蓿第一、第二茬全生育期0～20 cm土層平均體積含水率最大分別提高23.15%和33.12%，第一茬全生育期平均株高最大提高20.09%，總體上45 kg/hm2SAP復配30 kg/hm2PAM保水、促生長效果最佳。

(2) SAP、PAM單施及其復配施用均促進了紫花苜蓿產量和水分利用效率的提高，其中，SAP(45 kg/hm2)+PAM(30 kg/hm2)復配效果最佳，產量、水分利用效率分別提高19.93%和35.67%。

(3)本試驗中45 kg/hm2的SAP復配30 kg/hm2的PAM對于提高土壤0～20 cm土層含水率，促進紫花苜蓿生長、增產等方面都表現(xiàn)出了較好的效果。但由于本試驗對象紫花苜蓿為當年種植，僅進行了兩茬生育指標及產量的分析，未能就不同施用量對土壤及三茬作物的影響進行綜合分析，也未從SAP、PAM的投入產出比結合作物產量、水分利用效率等因素進行綜合評判，結論對生產的指導性還有待進一步驗證。

參考文獻：

[1] 孫啟忠，王宗禮，徐麗君. 旱區(qū)苜蓿[M]. 北京：科學出版社，2014：150-160.

[2] 于 健，雷廷武，ISAAC SHAINBERG，等. PAM特性對沙壤土入滲及土壤侵蝕的影響[J]. 土壤學報，2011，48(1)：21-26.

[3] 黃占斌，張玲春，董莉，等. 不同類型保水劑性能及其對玉米生長效應的比較[J]．水土保持學報，2007，2(1)：140-143.

[4] 岑 睿，于 健，宋日權，等. 保水劑對半干旱區(qū)沙壤土水分運動的影響試驗研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2016，30(2)：122-127.

[5] 徐 冰，于 健，李澤坤，等. 化控復配對鹽堿地向日葵生長影響的初步研究[J]．中國農村水利水電，2017,(5)：1-4.

[6] 杜社妮，白崗栓，于 健，等. 保水劑施用方式對土壤水分及向日葵生長的影響[J]. 水土保持學報，2011，25(4)：139-143.

[7] 田德龍，李熙婷，郭克貞，等. 河套灌區(qū)地下滴灌對紫花苜蓿生長特性的影響[J]. 節(jié)水灌溉，2015,(5)：16-19.

[8] 白文明. 灌溉對干旱沙區(qū)紫花苜蓿生物學特性的影響[J]，生態(tài)學報 2002，22(8)：1 247-1 253.

[9] 韓廣津. 多功能能保水劑對苜蓿產量的影響[J]，中國農學通報，2010，26(18)：210-212.

[10] 肖伯萍，謝丁興，李 鑫. 保水劑對干旱牧區(qū)苜蓿生長的影響[J]. 節(jié)水灌溉，2012,(1)：25-27.

[11] 郭建斌，周 潔，蔣坤云，等. Arkadolith土壤改良劑對內蒙沙區(qū)常見牧草生長狀況的影響[J]．生態(tài)環(huán)境學報，2010，9(19)：2 085-2 090.

[12] 冒建華，雷廷武，周 清. 聚丙烯酰胺(PAM)提高苜蓿出苗率的研究[J]．北京水利，2005，(2)：24-31.

[13] 韋蘭英，袁維圓，焦繼飛. 紫花苜蓿和菊苣比葉面積和光合特性對不同用量保水劑的響應[J]. 生態(tài)學報，2009，12(29)：6 772-6 777.

[14] 劉 群，王 憶，張新忠，等. PAM保水劑及納米蒙脫土對果園生草地上部生物量的影響[J]．干旱地區(qū)農業(yè)研究，2012，6(30)：168-173.