全 文 ：犇犗犐：１０．１１６８６／犮狔狓犫２０１５２３２ 犺狋狋狆：／／犮狔狓犫．犾狕狌．犲犱狌．犮狀
张静，王倩，肖玉，庞晓攀，贾婷婷，宋锐，刘慧霞．交替灌溉对紫花苜蓿生物量分配与水分利用效率的影响．草业学报，２０１６，２５（３）：１６４１７１．
ＺＨＡＮＧＪｉｎｇ，ＷＡＮＧＱｉａｎ，ＸＩＡＯＹｕ，ＰＡＮＧＸｉａｏＰａｎ，ＪＩＡＴｉｎｇＴｉｎｇ，ＳＯＮＧＲｕｉ，ＬＩＵＨｕｉＸｉａ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｌｔｅｒｎａｔｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｏｎｔｈｅ
ｂｉｏｍａｓｓａｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｌｆａｌｆａ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１６，２５（３）：１６４１７１．
交替灌溉对紫花苜蓿生物量分配与
水分利用效率的影响
张静１，王倩１，肖玉１，庞晓攀１，贾婷婷１，宋锐２，刘慧霞２
（１．草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州７３００２０；
２．西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃 兰州７３００３０）
摘要：交替灌溉是一种节水灌溉技术，广泛用于籽实作物和园艺作物的生产灌溉管理。本研究采用田间试验，分析
了交替灌溉对紫花苜蓿地上生物量及其构成要素、根系生物量、地下地上生物量比和水分利用效率的影响，以期为
紫花苜蓿生产中应用交替灌溉技术提供科学依据。结果表明，交替灌溉显著提高了紫花苜蓿水分利用效率，但没
有显著影响紫花苜蓿的地上生物量；交替灌溉虽然增加了紫花苜蓿单株分枝数，但减少了单株叶片数；交替灌溉增
加了０～２０ｃｍ土层的根系生物量，降低了２０～６０ｃｍ 土层根系的生物量，整体上增加了０～６０ｃｍ 土层根系的总
生物量；交替灌溉增加了紫花苜蓿的地下地上生物量比，提高了紫花苜蓿植株适应干旱的能力。上述结果说明，交
替灌溉能够提高紫花苜蓿水分利用效率而不减产，一方面通过增加紫花苜蓿根系发育能力而提高其耐旱性，另一
方面增加了单株分枝数，因此交替灌溉能够适用于收获营养体的紫花苜蓿生产的灌溉管理。
关键词：交替灌溉；紫花苜蓿；水分利用效率；产量构成
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犪犾狋犲狉狀犪狋犲犳狌狉狉狅狑犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀狅狀狋犺犲犫犻狅犿犪狊狊犪犾狅犮犪狋犻狅狀犪狀犱狑犪狋犲狉狌狊犲犲犳犳犻犮犻犲狀
犮狔狅犳犪犾犳犪犾犳犪
ＺＨＡＮＧＪｉｎｇ１，ＷＡＮＧ Ｑｉａｎ１，ＸＩＡＯＹｕ１，ＰＡＮＧＸｉａｏＰａｎ１，ＪＩＡＴｉｎｇＴｉｎｇ１，ＳＯＮＧＲｕｉ２，ＬＩＵＨｕｉＸｉａ２
１．犛狋犪狋犲犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犌狉犪狊狊犾犪狀犱犃犵狉狅犲犮狅狊狔狊狋犲犿狊，犆狅犾犾犲犵犲狅犳犘犪狊狋狅狉犪犾犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犲犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犔犪狀狕犺狅狌犝狀犻
狏犲狉狊犻狋狔，犔犪狀狕犺狅狌７３００２０，犆犺犻狀犪；２．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犔犻犳犲犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犖狅狉狋犺狑犲狊狋犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔犳狅狉犖犪狋犻狅狀犪犾犻狋犻犲狊，犔犪狀狕犺狅狌
７３００３０，犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｌｔｅｒｎａｔｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｃｒｏｐｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｈａｒｖｅｓ
ｔｉｎｇｏｆｓｅｅｄｓａｎｄｆｒｕｉｔｓ．Ａｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｌｔｅｒｎａｔｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ
ｏｎａｌｆａｌｆａａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｙｉｅｌｄａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｒｏｏｔｂｉｏｍａｓｓ，ｒｏｏｔｔｏｓｈｏｏｔｒａｔｉｏａｎｄｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．
Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｉｍｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｗｈｅｔｈｅｒａｌｔｅｒｎａｔｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｃａｎａｐｐｌｙｔｏａｌｆａｌｆａｗｈｏｓｅｈａｒｖｅｓｔｔａｒｇｅｔ
ｉｓｖｅｇｅｔａｔｉｖｅｍａｓｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｌｔｅｒｎａｔｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｗａｔｅｒｕｓｅｅｆ
ｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｌｆａｌｆａ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓｂｅｃａｕｓｅｂｒａｎｃｈｅｓｐｅｒ
ｐｌａｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｈｉｌｅｌｅａｆｎｕｍｂｅｒｓｐｅｒｐｌａｎｔｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ａｌｔｅｒｎａｔｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｒｏｏｔｂｉｏｍａｓｓａｔ
０－２０ｃｍａｎｄ０－６０ｃｍｓｏｉｌｌｅｖｅｌｓ，ｂｕｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｒｏｏｔｂｉｏｍａｓｓａｔ２０－６０ｃｍ．Ａｌｔｅｒｎａｔｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｌｓｏ
１６４－１７１
２０１６年３月
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
第２５卷 第３期
Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．３
收稿日期：２０１５０５０７；改回日期：２０１５０６２９
基金项目：甘肃省科技重大专项项目（２０１３ＧＳ０５９０７），兰州大学中央高校基本科研业务费（ｌｚｕｊｂｋｙ２０１４ｍ０１），公益性行业（农业）科研专项经
费（２０１４０３０４８３）和西北民族大学创新团队计划项目经费资助。
作者简介：张静（１９８９），女，甘肃通渭人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｊｉｎｇ１４＠ｌｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通信作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：Ｌｉｕｈｕｉｘｉａ２＠ａｌｉｙｕｎ．ｃｏｍ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｒｏｏｔｔｏｓｈｏｏｔｒａｔｉｏ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇａｌｆａｌｆａ’ｓｄｒｏｕｇｈｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓ
ｐｒｏｖｅｔｈａｔａｌｔｅｒｎａｔｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｎｏｔｏｎｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｂｕｔａｌｓｏｍａｉｎｔａｉｎｓｔｈｅｙｉｅｌｄｓｏｆａｌ
ｆａｌｆａ．Ｉｔｄｏｅｓｓｏｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｐｌａｎｔｄｒｏｕｇｈｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｂｙｅｎｃｏｕｒａｇｉｎｇｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ
ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｂｒａｎｃｈｅｓｐｅｒｐｌａｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｔｈｕｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔａｌｔｅｒｎａｔｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏ
ｔｈｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆａｌｆａｌｆａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ；ａｌｆａｌｆａ；ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｙｉｅｌｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
紫花苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）作为优质豆科牧草，不仅能够为家畜提供营养价值高和适口性好的饲草，而且
能够改良土壤和防风固土［１］，广泛种植于美国［２］、欧洲［３］、加拿大［４］和中国［５］。目前我国紫花苜蓿种植面积达
４００多万ｈｍ２［６］，随奶牛产业发展而具有逐渐增加的趋势，主要分布在北方地区。大面积的紫花苜蓿需要灌溉维
系其正常的生长发育，特别是在干旱半干旱地区［７］，这势必会加强水资源不足的困境，因此，采用合理的灌溉方
式，提高紫花苜蓿水分利用效率，始终是国内外紫花苜蓿栽培草地管理的核心。
紫花苜蓿栽培草地的灌溉方式主要有常规灌溉和喷灌两种［８］，其中喷灌因投资过大，仅适用于经济发达的国
家和地区，具有高投入高产出的特性［９］，而很难在发展中国家大面积推广；常规灌溉的水量并不是全部用于紫花
苜蓿的初级生产，部分由于蒸腾而损失［１０］，不仅增加了与其他经济作物和农作物争夺灌溉水资源的态势，而且增
加了水分的无效消耗。因此挖掘新的灌溉方式，让每一滴水生产出更多的植物性产品，是提高紫花苜蓿水分利用
效率的关键科学问题之一，更是进一步节水增产的关键和最终潜力所在。交替灌溉是一种田间节水灌溉技术，其
主要利用不同区域经受一定程度的水分胁迫，刺激根系吸收补偿功能，复水后增加植物对水肥的吸收能力，从而
提高作物水分利用效率和改善作物的品质［１１１２］。交替灌溉技术始于澳大利亚的葡萄（犞犻狋犻狊狏犻狀犻犳犲狉犪）灌溉［１３］，目
前已经被推广到美国、加拿大、中国等国家和地区，主要用于西红柿（犔狔犮狅狆犲狉狊犻犮狅狀犲狊犮狌犾犲狀狋狌犿）［１２］、葡萄 ［１４］、苹果
（犕犪犾狌狊狆狌犿犻犾犪）［１５］等园艺作物和玉米（犣犲犪犿犪狔狊）［１６］、棉花（犌狅狊狊狔狆犻狌犿犺犻狉狊狌狋狌犿）［１１］、油菜（犅狉犪狊狊犻犮犪犮犪犿狆犲狊
狋狉犻狊）［１７］等农作物，其中园艺作物主要收获果实，而农作物主要收获籽实，其核心是交替灌溉缩短了园艺作物和农
作物营养生长期［１２１７］，然而紫花苜蓿收获的主要目标是茎叶等营养体。交替灌溉能否增加收获营养体的紫花苜
蓿的生物量，尚需科学的实验提供证据。本研究采用大田试验的方法，分析了交替灌溉对紫花苜蓿地上生物量、
根系生物量、根系分布、地下地上生物量比和灌溉水分利用效率的影响，以期为紫花苜蓿栽培草地合理灌溉方式
的选择提供科学依据。
１ 材料与方法
１．１ 试验区概况
本试验在甘肃省玉门市境内的国营黄花农场（９７°１１′Ｅ，４０°２３′Ｎ）开展，其地处河西走廊西端，海拔１３９５ｍ。
该区属于典型的大陆性干旱荒漠气候，年平均降水量５９．５ｍｍ，年蒸发量２２５０ｍｍ，最高温度４０．４℃，最低温度
－２９．１℃，年平均气温６．８℃，年日照时数３２８０ｈ，无霜期１２９ｄ，有效积温２８００℃，平均风速为３．０ｍ／ｓ，盛行西
风，最大风速达２７．０ｍ／ｓ。土壤类型为灌溉灰棕土，质地分为中、轻、粘质土及轻沙土，土壤ｐＨ值为８．１，有机质
质量分数２０ｇ／ｋｇ，速效Ｎ含量９１ｍｇ／ｋｇ，速效Ｐ含量７９ｍｇ／ｋｇ，速效Ｋ含量１９１ｍｇ／ｋｇ。
１．２ 试验设计
本试验采用裂区试验设计，灌溉方式为主区，灌溉量为副区，重复３次。以紫花苜蓿品种亮苜２号（Ｌｉａｎｇｍｕ
Ｎｏ．２，美国）为供试材料，该品种的产量在两年后保持稳定，因此于２０１２年４月２０日首先在试验田内起垄，垄的
走向与条播的走向一致，垄宽１ｍ，两垄之间形成距离为３０ｃｍ的沟，沟顶宽和沟底宽分别约为３０和２５ｃｍ，沟深
３０ｃｍ，然后人工条播，播深３ｃｍ，播种量２２．５ｋｇ／ｈｍ２，行距２５ｃｍ。灌溉方式处理包括２个水平，分别为交替灌
溉和常规灌溉（当地传统灌溉垄沟式处理）。交替灌溉指每条沟用数字标记，第１次灌溉时仅灌标记为奇数的沟，
标记为偶数的沟不灌溉；第２次灌溉时仅灌标记偶数的沟，标记为奇数的沟不灌溉，以此类推；常规灌溉指每次灌
５６１第２５卷第３期 草业学报２０１６年
溉时标记为奇数和偶数的沟均灌溉。灌溉量处理以当地农户生产紫花苜蓿的灌溉量１８７ｍｍ为基础，向上向下
延伸设置４个水平，分别为１２２，１５０，１７８，２０６ｍｍ，为当地紫花苜蓿常规灌水量的６５％，８０％，９５％和１１０％，用
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４ 来表示，每个灌水梯度下又分为交替灌溉和常规灌溉两种灌溉方式，共计８（２×４）个处理，交替灌溉
的灌溉量为常规灌溉的１／２，为６１，７５，８９，１０３ｍｍ。每个处理的小区面积为１２０ｍ２（长１０ｍ，宽１２ｍ），相邻小
区间设置０．５ｍ的保护行。除草、植物保护等措施各小区保持一致，灌溉２次，日期分别为５月７日和６月９日，
取样时间为２０１４年６月。
１．３ 指标测定
紫花苜蓿始花期（６月１６日），在小区中间位置（离小区边缘距离大于２ｍ）的行内随机选择１０株紫花苜蓿测
定其株高、分枝数、叶片数和茎粗。
地上生物量的测定：每小区采用对角线法在苜蓿种植行内选择３个０．５ｍ×０．５ｍ的样方，刈割其地上生物
量后，带回实验室在１０５℃下杀青３０ｍｉｎ，７５℃下烘至恒重后称重。
根系生物量：０．５ｍ×０．５ｍ的样方收获完地上生物量后，用小土铲在垂直的土壤中，每２０ｃｍ一层挖取根
系，挖至６０ｃｍ处，每个土样先用０．５ｍｍ的网筛过筛，然后将其放在双层纱布内洗净，剔除杂物，然后将样品带
回实验室放在１０５℃的烘箱中，烘２４ｈ，冷却后称重，即为各层根系的干重［１８］。
地下／地上＝地下生物量／地上生物量
水分利用效率（ＷＵＥ，ｋｇ／ｈｍ２·ｍｍ）＝地上生物量（ｋｇ／ｈｍ２）／灌水量（ｍｍ）
１．４ 统计分析
采用ＳＰＳＳ２０．０软件中一般线性模型进行两因
素方差分析，差异显著性则通过ＡＮＯＶＡ软件包中的
Ｄｕｎｃａｎ进行多重比较，采用Ｅｘｃｅｌ２００３软件制图。
２ 结果与分析
２．１ 交替灌溉对紫花苜蓿地上部分的影响
试验结果表明，灌溉量显著影响了紫花苜蓿的地
上生物量，而灌溉方式、灌溉量与灌溉方式互作对紫花
苜蓿地上生物量影响不显著（表１）。随着灌溉量逐渐
增加，无论是交替灌溉还是常规灌溉，紫花苜蓿地上生
物量均逐渐增加，随后趋向平稳，当灌溉量超过当地农
户灌溉水平的８０％ （Ｉ２）时，紫花苜蓿的地上生物量变
化不显著。
株高、单株分枝数、单株叶片数、茎粗对灌溉量和
灌溉方式的响应均出现显著的差异。灌溉量显著影响
了紫花苜蓿株高，而灌溉方式对紫花苜蓿株高没有显
著影响，紫花苜蓿株高随着灌溉量的增加呈现先增加
后降低的变化趋势（表２），其在灌溉量为农户灌溉水
平的９５％ （Ｉ３）时最大（犘＜０．０５）；灌溉量与灌溉方式
的互作效应对紫花苜蓿株高的影响不显著。灌溉量对
紫花苜蓿的单株分枝数和单株叶片数影响不显著，而
灌溉方式显著影响了紫花苜蓿的单株分枝数和单株叶
片数（表３），表现为交替灌溉显著增加了紫花苜蓿的
单株分枝数（犘＜０．０５），而显著降低了紫花苜蓿单株
叶片数（犘＜０．０５），灌溉量与灌溉方式的互作对紫花
表１ 交替灌溉对紫花苜蓿地上生物量的影响
犜犪犫犾犲１ 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾狋犲狉狀犪狋犻狏犲犳狌狉狉狅狑犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀
狅狀犪犫狅狏犲犵狉狅狌狀犱犫犻狅犿犪狊狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
灌溉方式
Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ
ｍｏｄｅｓ
地上生物量
Ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓ
（ｋｇ／ｈｍ２）
灌溉量为主效应
Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｖｏｌｕｍｅｓ
ａｓｍａｉｎｅｆｆｅｃｔ
Ｉ１ ＡＦＩ ４５３３．３３±２６６．６７ ４６００ｂ
ＣＩ ４６６６．６７±２８１．１９
Ｉ２ ＡＦＩ ５４６６．６７±１３３．３３ ５８００ａ
ＣＩ ６１３３．３３±３５２．７７
Ｉ３ ＡＦＩ ６３００．００±３３．３３ ６３５０ａ
ＣＩ ６２６６．６７±２４２．３７
Ｉ４ ＡＦＩ ５２００．００±２３０．９４ ５６００ａ
ＣＩ ６０００．００±３９２．８２
显著性Ｓｉｇ．
ＩＶ
ＩＭ ｎｓ
ＩＶ×ＩＭ ｎｓ
ＡＦＩ：交替灌溉 Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｆｕｒｒｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ；ＣＩ：常规灌溉Ｃｏｎｖｅｎ
ｔｉｏｎａｌｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ．ＩＶ：灌溉量Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｖｏｌｕｍｅｓ；ＩＭ：灌溉方式Ｉｒｒｉｇａ
ｔｉｏｎｍｏｄｅｓ．， 分别表示该处理在０．０５和０．０１水平具有显著效
应；ｎｓ则表示该处理无显著效应；不同小写字母表示不同处理间差异显
著（犘＜０．０５），下同。，ｉｎｄｉｃａｔｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔａｔ０．０５ａｎｄ
０．０１ｌｅｖｅｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ｎｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔ；Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｌｏｗｅｒｃａｓｅｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔ
ｍｅｎｔｓａｔ０．０５ｌｅｖｅｌｓ，ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
６６１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１６） Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．３
表２ 交替灌溉对紫花苜蓿株高的影响
犜犪犫犾犲２ 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾狋犲狉狀犪狋犻狏犲犳狌狉狉狅狑犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀狅狀
犪犾犳犪犾犳犪犺犲犻犵犺狋
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
灌溉方式
Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ
ｍｏｄｅｓ
株高
Ｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔ
（ｃｍ）
灌溉量为主效应
Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｖｏｌｕｍｅｓ
ａｓｍａｉｎｅｆｆｅｃｔ
Ｉ１ ＡＦＩ ６０．００±１．１４ ６０．６６ｃ
ＣＩ ６１．３３±１．６０
Ｉ２ ＡＦＩ ６６．００±１．９５ ６６．９７ｂ
ＣＩ ６７．９５±２．６７
Ｉ３ ＡＦＩ ７０．００±１．２１ ７１．１０ａ
ＣＩ ７２．３３±１．１１
Ｉ４ ＡＦＩ ６６．３３±０．６０ ６７．１６ｂ
ＣＩ ６８．００±２．１１
显著性Ｓｉｇ．
ＩＶ
ＩＭ ｎｓ
ＩＶ×ＩＭ ｎｓ
表３ 交替灌溉对紫花苜蓿分枝数和叶片数的影响
犜犪犫犾犲３ 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾狋犲狉狀犪狋犻狏犲犳狌狉狉狅狑犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀
狅狀犫狉犪狀犮犺犪狀犱犾犲犪犳狀狌犿犫犲狉狅犳犪犾犳犪犾犳犪
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
分枝数
Ｂｒａｎｃｈｎｕｍｂｅｒ
（Ｎｏ／ｐｌａｎｔ）
ＡＦＩ ＣＩ
叶片数
Ｌｅａｆｎｕｍｂｅｒ
（Ｎｏ／ｐｌａｎｔ）
ＡＦＩ ＣＩ
Ｉ１ ５．００±０．７１ ４．２０±０．５３ ３０４．００±１２．７２ ３７５．６７±１１．４９
Ｉ２ ６．００±０．９９ ３．５３±０．２３ ２９８．３３±１０．３８ ４０２．２０±７．８４
Ｉ３ ９．００±１．０５ ５．００±０．７１ ３８６．００±１９．９８ ４７６．００±２４．５１
Ｉ４ ９．３３±０．９７ ４．３４±０．３８ ３５２．６７±１７．１３ ３５８．００±１３．３５
Ｅ ７．３３ａ ４．２６ｂ ３３５．２５ｂ ４０２．９７ａ
显著性Ｓｉｇ．
ＩＶ ｎｓ
ＩＭ
ＩＶ×ＩＭ ｎｓ
Ｅ：灌溉方式为主效应Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍｏｄｅｓａｓｍａｉｎｅｆｆｅｃｔ．下同Ｔｈｅｓａｍｅ
ｂｅｌｏｗ．
图１ 交替灌溉对紫花苜蓿茎粗的影响
犉犻犵．１ 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾狋犲狉狀犪狋犻狏犲犳狌狉狉狅狑犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀
狅狀狊狋犲犿犱犻犪犿犲狋犲狉狅犳犪犾犳犪犾犳犪
ＩＶ＞０．０５，ＩＭ＞０．０５，ＩＶ×ＩＭ＞０．０５即灌溉方式，灌溉量，灌溉方式
与灌溉量的交互作用均不显著地影响紫花苜蓿茎粗。ＩｔｍｅａｎｓＩＶ，
ＩＭ，ＩＶ×ＩＭｈａｓｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｅｆｆｅｃｔｏｎｓｔｅｍｄｉａｍｅｔｅｒｏｆａｌｆａｌｆａ．
苜蓿的单株分枝数和单株叶片数影响不显著。灌溉
量、灌溉方式及两者互作对紫花苜蓿的茎粗无显著影
响（图１）。
２．２ 交替灌溉对紫花苜蓿地下部分的影响
灌溉量对０～２０ｃｍ和２０～４０ｃｍ土层的根系生
物量无显著影响，而灌溉方式对０～２０ｃｍ和２０～４０
ｃｍ土层的根系生物量有显著影响（表４），表现为交替
灌溉显著增加了０～２０ｃｍ的根系生物量（犘＜０．０５），
却显著降低了２０～４０ｃｍ 土层的根系生物量（犘＜
０．０５），但灌溉量与灌溉方式的互作对０～２０ｃｍ 和
２０～４０ｃｍ土层的根系生物量没有显著影响；灌溉量
和灌溉方式对４０～６０ｃｍ和０～６０ｃｍ土层的根系生
物量均具有显著影响（表５），表现为灌溉量从６５％
（Ｉ１）增加到１１０％ （Ｉ４）的过程中，４０～６０ｃｍ土层根系
生物量呈现先降低后增加的变化趋势，０～６０ｃｍ土层
根系生物量随灌溉量的增加呈现先保持稳定随后下降的变化趋势，交替灌溉显著降低了４０～６０ｃｍ土层的根系
生物量（犘＜０．０５），却显著增加了０～６０ｃｍ土层的根系总生物量（犘＜０．０５），但灌溉量与灌溉方式互作对４０～
６０ｃｍ和０～６０ｃｍ土层的根系生物量没有显著的影响。
２．３ 交替灌溉对紫花苜蓿地下和地上生物量比值的影响
灌溉量和灌溉方式均显著影响了紫花苜蓿地下和地上生物量比值，但是灌溉量与灌溉方式的交互作用不影
响紫花苜蓿地下和地上生物量比值（表６）。随着灌溉量增加，地下和地上生物量比值呈现先下降随后保持平稳
的趋势，而交替灌溉显著增加了地下和地上生物量的比值（犘＜０．０５），说明交替灌溉促进紫花苜蓿将更多的光合
产物向地下分配。
７６１第２５卷第３期 草业学报２０１６年
２．４ 交替灌溉对水分利用效率的影响
灌溉量、灌溉方式及其两者的互作均显著影响
了紫花苜蓿水分利用效率（表７）。随着灌溉量增
加，紫花苜蓿水分利用效率呈降低的态势；然而交替
灌溉却提高了紫花苜蓿水分利用效率，灌溉量从
６５％ （Ｉ１）增加到１１０％ （Ｉ４）的过程中，交替灌溉使
紫花苜蓿水分利用效率均显著提高了４８．５３％，
４３．９０％，５１．３０％，４２．３１％（犘＜０．０５），其中在灌溉
量为当地农户的９５％ （Ｉ３）时，交替灌溉提高紫花苜
蓿水分利用效率的幅度最大。
３ 讨论
交替灌溉因其明显的节水效果，目前广泛地应
用于希腊［１９］、巴西［２０］、非洲［２１］、澳大利亚［１３］和中国
等国家和地区的西红柿、葡萄、苹果、甜菜（犅犲狋犪
狏狌犾犵犪狉犻狊）、玉米、棉花、小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）的
生产。本研究结果表明交替灌溉不仅没有显著降低
表４ 交替灌溉对紫花苜蓿０～２０犮犿和
２０～４０犮犿土层根系生物量的影响
犜犪犫犾犲４ 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾狋犲狉狀犪狋犻狏犲犳狌狉狉狅狑犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀狅狀犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狅犳
犪犾犳犪犾犳犪狉狅狅狋犫犻狅犿犪狊狊犪狋０－２０犮犿犪狀犱２０－４０犮犿狊狅犻犾犾犪狔犲狉狊
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
０～２０ｃｍ 土层根系生物量
Ｒｏｏｔｂｉｏｍａｓｓａｔ０－２０ｃｍ
ｓｏｉｌｌａｙｅｒ（ｇ／ｍ３）
ＡＦＩ ＣＩ
２０～４０ｃｍ土层根系生物量
Ｒｏｏｔｂｉｏｍａｓｓａｔ２０－４０ｃｍ
ｓｏｉｌｌａｙｅｒ（ｇ／ｍ３）
ＡＦＩ ＣＩ
Ｉ１ ２０８．３１±５０．９５１９９．７３±７．４８ ４３．８０±８．８３ ５５．４７±１２．０５
Ｉ２ ２８３．４８±４４．２５２０２．２７±２７．２１２１．６３±５．６６ ３８．４２±７．２７
Ｉ３ ２３０．５７±３２．７２１５９．５９±８．２４ ３７．５５±１０．１２５８．９１±１２．７７
Ｉ４ １９１．９３±２４．１６１３８．９５±１３．１７４０．２５±１１．７７４９．５６±２．４９
Ｅ ２２８．５７ａ １７５．１３ｂ ３５．８１ｂ ５０．５９ａ
显著性Ｓｉｇ．
ＩＶ ｎｓ
ＩＭ
ＩＶ×ＩＭ ｎｓ
表５ 交替灌溉对紫花苜蓿４０～６０犮犿和０～６０犮犿土层根系生物量的影响
犜犪犫犾犲５ 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾狋犲狉狀犪狋犻狏犲犳狌狉狉狅狑犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀狅狀犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狅犳犪犾犳犪犾犳犪狉狅狅狋犫犻狅犿犪狊狊犪狋４０－６０犮犿犪狀犱０－６０犮犿狊狅犻犾犾犪狔犲狉狊
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
４０～６０ｃｍ土层根系生物量
Ｒｏｏｔｂｉｏｍａｓｓａｔ４０－６０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒ（ｇ／ｍ３）
ＡＦＩ ＣＩ
灌溉量为主效应
Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｖｏｌｕｍｅｓ
ａｓｍａｉｎｅｆｆｅｃｔ
０～６０ｃｍ 土层根系生物量
Ｒｏｏｔｂｉｏｍａｓｓａｔ０－６０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒ（ｇ／ｍ３）
ＡＦＩ ＣＩ
灌溉量为主效应
Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｖｏｌｕｍｅｓ
ａｓｍａｉｎｅｆｆｅｃｔ
Ｉ１ １７．１７±１．４４ ３１．９５±５．４３ ２４．５６ａ ２６９．２８±１１．１６ ２８７．１６±１０．０１ ２７８．２２ａ
Ｉ２ ７．５５±２．１０ １６．０７±３．３３ １１．８１ｂ ３１４．３９±６．１１ ２５６．７７±３．６６ ２８５．５８ａ
Ｉ３ ４．８８±０．９８ １９．４３±３．４６ １２．１６ｂ ２７３．０１±３４．６４ ２３７．９４±５．９５ ２５５．４７ａｂ
Ｉ４ １２．９５±２．１１ ２８．５０±１．６８ ２０．７２ａ ２４５．１３±６．２４ ２１７．０２±２７．１３ ２３１．０７ｂ
Ｅ １０．６４ｂ ２３．９８ａ ２７５．４５ａ ２４９．３９ｂ
显著性Ｓｉｇ．
ＩＶ
ＩＭ
ＩＶ×ＩＭ ｎｓ
紫花苜蓿地上生物量，而且显著提高了其水分利用效率，这不仅与温室条件下木瓜（犆犺犪犲狀狅犿犲犾犲狊狊犻狀犲狀狊犻狊）对交
替灌溉的响应一致［２２］，而且与田间条件下葡萄［１４，１９］、玉米［１６］和棉花［１１］对交替灌溉的响应一致，这说明交替灌溉
这种高效节水技术不仅适用于收获果实的园艺作物和收获籽实的农作物，而且也适用于收获营养体的紫花苜蓿。
紫花苜蓿具有高耗水的特性，而交替灌溉与喷灌相比具有成本低的特点，与常规灌溉相比具有节约用水量的特
性，且交替灌溉并不显著影响紫花苜蓿地上生物量，这表明采用交替灌溉技术灌溉紫花苜蓿栽培草地时，不仅不
影响产量，而且具有节水和降低成本的优点，主要是因为交替灌溉迫使紫花苜蓿根系土壤产生异质性，分布在干
燥区的植物根系在干旱胁迫下促进植物根系信号通过木质部向地上部分传导，调节叶片气孔，降低奢侈蒸腾耗水
和蒸发消耗，但不影响紫花苜蓿的净光合作用［２２］，而分布在湿润区的植物根系能够为地上部提供充足的水分，使
地上部的水分吸收维持在相对平稳的水平［２３２４］，同时交替灌溉较常规灌溉能够显著的减少地表径流和深层水分
的渗漏［２５］，实现了紫花苜蓿生产节水而不减产的目标。从紫花苜蓿产量构成要素分析，交替灌溉能够显著增加
８６１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１６） Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．３
表６ 交替灌溉对紫花苜蓿地下／地上生物量的影响
犜犪犫犾犲６ 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾狋犲狉狀犪狋犻狏犲犳狌狉狉狅狑犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀狅狀
狉狅狅狋狋狅狊犺狅狅狋狉犪狋犻狅狅犳犪犾犳犪犾犳犪
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
地下／地上
Ｒｏｏｔｔｏｓｈｏｏｔｒａｔｉｏ
ＡＦＩ ＣＩ
灌溉量为主效应
Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｖｏｌｕｍｅｓ
ａｓｍａｉｎｅｆｆｅｃｔ
Ｉ１ ０．５９±０．０１ ０．６２±０．０６ ０．６１ａ
Ｉ２ ０．５７±０．０１ ０．４２±０．０２ ０．４９ｂ
Ｉ３ ０．４２±０．０６ ０．３９±０．０４ ０．４０ｂ
Ｉ４ ０．４７±０．０２ ０．３６±０．０５ ０．４１ｂ
Ｅ ０．５１ａ ０．４５ｂ
显著性Ｓｉｇ．
ＩＶ
ＩＭ
ＩＶ×ＩＭ ｎｓ
表７ 交替灌溉对紫花苜蓿水分利用效率的影响
犜犪犫犾犲７ 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾狋犲狉狀犪狋犻狏犲犳狌狉狉狅狑犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀
狅狀犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀狑犪狋犲狉狌狊犲犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳犪犾犳犪犾犳犪
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
水分利用效率
Ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
ＡＦＩ ＣＩ
Ｉ１ ３．５２±０．２１ａ １．８１±０．２３ｃｄ
Ｉ２ ３．４５±０．０８ａ １．９３±０．１１ｂｃ
Ｉ３ ３．４２±０．０２ａ １．６７±０．２０ｃｄ
Ｉ４ ２．３９±０．１１ｂ １．３８±０．１６ｄ
显著性Ｓｉｇ．
ＩＶ
ＩＭ
ＩＶ×ＩＭ
紫花苜蓿的单株分枝数，这与交替灌溉对水稻（犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪）有效分蘖数的影响结果趋同［２６］，说明交替灌溉不仅
能够增加豆科植物的分枝数，而且能够增加禾本科植物的分蘖数；但交替灌溉降低紫花苜蓿的单株叶片数，主要
是叶片生长对水分亏缺十分敏感［２２］，所以交替灌溉所产生的水分胁迫会减缓叶片的生长，从而减少叶片数［２７］。
因此紫花苜蓿植株在交替灌溉的管理方式下，通过分枝数增加和叶片数降低间的权衡，维持了地上部分产量的相
对稳定。
尽管交替灌溉没有明显增加紫花苜蓿的地上生物量，但显著增加了土壤０～２０ｃｍ土层的根系生物量，这与
甘肃武威地区小麦和玉米根系对交替灌溉的响应趋同［２８］，一方面是紫花苜蓿的生长发育过程中，其根系在交替
灌溉下处于干湿交替的环境中，增强了其代谢功能［２９］，诱发出大量的新生侧根和根毛［３０］，增加了根系生物量；另
一方面交替灌溉下灌水沟间的水势差促进土壤水分横向运动加强，维持了表层土壤的含水量，保证了紫花苜蓿根
系能够吸收到水分而满足其正常生长［２４，３１］。河西走廊地区紫花苜蓿０～２０ｃｍ土层的根系生物量占总生物量的
比例超过５２％以上［３２］，因此虽然交替灌溉降低了２０～６０ｃｍ土层根系生物量，但交替灌溉下０～６０ｃｍ整体土层
中紫花苜蓿根系生物量显著增大，这与番茄根系生物量对交替灌溉的响应一致［３３］。根系是植物吸收、转化和储
藏水分和养分的主要器官［３４］，其发达与否直接关系到植物获取养分和水分的能力，从而维持植物地上生物量的
相对稳定，交替灌溉增加植物根系的生物量，说明交替灌溉增加了植物根系与土壤的接触面积，从而有利于植物
在地下更大的范围内吸收养分、水分和微量元素［３５］，有利于根系对地上茎叶生长的养分供给。
交替灌溉对植物生物量的影响分为地上和地下两个部分。紫花苜蓿地下部分与地上部分生物量的比值，体
现了紫花苜蓿物质分配特征，其大小反映了植物在干旱胁迫下应对环境所产生的生存对策［３６］。本研究结果表
明，交替灌溉显著增加了紫花苜蓿地下生物量与地上生物量的比值，即交替灌溉促进光合产物更多地向地下部分
分配，这是因为交替灌溉时植物遭受的干旱胁迫，会首先影响根系的生长，而植物首先通过补偿生长弥补根系生
产力，客观上形成了交替灌溉促进地下物质的积累［３７］，当地下物质积累相对满足植物生长需求时，才开始向地上
部分输送养分，因此交替灌溉促进物质向根系分配是植物对交替灌溉的适应性应答，这客观上增加了紫花苜蓿的
耐旱能力，保证了适度干旱胁迫下根系对水分和养分的吸收，以维持地上生物量的稳定［３８３９］。
综上所述，本研究结果表明交替灌溉提高紫花苜蓿水分利用效率的同时，虽然没有显著降低紫花苜蓿的地上
生物量，但显著增加了紫花苜蓿根系生物量，说明交替灌溉能够应用于紫花苜蓿生产的灌溉管理。然而紫花苜蓿
收获的茬数在不同地区存在分异，有些地区仅收获１茬，而有些地区收获次数高达３～４次［４０４１］。本研究仅仅证
实了交替灌溉对第１茬收获期紫花苜蓿的影响，但其对第２茬和第３茬收获期紫花苜蓿的影响还需进一步研究。
９６１第２５卷第３期 草业学报２０１６年
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊：
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ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆｉｅｌｄｇｒｏｗｎＭｏｎａｓｔｒｅｌｇｒａｐｅｖｉｎｅｓ．ＩｒｒｉｇａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，２０１２，３０（５）：３７７３９６．
［１５］ ＹａｎｇＳＭ，ＬｉＢＧ，ＱｉＧＨ，犲狋犪犾．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｐａｒｔｉａｌｒｏｏｔｚｏｎｅｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｏｎｒｏｏｔｓａｃｔｉｖｉｔｙ，ｓｔｅｍｓａｐｆｌｏｗａｎｄｆｒｕｉｔ
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１７１第２５卷第３期 草业学报２０１６年