全 文 ：第 18 卷 第 6 期
Vol. 18 No. 6
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2010 年 11 月
Nov. 2010
苜蓿种子生产田地下滴灌水分分布格局
及其对苜蓿种子产量的影响
孟季蒙1, 2 , 李卫军1*
( 1. 新疆农业大学草业与环境科学学院, 新疆草地资源与生态重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830052;
2. 新疆农垦科学院, 新疆 石河子 832000)
摘要: 本试验为提高苜蓿( Med icago sativa L. )种子产量和效益, 把地下滴灌引入苜蓿种子生产试验,通过对地下
滴灌的水分布和种子产量的研究,探讨地下滴灌应用于苜蓿种子生产的可行性和效果。结果表明: 在田间相对持
水量为 65% ~ 80%( W1)时, 湿润体的体积最大, 表层( 0~ 10 cm)和第 4 层( 30~ 40 cm)的湿润半径均为 40 cm,第 2
层( 10~ 20 cm)和第 3 层( 20~ 30 cm)的湿润半径均为 50 cm。垂直方向,湿润峰向上可运动到地表( 0 cm) ,向下达
地面以下 40 cm。水分能够到达宽行 80 cm,窄行 40 cm 播种方式下苜蓿的根系位置。并且, 在田间相对持水量的
65% ~ 80%的种子产量最高,为 909. 62 kg# hm- 2 , 高于对照的种子产量( 611. 39 kg# hm- 2 ) (P< 0. 01) , 差异极显
著。说明地下滴灌应用于苜蓿种子生产,能够起到的增产效果。
关键词:苜蓿种子; 地下滴灌;土壤水分分布
中图分类号: S275. 4; S541. 1 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2010) 06-0907-04
Water Distribution Pattern and Influence on Alfalfa Seed
Yield Using Subsurface Drip Irrigation
MENG J-i meng
1, 2
, LI We-i jun
1*
( 1. Xinjiang Key Laboratory of Grassland Resour ce an d Ecology, College of Pratacu ltural E ngineering of Xi jiang Agricu ltural U nivers ity,
Urumqi, Xinjiang 830052, Chin a; 2. Xin jiang Academ y of Agricultural Reclamat ion S cien ces , Shih ezi, Xinjiang 832000, China)
Abstract: T he focus o f this study is to increase the output and prof itability of alfalfa seeds. Subsurface drip
irrigat ion ( SDI) condit ions are used with alfalfa seed breeding . T he possibility o f incr easing alfalfa seed
product ion is invest igated by studying water dist ribut ion of SDI in the soil and yield o f alfalfa. Results
show that the big gest moist radius o f SDI is 65%~ 80% of the soil moisture( W1) . T he moist radius is 40
cm in the surface lay er and the for th layer and 50 cm in the secondary and the thir d layer under W1. Vert-i
cally, the mo ist peak can move upw ard to the surface and downw ard to 40 cm place allow ing w ater to easily
reach the roots of alfalfa. The highest seed yield o f W1 is 909. 62 kg # hm- 2 , w hich is dist inct ly higher
than CK ( 611. 39 kg # hm- 2 ) ( P< 0. 01) . T his indicates that the application of SDI in alfalfa seed produc-
t ion has po tent ial to increase y ield.
Key words: Alfalfa seed product ion; Subsurface drip irrigat ion; Water dist ribut ion of the soil
苜蓿( Med icago sativa L. )适应性强、根系发
达、分枝多、产量高, 是优质的高蛋白饲料[ 1, 2] 。目
前我国苜蓿种植面积已达 133 万 hm2 , 居世界第 6
位[ 3, 4] , 其中新疆种植面积达到 21 万 hm2[ 5] 。但长
期以来苜蓿种子生产采用传统的制种技术, 种子产
量低,生产还未形成产业化。因此要改善苜蓿种子生
产的落后局面,改进苜蓿制种技术是一个重要问题。
地下滴灌 ( Subsur face drip irrigat ion, 简称
SDI) ,是通过铺设于地下的毛管把水(或水肥液)渗
入到作物根区土壤中, 同时借助毛细管作用和重力
作用将水分扩散到根系层,供作物吸收利用的一种
微灌技术[ 6] 。作为一种新的节水技术, 在棉花等作
收稿日期: 2010-03-18;修回日期: 2010- 11-03
基金项目:新疆维吾尔自治区教育厅创新群体项目( XJEDU2007G02 ) ;苜蓿原种基地扩建与高产技术体系研究;新疆维吾尔自治区发改
委项目资助
作者简介:孟季蒙( 1977- ) ,男,河北人,硕士研究生,研究方向为草地资源与生态, E- mail : smmdk@ 126. com; * 通讯作者Auth or for corre-
spon dence, E-m ail: liw eijunxj@ yahoo. cn
草 地 学 报 第 18卷
物上有了小面积应用,取得了显著的节水增产效果。
但地下滴灌技术应用于苜蓿种植方面的研究在国内
还较少。程冬玲等 [ 7]通过在地下滴灌方式下, 以常
规沟灌为对照, 对苜蓿田间地下滴灌的适宜埋深和
灌水量进行了研究,认为收草苜蓿田实施地下滴灌
是可行的。王东等[ 8] 通过试验得出在收草的苜蓿
中,应用了地下滴灌技术的收草苜蓿,其产草量要比
常规灌溉增产近 40%,增产效果显著。单从苜蓿制种
角度看,国内还未见地下滴灌技术应用的相关报道。
本试验针对苜蓿种子田的种植要求,把地下滴
灌技术应用于苜蓿制种, 研究地下滴灌水分分布和
苜蓿种子产量, 为苜蓿制种获得高产提供相关技术
支持。
1 材料与方法
1. 1 试验地概况
试验地设在新疆呼图壁种牛场草地生态站。该
站位于呼图壁河右岸冲洪积扇缘与冲积平原交错地
带,地理位置约 N44b15c, E86b55c, 海拔 439 ~ 454
m,年降水量155. 2 mm, 年蒸发量 2300 mm, 冬季有
积雪, 生长季( 4- 9月)平均气温 18. 5 e 。经测定,
试验地地表以下 10~ 20 cm 土层的田间持水量为
36. 43%(质量含水量) ,地表以下 20~ 30 cm 土层相
对田间持水量为 37. 97%, 40 cm土层以下为粘土层。
1. 2 试验材料
试验材料为新牧 1号杂花苜蓿( Med icago var-
ia Martyn cv. Xinmu N o. 1) , 由新疆农业大学提
供。于 2008年 9月 9日播种。
1. 3 试验设计及方法
试验小区采用随机排列, 3 次重复。小区面积
为 3 @ 5 m 2 , 播量为 3. 0 kg # hm - 2 , 各小区四周用
宽 1 m 的大棚塑料膜隔离(其中地下部分为 70 cm,
地上部分为 30 cm) ,以防止水分渗漏。苜蓿采用宽
行 80 cm, 窄行 40 cm 播种, 滴灌带铺设于窄行中
间,地面以下 20 cm 处。苜蓿灌水量设置 W1(保持
在田间相对持水量的 65% ~ 80%之间)、W2(保持
在田间相对持水量的 50% ~ 65%之间)、W3(保持
在田间相对持水量的 35%~ 50%之间) 3个水平, 各
小区设置水阀, 通过水表计量。当根系层 (地面下
20~ 30 cm)含水量低于下限时,开始灌水,高于上限
时,停止灌水,以漫灌为对照( CK) (表 1)。
表 1 灌水方案
Table 1 Irr igat ion scheme
田间持水量
T he soil m oisture
灌水方案
W1 W2 W3 CK
上限 Upper l imit 80% 65% 50% 900 mm
下限 Low er limit 65% 50% 35%
注: W1为灌后土壤含水量达田间持水量的 65% ~ 80% ; W2 为
灌后土壤含水量达田间持水量的 50% ~ 65% ; W3为灌后土壤含水
量达田间持水量的 35% ~ 50% ; CK 为对照(漫灌)。下同
Note: Af ter the ir rigat ion, the soil moisture can reach 65~ 80%
( W1) , 50~ 65% ( W2) , 35~ 50% ( W3 ) r espect ively. CK is the
cont rol ( f lood irrigat ion) , th e same as b elow
1. 4 测定项目
1. 4. 1 土壤含水量测定 测定苜蓿分枝期灌水 24
h后( 5月 9日) , 3个灌水时期灌水后 0~ 60 cm 土
层内的土壤质量含水量。采用土钻法取土,在水平
方向上,分别距滴灌带 0 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm,
40 cm, 50 cm, 60 cm 处共 7个取样点取土样, 在每
点的垂直方向按照 0~ 10 cm, 10~ 20 cm, 20~ 30 cm,
30~ 40 cm, 40~ 50 cm, 50~ 60 cm 的层次取土样,共
计 6个层次。土样采用烘干法测定土壤含水率。
1. 4. 2 种子产量的测定 种子成熟时对各个小区
单收单打,分别记载小区产量。
1. 5 数据处理
文中所有数据处理均由 Surfer, Excel 2003和
DPS 6. 5进行。
2 结果与分析
2. 1 土壤含水量的空间分布
由图 1( a)、图 1( b)和图 1( c)可知,地下滴灌滴
水结束 24 h后,土壤水分的空间分布呈以滴头为中
心的椭球型湿润体,水平延伸的距离大于垂直距离。
在W1水量下, 表层( 0~ 10 cm)和第 4 层( 30~ 40
cm)的湿润峰水平方向上均可以运动到距滴头 40
cm 处,第 2层( 10~ 20 cm)和第 3层( 20~ 30 cm)的
湿润峰水平方向上均可运动到距滴头 50 cm 处, 随
距离的加大,土壤含水量逐渐减少。垂直方向, 湿润
峰向上可运动到地表 ( 0 cm ) , 向下达地面以下 40
cm; W2水量下, 表层的湿润峰水平方向上可运动到
距滴头 30 cm 处,第 2层的湿润峰可到50 cm处,第
3层的湿润峰可到 40 cm 处,第四层的湿润峰可到
20 cm 处。垂直方向, 湿润峰向上可运动到地表,向
下可达地面以下 40 cm; W3水量表层和第 4层的湿
润峰水平方向未能运动到 10 cm 处, 只浸润到了滴
头垂直位置的地表,第 2层和第 3层的湿润峰均可
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第 6期 孟季蒙等:苜蓿种子生产田地下滴灌水分分布格局及其对苜蓿种子产量的影响
运动到距滴头 20 cm 处, 垂直方向上湿润峰向上可
运动到地表,向下运动到 30 cm 处。从 3种水量的
湿润体的大上看,湿润体大小与灌水量成正相关, 灌
水量大的在地下形成的湿润体大, 反之则小。图 1
( d)显示,漫灌方式下,各土层土壤含水量接近饱和。
图 1 灌水完毕的土壤含水量的分布图
F ig. 1 So il mo isture distribution map after irr ig ation
注: a.相对田间持水量 65% ~ 80%的土壤水分分布; b.相对田间持水量 50% ~ 65%的土壤水分分布;
c.相对田间持水量 35% ~ 50%的土壤水分分布; d.漫灌( CK)土壤水分分布。
Note: a: Soil moisture dis t ribut ion of 65%~ 80% of the s oil m oisture ; b: Soil mois tu re dist ribut ion of 50% ~ 65% of th e soil moisture;
c: Soil moistur e dist ribut ion of 35% ~ 50% of th e soil moisture ; d: S oil m ois ture dist ribu tion of f looding irrigat ion.
2. 2 不同处理对产量的影响
方差分析结果表明, 不同试验处理 W1, W2,
W3, CK 任意两者间存在极显著差异 ( P < 0. 01)。
W1种子产量最高, 为 909. 62 kg # hm- 2 , CK 种子
产量次之,为 611. 39 kg # hm- 2 , W2种子产量排第
三,为 479. 39 kg # hm- 2 , W3的种子产量最低, 为
393. 06 kg # hm- 2 (图 2)。从地下滴灌处理看,种子
产量顺序为 W1> W2> W3, 说明苜蓿种子产量与
滴灌量的大小成正相关, 滴灌量大种子产量高,反之
则小。地下滴灌处理与对照比较, W1> CK> W2>
W3,说明在W1水量下, 地下滴灌获得的种子产量
高于对照,并且通过计算W1 的种子产量是 W2 种
子产量的 1. 5 倍。而 W2, W3 的种子产量低于对
照, W2, W3由于灌水量过少, 而造成种子产量低。
通过种子产量结果, 说明地下滴灌应用于苜蓿制种,
在种子产量方面能够起到增产的效果。
图 2 不同灌水量的种子产量与方差图
F ig. 2 Seed yield o f different ir rig ation quantit y and variance
3 讨论
因地下滴灌系统首次引入苜蓿种子生产,而苜
蓿种子生产为宽行种植作物,为了尽可能缩小滴灌
带与苜蓿的距离, 所以采用宽行 80 cm ,窄行 40 cm
播种。同时,为了便于铺管机械作业和对苜蓿植物
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草 地 学 报 第 18卷
体的保护,避免在滴灌带铺设过程中,要注意因距离
苜蓿过近,而造成对苜蓿根系的损伤或把苜蓿苗翻
出土壤,选择在苜蓿两行中间铺设滴灌带。
0~ 5 cm 土壤含水量较低,主要因为滴头上方
的土壤水水分运输是通过土壤的毛细作用与土壤水
势差, 水分运输较慢。而苜蓿的根系主要集中于地
面下 30 cm 附近,在 0~ 10 cm 土层内的土壤水分被
苜蓿利用较少, 这样可以减少水分的无效蒸发。另
外, 5~ 30 cm 的土层为水分的主要集中区, 并与苜
蓿根系重合,从而实现了苜蓿根区灌水,减少水的浪
费。在对照处理中,整个试验小区内各土层土壤含
水量接近饱和, 使大量的水分以蒸发的形式散丢, 从
而造成水费的浪费。
漫灌条件下,因供水无法实现精确定量化,所以
往往削弱了水分对苜蓿生长的调控。地下滴灌系统
通过阀门控制, 能够有效的控制水分的供应量,引入
苜蓿种子生产后,解决了灌水的精量化技术问题, 从
而能够有效控制水分对苜蓿生长的调控。
地下滴灌系统的灌溉过程是通过阀门的开闭操
作进行灌溉,这样也可节约大量的劳动力。并在苜
蓿收获后,地下滴灌系统可及时启动灌溉系统,相对
于漫灌缩短了苜蓿收获后的灌水间隔, 等于增加了
苜蓿生长时间, 可能使生长到两年以后的苜蓿在种
子收获后,还可收获牧草。
4 结论
4. 1 在新疆北疆的土壤、气候条件下, 地下滴灌的
水分空间分布呈以滴头为中心点的椭球型湿润体。
在水平方向上, 随着离滴头距离的增加,土壤含水量
逐渐减少;沿垂直方向以滴头为中心向上、下两个方
向递减。田间相对持水量的 65% ~ 80%水量下, 水
平湿润半径为 50 cm ,垂直湿润半径为 20 cm ;在田
间相对持水量的 50%~ 65%水量下,水平湿润半径
50 cm,垂直湿润半径为 20 cm ;在田间相对持水量
的 35% ~ 50%水量下,水平湿润半径均为 20 cm,垂
直湿润半径为 15 cm。
4. 2 地下滴灌处理间苜蓿种子产与滴灌量的大小
成正关,滴灌量大种子产量高,反之则小。地下滴灌
处理在田间相对持水量的 65% ~ 80%水量下的种
子产量 ( 909. 62 kg # hm- 2 ) 是 CK 种子产量
( 611. 39 kg # hm- 2 )的 1. 5 倍( P< 0. 01)。说明地
下滴灌应用于苜蓿种子生产, 能起到显著的增产
效果。
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(责任编辑 蔚 瑛)
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