全 文 ：第１９卷　第６期
　Ｖｏｌ．１９　 Ｎｏ．６
草　地　学　报
ＡＣＴＡ　ＡＧＲＥＳＴＩＡ　ＳＩＮＩＣＡ
　　　２０１１年　 １１月
　 Ｎｏｖ．　　２０１１
坝上地区紫花苜蓿的需水量、需水强度和作物系数（Ⅳ）
丁　宁，孙洪仁＊，刘志波，邵光武，沈　月
（中国农业大学草地研究所，北京　１００１９３）
摘要：采用大型非称重式蒸渗仪法，研究了河北坝上地区紫花苜蓿（Ｍｅｄｉｃａｇｏ　ｓａｔｉｖａ　Ｌ．）的需水量、需水强度和作
物系数。结果表明：坝上地区２０１０年紫花苜蓿第１，２，３茬和全生长季（１～３茬）需水量分别为２４３．４，１３４．２，１８４．０
和５６１．６ｍｍ，第１茬显著高于第２和第３茬（Ｐ＜０．０５），第３茬显著高于第２茬（Ｐ＜０．０５）；需水强度分别为３．９，
４．５，３．５和３．８ｍｍ·ｄ－１，第２茬显著高于第１和第３茬（Ｐ＜０．０５），第１茬和第３茬差异不显著；作物系数分别为
０．８３，０．７４，０．７５和０．７７，第１茬最高，第２和第３茬相近。依据连续４年的测定结果综合分析认为，坝上地区紫花
苜蓿全生长季需水量、需水强度和作物系数分别在４３０～７２０ｍｍ，３．１～４．９ｍｍ·ｄ－１和０．７７～１．１２之间。
关键词：紫花苜蓿；需水量；需水强度；作物系数；大型非称重式蒸渗仪；坝上地区
中图分类号：Ｓ５４１＋．９０７　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００７－０４３５（２０１１）０６－０９３３－０６
Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　Ｒａｔｅ　ａｎｄ
Ｃｒｏｐ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　Ａｌｆａｌｆａ　ｉｎ　Ｂａｓｈａｎｇ　Ａｒｅａ（Ⅳ）
ＤＩＮＧ　Ｎｉｎｇ，ＳＵＮ　Ｈｏｎｇ－ｒｅｎ＊，ＬＩＵ　Ｚｈｉ－ｂｏ，ＳＨＡＯ　Ｇｕａｎｇ－ｗｕ，ＳＨＥＮ　Ｙｕｅ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｒａｓｓｌａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ（ＷＲ）ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ（ＷＲＲ）ｏｆ　ａｌｆａｌｆａ（Ｍｅｄｉｃａｇｏ　ｓａｔｉｖａ
Ｌ．）ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　Ｂａｓｈａｎｇ　ａｒｅａ　ｏｆ　Ｈｅｂｅｉ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｓｃａｌｅ　ｎｏ－ｗｅｉｇｈ－ｌｙｓｉｍｅｔｅｒ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ
ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＷＲ　ｏｆ　ａｌｆａｌｆａ　ｗａｓ　２４３．４，１３４．２，１８４．０ａｎｄ　５６１．６ｍｍ　ａｔ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｈａｒｖｅｓｔ，ｓｅｃｏｎｄ　ｈａｒｖｅｓｔ，ｔｈｉｒｄ
ｈａｒｖｅｓｔ　ａｎｄ　ｗｈｏｌｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｓｅａｓｏｎ（１ｓｔ～３ｒｄ　ｈａｒｖｅｓｔ）ｏｆ　２０１０，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ＷＲ　ｏｆ　ｆｉｒｓｔ　ｈａｒｖｅｓｔ　ｗａｓ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｂｏｔｈ　ｓｅｃｏｎｄ　ａｎｄ　ｔｈｉｒｄ　ｈａｒｖｅｓｔ（Ｐ＜０．０５），ａｎｄ　ｔｈｅ　ＷＲ　ｏｆ　ｔｈｉｒｄ　ｈａｒｖｅｓｔ
ｗａｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｓｅｃｏｎｄ　ｈａｒｖｅｓｔ（Ｐ＜０．０５）．Ｔｈｅ　ＷＲＲ　ｗａｓ　３．９，４．５，３．５ａｎｄ　３．８
ｍｍ·ｄ－１　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｔａｇｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ＷＲＲ　ｏｆ　ｓｅｃｏｎｄ　ｈａｒｖｅｓｔ　ｗａｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ
ｏｆ　ｂｏｔｈ　ｆｉｒｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｉｒｄ　ｈａｒｖｅｓｔ（Ｐ＜０．０５），ａｎｄ　ｔｈｅ　ＷＲＲ　ｏｆ　ｂｏｔｈ　ｆｉｒｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｉｒｄ　ｈａｒｖｅｓｔ　ｄｉｄ　ｎｏｔ　ｈａｖｅ　ａｎｙ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅ　Ｋｃ　ｗａｓ　０．８３，０．７４，０．７５ａｎｄ　０．７７ｄｕｒｉｎｇ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｔａｇｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　Ｋｃ
ｏｆ　ｆｉｒｓｔ　ｈａｒｖｅｓｔ　ｗａｓ　ｈｉｇｈｅｓｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｋｃ　ｏｆ　ｓｅｃｏｎｄ　ｈａｒｖｅｓｔ　ｗａｓ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｔｏ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｔｈｉｒｄ　ｏｎｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ
ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｅｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｆｏｕｒ　ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ　ｙｅａｒｓ，ａ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＷＲ，ＷＲＲ　ａｎｄ
Ｋｃ　ｏｆ　ａｌｆａｌｆａ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｓｅａｓｏｎ　ｉｎ　Ｂａｓｈａｎｇ　ａｒｅａ　ｗｅｒｅ　４３０～７２０ｍｍ，３．１～４．９ｍｍ·ｄ－１　ａｎｄ
０．７７～１．１２，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ａｌｆａｌｆａ；Ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ；Ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ；Ｃｒｏｐ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；Ｌａｒｇｅ　ｓｃａｌｅ　ｎｏ－ｗｅｉｇｈ－
ｔｉｎｇ－ｌｙｓｉｍｅｔｅｒ；Ｂａｓｈａｎｇ　ａｒｅａ
　　需水规律是作物合理灌溉、产量预测和灌溉工
程设计的基础，亦是水资源不足条件下对其进行合
理配置（种植业与其他产业之间及种植业内部各种
作物之间）的前提［１］。紫花苜蓿（Ｍｅｄｉｃａｇｏ　ｓａｔｉｖａ）
为我国最重要的栽培牧草，研究其需水规律具有重
要意义。作物需水规律与气候年型关系密切，紫花
苜蓿的需水规律因气候区域和气候年份而异［２～４］。
因此要总结某一区域紫花苜蓿需水规律，应至少具
备平水、歉水和丰水３个年型的研究结果，即需水规
律研究需要４～５年或更长的时间。北美洲尤其美
国对紫花苜蓿的需水规律研究较多［５～８］，而我国研
究较少［１，４，９～１３］，且不够系统，至今国内尚无一个地
收稿日期：２０１１－０５－０１；修回日期：２０１１－０７－０６
基金项目：科技部碳汇研究重大专项“草地固碳与减排技术集成与研究示范”（２００８ＢＡＤ９５Ｂ０３）；农业部公益性行业科研专项“牧区优质高
效饲草生产利用技术研究示范”（２０１００３０２３）；农业部现代农业产业技术体系建设项目“现代牧草产业技术体系建设”资助
作者简介：丁宁（１９８７－），女，辽宁朝阳人，硕士研究生，研究方向为牧草耗水规律，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｙ２００５５２８＠１６３．ｃｏｍ；＊通信作者 Ａｕｔｈｏｒ　ｆｏｒ
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｎｈｏｎｇｒｅｎ＠ｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
草　地　学　报 第１９卷
区的紫花苜蓿耗水规律被系统完整地揭示出来。河
北坝上地区地处农牧交错带，建立草地畜牧业主导
型农业系统是其发展方向［１４，１５］，苜蓿种植业发展前
景广阔。马令法等［１６］、李品红等［１７］和刘爱红等［１８］
分别于２００７，２００８和２００９年对河北坝上地区紫花
苜蓿的需水规律进行了研究。为此本研究在马令
法、李品红和刘爱红等３年的研究基础上继续进行
试验测定，旨在完整揭示坝上地区紫花苜蓿的需水
量和需水强度，以期为该区紫花苜蓿的水分管理提
供科学依据。
１　材料与方法
１．１　试验区自然概况
试验于２０１０年５－９月在中国农业大学“河北
沽源草地生态系统国家野外科学观测研究站”之“塞
北现代草地农业研究站”进行。该站位于河北省张
家口市塞北管理区（Ｅ１１５°５１′，Ｎ４１°５２′），地处坝上，
海拔１３５３ｍ。年均气温１．４℃；最热月（７月）平均气
温１７．６℃，最冷月（１月）平均气温－１８．６℃；＞５℃年
积温２３０５℃；无霜期１００ｄ。年均降水量３５０ｍｍ，
集中于６－９月，约占８０％；年均蒸发量１８００ｍｍ。
风多且大，春季尤甚；年均风速４．３ｍ·ｓ－１。草甸土；
偏碱性，ｐＨ值８．０；有机质含量２．５％，全氮０．２６％，
速效磷４．２ｍｇ·ｋｇ－１，速效钾１７９．６ｍｇ·ｋｇ－１［１６］；
田间持水量０．１７９ｋｇ·ｋｇ－１土，０～１４０ｃｍ土壤容
重１．６８ｇ·ｃｍ－３。
１．２　试验装置
试验装置为大型非称重式蒸渗仪［１９，２０］。蒸渗仪
采用水泥砖混结构，容积为３ｍ×２ｍ×１．６ｍ。蒸渗
仪壁上沿与地表持平，侧壁与底面密不透水，底角设
渗漏孔，通过导水管与地下室（５ｍ×２ｍ×２ｍ）相连，
管口下方置盛水桶。蒸渗仪底层铺设５ｃｍ厚砾石，
上覆５ｃｍ厚粗砂，再将原土回填入蒸渗仪内。
１．３　试验材料
试验材料为阿尔冈金（Ａｌｇｏｎｑｕｉｎ）紫花苜蓿。
２００６年６月条播于大型非称重式蒸渗仪中，播种量
１５ｋｇ·ｈｍ－２，行距３０ｃｍ。播种前施基肥Ｐ２Ｏ５，Ｂ，
Ｍｏ和Ｚｎ分别为１５０，２，０．２和５ｋｇ·ｈｍ－２［１６］。每
年入冬前灌越冬水。２０１０ 年春季返青后追施
Ｐ２Ｏ５，Ｋ２Ｏ，硼 砂 （Ｎａ２Ｂ４Ｏ７ ·１０Ｈ２Ｏ），钼 酸 铵
［（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４·４Ｈ２Ｏ］和硫酸锌（ＺｎＳＯ４·７Ｈ２Ｏ）
分别为１５０，１７０，１２，１和２０ｋｇ·ｈｍ－２。２０１０年全
生长季刈割３次，刈割日期分别为７月２日、８月１
日和９月２３日。
１．４　试验设计　每个蒸渗仪为１个试验单元，重复
３次，总计采用３个大型非称重式蒸渗仪。当蒸渗
仪内０～５０ｃｍ土层土壤含水量降至田间持水量的
６５％左右时进行灌溉，灌溉至田间持水量。灌溉方
法为引输水管至蒸渗仪内进行均匀漫灌。
１．５　测定项目与方法
１．５．１　土壤含水量　使用“ＤＩＶＩＮＥＲ　２０００”ＦＤＲ
土壤水分测定仪测定［２１］。将ＦＤＲ套管埋设在蒸渗
仪内，利用传感器分层测定土壤容积含水量。每１０
ｃｍ测得１个数据，自地表向下测定深度为１４０ｃｍ。
生长季内每旬为１个测定周期，旬初、旬末各测１
次。
１．５．２　渗漏量　通过置于蒸渗仪地下室的盛水桶
收集渗漏水，利用标有容积刻度的水桶测定容积渗
漏量（ｍ３），通过公式折算成深度渗漏量（ｍｍ）。
Ｐｄ＝Ｐｖ÷Ｓ×１０００ （１）
式中，Ｐｄ，Ｐｖ，和Ｓ分别表示深度渗漏量、容积
渗漏量和蒸渗仪横截面积，单位分别为 ｍｍ，ｍ３ 和
ｍ２。
１．５．３　灌溉量　每次灌溉时用水表测定容积灌溉
量（ｍ３），通过公式折算成深度灌溉量（ｍｍ）。
Ｉｄ＝Ｉｖ÷Ｓ×１０００ （２）
式中，Ｉｄ，Ｉｖ 和Ｓ分别为深度灌溉量、容积灌溉
量和蒸渗仪横截面积，单位分别为ｍｍ，ｍ３ 和ｍ２。
１．５．４　气象数据　降雨量、气温、风速、太阳辐射和
水汽压等气象指标通过安装在蒸渗仪附近的
“ＣＲ１０００型”自动气象站测定。
１．６　计算公式
１．６．１　土壤贮水变化量［１９，２０］
Ｑｉ＝Ｈｉ×θｖ （３）
ΔＷ ＝∑（Ｑｉ２－Ｑｉ１） （４）
式（３）中，Ｑｉ 为第ｉ层水层厚度，单位 ｍｍ；Ｈｉ
和θｖ 分别为第ｉ层土壤厚度和土壤容积含水量，单
位分别为ｍｍ和％。式（４）中，ΔＷ 为土壤贮水变化
量，单位ｍｍ；Ｑｉ１和Ｑｉ２分别为测定时段起始和结束
时第ｉ层水层厚度，单位均为ｍｍ。
１．６．２　需水量［３，１９］
ＷＲ＝Ｒ＋Ｉ－Ｐ－ΔＷ （５）
４３９
第６期 丁宁等：坝上地区紫花苜蓿的需水量、需水强度和作物系数（Ⅳ）
式中，ＷＲ，Ｒ，Ｉ，Ｐ和ΔＷ 分别为需水量、降雨量、
灌溉量、渗漏量和土壤贮水变化量，单位分别为ｍｍ。
１．６．３　需水强度［１，３］
ＷＲＲ＝ＷＲ÷Ｔ （６）
式中，ＷＲＲ，ＷＲ 和Ｔ 分别为需水强度、需水量
和生长时间，单位分别为ｍｍ·ｄ－１，ｍｍ和ｄ。
１．６．４　作物系数［２１］
Ｋｃ＝ＷＲ÷ＥＴ０ （７）
ＥＴｏ＝
０．４０８△（Ｒｎ－Ｇ）＋γ ９００Ｔ＋２７３μ２
（ｅｓ－ｅａ）
△＋γ（１＋０．３４μ２）
（８）
式（７）和（８）中，Ｋｃ 为作物系数，ＷＲ 为作物需
水量，ＥＴ０ 为参照作物蒸散量；式（８）中ＥＴ０ 同式
（７），Ｒｎ 为作物表面净辐射（ＭＪ·ｍ－２·ｄ－１），Ｇ为
土壤热通量密度（ＭＪ·ｍ－２·ｄ－１），Ｔ为２ｍ高处的
日平均温度（℃），μ２ 为２ｍ高处的风速（ｍ·ｓ
－１），ｅｓ
为饱和水气压（ｋＰａ），ｅａ 为实际水汽压（ｋＰａ），△为
饱和水汽压曲线斜率（ｋＰａ·℃－１），γ为干湿表常数
（ｋＰａ·℃－１）。
１．７　数据处理
采用Ｅｘｃｅｌ　２００７软件进行数据统计和作图，采
用ＳＰＳＳ　１７．０统计软件进行方差分析，采用（ＬＳＤ）
最小显著差法进行多重比较。
２　结果与分析
２．１　土壤贮水量
由表１可知，２０１０年坝上地区紫花苜蓿蒸渗仪
内土壤贮水量第１，２，３茬均增加，全生长季增加约
１１７ｍｍ。３茬总体上表现为增加，但不同层次之间
存在差别，第１茬０～３０ｃｍ各层减少，而４０～１４０
ｃｍ各层均为增加；第２茬３０～５０ｃｍ各层减少，而
其余各层均为增加；第３茬１３０～１４０ｃｍ此层为减
少，其余各层均为增加。
表１　坝上地区紫２０１０年花苜蓿蒸渗仪内土壤贮水量变化
Ｔａｂｌｅ　１　Ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｌｆａｌｆａ　ｕｎｄｅｒ　ｌｙｓｉｍｅｔｅｒ　ｉｎ　Ｂａｓｈａｎｇ　ａｒｅａ　ｄｕｒｉｎｇ　２０１０
土层
Ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ
／ｃｍ
土壤容积含水率
Ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ／％
土壤贮水量
Ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ／ｍｍ
土壤贮水变化量
Ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ／ｍｍ
０５／０１　 ０７／０２　 ０８／０１　 ０９／２３　 ０５／０１　 ０７／０２　 ０８／０１　 ０９／２３
第１茬
Ｈａｒｖｅｓｔ　Ｎｏ．１
第２茬
Ｈａｒｖｅｓｔ　Ｎｏ．２
第３茬
Ｈａｒｖｅｓｔ　Ｎｏ．３
总计
Ｓｕｍ
０～１０　 ２４．６　 １５．３　 １６．３　 ２９．６　 ２４．６　 １５．３　 １６．３　 ２９．６ －９．３　 １．０　 １３．３　 ５．０
１０～２０　 ２２．０　 １７．５　 １７．９　 ２６．７　 ２２．０　 １７．５　 １７．９　 ２６．７ －４．５　 ０．４　 ８．８　 ４．７
２０～３０　 １８．６　 １８．２　 １７．３　 ２４．３　 １８．６　 １８．２　 １７．３　 ２４．３ －０．４ －０．９　 ７．０　 ５．７
３０～４０　 １４．５　 １７．０　 １５．５　 １９．５　 １４．５　 １７．０　 １５．５　 １９．５　 ２．５ －１．５　 ４．０　 ５．０
４０～５０　 １７．２　 ２０．９　 ２０．５　 ２３．４　 １７．２　 ２０．９　 ２０．５　 ２３．４　 ３．７ －０．４　 ２．９　 ６．２
５０～６０　 １７．１　 ２１．０　 ２１．４　 ２４．１　 １７．１　 ２１．０　 ２１．４　 ２４．１　 ３．９　 ０．４　 ２．７　 ７．０
６０～７０　 １８．７　 ２２．５　 ２３．９　 ２６．０　 １８．７　 ２２．５　 ２３．９　 ２６．０　 ３．８　 １．４　 ２．１　 ７．３
７０～８０　 １９．１　 ２２．９　 ２３．７　 ２５．９　 １９．１　 ２２．９　 ２３．７　 ２５．９　 ３．８　 ０．８　 ２．２　 ６．８
８０～９０　 １７．０　 ２０．９　 ２１．７　 ２３．９　 １７．０　 ２０．９　 ２１．７　 ２３．９　 ３．９　 ０．８　 ２．２　 ６．９
９０～１００　 １７．４　 ２１．５　 ２２．２　 ２４．３　 １７．４　 ２１．５　 ２２．２　 ２４．３　 ４．１　 ０．７　 ２．１　 ６．９
１００～１１０　 ２１．２　 ２５．５　 ２６．７　 ２８．８　 ２１．２　 ２５．５　 ２６．７　 ２８．８　 ４．３　 １．２　 ２．１　 ７．６
１１０～１２０　 １９．２　 ３０．５　 ３１．９　 ３２．４　 １９．２　 ３０．５　 ３１．９　 ３２．４　 １１．３　 １．４　 ０．５　 １３．２
１２０～１３０　 １６．３　 ３２．５　 ３４．３　 ３５．７　 １６．３　 ３２．５　 ３４．３　 ３５．７　 １６．３　 １．８　 １．４　 １９．５
１３０～１４０　 １０．８　 ２３．８　 ３２．９　 ２６．７　 １０．８　 ２３．８　 ３２．９　 ２６．７　 １３．０　 ９．１ －６．２　 １５．９
０～１４０　 １８．１ｃ　 ２２．１ｂ　 ２３．３ｂ　 ２６．５ａ ２５３．７ｃ　 ３１０．０ｂ　 ３２６．２ｂ　 ３７１．３ａ ５６．４ａ １６．２ｂ　 ４５．１ａ １１７．７
　　注：同一项目同行数字肩标字母不同者差异显著（Ｐ＜０．０５）
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｅｔｔｅｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｌｉｎｅ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ（Ｐ＜０．０５）
２．２　需水量
由表２可知，２０１０年坝上地区紫花苜蓿全生长
季（１～３茬）需水量约５６２ｍｍ。第１茬需水量明显
高于第２，３茬（Ｐ＜０．０５），第３茬又明显高于第２
茬（Ｐ＜０．０５）。
２．３　需水强度
２０１０年坝上地区紫花苜蓿的需水强度动态变
化如图１所示。５月１日返青后至第１茬刈割时需
水强度逐渐升高；第１次刈割后第１旬需水强度迅
速降低，尔后至第２次刈割时迅速升至全年最高峰；
第２次刈割后第１旬需水强度迅速降低，第２旬继
续降低，第３～５旬逐渐升高，第３次（末次）刈割前
几天需水强度又出现降低。由表２可知，２０１０年坝上
地区紫花苜蓿的全生长季（１～３茬）需水强度为
５３９
草　地　学　报 第１９卷
３．８ｍｍ·ｄ－１；第２茬的需水强度最高，显著高于第
１和第３茬（Ｐ＜０．０５），且第１和第３茬之间差异不
显著。
２．４　作物系数
２０１０年坝上地区紫花苜蓿全生长季（１～３茬）
作物系数为０．７７，第１茬最高，第２和第３茬相近。
表２　坝上地区２０１０年紫花苜蓿的需水量、需水强度和作物系数
Ｔａｂｌｅ　２　Ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ　ａｎｄ　ｃｏｒｐ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ａｌｆａｌｆａ　ｉｎ　Ｂａｓｈａｎｇ　ａｒｅａ　ｄｕｒｉｎｇ　２０１０
茬次
Ｈａｒｖｅｓｔ
Ｎｏ．
降水量
Ｒａｉｎｆａｌ
／ｍｍ
灌溉量
Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ａｍｏｕｎｔ
／ｍｍ
渗漏量
Ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ
／ｍｍ
土壤贮水变化量
Ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ
／ｍｍ
需水量
Ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ
／ｍｍ
生长天数
Ｇｒｏｗｔｈ　ｐｅｒｉｏｄ
／ｄ
需水强度
Ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ
／ｍｍ·ｄ－１
ＥＴ０
／ｍｍ
作物系数
Ｃｒｏｐ
Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
１　 ７４．８　 ２２５　 ０　 ５６．４ｂ　 ２４３．４ａ ６２　 ３．９ｂ　 ２９５．１　 ０．８３
２　 ８７．９　 ６２．５　 ０　 １６．２ａ １３４．２ｃ　 ３０　 ４．５ａ １８１．４　 ０．７４
３　 １０４．１　 １２５　 ０　 ４５．１ｂ　 １８４．０ｂ　 ５３　 ３．５ｂ　 ２４５．７　 ０．７５
总计Ｔｏｔａｌ　 ２６６．８　 ４１２．５　 ０　 １１７．７　 ５６１．６　 １４５　 ３．８　 ７２７．３　 ０．７７
　　注：同一项目同列数字肩标字母不同者差异显著（Ｐ＜０．０５）
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｅｔｔｅｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｃｏｌｕｍｎ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ（Ｐ＜０．０５）
图１　坝上地区２０１０年紫花苜蓿需水强度动态
Ｆｉｇ．１　Ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｏｆ　ａｌｆａｌｆａ　ｉｎ　Ｂａｓｈａｎｇ　ａｒｅａ　ｄｕｒｉｎｇ　２０１０
３　讨论与结论
３．１　需水量
在坝上地区同一地点，２００７，２００８和２００９年的
紫花苜蓿全生长季需水量依次为７１２．８ｍｍ［１６］，
４３１．２ｍｍ［１７］和５８４．４ｍｍ［１８］，而本研究２０１０年的
结果为５６１．６ｍｍ。明显低于２００７年、高于２００８
年，与２００９年相近。这与气候年份差异有关［３］，
２００７，２００８，２００９和２０１０年主生长季降水量分别为
１５６ｍｍ［１６］，３２８ｍｍ［１７］，２３８ｍｍ［１８］和２６７ｍｍ。歉
水年空气湿度低、气温高，大气蒸发力高于平水年；
相反，丰水年空气湿度高、气温低，大气蒸发力低于
平水年。
刈割次数影响紫花苜蓿需水量［３］。赵淑银［１０］
的研究表明，仅于成熟期刈割１次比全生长季刈割
３次的需水量高２５％，尽管前者生长期短于后者２
周以上。２００７年刈割２次，比２００８，２００９和２０１０
年少１茬［１６～１８］，势必导致其需水量升高。假定升高
比例为１０％，则升高６５ｍｍ左右。但２００７年末次
刈割后存在３周以上的再生生长，该阶段的需水量
未予测定和计入，显然导致其需水量低估。假定需
水强度３ｍｍ·ｄ－１，则低估６５ｍｍ左右。因刈割次
数少１茬而导致的需水量升高和因末次刈割后再生
生长需水量未予计入而造成的需水量低估，二者数
量大体相当，相互抵消。因此，２００７年正常刈割（３
次）情形下的需水量应与刈割２次情形下的测定值
基本一致。
陈凤林等［９］和赵淑银［１０］在相对邻近地区的研
究结果表明，内蒙古锡林浩特和呼和浩特的紫花苜
蓿需水量分别为５４７～６２５ｍｍ和４５４ｍｍ。本研究
结果与之十分接近。与孙洪仁［３］等总结的全世界紫
花苜蓿需水量范围（４００～２２５０ｍｍ）相比，本结果属
于低值。这与坝上地区气温低、生长季短密切相关。
综合２００７－２０１０年总计４年的研究结果，可得
６３９
第６期 丁宁等：坝上地区紫花苜蓿的需水量、需水强度和作物系数（Ⅳ）
出结论，坝上地区紫花苜蓿全生长季需水量在４３０
～７２０ｍｍ之间。
３．２　需水强度
Ｗｒｉｇｈｔ［６］、李 桂 荣［１１］、孙 洪 仁 等［１］、马 令 法
等［１６］、李品红等［１７］和刘爱红等［１８］的研究表明，不同
茬次紫花苜蓿的需水强度存在差异，本研究结果与
其一致。但关于哪一茬最高或最低，包括本研究在
内的各项研究结果迥然不同。出现这种情况，可能
是不同试验区气候特征不同及同一试验区气候年度
差异所致［３］。
在坝上地区同一地点，２００７，２００８和２００９年的紫
花苜蓿的全生长季需水强度依次为５．９ｍｍ·ｄ－１［１６］，
３．１ｍｍ·ｄ－１［１７］和４．０ｍｍ·ｄ－１［１８］，而本研究之
２０１０年结果为３．８ｍｍ·ｄ－１，明显低于２００７年、高
于２００８年，与２００９年相近。这与气候年份差异有
关［３］，理由与本文“３．１需水量”部分讨论的４个年
度需水量明显不同的道理一致。
增加刈割次数可降低紫花苜蓿的需 水 强
度［３，１０］。２００７年刈割２次，比２００８，２００９和２０１０年
少１茬［１６～１８］，势必导致其需水强度升高。依据本文
“３．１需水量”部分的讨论可知，２００７年正常刈割（３
次）情形下的需水量应与刈割２次情形下的测定值
基本一致。但生长期应为刈割２次情形下的生长天
数加上末次刈割后的再生生长天数。据此推算出
２００７年正常刈割（３次）情形下的需水强度约为４．９
ｍｍ·ｄ－１。孙洪仁等［３］总结世界范围的研究结果
表明，紫花苜蓿全生长季需水强度范围为３～７ｍｍ
·ｄ－１。本试验结果属于低值。
综合２００７－２０１０年总计４年的研究结果，可得
出结论，坝上地区紫花苜蓿全生长季需水强度在
３．１～４．９ｍｍ·ｄ－１之间。
３．３　作物系数
Ｄｏｏｒｅｎｂｏｓ和Ｐｒｕｉｔｔ［２２］以及Ｄｏｏｒｅｎｂｏｓ和Ｋａｓ－
ｓａｍ［２３］推荐苜蓿全生长季作物系数为０．８５～１．０５，
Ａｌｅｎ等［２４］将推荐值确定为０．９５。但Ｂｅｎｌｉ等［２５］的
研究表明，土耳其安卡拉地区苜蓿作物系数约为
１．４２，而赵淑银［１０］在内蒙古呼和浩特的研究结果为
０．８１。本研究结果均低于以上研究结果，与土耳其
安卡拉地区的差异尤其明显。由此推测，苜蓿作物
系数可能存在地区间差异。
与２００７，２００８和２００９年在同一地点的研究结
果进行比较，２０１０年坝上地区紫花苜蓿全生长季
作物系数明显低于２００７年（１．２９）［１６］，与２００８年
（０．７８）［１７］和２００９年（０．８０）［１８］相近。２００７年作物
系数偏高，与刈割次数少１次［１６～１８］有关。赵淑
银［１０］的研究表明，仅于成熟期刈割１次比全生长季
刈割３次的作物系数高３２％。２００７年刈割２次，比
２００８，２００９和２０１０年少１茬［１６～１８］，势必导致其作
物系数升高。假定升高比例为１５％，则升高０．１７
左右。据此推算出２００７年正常刈割（３次）情形下
的作物系数约为１．１２。
２００７年经过调整后的作物系数仍然明显高于
２００８，２００９和２０１０年，因此，可以推测紫花苜蓿作
物系数存在年际间差异。
综合２００７－２０１０年总计４年的研究结果，可初
步得出结论，坝上地区紫花苜蓿全生长季作物系数
在０．７７～１．１２之间。
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ｈｉｎｇ　ｌｙｓｉｍｅｔｅｒ［Ｊ］．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｗａｔｅｒ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００６，８１：
３５８－３７０
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