地膜覆盖对盐碱地紫花苜蓿生长性状及产量的影响

庞晓攀，张 静，刘慧霞，宋 锐，贾婷婷，肖 玉

（1．兰州大学草地农业科技学院 草地农业生态系统国家重点实验室 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730020）

目前，日益加剧的土壤盐碱化问题已经成为全球关注的主要农业生态问题之一［1］，这严重威胁着生态环境安全与农业可持续发展［2］。全球盐碱地面积达0．95×109h m2，遍布美、欧、亚、澳各洲 的 大 陆 区 域［3－4］；我 国 约 有3×107h m2盐 碱 土壤，在华北、西北、东北以及滨海等地均有分布［5］，是我国重要的土地资源。盐碱地由于地势平坦、土壤深厚以及具有潜在肥力等特性，使得其极具开发利用价值［6］。紫花苜蓿（Medicago sativa）不仅 可 以 调 节 土 壤 酸 碱 性［2］，增 加 土 壤 有 机 质［7－8］，改善土壤理化性质，而且作为优质豆科牧草，能够为家畜提供营养价值高和适口性好的饲草［9］。所以，在盐碱地区种植紫花苜蓿对于改善生态环境、促进我国畜牧业的可持续发展具有重要意义。

虽然紫花苜蓿属于中等耐盐碱植物，且适应性强［10］，但当土壤含盐量超过一定的范围时，其出苗和生长便会受到抑制。地膜覆盖不仅具有提高地温、保持土壤水分等特性［11］，而且具有抑制土壤盐分表聚的功能，是干旱半干旱和盐渍化地区农业增产的重要途径之一［12］。目前关于在盐碱地利用地膜覆盖的研究主要集中在油葵（Helianthus annuus）［12－13］、番茄（Lycopersicon esculentum）［14－15］、春小麦（Tdt wum aestivum）［16］等以籽实为主要收获目标的经济作物，而地膜覆盖技术在以营养体为主要收获目标的牧草种植方面的利用尚未有研究。因此，本试验在干旱半干旱的河西走廊地区，研究地膜覆盖条件下盐碱地紫花苜蓿的出苗、保苗、返青、植株性状以及产量，以期为盐碱地种植紫花苜蓿提供科学佐证。

1 材料与方法

1．1 试验材料

供试紫花苜蓿（Medicago sative）品种为当地常用品种亮目2号（Liang mu No．2，美国）。

1．2 试验区概况

试验区设国营黄花农场（97°11′E，40°23′N），隶属甘肃省玉门市，位于河西走廊西端。属大陆性干旱荒漠气候，海拔2 500～3 500 m，年平均降水量53．6 mm，主要集中在5－8 月，占全年降水量的66．6%，年均蒸发量2 577．4 mm；年平均气温8．8℃，最高温度为40．4 ℃，最低温度为－29．1 ℃；年平均日照时数3 129．7 h，有效积温约为2 800 ℃；盛行西风，平均风速为3．0 m·s－1，最大风速可达27．0 m·s－1；土壤类型为灰棕土。

1．3 试验设计

该地区土壤盐碱化程度严重，虽然已有部分耕地经过灌水等措施得到暂时性的改良，但大面积盐碱依然存在，这严重制约了当地紫花苜蓿种植的发展，本试验旨在为采用地膜覆盖技术在未改良土壤种植紫花苜蓿提供科学依据。该地区盐碱地为复合型盐碱地，盐化与碱化作用往往相伴发生，盐碱成分主要有Na HCO3和Na2CO3，兼有Na Cl和Na2SO4［2］。在试验前对试验地土壤进行化验，土壤中盐碱离子主要存在有HCO3－，CO32－和Na＋，且土壤盐浓度从耕地（已改良）的0．17%到弃荒地的0．92%不等，因此，本试验以盐浓度为基础设置盐碱胁迫梯度。采用Na HCO3、Na2CO3和优质土壤调试土壤盐碱度的方法，将试验设置4个盐浓度梯 度，分别为（0．3±0．05）%，（0．5±0．05）%，（0．7±0．05）%，（0．9±0．05）%，于播种后一周进行首次灌水，其余灌水周期为两周。由于是大田试验，不能保证盐浓度梯度一直处于原始调试的状态，为尽可能使盐浓度梯度维持原状，对耕层即0－30 c m 的土壤进行了调试。每个梯度设置地膜覆盖与未覆盖，即总共8 个处理。采用随机区组试验设计，每个处理设置3个小区，共计24个小区，每个小区面积为2 m×4 m，小区四周起垄，垄高30 c m，底宽50 c m。各小区播种时间统一，于2014年5月8日完成；播种量一致，为当地常规播种量，每小区18 g（按裸籽22．5 kg·h m－2计算小区播种量），播种深度1～2 c m，播种方式为穴播，地膜覆盖处理的先将地膜铺设，然后进行穴播，没有地膜覆盖的直接进行穴播，并记录每穴所播种子的数量；施肥量一致，各项田间管理统一，收获时间统一，观察记录标准统一。取样时间为紫 花 苜 蓿 初 花 期（2014 年7 月27 日 和2014 年9月14日）。

1．4 指标测定

1．4．1 出苗率，死亡率，存活率 播种后选择1 m长样行，每天观察各小区种子出苗及死苗情况并做记录，直至出苗率达到稳定，死苗率为0时截止。

出苗率＝累积实际出苗数／理论出苗数×100%；

死亡率＝累积死亡苗数／理论出苗数×100%；

存活率＝出苗率－死亡率。

1．4．2 越冬率 在每个小区内选取3处1 m 长具有代表性的样行，在越冬前调查样段中植株总数，返青后记录返青株数，并计算越冬率。

越冬率＝返青植株数／样行内植株总数×100%。

1．4．3 植株性状 在紫花苜蓿初花期分别测定株高、分枝数、茎粗和茎叶比。

株高：每个小区随机选择10株健康植株，用直尺测定其自然高度，10株植株的平均高度作为该小区紫花苜蓿植株的株高。

单株分枝数：每个小区内随机选取10株健康植株，从地表用手轻轻刨开土壤，让主根露出，以主根为基础，记录其枝条个数，10株植株的平均值作为该小区紫花苜蓿植株的分枝数。

茎粗：每个小区内随机选取10株健康的紫花苜蓿，用游标卡尺测定距离地面2 c m 处的主茎（即分枝中最粗的）粗度，并求平均值作为该小区植株的茎粗。

茎叶比：每小区随机10株植株，将其茎、叶和花序分离，105 ℃烘箱内杀青15 min后在70～80 ℃烘至恒重后称重，花序归为叶的部分。

茎叶比＝茎干质量／叶干质量。

产量测定：2014年刈割2次，留茬5 c m，每个小区分别收割后，在105℃烘箱内杀青15 min后在70～80 ℃烘至恒重后称重。

1．5 数据分析

地膜覆盖与否和盐浓度差异均会影响紫花苜蓿的生长及产量，因此本研究将地膜覆盖作为影响紫花苜蓿生长的主因素，盐浓度作为分类变量，采用Two－Way ANOVA 进行双因素方差分析，统计软件为SPSS 17．0。数据分析结果做表参照Xiao等［17］。

2 结果与分析

2．1 地膜铺设对不同盐浓度下紫花苜蓿出苗率及越冬率的影响

地膜覆盖显著增加了紫花苜蓿的存活率和越冬率（P＜0．05）（表1），而对出苗率没有显著影响（P＞0．05）。随盐浓度增加，紫花苜蓿出苗率、存活率和越冬率均表现为降低的变化态势，且盐胁迫对这3个指标影响显著。地膜覆盖和土壤盐浓度梯度的交互作用对紫花苜蓿的越冬率具有显著的影响，具体表现为如盐浓度为0．9%时地膜覆盖处理的紫花苜蓿的越冬率显著高于盐浓度为0．7%和0．9%时地膜未覆盖处理的紫花苜蓿的越冬率。

2．2 地膜铺设对不同盐浓度下紫花苜蓿植株性状的影响

地膜覆盖与否和盐浓度差异分别对紫花苜蓿株高具有明显的影响（表2），而两者交互作用对紫花苜蓿株高没有显著作用，具体表现为地膜铺设显著提高了第1茬（P＜0．05）和第2茬（P＜0．01）紫花苜蓿植株株高；随盐浓度的升高，第1茬和第2茬紫花苜蓿株高均呈显著降低的变化趋势，在盐浓度为0．3%和0．5%时，两茬植株高度均差异不显著。地膜铺设极显著增加了第1茬和第2茬紫花苜蓿植株的茎叶比。地膜覆盖和不同盐浓度盐胁迫对无论第1茬还是第2茬的茎粗和分枝数都无显著影响；地膜铺设和盐胁迫互作对株高、茎粗、分枝数及茎叶比都无显著影响。

2．3 地膜铺设对不同盐浓度下紫花苜蓿产量的影响

不同盐浓度、地膜铺设及其交互作用对第2茬产量和总产量均具有显著的影响（P＜0．05）（表3），不同盐浓度胁迫和地膜铺设对第1茬产量具有显著的影响，而其交互作用对第1茬紫花苜蓿产量没有显著影响（P＞0．05）。地膜铺设增加了每个盐浓度下的紫花苜蓿产量，且随着盐浓度梯度增加紫花苜蓿第1茬产量、第2茬产量以及总产量均呈降低的变化的趋势。

表1 不同盐浓度下地膜铺设对紫花苜蓿出苗率，存活率及越冬率的影响Table 1 Effects of mulching fil m on ger mination rate，survival rate and over wintering rate of alf alf a under different salt concentr ation

3 讨论

牧草在盐碱胁迫下的出苗率及存活率高低是盐碱地生产的关键问题之一，是牧草能否在盐碱环境中生存的基础［18］。结果表明，虽然盐浓度的增加降低了紫花苜蓿的出苗率和存活率，但地膜覆盖可以提高盐碱地紫花苜蓿的出苗率和存活率，尤其在高盐浓度0．9%时，地膜效应更为显著，幼苗存活率提高了66．1%。主要原因是地膜覆盖不仅可以改善土壤水热条件，而且可以提高植物对土壤的水分利用效率［15］，还可以降低土壤积盐率［12］。紫花苜蓿为多年生豆科牧草，因此提高越冬率是提高其产量的主要途径之一。在河西走廊地区，紫花苜蓿返青期间冬季冻土溶融，土壤水分蒸发量增大，而在这段时间该地区降水量极少，土壤深层更多盐分随蒸发被带到地表，水分蒸发后盐分表聚［6］，因此，随土壤盐浓度增加，紫花苜蓿返青率逐渐降低，而地膜覆盖可以缓解这一问题，所以有地膜覆盖处理的紫花苜蓿返青率明显大于未铺地膜的紫花苜蓿的返青率。

植株高度是反映牧草生长状况和评价高产的主要指标之一。随盐浓度增加第1茬和第2茬紫花苜蓿株高均表现为显著降低的趋势，但地膜覆盖却显著增加了第1茬和第2茬紫花苜蓿的株高，这与地膜覆盖对盐碱地油葵株高的影响趋同［12］，说明地膜覆盖不仅可以增加经济作物的株高而且可以增加豆科牧草的株高；紫花苜蓿蛋白含量主要来源于植株叶片［19］，因此，茎叶比是影响紫花苜蓿蛋白质含量的主要因素，是评价紫花苜蓿品质的重要指标之一。研究发现，两茬紫花苜蓿植株茎叶比均对盐浓度变化没有明显响应，而地膜覆盖极显著地增加了第1和第2茬紫花苜蓿的茎叶比，主要是因为地膜覆盖能够有效降低土壤水分蒸发，起到蓄水保墒的作用［20］，未铺膜条件相对于地膜覆盖呈水分亏缺的状态，而水分亏缺一方面可以延迟紫花苜蓿的成熟度，另一方面水分亏缺对茎生长的抑制要大于对叶生长的抑制［16］。

表2 不同盐浓度下地膜铺设对紫花苜蓿植株性状的影响Table 2 Effects of mulching fil m on plant traits of alfalfa under different salt concentration

紫花苜蓿第1茬产量和第2茬产量对盐浓度变化的响应有所差异，盐浓度为0．3%和0．5%时，地膜覆盖条件下紫花苜蓿第2茬产量均显著高于盐浓度为0．3%时地膜未覆盖的产量（P＜0．05），而盐浓度为0．3%和0．5%时的总产量表现为地膜覆盖显著高于无地膜覆盖时的产量，且盐浓度为0．5%时地膜覆盖产量大于0．3%时地膜未覆盖产量，这说明地膜覆盖不仅可以提高不同盐浓度下紫花苜蓿的产量，更能产生高盐浓度（0．5%）产量大于未铺设地膜低盐浓度（0．3%）产量的效果。该结果支持了地膜覆盖提高盐碱地油葵和春小麦产量的观点［10，21］，说明地膜覆盖不仅能提高盐碱地以籽实收获为主要

表3 不同盐浓度下地膜铺设对紫花苜蓿产量的影响Table 3 Effects of mulching fil m on yield of alf alfa under different salt concentration

目标的经济作物的产量，还能提高以营养体为主要收获目标的牧草的产量。

4 结论

研究结果表明，地膜覆盖在提高紫花苜蓿出苗率和存活率的实况下，显著增加了紫花苜蓿的产量，且盐浓度为0．5%时地膜覆盖产量大于0．3%时地膜未覆盖产量，说明地膜铺设能够应用于盐碱地紫花苜蓿生产的管理。

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