水分调控对西北内陆干旱区人工草地生产力及水分利用的影响

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hu_20092009
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针对西北内陆干旱区水资源匮乏、草原严重退化、沙化、盐碱化等突出问题,探究更为节水高效的人工草地种植灌溉模式,是支撑当地草地畜牧业和生态环境可持续发展的路径之一。研究于2019、2020两年在典型的西北内陆干旱区甘肃省张掖市肃南裕固族自治县明花乡前滩村试验基地进行。以无芒雀麦、紫花苜蓿为研究对象,设置3种种植模式(无芒雀麦单播W、紫花苜蓿单播M和无芒雀麦与紫花苜蓿混播H)和4种水分调控梯度(充分灌水T0(75%~85%θf)、轻度亏水T1(65%~75%θf)、中度亏水T2(55%~65%θf)和重度亏水T3(45%~55%θf)),分析不同处理对人工草地土壤水分和养分、品质、产量和水分利用的影响,基于TOPSIS法对人工草地进行综合评价。得出以下主要结论:(1)灌水量和种植模式对人工草地的耗水量影响显著,耗水量随着灌水量的增大而增加。第一茬的耗水量在全年耗水量中的占比最大,两年平均占比35.40%;两年平均M的耗水量比H和W分别增加了5.82%和15.87%。各处理0~120 cm土层土壤平均含水量随着水分亏缺程度的加剧而逐渐减少,各水分处理下,平均含水量大小为W>H>M;随着生育期的推进,人工草地土壤剖面垂直含水量呈现先减少后增加的变化规律,在分枝期—现蕾期三种种植模式的土壤含水量最低。各处理土壤有机质和硝、铵态氮含量在表层土壤0~20 cm内含量最高;各种植模式均在T1水分处理有机质积累量最高,混播种植有机质积累量高于单播。土壤硝、铵态氮的含量在试验结束后均有所降低,混播种植较单播对土壤硝、铵态氮的消耗量均显著降低。(2)混播种植(P2)较单播种植(P1)提高了无芒雀麦和紫花苜蓿的粗蛋白含量,降低了酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)的含量。适度的水分调控会提升牧草品质,牧草两年平均粗蛋白含量P1下,均在T2水分处理下最高,分别为12.05%(W)和21.06%(M);P2下,WT2最高,为13.47%;MT1最高,为22.35%。随着刈割茬次的增加,牧草粗蛋白含量呈现递增趋势,ADF和NDF含量呈递减趋势。混播种植较无芒雀麦单播能显著提升草地粗蛋白产量,但与苜蓿单播的粗蛋白产量差异不显著;无芒雀麦单播在WT1下粗蛋白产量最大,平均为906.78 kg·hm-2,混播种植在T0下最大,为3428.98 kg·hm-2,在T0、T1水分处理下,苜蓿单播的粗蛋白产量与混播种植的差异不显著。两种牧草在P1、P2下的ADF和NDF含量均随着水分亏缺程度的加剧呈现先减小后增大的趋势,T1处理下ADF和NDF含量最低;牧草相对饲喂价值(RFV)与ADF和NDF的变化规律一致,均在T1水分处理下牧草RFV取得最大值,分别为121.13(P1W)、126.95(P2W),120.34(P1M)、124.20(P2M)。(3)随着亏水程度的加大,人工草地的株高逐渐降低,但T0与T1之间差异不显著。混播种植显著提升了无芒雀麦的植株高度,平均增幅为16.14%;但对紫花苜蓿的株高影响不显著。水分调亏程度加大后,人工草地叶面积指数(LAI)逐渐变小,三种草地中W的LAI最低,H的LAI平均比M高2.32%。人工草地的干草产量随着水分调控程度的减轻呈增加趋势,混播种植的产量显著高于两种单播种植,三种种植模式年产平均均在T0水分处理下产量最高。各茬次间的干草产量表现为第一茬>第二茬>第三茬;随着水分亏缺加大,混播中无芒雀麦的产量贡献率降低。人工草地耗水量与产量呈现为二次抛物线的关系,W耗水量在635 mm时获得最大产量8077 kg·hm-2;M耗水量在790 mm时获得最大产量17066 kg·hm-2;H耗水量在788 mm时获得最大产量18877.13 kg·hm-2。当耗水量超过三种种植模式的临界值时,人工草地的产量不再增加。随亏水程度加剧,人工草地水分利用效率均先增大后减小,各处理均在T1下全季水分利用效率达到最高,分别为1.40 kg·m-3(WT1)、2.41 kg·m-3(MT1)和2.91 kg·m-3(HT1)。(4)基于TOPSIS对人工草地进行综合评价,根据相对贴合度排序,HT1的值最优。表明混播种植下轻度水分调控既能获得较高的产量和品质,又能减少灌水量,提高水分生产力,是西北内陆干旱区人工草地适宜的种植灌溉模式。
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