環(huán)縣紫花苜蓿種植的農(nóng)業(yè)氣候分析＊

李巧霞，焦美玲,張永霞,宋亞男

（1.甘肅省環(huán)縣氣象局，甘肅 環(huán)縣745700；2.甘肅省慶陽(yáng)市氣象局，甘肅 慶陽(yáng)745000）3.甘肅省合水縣氣象局，甘肅 合水745400）

紫花苜蓿為多年豆科牧草，素有牧草之王之稱，壽命可達(dá)二三十年，具有耐寒、抗旱、耐貧瘠,耐鹽堿固氮、適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)量高,耐多茬收割，持久性好，經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)[1-5]；紫花苜蓿的適應(yīng)性極強(qiáng)，對(duì)土壤的要求不嚴(yán)格[6]，能生長(zhǎng)在多種類型的氣候土壤環(huán)境下，是目前最好、最經(jīng)濟(jì)的飼料品種之一；紫花苜蓿草質(zhì)優(yōu)良是世界上優(yōu)質(zhì)牧草之一；是世界上利用最早、歷史悠久、栽培最廣的一種優(yōu)良的豆科牧草[7-11]；容易加工儲(chǔ)存普遍喜食，牛、羊、豬等草食家母目前在我國(guó)北方地區(qū)的農(nóng)牧區(qū)廣泛種植種植方式為多年生牧草[12]，這既節(jié)約了人力及肥水，又改良土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)地力,因此隨著我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展和種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，紫花苜蓿種植面積逐年增加，亞歐大陸和世界各國(guó)廣泛種植[13-15]。雖然種植紫花苜蓿的面積逐年增長(zhǎng)，但是種植優(yōu)質(zhì)苜蓿仍受到氣象因素的制約[16-18]，結(jié)合氣象指標(biāo)分析苜蓿不同刈割時(shí)期不同刈割茬次產(chǎn)量和品質(zhì)動(dòng)態(tài)變化，旨在找出苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)變化的外界影響因素[19-20]。筆者利用環(huán)縣站近10年觀測(cè)的紫花苜蓿物候資料，分析紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育特征對(duì)氣象條件的要求及合理的紫花苜蓿種植區(qū)劃，為人們調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，以提高產(chǎn)量為目的提供參考價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

觀測(cè)試驗(yàn)地段設(shè)在甘肅省環(huán)縣國(guó)家基本氣象農(nóng)氣觀測(cè)站紫花苜蓿觀測(cè)地段（ 36°34′N(xiāo)，108°17′E，海拔高度1255.6m）。試驗(yàn)地形、地貌、土壤和氣候在隴東地區(qū)紫花苜蓿適宜種植區(qū)有廣泛的代表性。

1.2 資料來(lái)源

資料來(lái)源于環(huán)縣國(guó)家基本氣象觀測(cè)站常規(guī)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)和二級(jí)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站2008～2017年春播多年生紫花苜蓿發(fā)育期觀測(cè)資料及產(chǎn)量監(jiān)測(cè)資料，同時(shí)還參考了環(huán)縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)6要素區(qū)域自動(dòng)站氣象觀測(cè)資料。

1.3 分析方法

紫花苜蓿返青期 、分枝期 、現(xiàn)蕾期 、開(kāi)花期和果實(shí)種子成熟（黃枯）期的觀測(cè)參考《苜蓿觀測(cè)規(guī)范》進(jìn)行,鑒別標(biāo)準(zhǔn)為:參考《苜蓿生產(chǎn)與管理指南》進(jìn)行,50%的植株達(dá)到某一生育階段即判為到達(dá)該生育期;10%～20%植株達(dá)到判為初期;80%植株到達(dá)判為盛期。對(duì)紫花苜蓿全生育期生長(zhǎng)狀況（高度、干物重、產(chǎn)量）與氣象條件（溫度條件、降水(土壤墑情）、光照)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)。

資料整理和統(tǒng)計(jì)計(jì)算、圖表制作均采用Excel2010電子表格來(lái)完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育特性

如圖1所示，從10年來(lái)的觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)果分析，環(huán)縣紫花苜蓿平均在每年3月下旬返青 （出苗），6月下旬進(jìn)入花序普遍期，7月中下旬達(dá)到種籽成熟，平均生長(zhǎng)期第一茬110d；

第二茬從萌芽到刈割為87d,不能完成種籽成熟，達(dá)到枯黃刈割。全年生長(zhǎng)季最長(zhǎng)達(dá)118d，第一茬苜蓿返青到種子-開(kāi)花各發(fā)育期比第二茬間隔天數(shù)長(zhǎng)，僅開(kāi)花-種子成熟（刈割）。

圖1 環(huán)縣紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育日期統(tǒng)計(jì)

2.2 紫花苜蓿的氣候適應(yīng)性

通過(guò)對(duì)紫花苜蓿全生育期氣象資料進(jìn)行分析，得出紫花苜蓿種植的有關(guān)農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo) （如圖1、圖 2、圖 5所示），從圖 2、圖 5可以看出如（圖 1、圖5）所示2008年～2017年紫花苜蓿第一茬返青-分枝生長(zhǎng)期平均氣溫18.0℃，平均最高氣溫15.1℃，平均最低氣溫7.8℃，降水量188.8 mm；分枝-現(xiàn)蕾平均氣溫13.0℃，平均最高氣溫15.5℃，平均最低氣溫7.0℃，降水量369.0 mm；現(xiàn)蕾-開(kāi)花平均氣溫16.6℃，平均最高氣溫18.0℃，平均最低氣溫15.2℃，降水量242.6mm；開(kāi)花-種子成熟平均氣溫21.4℃，平均最高氣溫23.7℃，平均最低氣溫20.3℃，降水量1267.7 mm；可見(jiàn)多年生越冬到返青前冷空氣頻繁，溫度低，但能滿足萌芽的需求，此后隨著溫度升高，苜蓿的生長(zhǎng)速率逐漸加大，直到開(kāi)花以后氣溫下降，生長(zhǎng)速率減緩，8月下旬開(kāi)花后，平均氣溫持續(xù)下降，紫花苜蓿沒(méi)有進(jìn)入種子成熟階段，直至10月中下旬枯萎達(dá)到刈割期。

圖2 環(huán)縣紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育期統(tǒng)計(jì)

2.3 氣象條件對(duì)產(chǎn)量的影響

一般光照時(shí)間與紫花苜蓿積累的干物質(zhì)之間呈正比例關(guān)系[21]。通過(guò)試驗(yàn)觀測(cè)得出，紫花苜蓿全生育期可分為兩個(gè)重要生長(zhǎng)發(fā)育階段，即現(xiàn)蕾期至開(kāi)花期和開(kāi)花至成熟期，兩個(gè)階段對(duì)溫度、降水和日照等氣象條件需求不同。由圖5、圖3得出，此時(shí)溫度、日照滿足其生長(zhǎng)需要，降水量的多少是生長(zhǎng)發(fā)育快慢的主要因子，當(dāng)然溫度適宜，日照時(shí)間長(zhǎng)短是影響牧草產(chǎn)量的積累。

紫花苜蓿不同的物候期對(duì)水分的需求不同[21]，由圖5可以得出紫花苜蓿最適宜生長(zhǎng)期是出苗到開(kāi)花期，不同的物候期對(duì)水分的需求不同，從2008～2017年環(huán)縣國(guó)家基本氣象站地面觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析，紫花苜蓿整個(gè)生育期內(nèi)，需水量是前期小，中期大，后期小的變化規(guī)律。第一茬苜蓿返青～分枝期是生長(zhǎng)發(fā)育的前期，發(fā)育生長(zhǎng)的快慢主要受溫度影響最大，其次是降水影響。2010年、2012年返青～分枝期平均溫度7.8℃、8.9℃，低于10年平均溫度，生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，高度增長(zhǎng)量12 cm、13 cm，低于平均增長(zhǎng)量，發(fā)育間隔天數(shù)較長(zhǎng)，19d、17d。2011年返青～分枝期平均溫度15.1℃，高于10年平均值，返青后墑情一直不好，降水分布不均勻，生長(zhǎng)較緩慢，高度增長(zhǎng)量7 cm。第二茬苜蓿返青-分枝期10年的平均溫度23.1℃比第一茬高12.3℃、平均間隔天數(shù)比第一茬小4d，平均增長(zhǎng)量高，比第一茬大10cm，生長(zhǎng)發(fā)育較快，表明紫花苜蓿生長(zhǎng)前期發(fā)育期快慢主要受溫度影響，需水量小，前期干旱無(wú)需灌溉。如圖4所示。

圖3 環(huán)縣紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育期及產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

圖4 環(huán)縣紫花苜蓿各生育期高度增長(zhǎng)量統(tǒng)計(jì)

圖5 環(huán)縣紫花苜蓿各生育期高度增長(zhǎng)量統(tǒng)計(jì)

表1中的數(shù)據(jù)得出2008年返青～分枝期降水2.7mm，該發(fā)育期內(nèi)10年中是最少的，生長(zhǎng)發(fā)育間隔天數(shù)21天，是10年中間隔天數(shù)最長(zhǎng)，植株高度增長(zhǎng)量14cm，降水最多年份為2010年、2015年，均為38.9 mm，生長(zhǎng)發(fā)育間隔天數(shù)21天，高度增長(zhǎng)量12cm和14cm，小于平均增長(zhǎng)高度2cm，表明苜蓿前期發(fā)育快慢與降水影響不大。紫花苜蓿中期即現(xiàn)蕾～開(kāi)花期，2013年，49.0mm,是10年最大，高度增長(zhǎng)量20cm,10年高度增長(zhǎng)最大，說(shuō)明此發(fā)育期降水量對(duì)發(fā)育期快慢影響很大。2012年現(xiàn)蕾～開(kāi)花期降水量43.5 mm、開(kāi)花～種子成熟期降水量253.9 mm，是10年來(lái)降水量最大值，牧草產(chǎn)量26004.0kg/hm2，是10年中產(chǎn)量最高。說(shuō)明紫花苜蓿對(duì)降水的敏感指數(shù)規(guī)律是現(xiàn)蕾期和開(kāi)花期較大，返青期和分枝期較小，從而在現(xiàn)蕾和開(kāi)花期灌水對(duì)作物的產(chǎn)量影響較大。

表1 環(huán)縣紫花苜蓿全生育期平均氣溫和降水量

表2 環(huán)縣各試驗(yàn)地2018年降水量、產(chǎn)量分析

2.4 根據(jù)年降水量區(qū)劃適宜種植區(qū)

由表2分析可知，環(huán)縣北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)年降水量少于環(huán)縣中南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，相應(yīng)的北部紫花苜蓿產(chǎn)量低于中南部，由此可知，降水量是影響紫花苜蓿產(chǎn)量的主要因子，其年產(chǎn)量與降水量成正比。年降水量大于450mm為最適宜區(qū)；400～450mm為適宜區(qū);小于400mm為次適宜區(qū)。所以，根據(jù)年降水量進(jìn)行區(qū)劃種植，曲子、環(huán)城、木缽等鄉(xiāng)鎮(zhèn)最適宜紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育,產(chǎn)量最高；天池、合道 、八珠、演武等鄉(xiāng)鎮(zhèn)次之；甜水和毛井等鄉(xiāng)鎮(zhèn)一般。

3 結(jié)論與討論

1)光、熱、水三個(gè)氣象指標(biāo)，直接影響著紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育的全過(guò)程，其中降雨量是主要因子，紫花苜蓿全生育期需水量的變化規(guī)律是前期小，中期大，后期小。

2)紫花苜蓿返青至分枝期是生長(zhǎng)發(fā)育的前期，其生長(zhǎng)快慢受溫度影響最大，其次是降水。

3)環(huán)縣紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵期，以年降水量400mm作為一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行種植區(qū)劃；光照長(zhǎng)短在紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵期影響著干物質(zhì)的積累，從而影響后期的產(chǎn)量，因此將日平均氣溫穩(wěn)定通過(guò)0℃的積溫作為二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行種植區(qū)劃。

4)環(huán)縣中南部，在紫花苜蓿生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，降水量較北部豐富且分布均勻，能滿足苜蓿生長(zhǎng)對(duì)水分的需求；早春氣溫回升快，光照充足，最利于紫花苜蓿前期生長(zhǎng)對(duì)光、熱的需求，是適宜種植區(qū)；環(huán)縣北部，最低氣溫較南部偏低，春季氣溫回升較慢，但光照條件較好，可基本滿足紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育的氣象條件，是次適宜種植區(qū)。

環(huán)縣地處毛烏素沙漠邊緣丘陵溝壑區(qū)，是“半農(nóng)半牧縣”，也是甘肅省41個(gè)國(guó)扶貧困縣和20個(gè)干旱縣之一。紫花苜蓿顯著的農(nóng)業(yè)利用價(jià)值、特殊的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)在這樣特殊的縣域內(nèi)、在優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、積極培育壯大畜牧業(yè)、改善宜居環(huán)境、盡快脫貧致富奔小康的戰(zhàn)略格局中，發(fā)揮出其不可磨滅的作用和貢獻(xiàn)。