張紫森，李建峰，王 強(qiáng)，央 吉，索 拉，旦吉措姆，湯鵬程

(1.中國水利水電科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古陰山北麓草原生態(tài)水文國家野外科學(xué)觀測研究站,北京 100038；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018；3.西藏自治區(qū)水利電力規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院，拉薩 850000；4.拉薩市林周縣水利局，拉薩 851600)

1 概述

當(dāng)前西藏草業(yè)發(fā)展面臨飼草數(shù)量性短缺的問題，但通過大幅度增加種植面積彌補(bǔ)飼草短缺，難度很大。一是受限于青稞安全，在保障青稞播種面積前提下，進(jìn)一步增加飼草種植面積難度很大；二是受制于宜草土地開墾，在草原和林地資源保護(hù)、生態(tài)紅線和黑頸鶴等國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)等多重限制下，進(jìn)一步開墾宜草土地增加飼草種植面積難度也很大。

適宜的混播有利于提高飼草產(chǎn)量。將豆科飼草植物納入到禾本科飼草植物的間(套、輪、混)作體系中，可有效提高光資源利用效率，優(yōu)化根系構(gòu)型，改善土壤肥力，進(jìn)而提高飼草產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。與施用無機(jī)氮肥相比，豆科植物的生物固氮途徑是一種綠色、可持續(xù)的途徑，這對于西藏尤為重要[2]。豆-禾飼草品種對產(chǎn)量有著重要的影響，燕麥?zhǔn)乔嗖馗咴貐^(qū)種植的主要飼草之一，箭筈豌豆具有抗旱優(yōu)勢，兩者混播被廣泛應(yīng)用在高寒地區(qū)[3]。豆-禾飼草混播比例也是影響種植效果的重要因素，目前零星研究表明，燕麥—箭筈豌豆高產(chǎn)混播比例也受地域影響，在甘肅、拉薩等地的結(jié)果不盡相同。

采用噴灌技術(shù)亦有利于提高飼草產(chǎn)量。西藏農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較為落后，飼草灌溉仍以大水漫灌為主，因土層瘠薄，土地不平整，導(dǎo)致灌水均勻度差、水肥利用效率低，飼草產(chǎn)量不高，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題[4-5]。噴灌是利用專門設(shè)備將有壓水送到田間，噴射到空中散成細(xì)小水滴，模擬降雨的一種灌溉方式，具有節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)、灌水均勻等優(yōu)勢，同時(shí)可調(diào)節(jié)田間小氣候、降低田間蒸散量[6-8]。隨著“西藏自治區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年計(jì)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要”中對現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提出的新要求，噴灌等高效節(jié)水灌溉技術(shù)是拉薩河谷地區(qū)建設(shè)的重點(diǎn)[9-11]。目前，拉薩河谷地區(qū)噴灌條件下飼草灌溉制度的研究剛起步，豆—禾飼草混播采用噴灌技術(shù)尚未報(bào)道。

為解決飼草數(shù)量性短缺問題，本研究對不同播量比例和兩種灌溉方式下燕麥、箭筈豌豆混播的產(chǎn)量進(jìn)行了對比分析，確定拉薩河谷不同灌溉方式最適宜的混播播量，旨在為西藏高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)人工飼草的發(fā)展提供科技支撐。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)在“林周縣高效節(jié)水飼草生產(chǎn)示范基地”開展。試驗(yàn)區(qū)位于西藏自治區(qū)拉薩市林周縣江熱夏鄉(xiāng)，地處西藏中部、拉薩河上游河谷平原，平均海拔為3 650 m，地理坐標(biāo)為東經(jīng)90°53′，北緯29°51′。試驗(yàn)區(qū)屬于高原溫帶季風(fēng)半干旱氣候區(qū)，年平均氣溫為2.4℃～8.2℃，晝夜溫差較大，年降雨量為300～510 mm，主要集中在6—9月份，年日照時(shí)數(shù)在3 500 h以上，太陽輻射為6000～8000 MJ/(m2·a)，年無霜期為100～120 d。耕作層土壤質(zhì)地為砂壤土，容重為1.44 g/cm3，田間持水量為24%(占體積的百分比)，凋萎系數(shù)為8%(占體積的百分比)，體積飽和含水率為34%。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為探究最適宜的畦灌燕麥、箭筈豌豆混播播量，本試驗(yàn)以燕麥的播量控制混播比例，設(shè)置9個(gè)處理組和1個(gè)傳統(tǒng)混播播量對照組(CK)，燕麥播量為3個(gè)梯度，即A1～A3；箭筈豌豆播量同樣為3個(gè)梯度，即B1～B3，對照組(CK)為當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民傳統(tǒng)混播播量150+150(kg/hm2)。為探索噴灌條件下，燕麥、箭筈豌豆播量對產(chǎn)量的影響，同樣設(shè)置與畦灌播量試驗(yàn)相同的9個(gè)處理組和1個(gè)傳統(tǒng)混播播量對照組(CK)，具體播量試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 燕麥、箭筈豌豆混播播量試驗(yàn)

每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，共設(shè)置54個(gè)小區(qū)，各小區(qū)凈面積為36 m2(6 m×6 m)。試驗(yàn)于2021年5—9月開展，燕麥品種為青海444，箭筈豌豆品種為西牧324，播前進(jìn)行整地平地，播種方式為條播(行距為25 cm)，底肥為磷酸二銨，底肥量為180 kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素，追肥量為75 kg/hm2。

灌溉水源為井水，畦灌采用管道輸水至各小區(qū)，噴灌采用PY-5022搖臂式噴頭，噴嘴直徑為7 mm，噴灑半徑為7 m。灌水定額為30 m3/畝，采用水表對流量進(jìn)行計(jì)量，考慮到燕麥與箭筈豌豆的需水關(guān)鍵期在拔節(jié)期和抽穗期需要進(jìn)行多次灌溉，但此時(shí)正值拉薩河谷雨季，所以僅在作物生長的中后期進(jìn)行補(bǔ)充灌溉。全生育期共進(jìn)行7次灌溉，具體灌溉制度見表2。

表2 燕麥、箭筈豌豆混播全生育期灌溉制度

2.3 產(chǎn)量測定

選擇在飼草抽穗期刈割測產(chǎn)，在各處理中隨機(jī)取10個(gè)1 m×1 m的樣方，樣方內(nèi)全部植株從莖基部刈割，秤鮮草重量，并換算每公頃鮮草產(chǎn)量。稱量鮮重后，于烘箱105℃殺青30 min，再調(diào)至65℃烘干至恒重，稱干草重量，并換算每公頃干草產(chǎn)量[11]。

2.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

2.4.1典型田塊某次畝均凈灌溉用水量按下式計(jì)算

W=0.667γ/γ水H(θs-θwp)

(1)

式中:

W——典型田塊某次畝均凈灌溉用水量，m3/畝；

γ——土壤容重，g/cm3；

γ水——水的容重，g/cm3；

H——作物計(jì)劃濕潤層深度，m；

θs——土壤飽和含水率,%；

θwp——土壤凋萎系數(shù)%。

作物計(jì)劃濕潤層為30 cm。

2.4.2統(tǒng)計(jì)分析

混播播量、播種密度和灌溉方式等因素及其交互作用對產(chǎn)量的影響通過一般線性模型(GLM)方差分析進(jìn)行差異顯著性分析。組間比較采用Fisher LSD方法(p<0.05)。統(tǒng)計(jì)分析通過SPSS19.0軟件包處理。各處理飼草的鮮重和干重在表中以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差的形式表示。

3 結(jié)果與分析

3.1 畦灌燕麥、箭筈豌豆混播最適宜播量

產(chǎn)量測定結(jié)果見表3所示。干重產(chǎn)量從小到大按照排序依此為A1B1

表3 畦灌方式下燕麥、箭筈豌豆混播產(chǎn)量及顯著性分析

3.2 噴灌燕麥、箭筈豌豆混播最適宜播量

產(chǎn)量測定結(jié)果見表4所示。干重產(chǎn)量從小到大依此排序?yàn)锳1B1

表4 噴灌方式下燕麥、箭筈豌豆混播產(chǎn)量及顯著性分析

3.3 燕麥、箭筈豌豆混播產(chǎn)量的影響因素

燕麥混播播量、種植密度和灌溉方式3種因素及其交互作用對產(chǎn)量影響的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表5。燕麥、箭筈豌豆混播干草產(chǎn)量受燕麥混播播量表征的混播比例和種植密度影響，與曲廣鵬[15]等、陳廣珉[16]等研究結(jié)果一致。灌溉方式對產(chǎn)量也具有顯著影響，燕麥、箭筈豌豆相同混播播量的條件下，無論干重還是鮮重，噴灌產(chǎn)量均大于畦灌產(chǎn)量。分析原因，噴灌通過改變SPAC系統(tǒng)之間的水熱交換過程改變農(nóng)田小氣候，增加了作物對于空間水分的利用潛力，同時(shí)使葉面氣孔增大，提升光合速率[17]，所以相同混播播量條件下，噴灌產(chǎn)量均大于畦灌產(chǎn)量。不同種植密度條件下，畦灌和噴灌燕麥、箭筈豌豆混播干草產(chǎn)量見圖1所示。

圖1 不同種植密度條件下，畦灌和噴灌燕麥、箭筈豌豆混播干草產(chǎn)量

表5 燕麥、箭筈豌豆混播產(chǎn)量的影響分析

4 結(jié)語

1)燕麥、箭筈豌豆混播播量一致的情況下，噴灌產(chǎn)量大于畦灌產(chǎn)量。

2)通過田間實(shí)測畦灌燕麥、箭筈豌豆混播產(chǎn)量與傳統(tǒng)混播產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，燕麥、箭筈豌豆混播225+90 kg/hm2的組合方式，干重產(chǎn)量最高，為3 630.5 kg/hm2，比畦灌傳統(tǒng)混播增產(chǎn)13.4%。對于水利設(shè)施相對欠發(fā)達(dá)的人工草場，推薦以燕麥、箭筈豌豆混播225+90 kg/hm2的播量進(jìn)行種植以確保飼草產(chǎn)量。

3)通過田間實(shí)測噴灌燕麥、箭筈豌豆混播產(chǎn)量與傳統(tǒng)混播產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，噴灌燕麥、箭筈豌豆混播255+75 kg/hm2干重產(chǎn)量最高，為4 076.0 kg/hm2，較噴灌傳統(tǒng)混播增產(chǎn)21.1%。為解決西藏飼草作物數(shù)量性短期的現(xiàn)狀，推薦采用噴灌燕麥、箭筈豌豆混播255+75 kg/hm2的播量形式進(jìn)行種植，可達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目的。