于 輝，劉惠青，王 靜

(1.鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010； 2.鄂爾多斯市草原監(jiān)督管理局，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010；3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011)

隨著鄂爾多斯市畜牧業(yè)的快速發(fā)展，優(yōu)質(zhì)飼草短缺問題日益突出，而飼用甜高粱(Sorghumbicolor)因其生物量大，越來越受到人們重視。飼用甜高粱是一種優(yōu)良飼料作物，耐干旱、貧瘠，生物產(chǎn)量高，籽?？捎米髋浜巷暳?，莖葉和秸稈可進(jìn)行青飼、青貯等[1]。其吸收土壤養(yǎng)分能力強(qiáng)，獲得的生物產(chǎn)量高[2]。但由于飼用甜高粱生長需水量很大，而鄂爾多斯市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部，春季干旱嚴(yán)重，屬于水資源匱乏的地區(qū)[3]，因此水源無法保障，種植飼用甜高粱存在灌水不足的困難。

再生水(也稱中水)是生活污水和工業(yè)廢水經(jīng)過深度處理后達(dá)到一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的回用水[4]，其水質(zhì)穩(wěn)定、水量集中。目前，很多干旱半干旱地區(qū)嘗試?yán)迷偕喔葋砭徑庥盟躘5]。利用再生水灌溉農(nóng)田可以節(jié)約大量自來水，降低生產(chǎn)能耗[6]。再生水中富含的營養(yǎng)元素能有效改善土壤速效養(yǎng)分供應(yīng)狀況[7]。近年來，一些學(xué)者研究了不同比例再生水和自來水(或清水、地下水)混合灌溉對(duì)玉米(Zeamays)、苜蓿(Medicagosativa)生產(chǎn)特性等方面的影響[8-9]，并確定了適宜的再生水灌溉比例，但對(duì)不同比例再生水和自來水混合灌溉飼用甜高粱效果的研究較少。

此外，在灌溉用水緊張的情況下，提高植物水分利用率也是促進(jìn)旱作飼用甜高粱的一條重要途徑。其中施用保水劑是改善作物旱作種植的有效措施之一，在農(nóng)業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用[10]。保水劑的主要成分是一種高分子吸水性樹脂，在土壤缺水時(shí)供作物利用，可以顯著提高不同深度土層的土壤含水量，為植物生長提供適宜的環(huán)境條件[11]。當(dāng)前保水劑主要應(yīng)用于食用高粱，有研究發(fā)現(xiàn)在旱地施用保水劑能保證高粱苗齊苗壯并實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)[12]，但產(chǎn)量僅體現(xiàn)了食用高粱的籽粒產(chǎn)量，施用保水劑對(duì)飼用高粱秸稈、葉片產(chǎn)量或品質(zhì)影響的研究不多。因此，本研究在鄂爾多斯地區(qū)以飼用甜高粱為研究對(duì)象，利用再生水、自來水進(jìn)行不同混合比例的灌溉試驗(yàn)，同時(shí)在降低正常灌水量的條件下施用保水劑，通過比較各處理的干草產(chǎn)量、品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)，選出適合當(dāng)?shù)氐墓?jié)水灌溉方式，以解決當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)飼草短缺問題，為飼用甜高粱在旱作條件下實(shí)現(xiàn)節(jié)水增產(chǎn)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在鄂爾多斯市伊金霍洛旗納林希里鎮(zhèn)進(jìn)行，地理位置為108°58′ E、38°56′ N，海拔1 556 m，屬于溫帶大陸性氣候，年降水量340～420 mm(圖1)，全年蒸發(fā)量2 163 mm，年平均氣溫6.2 ℃，無霜期130～140 d；年日照時(shí)數(shù)2 740～3 100 h，土壤類型為栗鈣土，土壤pH 7.2，有機(jī)質(zhì)含量0.64%，全氮含量0.08%，速效磷含量5.15 mg·kg-1，速效鉀含量129.57 mg·kg-1。

圖1 2015-2016年試驗(yàn)期內(nèi)各月降水情況Fig. 1 Monthly precipitation during the experimental period of 2015-2016

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1供試植物 試驗(yàn)用飼用甜高粱品種為遼甜1號(hào)，種子由鄂爾多斯市草監(jiān)局提供，發(fā)芽率為95%、凈度為99%、千粒重為34 g。

1.2.2試驗(yàn)用水 再生水源自市政的污水處理系統(tǒng)，自來水源自鄂爾多斯市水務(wù)公司的自來水系統(tǒng)。水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)源自實(shí)驗(yàn)室自行測定，利用多功能水質(zhì)測定儀(BSH/CM-05)測定(表1)。

1.2.3試驗(yàn)藥劑 保水劑(PAM)為AQUASORBTM系列保水劑，是以聚丙烯酰胺為主要材料的高分子樹脂，pH為中性，白色顆粒，由北京綠冠草業(yè)科技發(fā)展中心生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因素1：再生水、自來水混合比例(再生水∶自來水)，分別為1∶0、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、0∶1，灌溉方式為噴灌，灌水時(shí)間為09：30，共灌溉3 次，灌溉日期分別為5月12日、6月12日、7月12日，每次灌水量為120 mm，使田間土壤持水量達(dá)到80%；試驗(yàn)因素2：灌水量，分別為正常灌水量的100%(Water 100%)、75%(Water 75%+PAM)和50%(Water 50%+PAM)，即正常灌水量75%和50%的處理施用保水劑，保水劑施用量為30 kg·hm-2，在土壤即將封凍前(2015年11月24日)迅速開溝施入保水劑，覆土，溝深20 cm，溝距50 cm。試驗(yàn)共設(shè)21個(gè)處理，每處理設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)試驗(yàn)小區(qū)面積5 m×6 m，小區(qū)之間用PVC板隔開，深度1 m，防止水分互相滲透。

表1 試驗(yàn)用再生水和自來水的水質(zhì)指標(biāo)Table 1 Quality indicators of reclaimed and tap water in the experiment

飼用甜高粱播種時(shí)間為2016年4月28日，播種方式采用條播，種植行距50 cm，保苗9 萬株·hm-2。試驗(yàn)期間基肥為腐熟羊糞15 t·hm-2、磷酸二銨150 kg·hm-2，2015年10月18日開溝施入。高粱在抽穗期(2016年8月17日)刈割收獲，同時(shí)測定各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1產(chǎn)量測定 試驗(yàn)的每個(gè)重復(fù)在田間各取樣5個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)取樣1 m2(即同行取樣2 m)，留茬高度為3 cm，人工刈割收獲鮮秸稈，切為長度20 cm左右，整齊擺入遠(yuǎn)紅外鼓風(fēng)干燥箱(深圳三利實(shí)驗(yàn)儀器DHG-9030)中，先在105 ℃條件下殺青30 min，然后置于85 ℃條件下烘干至恒重，稱重，計(jì)算平均值，換算為單位面積干草產(chǎn)量。

1.4.2品質(zhì)測定 采用凱氏定氮法[13]測定粗蛋白質(zhì)含量(crude protein,CP)，范氏洗滌法[13]測定中性洗滌纖維含量(neutral detergent fibre,NDF)和酸性洗滌纖維含量(acid detergent fibre,ADF)，蒽酮比色法[13]測定可溶性糖含量(soluble sugar,SS)。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

文中數(shù)據(jù)處理分析使用DPS軟件[14]。各指標(biāo)多重比較均采用SSR測定方法，執(zhí)行“試驗(yàn)設(shè)計(jì)-方差分析-隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)”功能項(xiàng)。

2 結(jié)果

2.1 干草產(chǎn)量

產(chǎn)草量反映了單位面積上牧草通過光合作用生產(chǎn)的地上部分各類器官的生物量之和。不同灌水量下，隨著再生水所占灌水比例逐漸降低，飼用甜高粱干草產(chǎn)量先升高后降低，其中再生水和自來水為2∶1混合灌溉處理干草產(chǎn)量均最高，灌溉水質(zhì)為純自來水處理的產(chǎn)量均最低(表2)。正常灌水量100%處理下，再生水和自來水為2∶1混合灌溉處理較純自來水灌溉處理的干草產(chǎn)量提高了46.95%。灌水75%+保水劑處理下，再生水和自來水2/1混合灌溉處理比純自來水灌溉處理的干草產(chǎn)量高出39.68%。灌水75%+保水劑處理的干草產(chǎn)量均高于正常灌水量100%處理，灌水100%和75%+保水劑處理的干草產(chǎn)量均顯著(P<0.05)高于50%+保水劑處理。灌水50%(+保水劑)處理的干草產(chǎn)量急劇降低，飼用甜高粱生長受干旱抑制非常明顯。

2.2 品質(zhì)

2.2.1粗蛋白質(zhì)含量 在不同灌水量下，隨著再生水所占灌水比例逐漸降低，飼用甜高粱CP先升高后降低，其中再生水和自來水1∶1混合灌溉處理的CP高于其他比例處理，純自來水灌溉處理的CP均最低(表3)。灌水100%處理下，再生水和自來水1∶1混合灌溉較純自來水灌溉的CP提高了11.77%。灌水75%+保水劑處理下，再生水和自來水1∶1混合灌溉處理比純自來水灌溉處理的CP高出9.7%。灌水100%處理的CP比灌水75%+保水劑處理的CP高，但差異不顯著(P>0.05)，二者的CP均顯著(P<0.05)高于灌水50%(+保水劑)的處理，灌水50%+保水劑處理的CP降低幅度大。

表2 不同灌水處理及再生水與自來水比例下飼用甜高粱干草產(chǎn)量Table 2 Hay yield of sweet sorghum under different irrigation treatments with different ratio of reclaimed water to tap water t·hm-2

同列不同大寫字母表示再生水與自來水不同比例處理間差異顯著(P<0.05)，同行不同小寫字母表示不同灌水處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Different capital letters within the same column indicate significant difference among different ratio of reclaimed water to tap water at the 0.05 level, and different lowercase letters within the same row indicate significant difference among different irrigation treatments at the 0.05 level, similarly for the following tables.

表3 不同灌水處理及再生水與自來水比例下飼用甜高粱粗蛋白質(zhì)含量Table 3 CP contents of sweet sorghum under different irrigation treatments with different ratio of reclaimed water to tap water %

2.2.2中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量 不同灌溉量下，再生水、自來水及混合灌溉的飼用甜高粱NDF低于純自來水灌溉處理，其中再生水和自來水1∶1混合灌溉處理的NDF最低，但與其他處理差異不顯著(P>0.05)。灌水50%+保水劑的處理NDF大幅上升，變化劇烈。灌水75%+保水劑處理下，再生水和自來水1∶1混合灌溉處理比純自來水灌溉處理的NDF低4.8%(表4)。各處理酸性洗滌纖維含量表現(xiàn)與中性洗滌纖維含量相同。在不同灌溉量下，再生水、自來水及混合灌溉處理的飼用甜高粱ADF都低于純自來水灌溉處理。灌水75%+保水劑處理下，再生水和自來水1∶1混合灌溉處理比純自來水灌溉處理的ADF低7.3%(表5)。

2.2.3可溶性糖含量 不同灌溉量下，再生水、自來水及混合灌溉的飼用甜高粱的可溶性糖含量均高于純自來水灌溉處理，其中再生水和自來水1∶1混合灌溉處理的可溶性糖含量最高，但與其他處理差異不顯著(P>0.05)。灌水100%處理的可溶性糖含量低于灌水75%+保水劑處理，二者的可溶性糖含量均高于灌水50%+保水劑的處理。灌水75%+保水劑處理下，再生水和自來水1∶1混合灌溉處理比純自來水灌溉處理的SS高出12.9%(表6)。

表4 不同灌水處理及再生水與自來水比例下飼用甜高粱中性洗滌纖維含量Table 4 NDF contents of sweet sorghum under different irrigation treatments with different ratio of reclaimed water to tap water %

表5 不同灌水處理及再生水與自來水比例下飼用甜高粱酸性洗滌纖維含量Table 5 ADF contents of of sweet sorghum under different irrigation treatments with different ratio of reclaimed water to tap water %

表6 不同灌水處理及再生水與自來水比例下飼用甜高粱可溶性糖含量Table 6 SS contents of sweet sorghum under different irrigation treatments with different ratio of reclaimed water to tap water %

3 討論與結(jié)論

與單純自來水灌溉方式相比，再生水和自來水混合灌溉方式能改善土壤肥力，為飼用甜高粱生長提供一些營養(yǎng)元素[15]，在一定程度上促進(jìn)了飼用甜高粱產(chǎn)草量增加、品質(zhì)改善，但再生水中過高的養(yǎng)分也會(huì)導(dǎo)致作物減產(chǎn)或品質(zhì)下降，而采用一定比例的再生水和自來水混合灌溉，能更有效替代自來水源進(jìn)行灌溉，減少污水處理成本，降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)[16]。本研究發(fā)現(xiàn)，再生水和自來水混合灌溉處理的飼用甜高粱干草產(chǎn)量均高于純自來水灌溉處理，其中再生水和自來水2∶1混合灌溉處理的干草產(chǎn)量最高，干草產(chǎn)量提高了39.68%，這與王晉興等[17]研究結(jié)果類似，再生水和自來水2∶1混合灌溉對(duì)提高苜蓿干草產(chǎn)量作用明顯。另外，本研究中，隨著再生水所占灌水比例逐漸升高，飼用甜高粱干草產(chǎn)量、粗蛋白含量、可溶性糖含量均先升高后降低，中性、酸性洗滌纖維含量均先降低后升高。

正常灌水量100%處理和灌水量75%+保水劑處理的干草產(chǎn)量及粗蛋白、可溶性糖、洗滌纖維含量差異均不顯著，雖然降低了一定額度的灌水量，但由于施用了保水劑，灌水量減少對(duì)飼用甜高粱生長影響不大，這與周開芳和鄭明強(qiáng)[18]的研究結(jié)果接近，施用保水劑對(duì)高粱土壤保水效果較好。本研究通過保水劑把水分保持在植物根區(qū)附近，保證了甜高粱稈、葉、穗的生長，同時(shí)也使甜高粱秸稈發(fā)生了部分木質(zhì)化，提高了纖維素含量，降低了飼用品質(zhì)；灌水50%+保水劑的處理由于灌溉供水不足，保水劑難以發(fā)揮作用，造成飼用甜高粱生長發(fā)育受到明顯抑制，嚴(yán)重影響其產(chǎn)草量和品質(zhì)。

本研究表明，在鄂爾多斯地區(qū)短期利用再生水、自來水以2∶1和1∶1混合灌溉可以促進(jìn)飼用甜高粱生長的結(jié)果，再生水在一定程度上可以替代自來水，節(jié)約灌溉水源。但長期使用的效果還有待深入研究；同時(shí)需要利用其他飼用甜高粱品種進(jìn)行多次、多點(diǎn)試驗(yàn)。

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