龐曉攀，張 靜，劉慧霞，宋 銳，賈婷婷，肖 玉

（1．蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實驗室 甘肅 蘭州730020；2．西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院 甘肅 蘭州730020）

目前，日益加劇的土壤鹽堿化問題已經(jīng)成為全球關(guān)注的主要農(nóng)業(yè)生態(tài)問題之一［1］，這嚴(yán)重威脅著生態(tài)環(huán)境安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展［2］。全球鹽堿地面積達(dá)0．95×109h m2，遍布美、歐、亞、澳各洲 的 大 陸 區(qū) 域［3－4］；我 國 約 有3×107h m2鹽 堿 土壤，在華北、西北、東北以及濱海等地均有分布［5］，是我國重要的土地資源。鹽堿地由于地勢平坦、土壤深厚以及具有潛在肥力等特性，使得其極具開發(fā)利用價值［6］。紫花苜蓿（Medicago sativa）不僅 可 以 調(diào) 節(jié) 土 壤 酸 堿 性［2］，增 加 土 壤 有 機(jī) 質(zhì)［7－8］，改善土壤理化性質(zhì)，而且作為優(yōu)質(zhì)豆科牧草，能夠為家畜提供營養(yǎng)價值高和適口性好的飼草［9］。所以，在鹽堿地區(qū)種植紫花苜蓿對于改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)我國畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

雖然紫花苜蓿屬于中等耐鹽堿植物，且適應(yīng)性強(qiáng)［10］，但當(dāng)土壤含鹽量超過一定的范圍時，其出苗和生長便會受到抑制。地膜覆蓋不僅具有提高地溫、保持土壤水分等特性［11］，而且具有抑制土壤鹽分表聚的功能，是干旱半干旱和鹽漬化地區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的重要途徑之一［12］。目前關(guān)于在鹽堿地利用地膜覆蓋的研究主要集中在油葵（Helianthus annuus）［12－13］、番茄（Lycopersicon esculentum）［14－15］、春小麥（Tdt wum aestivum）［16］等以籽實為主要收獲目標(biāo)的經(jīng)濟(jì)作物，而地膜覆蓋技術(shù)在以營養(yǎng)體為主要收獲目標(biāo)的牧草種植方面的利用尚未有研究。因此，本試驗在干旱半干旱的河西走廊地區(qū)，研究地膜覆蓋條件下鹽堿地紫花苜蓿的出苗、保苗、返青、植株性狀以及產(chǎn)量，以期為鹽堿地種植紫花苜蓿提供科學(xué)佐證。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

供試紫花苜蓿（Medicago sative）品種為當(dāng)?shù)爻Ｓ闷贩N亮目2號（Liang mu No．2，美國）。

1．2 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)設(shè)國營黃花農(nóng)場（97°11′E，40°23′N），隸屬甘肅省玉門市，位于河西走廊西端。屬大陸性干旱荒漠氣候，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%，年均蒸發(fā)量2 577．4 mm；年平均氣溫8．8℃，最高溫度為40．4 ℃，最低溫度為－29．1 ℃；年平均日照時數(shù)3 129．7 h，有效積溫約為2 800 ℃；盛行西風(fēng)，平均風(fēng)速為3．0 m·s－1，最大風(fēng)速可達(dá)27．0 m·s－1；土壤類型為灰棕土。

1．3 試驗設(shè)計

該地區(qū)土壤鹽堿化程度嚴(yán)重，雖然已有部分耕地經(jīng)過灌水等措施得到暫時性的改良，但大面積鹽堿依然存在，這嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)刈匣ㄜ俎７N植的發(fā)展，本試驗旨在為采用地膜覆蓋技術(shù)在未改良土壤種植紫花苜蓿提供科學(xué)依據(jù)。該地區(qū)鹽堿地為復(fù)合型鹽堿地，鹽化與堿化作用往往相伴發(fā)生，鹽堿成分主要有Na HCO3和Na2CO3，兼有Na Cl和Na2SO4［2］。在試驗前對試驗地土壤進(jìn)行化驗，土壤中鹽堿離子主要存在有HCO3－，CO32－和Na＋，且土壤鹽濃度從耕地（已改良）的0．17%到棄荒地的0．92%不等，因此，本試驗以鹽濃度為基礎(chǔ)設(shè)置鹽堿脅迫梯度。采用Na HCO3、Na2CO3和優(yōu)質(zhì)土壤調(diào)試土壤鹽堿度的方法，將試驗設(shè)置4個鹽濃度梯 度，分別為（0．3±0．05）%，（0．5±0．05）%，（0．7±0．05）%，（0．9±0．05）%，于播種后一周進(jìn)行首次灌水，其余灌水周期為兩周。由于是大田試驗，不能保證鹽濃度梯度一直處于原始調(diào)試的狀態(tài)，為盡可能使鹽濃度梯度維持原狀，對耕層即0－30 c m 的土壤進(jìn)行了調(diào)試。每個梯度設(shè)置地膜覆蓋與未覆蓋，即總共8 個處理。采用隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計，每個處理設(shè)置3個小區(qū)，共計24個小區(qū)，每個小區(qū)面積為2 m×4 m，小區(qū)四周起壟，壟高30 c m，底寬50 c m。各小區(qū)播種時間統(tǒng)一，于2014年5月8日完成；播種量一致，為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播種量，每小區(qū)18 g（按裸籽22．5 kg·h m－2計算小區(qū)播種量），播種深度1～2 c m，播種方式為穴播，地膜覆蓋處理的先將地膜鋪設(shè)，然后進(jìn)行穴播，沒有地膜覆蓋的直接進(jìn)行穴播，并記錄每穴所播種子的數(shù)量；施肥量一致，各項田間管理統(tǒng)一，收獲時間統(tǒng)一，觀察記錄標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。取樣時間為紫 花 苜 蓿 初 花 期（2014 年7 月27 日 和2014 年9月14日）。

1．4 指標(biāo)測定

1．4．1 出苗率，死亡率，存活率 播種后選擇1 m長樣行，每天觀察各小區(qū)種子出苗及死苗情況并做記錄，直至出苗率達(dá)到穩(wěn)定，死苗率為0時截止。

出苗率＝累積實際出苗數(shù)／理論出苗數(shù)×100%；

死亡率＝累積死亡苗數(shù)／理論出苗數(shù)×100%；

存活率＝出苗率－死亡率。

1．4．2 越冬率 在每個小區(qū)內(nèi)選取3處1 m 長具有代表性的樣行，在越冬前調(diào)查樣段中植株總數(shù)，返青后記錄返青株數(shù)，并計算越冬率。

越冬率＝返青植株數(shù)／樣行內(nèi)植株總數(shù)×100%。

1．4．3 植株性狀 在紫花苜蓿初花期分別測定株高、分枝數(shù)、莖粗和莖葉比。

株高：每個小區(qū)隨機(jī)選擇10株健康植株，用直尺測定其自然高度，10株植株的平均高度作為該小區(qū)紫花苜蓿植株的株高。

單株分枝數(shù)：每個小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10株健康植株，從地表用手輕輕刨開土壤，讓主根露出，以主根為基礎(chǔ)，記錄其枝條個數(shù)，10株植株的平均值作為該小區(qū)紫花苜蓿植株的分枝數(shù)。

莖粗：每個小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10株健康的紫花苜蓿，用游標(biāo)卡尺測定距離地面2 c m 處的主莖（即分枝中最粗的）粗度，并求平均值作為該小區(qū)植株的莖粗。

莖葉比：每小區(qū)隨機(jī)10株植株，將其莖、葉和花序分離，105 ℃烘箱內(nèi)殺青15 min后在70～80 ℃烘至恒重后稱重，花序歸為葉的部分。

莖葉比＝莖干質(zhì)量／葉干質(zhì)量。

產(chǎn)量測定：2014年刈割2次，留茬5 c m，每個小區(qū)分別收割后，在105℃烘箱內(nèi)殺青15 min后在70～80 ℃烘至恒重后稱重。

1．5 數(shù)據(jù)分析

地膜覆蓋與否和鹽濃度差異均會影響紫花苜蓿的生長及產(chǎn)量，因此本研究將地膜覆蓋作為影響紫花苜蓿生長的主因素，鹽濃度作為分類變量，采用Two－Way ANOVA 進(jìn)行雙因素方差分析，統(tǒng)計軟件為SPSS 17．0。數(shù)據(jù)分析結(jié)果做表參照Xiao等［17］。

2 結(jié)果與分析

2．1 地膜鋪設(shè)對不同鹽濃度下紫花苜蓿出苗率及越冬率的影響

地膜覆蓋顯著增加了紫花苜蓿的存活率和越冬率（P＜0．05）（表1），而對出苗率沒有顯著影響（P＞0．05）。隨鹽濃度增加，紫花苜蓿出苗率、存活率和越冬率均表現(xiàn)為降低的變化態(tài)勢，且鹽脅迫對這3個指標(biāo)影響顯著。地膜覆蓋和土壤鹽濃度梯度的交互作用對紫花苜蓿的越冬率具有顯著的影響，具體表現(xiàn)為如鹽濃度為0．9%時地膜覆蓋處理的紫花苜蓿的越冬率顯著高于鹽濃度為0．7%和0．9%時地膜未覆蓋處理的紫花苜蓿的越冬率。

2．2 地膜鋪設(shè)對不同鹽濃度下紫花苜蓿植株性狀的影響

地膜覆蓋與否和鹽濃度差異分別對紫花苜蓿株高具有明顯的影響（表2），而兩者交互作用對紫花苜蓿株高沒有顯著作用，具體表現(xiàn)為地膜鋪設(shè)顯著提高了第1茬（P＜0．05）和第2茬（P＜0．01）紫花苜蓿植株株高；隨鹽濃度的升高，第1茬和第2茬紫花苜蓿株高均呈顯著降低的變化趨勢，在鹽濃度為0．3%和0．5%時，兩茬植株高度均差異不顯著。地膜鋪設(shè)極顯著增加了第1茬和第2茬紫花苜蓿植株的莖葉比。地膜覆蓋和不同鹽濃度鹽脅迫對無論第1茬還是第2茬的莖粗和分枝數(shù)都無顯著影響；地膜鋪設(shè)和鹽脅迫互作對株高、莖粗、分枝數(shù)及莖葉比都無顯著影響。

2．3 地膜鋪設(shè)對不同鹽濃度下紫花苜蓿產(chǎn)量的影響

不同鹽濃度、地膜鋪設(shè)及其交互作用對第2茬產(chǎn)量和總產(chǎn)量均具有顯著的影響（P＜0．05）（表3），不同鹽濃度脅迫和地膜鋪設(shè)對第1茬產(chǎn)量具有顯著的影響，而其交互作用對第1茬紫花苜蓿產(chǎn)量沒有顯著影響（P＞0．05）。地膜鋪設(shè)增加了每個鹽濃度下的紫花苜蓿產(chǎn)量，且隨著鹽濃度梯度增加紫花苜蓿第1茬產(chǎn)量、第2茬產(chǎn)量以及總產(chǎn)量均呈降低的變化的趨勢。

表1 不同鹽濃度下地膜鋪設(shè)對紫花苜蓿出苗率，存活率及越冬率的影響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 討論

牧草在鹽堿脅迫下的出苗率及存活率高低是鹽堿地生產(chǎn)的關(guān)鍵問題之一，是牧草能否在鹽堿環(huán)境中生存的基礎(chǔ)［18］。結(jié)果表明，雖然鹽濃度的增加降低了紫花苜蓿的出苗率和存活率，但地膜覆蓋可以提高鹽堿地紫花苜蓿的出苗率和存活率，尤其在高鹽濃度0．9%時，地膜效應(yīng)更為顯著，幼苗存活率提高了66．1%。主要原因是地膜覆蓋不僅可以改善土壤水熱條件，而且可以提高植物對土壤的水分利用效率［15］，還可以降低土壤積鹽率［12］。紫花苜蓿為多年生豆科牧草，因此提高越冬率是提高其產(chǎn)量的主要途徑之一。在河西走廊地區(qū)，紫花苜蓿返青期間冬季凍土溶融，土壤水分蒸發(fā)量增大，而在這段時間該地區(qū)降水量極少，土壤深層更多鹽分隨蒸發(fā)被帶到地表，水分蒸發(fā)后鹽分表聚［6］，因此，隨土壤鹽濃度增加，紫花苜蓿返青率逐漸降低，而地膜覆蓋可以緩解這一問題，所以有地膜覆蓋處理的紫花苜蓿返青率明顯大于未鋪地膜的紫花苜蓿的返青率。

植株高度是反映牧草生長狀況和評價高產(chǎn)的主要指標(biāo)之一。隨鹽濃度增加第1茬和第2茬紫花苜蓿株高均表現(xiàn)為顯著降低的趨勢，但地膜覆蓋卻顯著增加了第1茬和第2茬紫花苜蓿的株高，這與地膜覆蓋對鹽堿地油葵株高的影響趨同［12］，說明地膜覆蓋不僅可以增加經(jīng)濟(jì)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來源于植株葉片［19］，因此，莖葉比是影響紫花苜蓿蛋白質(zhì)含量的主要因素，是評價紫花苜蓿品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。研究發(fā)現(xiàn)，兩茬紫花苜蓿植株莖葉比均對鹽濃度變化沒有明顯響應(yīng)，而地膜覆蓋極顯著地增加了第1和第2茬紫花苜蓿的莖葉比，主要是因為地膜覆蓋能夠有效降低土壤水分蒸發(fā)，起到蓄水保墑的作用［20］，未鋪膜條件相對于地膜覆蓋呈水分虧缺的狀態(tài)，而水分虧缺一方面可以延遲紫花苜蓿的成熟度，另一方面水分虧缺對莖生長的抑制要大于對葉生長的抑制［16］。

表2 不同鹽濃度下地膜鋪設(shè)對紫花苜蓿植株性狀的影響Table 2 Effects of mulching fil m on plant traits of alfalfa under different salt concentration

紫花苜蓿第1茬產(chǎn)量和第2茬產(chǎn)量對鹽濃度變化的響應(yīng)有所差異，鹽濃度為0．3%和0．5%時，地膜覆蓋條件下紫花苜蓿第2茬產(chǎn)量均顯著高于鹽濃度為0．3%時地膜未覆蓋的產(chǎn)量（P＜0．05），而鹽濃度為0．3%和0．5%時的總產(chǎn)量表現(xiàn)為地膜覆蓋顯著高于無地膜覆蓋時的產(chǎn)量，且鹽濃度為0．5%時地膜覆蓋產(chǎn)量大于0．3%時地膜未覆蓋產(chǎn)量，這說明地膜覆蓋不僅可以提高不同鹽濃度下紫花苜蓿的產(chǎn)量，更能產(chǎn)生高鹽濃度（0．5%）產(chǎn)量大于未鋪設(shè)地膜低鹽濃度（0．3%）產(chǎn)量的效果。該結(jié)果支持了地膜覆蓋提高鹽堿地油葵和春小麥產(chǎn)量的觀點(diǎn)［10，21］，說明地膜覆蓋不僅能提高鹽堿地以籽實收獲為主要

表3 不同鹽濃度下地膜鋪設(shè)對紫花苜蓿產(chǎn)量的影響Table 3 Effects of mulching fil m on yield of alf alfa under different salt concentration

目標(biāo)的經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)量，還能提高以營養(yǎng)體為主要收獲目標(biāo)的牧草的產(chǎn)量。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，地膜覆蓋在提高紫花苜蓿出苗率和存活率的實況下，顯著增加了紫花苜蓿的產(chǎn)量，且鹽濃度為0．5%時地膜覆蓋產(chǎn)量大于0．3%時地膜未覆蓋產(chǎn)量，說明地膜鋪設(shè)能夠應(yīng)用于鹽堿地紫花苜蓿生產(chǎn)的管理。

［1］ 王佳麗，黃賢金，鐘太洋，陳志剛．鹽堿地可持續(xù)利用研究綜述［J］．地理學(xué)報，2011，66（5）：673－684．

［2］ 張曉磊，劉曉靜，齊敏興，劉艷楠，蒯佳林．混合鹽堿對紫花苜蓿苗期根系特征的影響［J］．中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2013，21（3）：340－346．

［3］ Kovda V A．Loss of productive land due to salinazation［J］．Ambio，1983，12（2）：91－93．

［4］ Mainguet M．Aridity Dr ought and Hu man Develop ment［M］．Berlin，Heidelberg：Springer－verlag，1999：102－152．

［5］ 郭文聰，樊貴盛．滲水地膜覆蓋條件下原生鹽堿荒地鹽分累積特性研究［J］．干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2012，30（2）：34－38．

［6］ 楊自輝，王繼和，紀(jì)永福，劉虎俊，賀訪印．河西走廊鹽堿地治理模式研究［J］．土壤通報，2005，36（4）：479－482．

［7］ Zhang L Q，Wei X R，Hao M D，Zhang M．Changes in aggregate－associated organic car bon and nitr ogen after 27 years of fertilization in a dr yland alfalfa grassland on the Loess Plateau of China［J］．Jour nal of Arid Land，2015，7（4）：429－437．

［8］ 賈倩民，陳彥云，劉秉儒，陳科元，韓潤燕．干旱區(qū)鹽堿地不同栽培草地土壤理化性質(zhì)及微生物數(shù)量［J］．草業(yè)科學(xué)，2014，31（7）：1218－1225．

［9］ Shomar B，El－Madhoun F，Yahya A．Waste water reuse for alfalfa production in the Gaza Strip［J］．Water Air Soil Pollut，2010，213（1－4）：105－119．

［10］ 孫寧驍，宋桂龍．紫花苜蓿對鎘脅迫的生理響應(yīng)及積累特性［J］．草業(yè)科學(xué)，2015，32（4）：581－585．

［11］ Cuello J P，Hwang H Y，Gutierrez J，Ki mS Y，Kim P J．Impact of plastic fil m mulching on increasing greenhouse gas emissions in temperate upland soil during maize cultivation［J］．Applied Soil Ecology，2015，91：48－57．

［12］ 畢遠(yuǎn)杰，王全九，雪靜．覆蓋及水質(zhì)對土壤水鹽狀況及油葵產(chǎn)量的影響［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2010，26（1）：83－89．

［13］ 杜社妮，白崗栓，于健，任志宏．沙封覆膜種植孔促進(jìn)鹽堿地油葵生長［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30（5），82－90．

［14］ 杜社妮，于健，耿桂俊，李曼，白崗栓．定植孔密封方式對土壤水熱鹽及番茄苗存活率的影響［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（12）：110－116．

［15］ Zhao H，Xiong，Y C，Li F M，Wang R Y，Qiang S C，Yao T F，Mo F．Plastic fil m mulch for half growing－season maximized WUE and yield of potato via moisture－temperature improvement in a semi－arid agroecosystem［J］．Agricultural Water Management，2012，104：68－78．

［16］ Li F M，Wang J，Xu J Z，Xu H L．Productivity and soil response to plastic fil m mulching durations f or spring wheat on entisols in the semiarid Loess Plateau of China［J］．Soil and Tillage Research，2004，78（1）：9－20．

［17］ Xiao Y，Zhang J，Jia T T，Pang X P，Guo Z．Effects of alternate f urrow irrigation on the biomass and quality of alfalfa（Medicago sativa）［J］．Agricultural Water Management，2015，161：147－154．

［18］ 李源，劉貴波，高洪文，孫桂枝，趙海明，謝楠．紫花苜蓿種質(zhì)耐鹽性綜合評價及鹽脅迫下的生理反應(yīng)［J］．草業(yè)學(xué)報，2010，19（4）：79－86．

［19］ 寇丹，蘇德榮，吳迪，李巖．地下調(diào)虧滴灌對紫花苜蓿耗水、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30（2）：116－123．

［20］ 畢繼業(yè)，王秀芬，朱道林．地膜覆蓋對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24（11）：172－175．

［21］ 白崗栓，杜社妮，于健，張沛琪．激光平地改善土壤水鹽分布并提高春小麥產(chǎn)量［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29（8）：125－134．