寒旱区牧草根域环境调控技术研究现状及发展动态分析

曹彪

新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐830000

摘要 在寒冷干旱地区，冻融土壤水盐运动的特殊规律与分配特性是影响北方灌区土壤盐渍化发生、发展和演变的重要因素。根系是植物吸收传输水分养分的主要通道，根系的分布直接影响到作物拥有土壤水分和营养空间的大小，研究根域环境是计算根系吸水能力、构建根系吸水模型，制定灌溉制度不可缺少的手段和环节，也是研究SPAC 系统中水分转化、水量平衡的基础，对于提高水分利用效率，改进田间水分管理措施，发展节水农业等方面具有重要的意义。

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关键词 苜蓿；环境调控；现状分析；发展

1 根域水分环境的研究概况

水分是植物赖以生存和发展所必需的自然资源，作物根系是土壤水分的直接吸收利用者。苜蓿早先多采用大水漫灌或不进行灌溉。随着经济社会的发展，水资源供需矛盾日益突出，对于苜蓿灌溉，随着我国滴灌技术的大面积推广应用，我国的学者对于苜蓿滴灌条件下根系水分利用进行了大量的研究。

程冬玲等（2004）根据苜蓿地下滴灌土壤水分变化，并以常规沟灌为对照，对苜蓿田间地下滴灌的适宜埋深和灌水量进行了研究。结果表明：地下滴灌比常规沟灌的苜蓿，鲜草出草率高；滴灌带埋深35cm 比埋深10cm 的苜蓿长势好，鲜草产量高,并初步制定了苜蓿地下滴灌的灌溉制度[1]。

李富先（2009）对新疆地区苜蓿地下滴灌田间滴灌带不同埋深、滴灌水量等因子进行控制试验, 发现苜蓿生长期内需滴灌水量458.3-490.8mm，滴水次数10-20 次，间隔10-20d，次滴水量20-50mm，10cm 埋深较35cm 深埋需多滴水量50mm[2]。

而且滴灌条件下水盐运移规律在棉花及一般农作物层面的研究已经很成熟，并取得了众多具有实际参考价值的研究成果。

2 根域养分环境的研究概况

苜蓿根系对土壤养分的利用能力强，从土壤中吸收的养分远比一般作物和牧草高，与小麦相比，对氮、磷的吸收量均多1 倍，钾多2倍[3]。

目前，对苜蓿养分的研究大多集中在肥料配施效果和水分灌溉指标等方面，而综合考虑水、肥等多因子的设施农业条件下的水肥耦合效应研究却很少，有关紫花苜蓿在滴灌条件下的根域养分环境研究未见报道。

3 根域气热环境的研究概况

不同灌溉方式必然会导致在作物根区土壤水分不同，产生土壤温差，这样就产生了不同的根系生长环境，进而影响作物的生长。良好的土壤透气性和适宜的温度范围是作物生长良好的重要土壤环境参数。运行良好的滴灌系统，能灵活地向土壤中滴水，调节土壤中的水分和温度状况，使根层的土壤始终保持着低吸力条件，进而使作物在没有水分胁迫条件下发挥其最大生长潜力。土壤空气和水分共同存在于土壤空隙中，水分的增加必然导致空气的减少，从而影响土壤的通气状况。而土壤通气状况的好坏取决于土壤孔隙的数目及其大小。土壤的导气率总体表现为随着土壤含水率的增加而减少。在同一含水率下，土壤导气率随容重的增加而减小。土壤空气不仅提供作物生长需要的氧气，而且直接影响着植物对土壤养分吸收、种子萌发、根系发育、开花结果等生长发育过程。因此，有必要开展相关研究，然而，目前对苜蓿在根域气热环境的研究较少见。

蒲金涌等（2008）根据天水地区2003-2004 年紫花苜蓿种植试验资料，通过分析紫花苜蓿的根系生长与环境因素的关系。结果表明：紫花苜蓿的根系生物累积量与土壤热状况有关，呈非线性变化。紫花苜蓿越冬停止生长阶段是地中热量利用最经济阶段，也是根系生物量累积量最大的时段[4]。

从上述论述中可以得知，国内外学者在苜蓿微灌技术方面，做了一定的相关研究。前人的研究不仅对滴灌技术的推广应用起到了推动作用，更为该技术的完善、发展和深入研究打下了基础。浅埋式滴灌具有节水、节肥、防灾能力强等作用，可有效避免暴晒、风干造成土壤失水等寒旱区极端气候的影响，减少土壤水分蒸发，是节水农业发展的重要途径。特别是浅埋式滴管能够很好解决苜蓿机械收割时对滴管带来的破坏，苜蓿的浅埋式滴管不仅是一项新的节水技术，也为牧草大规模机械化收割带来了方便。对根系生长，分布和吸收问题影响的苜蓿根区域环境几乎没有做系统和深入的研究，但公式滴管浅层土壤水分，热，气耦合效应苜蓿根生长和问题的分布可能揭示一个浅机制滴灌苜蓿产量，它的建立和完善对苜蓿地浅层水热条件控制的滴灌意味着有一个巨大的帮助。本研究是拟浅型土壤温度和湿度调节苜蓿根区灌溉，探索适合苜蓿根区土壤水分，热，气，环境和对苜蓿地上部和地下部生长的影响过程。

紫花苜蓿属于多年生豆科植物，其生长发育特性和众多的一年生农作物有所不同。苜蓿根系的分布范围较深，可产生三级以上的侧根，因此根系分布面积大，入土深，生长1 年的苜蓿主根入土深度可达到1-2m，随着苜蓿生长年限的增加，根系入土会不断增加。同时，苜蓿根系的发育特点与其他作物有明显的不同，特别是由根颈、根蘖等所组成的复杂的苜蓿根系统，使得在滴灌模式下土壤水分、盐分发生变化后所引发的根-土之间的相互作用更为复杂。目前苜蓿根系发育的研究主要是以品种之间根系发育差异性及发生机制、不同耕作方式（主要包括施肥、播种密度）条件下根系发育特征、根系在土壤中的分布状况等方面，但对浅埋式滴灌条件下的土壤、根系等发生水盐运动变化，以及根系生长发育和根-土之间的相互作用机制等方面研究甚少。所以开展浅埋式牧草滴灌根域环境调控技术研究具有重要意义。

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参考文献

[1]程冬玲,李富先,林性粹.苜蓿田间地下滴灌效应试验硼究[J].中国农村水利水电,2004(5):1-3.

[2]李富先,林性粹.地下滴灌苜蓿田间需水规律试验研究[J].石河子大学学报(自然科学版),2009,29(1):15-18.

[3]耿华珠.中国苜蓿[M].北京:中国农业出版社,1995:25-28.

[4]王卫华.土壤导气率变化特征及水气热动力参数空间变异性研究[D].西安:西安理工大学,2013.

基金项目院基金号201431107。

作者简介

曹彪，出生于1987-05，男，汉族，山西天镇县人，助工，硕士研究生，研究方向：农业高效用水。