灌溉与施氮对紫花苜蓿草产量、水分利用效率和氮肥损失的影响

在甘肃省河西绿洲灌区进行大田试验，研究不同灌溉量(常规灌溉（330mm）、节水20%灌溉（264mm）和节水40%灌溉（198mm）)和施氮量(0、40、80和120kgNhm-2)对二年生紫花苜蓿干草产量、水分利用效率、硝态氮土壤剖面分布、氮素吸收、硝态氮残留和氮肥损失的影响，旨在寻求该地区二年生紫花苜蓿草产量和水分利用效率较高、氮肥损失较低的最佳灌溉量和施氮量，为发展河西石羊河绿洲灌区高效紫花苜蓿高效生产，提高水氮利用效率，从而减少氮肥损失，保护地表水和地下水提供理论依据。结论如下： 紫花苜蓿干草产量随灌溉量增加而增加，WUE随灌溉量增加而先增加后减少。当施氮量达到40kgNhm-2时，紫花苜蓿全年干草产量(15905kghm-2)和WUE(28.62kgmm-1hm-2)均达到最大值。从紫花苜蓿干草产量和WUE角度出发，节水20%灌溉（灌溉量为264mm，不包括生育期降雨量）和施氮40kgNhm-2处理是河西绿洲灌区石羊河流域进行苜蓿高产种植的最佳水氮管理模式。 灌溉与施氮对叶和茎含氮量影响较小，不同灌溉或不同施氮处理间叶含氮量和茎含氮量差异不显著。灌溉和施氮促进紫花苜蓿旺盛生长，增加紫花苜蓿干物质量，提高紫花苜蓿植株吸氮量。施氮120、80和40kgNhm-2的紫花苜蓿植株吸氮量比不施氮处理分别提高16%、16%和20%。常规灌溉处理的紫花苜蓿植株吸氮量比节水20%灌溉和节水40%灌溉分别提高13%和14%。 紫花苜蓿与根瘤菌结合共生，并形成高效的生物固氮体系，该生物固氮体系从空气中固氮，从而使各施氮处理紫花苜蓿第三茬收获期NO3--N残留量平均值(35-77kgNhm-2)高于返青期起始NO3--N平均含量(20-25kgNhm-2)。紫花苜蓿季节性硝态氮变化量206-262kgNhm-2，紫花苜蓿季节性硝态氮变化为正值，说明紫花苜蓿不施氮区的氮矿化和根瘤菌固氮大于硝态氮淋溶等氮肥损失。 紫花苜蓿第三茬收获期NO3--N残留量随施氮量增加而增加，施氮120kgNhm-2的NO3--N残留量比施氮80、施氮40kgNhm-2和不施氮处理分别提高21%、77%和122%。紫花苜蓿第三茬收获期NO3--N残留量随灌溉量增加而减少，常规灌溉NO3--N残留量比节水20%灌溉和节水40%灌溉分别降低14%和37%。氮肥损失随着施氮量和灌溉量增加而显著增加。常规灌溉和节水20%灌溉的氮肥损失比节水40%灌溉提高9kgNhm-2和19kgNhm-2。与不施氮处理相比较，施氮120、80和40kgNhm-2的氮肥损失量分别为37、10和-15kgNhm-2。 尽管不同处理各层次土壤全氮差异性有所不同，大多数情况而言，施氮40kgNhm-2处理土壤全氮含量显著高于施氮120、80kgNhm-2和不施氮处理。施氮40kgNhm-2促进第二年生紫花苜蓿根瘤菌形成和生长，从而提高紫花苜蓿草产量，增加土壤全氮含量。灌溉对各土层中土壤全氮含量产生显著性影响，常规灌溉的土壤全氮含量比节水20%灌溉和40%灌溉分别提高15%和3%。