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干旱缺水和生态环境恶化是世界性的问题。全球半干旱地区面积占陆地面积的10.9％。我国半干旱地区面积占国土面积的21.7％，80％的耕地无灌溉条件，严重的水土流失和频繁的干旱等自然灾害同时发生，是全国经济发展相对落后、贫困人口集中、环境敏感和生态脆弱带。近年来，随着生态环境治理、退耕还草、封山禁牧、发展畜牧、结构调整，紫花苜蓿以其适应性广、抗逆性强、培肥改土、营养价值高而成为半干旱地区广泛种植的牧草品种。宁南山区地处黄土高原，是典型的半干旱区，紫花苜蓿留床面积稳定在30万hm2，由于自然条件恶劣，立地条件差，栽培管理技术落后，造成紫花苜蓿产量低、品质差，制约了产业化发展步伐。因此，研究适宜旱地种植的紫花苜蓿品种和优质高产栽培关键技术成为半干旱地区紫花苜蓿生产中亟需解决的重要问题。国内外许多学者对紫花苜蓿品种引进以及丰产栽培技术进行了广泛研究，但针对旱作条件下的紫花苜蓿抗旱播种保苗优化技术、氮磷钾组合效应、施肥对旱作苜蓿地土壤环境影响以及生长期土壤水分变化规律的研究报道较少。阐明和解决这些问题，不仅可以从生态学角度揭示该地区旱地紫花苜蓿生产特点、生长发育规律和水分养分利用效率的作用机制，而且可以为建立紫花苜蓿优质高产栽培管理制度、发展旱地节水农业提供新思路和理论依据。
本文采用常规田间观测与统计分析相结合的方法对半干旱地区引进苜蓿品种的生态适应性进行了评价研究，采用定量分析的方法研究了不同施肥组合对早地紫花苜蓿农艺性状、生理生化指标以及土壤环境的影响，并对旱作条件下长期栽培紫花苜蓿土壤水分平衡与利用效率进行了综合评价。取得了以下主要研究结果。
1.对宁夏旱地引种紫花苜蓿品种的生物学和生态学习性进行了研究。结果表明，不同品种、不同生态类型区，苜蓿生育期、返青期、越冬率明显不同。生长期由南向北逐渐缩短，以固原紫花苜蓿生长期最短；生育期北部较南部长；返青期北部较早南部较晚，南北相差10d左右；越冬率北部较高，南部较低。参试品种均能正常越冬，其中以固原紫花苜蓿返青最早，越冬率最高，中苜1号次之；株高性状为magnum-5＞朝阳＞中苜1号＞CW400＞金皇后＞CW360＞固原紫花＞Able＞WL324，且株高随茬次而下降；同一品种在不同生态类型区分枝数不同，固原紫花、WL324分枝数最多，magnum-5、中苜1号分枝数最少；种植第二年起第一茬分枝数显著高于第二茬和第三茬。
2.在对旱地紫花苜蓿各项指标综合分析的基础上，通过生态适应性评价得出：Able产量11.99t/hm2最高，稳定性最好，适应四个不同生态类型区种植，综合评价为最好；中苜1号产量11.28t/hm2，稳定性好，适应性广，适于四个不同生态类型区种植，综合评价为好；朝阳产量9.13t/hm2最低，稳定性较差，综合评价较差；固原紫花抗旱、耐寒性较强。
3.通过对半干旱地区苜蓿抗旱保苗技术研究发现苜蓿草产量、越冬率与秋播时期存在显著相关性，该地区应在8月15日以前结束播种；影响苜蓿草产量和品质最关键因素是播种密度，其次为播深、播种方式、行距，最佳组合为行距25cm、播深2cm、播量19.5kg/hm2、条播覆土；人工接种根瘤菌不仅能提高根系的结瘤率，而且植株再生速度、分枝数和苜蓿鲜草产量都优于不接种，根瘤菌拌种比土壤接种增产13％。
4.紫花苜蓿鲜草产量(Y)与主要构成因素分枝数(X1)、株高(X2)有真实的回归关系，并成正相关，其二元回归模型为：Y=-36.903+2.072X1+0.512X2；紫花苜蓿产种量与生殖枝(X1)、花序数(X2)、株荚数(X3)、株粒数(X4)、单株产量(X6)均为正相关，与株粒数成负相关，多元回归模型为：Y=-1339.78+6.22X1+12.30X2+14.91X3-5.31X4+1876.O1X6
5.不同氮磷钾组合下，各茬次紫花苜蓿单株株高、单株重、单株分枝数、主茎长、主茎重、叶面积指数、叶绿素含量及可溶性糖含量等性状的表现不同，单位面积干草产量、产量结构也发生变化。1hm2施入N54kg、P5O2135kg、K2O15kg时，株高最高、单株重最大、分枝数最多、主茎最长，叶面积指数最大，干草产量最高，第一茬产草量占总产量的61％；生长5年的旱地紫花苜蓿草产量与氮、磷、钾肥均为正相关，相关性大小顺序为P＞P× K＞K＞P×N＞N。
6.种植苜蓿和施肥可以使土壤环境发生变化。经过一个苜蓿生育周期，从春季到秋季苜蓿地土壤pH值、全盐含量、有机质、全氮、速效氮、速效磷、全钾、速效钾均呈下降趋势；施肥后土壤全氮、全磷含量变化不大，有机质、全钾、速效氮、速效钾、速效磷含量均增加。
7.不同草龄、不同生长发育时期旱作苜蓿土壤水分含量变化差异较大，不同区域、不同土层深度含水量也不同。随着种植年限的延长，土壤含水量逐渐升高，到第四年达到最高，此后又开始下降；2～5a土壤含水量在0～80cm呈上升趋势，其中20～40cm土壤含水量最高，80～140cm有所下降，120～140cm土壤含水量最低；半干旱区4a结荚期土壤平均含水量达14.04％为最高，半干旱偏旱区6a成熟期土壤平均含水量最高达15.22％，初花期0～20cm土层的含水量高于其他各层，且差异显著。
8.本地区旱作苜蓿土壤水分利用效率处于较低水平，随着由半干旱区向半干旱偏旱区过渡，水分利用效率呈明显降低趋势，不同草龄、不同茬次间水分利用效率也明显不同。在半干旱区和半干旱偏早区苜蓿种植第四年全年生长期水分利用效率(WUE)分别为7.1％、3.1％，为各观测年最高，此后随年限延长WUE下降。