2018年12月我们申请建立了2个90公顷苜蓿的国际农业大学生协会项目，位置在墨西哥东北部的一个大型奶牛养殖场，这里气候干旱。在看到水源和土壤的检测报告后，我们就意识到这是一件具有挑战的任务，因为土壤的总盐分、钠离子和碳酸盐含量都很高，水源质量也不好。
相比于玉米蛋白质含量为7-10%，狗牙草是7-16%，野豌豆是18%，苜蓿蛋白质含量高达22%-26%，被称为“牧草王后”。
粗蛋白是牧草给牲畜提供蛋白质的主要形式，可以反映出牧草的质量（但不是能量指标）。氮含量乘以6.25就是粗蛋白质的含量，但是，如果苜蓿在开花前没有收获，也就是收获不及时，会导致苜蓿丢失部分粗蛋白质和谷粒纤维，降低苜蓿的质量（见下表）。
表1 各生育阶段苜蓿品质的变化
注：TDN =总的可消化养分， CP=粗蛋白， ADF=酸性洗涤纤维。所有的值都以干物质计算。
“粗蛋白含量较低时，加工饲料中的消化细菌就不能维持在合适的水平。最终，动物的进食和消化都会降低。”
数据来源：Source Nutrient Requirements of Dairy Cattle, National Academy of Science, Publ.1349.
收获前的降雨会导致机械无法进地，进而收获时间推迟，苜蓿的质量下降。干旱区域的少量降雨不会影响收割，反能提高苜蓿的质量。但干旱地区水分短缺、水中盐分含量高及土壤盐碱化都是苜蓿生长面临的挑战。
盐土的特征是可溶性盐分含量高，EC值高，pH低于8.5，SAR（钠离子吸附比）低，土壤结构完好，土壤渗水性好。
碱土的特征是可溶性盐分含量低，EC值低，pH高于8.5，SAR>13，ESP（可交换性钠离子百分比）>15%，RSC（残余碳酸钠）>2mM，土壤结构受损，透水透气性差，地表有结皮形成。
石灰性土壤的特征是活性碳酸钙含量高（>10% p/p ），总碳酸钙含量>35%，pH高（7.5-8.5），土壤结构差，地表有结皮形成。
在此苜蓿项目中，一块地是盐碱地，另一块地是石灰性土壤。
苜蓿耐盐性中等（2.0ds/m获得100%的产量；3.4ds/m获得90%的产量；5.4ds/m获得75%的产量；7.6ds/m获得50%的产量），但是萌芽早期，幼根很难在盐土中吸收水分，而干死。
SDI（地埋滴灌）是滴灌种植苜蓿的唯一方法，因为高频率的收割可能会损伤地表滴灌管。在SDI中，盐分随水分移动到土壤表层，需要注意的是小苗萌发破土点正好是盐分在表土层的聚集点。
由于苜蓿的种子很小，播种都是在表土层，处在一个光照、鸟类和盐分重重威胁的险恶环境。
石灰性土壤和钠含量高的土壤在地表会形成结皮，阻碍根系的下扎，根系难以到达下层的湿润松散区域。在这些农场中，与苜蓿轮作的玉米，遇到的是相反的问题，因为玉米种子播种深度在5.0-6.5cm，必须向上顶破地表结皮才可以发芽。
为了确认田间的石灰性土壤，可以用酸反应试验。醋或者乙酸的pH只有3，所以当滴在土壤表面时会和土壤中的碳酸根离子反应，产生二氧化碳气体，在土壤表面形成孔眼。
苜蓿起源于以伊朗为中心的亚洲西南部干旱地区，所以它会自发的下扎根系寻找水源。基于此，种植苜蓿需要深厚松散的土层。钠离子和碳酸盐会导致土壤板结，苜蓿的根系难以下扎更深。
在碱土或盐土中使用地埋滴灌系统，钠离子和其他盐分会在两条滴灌管之间积聚，导致植株可利用水分降低。这些地区，土壤板结严重，水分渗透困难，土壤变得干燥。结果就是滴灌管旁边的植株长势旺盛，而滴灌管之间的植株长势弱小。
深翻土壤，整地的第一步是创造良好的根系下扎和盐分淋洗条件
缩短滴灌管之间的距离（滴灌管之间75cm，滴头间距30cm）。滴灌管之间要形成连续的湿润圈，保证整个地块水分分布均匀。
通过滴灌系统施用一些弱酸溶液，可以减少盐分对土壤结构的破坏和对植株的伤害。
高用量的磷肥和微量元素养分在石灰性土壤中的有效性很低，因此要选择铵含量高的肥料来降低土壤的pH。施用磷肥时加一些磷酸，也可以帮助降低土壤的pH，同时清洗滴头处的碳酸盐沉淀物。
石灰性土壤中，在苜蓿发芽阶段，会通过滴灌管施用硫酸来软化结皮。每个周期（一般22-30天）一次，用pH4.0-4.5的硫酸清洗滴灌管2小时。
施用有机肥来增加土壤的有机质含量也能起到改良土壤的作用，但在这个项目中我们没有施用有机肥。对于碱性土壤，建议在播种前使用石膏（硫酸钙），该项目中土壤碳酸钙含量较高，所以决定施用硫酸，硫酸可以帮助钙离子溶解释放到土壤溶液中。土壤溶液中的自由态钙离子会和固持在土壤颗粒上的钠离子发生置换，钠离子被置换出来进入土壤溶液，进而随水淋洗到深层。
苜蓿通常会和根瘤菌共生，在根部形成根瘤来固氮。但在Torreon的项目中，因为土壤原因，几乎没有形成根瘤，所以苜蓿施肥时需要施入氮肥。
通过实施以上的措施，苜蓿在恶劣的土壤条件下，通过地埋滴灌灌溉生长的非常好。此外，和喷灌或漫灌相比，地埋滴灌系统在这些地区更具有优势，因为可以实现高频率的灌溉（每4天灌溉一次），维持土壤水分含量充足，苜蓿茎干高而细，纤维含量低，叶片蛋白质含量高。
事实上，土壤表层一直保持干燥，显著抑制了杂草的生长，避免了杂草和苜蓿抢夺水分养分而减低牧草的品质。
墨西哥北部地区，农户们种植的苜蓿一般只存活2年，产量约在20吨干物质/公顷/年。地埋滴灌灌溉延长了苜蓿的生长年限至4年，产量达到了25-30吨/公顷/年。滴灌节约了30-50%的水分，可以提供更大面积苜蓿种植中的需水量。水分利用率从漫灌的1.5公斤干物质每立方水，提升到滴灌下的2.3公斤干物质每立方水。
令人满意的结果促使我们继续扩大面积到780公顷。下一年还将继续扩大其余的1000-1200公顷。
