滴灌條件下鮮食葡萄紅地球合理灌水量研究

杜宇旭，施 明，紀立東，孫 權，王 銳

(1.寧夏中寧固海揚水管理處，寧夏 中衛(wèi) 755100；2.寧夏林業(yè)研究所(有限公司)，銀川 750004； 3.寧夏農林科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所，銀川 750002；4.寧夏大學農學院，銀川 750021)

紅地球葡萄由于具有果穗大、果粒大、色澤鮮艷、果肉硬脆、耐貯運等特點，是深受人們喜愛的水果之一。近年來，在賀蘭山東麓被國家質檢總局確立為中國國家地理標志產區(qū)之后，寧夏開始大力發(fā)展葡萄產業(yè)，并倡導在不占用基本農田的情況下，合理開發(fā)利用沙荒地資源，把發(fā)展葡萄產業(yè)作為開發(fā)沙產業(yè)、荒漠產業(yè)和防沙治沙、改善生態(tài)的主要舉措；并且由于得天獨厚的氣候條件和土壤條件，賀蘭山東麓產出的紅地球葡萄色澤鮮艷，風味俱全，優(yōu)于其他產區(qū)，并取得了顯著的經濟效益[1]。

我國水資源總量為2.8萬億m3，但可利用水資源量只有40%～50%[2]。寧夏地處西北干旱地區(qū)，年均降水量僅289 mm，全區(qū)人均可利用水資源僅為706 m3，約為全國平均水平的1/3，工業(yè)、農業(yè)、城鎮(zhèn)和生態(tài)用水嚴重不足[3]，開展節(jié)水灌溉已是勢在必行。需水量是葡萄栽培過程中水分管理的重要參數。葡萄的需水量是一個動態(tài)變量，灌水量的多少隨葡萄生育期需水量的不同而不同[4]。一般認為，當土壤含水量低于田間持水量的60%以下，可根據樹體的物候期及需水狀況調節(jié)灌水[5]。本研究針對賀蘭山東麓風沙土紅地球葡萄主栽培區(qū)土壤瘠薄，漏水漏肥等劣勢，開展滴灌條件下的合理灌水量研究，在當前水資源嚴重緊缺的形式下，對水資源高效利用及葡萄產業(yè)可持續(xù)發(fā)展無疑具有積極的帶動作用。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在寧夏銀川市金沙林場葡萄基地進行。該區(qū)屬于寧夏賀蘭山東麓葡萄適宜生長的核心地帶，年均氣溫8.8 ℃，大于10 ℃的活動積溫3 300～3 680 ℃，無霜期156～165 d，晝夜溫差大(10～19 ℃)，有利于葡萄糖分積累；年均降水量191.9 mm，8、9月降水量僅為51.9和23.4 mm；光照資源豐富，年均日照達2 918.8 h。

1.2 供試材料

(1)供試葡萄。供試葡萄品種為當地主栽鮮食品種紅地球(Red Globe)，又名紅提，4年生。

(2)供試土壤。試驗區(qū)土壤為初育土綱，風沙土土類。土壤剖面0～20、20～40、40～60、60～80 cm各層土壤基本理化性質見表1。

表1 試驗地土壤基本理化性質

1.3 試驗設計

試驗采用單因素多水平隨機區(qū)組設計，統一水肥一體化管理，小區(qū)面積210 m2，重復3次，設置處理5個：①旁邊大田滴灌灌水量(簡稱T)(按水井抽水量分攤)，通過對旁邊一農戶打深水井安裝滴灌灌水系統灌水進行調查發(fā)現，農民不知道每次滴多少方水合適，唯一的判斷標準就是用鐵鍬挖一鍬，如果土壤濕度較大，就停止灌水，通過水表均分，灌水量8 000 m3/hm2，施肥為常規(guī)施肥。②農戶溝灌灌水量(簡稱T1)，通過調查估算，農民全生育期一般灌水12～13次，全生育總灌水量15 000～19 500 m3/hm2；施肥為常規(guī)施肥。③滴水4 500 m3/hm2(簡稱T2)，根據預先設計好的水肥分配表來進行滴水，并根據生育期需水特征及氣候狀況決定滴灌水量分配，合計滴水14次；施用NPK滴灌肥720 kg/hm2，根據生育期需肥特征確定施肥時期，結合實際經驗，滴肥8次，單次滴肥90 kg/hm2。④滴水6 000 m3/hm2(簡稱T3)，施用NPK滴灌肥720 kg/hm2，灌水及施肥方法同上。⑤滴水7 500 m3/hm2(簡稱T4)，施用NPK滴灌肥720 kg/hm2，灌水及施肥方法同上。

化肥種類及有效含量為：氮肥為尿素[CO(NH2)2]，含N 46%；磷肥為磷酸一銨(NH4H2PO4)，含P2O546%，含N 11%；鉀肥為硫酸鉀(K2SO4)，含K2O 50%；微肥鐵、鋅、錳分別為分析純硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸錳；本文中提到的NPK滴灌肥以及全營養(yǎng)滴灌肥都是根據葡萄需肥規(guī)律，選用水溶性較好的化學肥料配合而成，分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中N∶P2O5∶K2O比例分別為：3.8∶1∶1.25、1∶1.25∶1、1∶1∶3.2。

1.4 研究方法

(1)樣品的采集及處理。于生育期第1次施肥前期和第8次施肥20 d后采集土樣，為了使土樣具有代表性，分別在每個處理隨機選3個點，每個點在葡萄兩株之間、距葡萄樹主桿20、40 cm處，3點采集土壤并重復混勻，用四分法取0～20、20～40 cm表層與次表層的土壤樣品，同時挖剖面采取環(huán)刀樣和分析樣。然后將樣品裝入塑料袋、標記密封，帶回實驗室自然風干、磨碎、過篩、裝袋、貼標簽以備用。

(2)樣品測定方法。①土壤理化性質分析。土壤理化性質采用常規(guī)分析方法[6,7]：其中，pH (水土比為5∶1)用PHS-25精密酸度計測定；全鹽用DDS-11 電導率儀測定；有機質采用重鉻酸鉀滴定法-外加熱法測定；全氮用硫酸消煮蒸餾法；堿解氮用堿解擴散法測定；速效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀用1 mol/L醋酸銨溶液浸提-火焰光度法；密度和田間持水量用環(huán)刀法測定。鐵、鋅、錳的測定采用原子吸收分光光度法。②生育期指標的測定每個生育階段測取生長指標新梢長和葉綠素含量，新梢長為基部到頂端的垂直高度，用卷尺測定；立秋后測定秋稍的長度；葉綠素含量用SPAD-502 葉綠素計測定；果實膨大期用CIRAS∶2(英國)光合儀測定光合特性，在灌溉周期中間選擇晴朗無云日，各處理選取5片長勢均勻、健康且受光角度一致的新成熟葉片，從9∶00 到18∶00，每隔2 h測定1次，分別測定記錄凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(E)、葉片氣孔導度(Gs)、胞間 CO2濃度(Ci)；全生育期用TDR(德國)測定土壤的含水量變化。③果實品質的測定。葡萄收獲后立即測定葡萄品質。測定葡萄成熟時果實的品質，每處理隨機采集有代表性的果穗10個，每個處理取20粒葡萄，用手持糖量計測定果實可溶性固形物含量；果實酸度采用NaOH滴定法測定，可溶性糖采用苯酚比色法測定，還原糖用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，維生素C用2，4-二硝基苯肼比色法測定。

1.5 統計分析

所有試驗數據采用Microsoft office Excel2003計算處理，方差分析LSD多重比較等都由SAS 8.01數據統計軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同灌水量對紅地球葡萄生長發(fā)育的影響

(1)不同灌水量對紅地球葡萄葉綠素的影響。由表2可知，隨著紅地球葡萄生育期的延長，不同灌水量下葉綠素含量也發(fā)生著相應的變化，滴灌與溝灌相比葉綠素含量顯著增大，表明滴灌條件下紅地球葡萄樹體對營養(yǎng)物質和水分的吸收均勻且迅速，葉片合成產物增加；不同的生育期相同的滴管條件下，隨滴水量的增大，葉綠素先增大后降低，滴水量在6 000 m3/hm2時葉綠素含量最高可達48.93、52.13和53.73。

表2 不同灌水量對紅地球葡萄葉綠素的影響

(2)不同灌水量對紅地球葡萄新稍和秋稍的影響。表3可知，隨著紅地球葡萄生育期的延長，不同灌水量下新稍長和秋稍長也發(fā)生著相應的變化，在滴水量較小的情況下(4 500 m3/hm2)，紅地球新梢生長受抑制，表明滴灌數量需更大些；相同滴灌條件下，隨著滴水量的增大，新梢迅速生長，差異顯著，表明風沙土水分蒸發(fā)蒸騰損失很快的葡萄園，適時適量地滿足水分對于促進葡萄的生長發(fā)育十分重要，盲目追求較低的滴灌量以實現節(jié)水將造成嚴重的后果；而秋稍長卻表現出了相反的狀況，在滴水量較小的情況下(4 500 m3/hm2)，紅地球葡萄秋稍生長較快，相同滴灌條件下，隨著滴水量的增大，秋稍生長速度放緩，差異顯著，可能是秋天雨水較多，一直處于水分脅迫狀態(tài)的處理由于降雨多水分充足出現了瘋長。

表3 不同灌水量對紅地球葡萄新梢和秋梢的影響

2.2 不同灌水量對紅地球葡萄光合特性的影響

(1)不同灌水量對紅地球葡萄果實膨大期光合特征的影響。圖1可知，4年生紅地球葡萄葉片凈光合速率日變化整體呈現出高低雙峰曲線，高峰值大約出現在上午11∶00左右，溝灌和滴灌處理都是在下午13∶00出現休眠現象，凈光合速率下降，各處理到15∶00均出現小峰值，但其值明顯低于最高峰值。常規(guī)溝灌灌溉下，葡萄葉片凈光合速率(Pn)值顯著高于各個滴灌灌水處理；溝灌灌水處理的凈光合速率最高，其次為滴水7 500 m3/hm2的處理，雖然二者土壤水分含量差別明顯，但光合速率差異不顯著；滴水6 000 m3/hm2和滴水4 500 m3/hm2的處理土壤水分含量差別明顯，對應凈光合速率差別也很顯著。溝灌灌水處理的全天凈光合速率之和顯示(凈光合速率日累計值)凈光合速率日累計值最大達42.05 μmol/(m2·s)，滴水4 500 m3/hm2的處理凈光合速率日累計值最小，僅為27.43 μmol/(m2·s)。

圖1 紅地球葡萄凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度日變化

葡萄葉片蒸騰速率與凈光合速率有著密切關系，一般當水分虧缺時其蒸騰速率也會隨之降低[8]。圖1可以得知，溝灌灌水處理和滴水7 500 m3/hm2處理蒸騰速率(E)日變化呈拋物線分布，頂點位于上午11∶00，滴水6 000 m3/hm2和滴水4 500 m3/hm2處理呈雙峰弧線分布，大小規(guī)律與凈光合速率日變化的順序基本一致。受土壤水分的影響，溝灌灌水處理的紅地球葡萄的蒸騰速率處于較高水平，滴水4 500 m3/hm2處理著由于土壤水分含量較低，水分脅迫程度較大，蒸騰速率最低。

圖1可知，4年生紅地球葡萄氣孔導度日變化整體也呈現出高低雙峰曲線，和凈光合速率很像，溝灌灌水處理的氣孔導度顯著高于其他滴管灌水的處理，且變化較為明顯。土壤水分適宜時，紅地球葡萄葉片的氣孔開放程度對干旱環(huán)境變化較為敏感，但隨著水分脅迫程度的增加，氣孔導度也會隨之降低。滴水4 500 m3/hm2處理氣孔導度在13∶00之前最低，但在13∶00開始增大，增大的幅度大于滴水6 000 m3/hm2和滴水7 500 m3/hm2的處理。

CO2是葉片進行光合作用合成有機物的為原料，若CO2量減少，必然影響光合速率和有機物的合成量。圖1看出，胞間CO2日變化規(guī)律恰恰和蒸騰速率相反，呈倒拋物線分布，除滴水最多的處理外最低點均位于13∶00。溝灌灌水處理的胞間CO2濃度較為穩(wěn)定，且明顯高于各滴灌灌水處理，各滴水處理下的胞間CO2(Ci)隨滴水量的增大依次增大。這種規(guī)律與氣孔導度的變化規(guī)律也有很大關系，CO2是通過氣孔進入植物體，氣孔的開度與進入植物體的CO2量直接相關。隨著水分脅迫程度的加大，各處理氣孔導度依次降低，胞間CO2濃度也同時隨之降低。

(2)不同灌水量對紅地球葡萄水分利用效率WUE的影響。葡萄的水分利用效率受凈光合速率和蒸騰速率的影響，不同時間段，凈光合速率和蒸騰速率的變化有差異，因此二者的比值也會存在差異，對比圖1和圖2可知，滴水多的處理水分脅迫程度低，水分利用效率也就越低，但11∶00至17∶00間，滴水較少的處理受水分脅迫較重，水分利用率明顯高于滴水較多的受脅迫程度較低的處理；由此分析得知，雖然溝灌灌水處理土壤水分供應充足，但葉片水分利用率較低，水分的無效消耗較多，不利于紅地球葡萄產量的形成和品質的提升；相反，滴灌灌水能夠增加水分的利用效率，既能達到節(jié)水的目的，又能提高4年生紅地球葡萄的產量和改善品質。

圖2 紅地球葡萄水分利用效率日變化

2.3 不同灌水量對紅地球葡萄產量及品質的影響

在半干旱區(qū)風沙土上，水分對葡萄的生長發(fā)育及產量、品質的影響較大。滴灌處理的產量都明顯高于溝灌；滴水量較小的情況下(4 500 m3/hm2)紅地球產量較低，只有22.42 t/hm2，但產量還是高于溝灌灌水處理的(20 t/hm2)；相同的滴灌條件下，施用滴灌肥數量相同時，隨滴灌滴水量的增大，葡萄產量也相應增大，但當滴灌滴水量超過7 500 m3/hm2時產量相應降低，表明適宜的滴水有利于紅地球葡萄產量的提高。灌水量6 000 m3/hm2的處理紅地球葡萄產量最高，達到了29.55 t/hm2，比溝灌灌水的處理增產47.75%(見圖3)。

圖3 不同灌水量對紅地球葡萄產量的影響

對滴灌水量與紅地球葡萄產量的結果進行模擬，得出二者的關系為：

y=41.757+8.807 8x-0.010 7x2，R2= 0.942 1

(1)

灌水量的一次項系數為正，而二次項系數為負，表明出典型的拋物線線性關系；根據邊際分析原理，dy/dx=0時，紅地球葡萄產量最高，由此而計算4年生紅地球的最高產量灌水量為Nmax=6 173.7 m3/hm2。

2.4 不同灌水量對紅地球葡萄果實品質的影響

由表4可見，不同的滴水量處理下4年生紅地球葡萄的品質有很大的差異。滴水7 500 m3/hm2處理Vc含量最高，與溝灌灌水處理有顯著性差異，并且在相同處理下，隨著滴水量的增加，Vc含量也表現出了增加的趨勢。

表4 不同灌水量對紅地球葡萄果實品質的影響

果實的可溶性糖和還原性糖各滴水處理間無顯著差異，但各滴灌處理的可溶性糖與溝灌處理有顯著性差異，并且在相同處理下，隨著滴水量的增加，可溶性糖含量也有增加的趨勢。果實的可溶性固形物滴水4 500 m3/hm2的處理最高，相同的處理下，隨著滴水量的增加，果實的可溶性固形物含量有降低的趨勢，說明著色期控水有利于果實的可溶性固形物的提升，在生產中后期應該適量的控水來提升果實的品質。

果實的總酸除滴水7 500 m3/hm2的處理外，其他滴灌處理的都顯著小于溝灌處理的，相同的處理下，隨著滴水量的增加，果實的總酸有明顯的上升趨勢，表明后期適當的控水有利降低果實的總酸；滴水4 500 m3/hm2的處理果實的總酸最低，并且果實的總糖也最高，因此果實的糖酸比最大，達到了24.67，與其他各滴灌處理有顯著性差異，說明后期適當的控水不僅能增加果實的總糖，還能降低果實的總酸，增大糖酸比，改善果實的風味和口感。

3 結 語

(1)與溝灌相比，滴灌灌水能提高葡萄葉片的葉綠素含量，促進新稍的增長，能夠增加葡萄果實的總糖、Vc含量，明顯的降低果實的總酸，增大糖酸比，改善了果實的品質，最終增加紅地球葡萄的產量。

(2)灌水量6 000 m3/hm2的處理紅地球葡萄產量最高，達到了29.55 t/hm2，比溝灌灌水的處理增產47.75%。對滴灌水量與紅地球葡萄產量的結果進行模擬，得出二者的關系為：y=41.757+8.807 8x-0.010 7x2，R2=0.942 1；由此計算出4年生紅地球的最高產量滴水量為Nmax=6 173.7 m3/hm2。

(3)相同的處理下，滴水4 500 m3/hm2的處理能夠提高果實的總糖降低果實的總酸，提高水分利用效率最高，但整個生育期內長勢較弱，達到了節(jié)水的目的但無法獲得高產；滴水7 500 m3/hm2的處理新稍生長較快，能夠提高果實的Vc和可溶性糖含量，但總酸含量也高；滴水6 000 m3/hm2的處理紅地球葡萄生長良好，產量最高，果實的Vc和可溶性糖含量也較高，生產上不僅能夠達到節(jié)水的目的，還能提高紅地球葡萄的產量、改善果實的品質，應作為半干旱區(qū)風沙土4年生紅地球葡萄的一個合理灌溉量。

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