水肥耦合在賀蘭山東麓釀酒葡萄上的應用效果研究

陳天祥，王 銳,2，紀立東，孫 權,2

(1. 寧夏大學農學院，銀川 645021；2. 葡萄與葡萄酒教育部工程研究中心，銀川 645021； 3. 寧夏農林科學院 農業資源與環境研究所，銀川 645002)

寧夏賀蘭山東麓地處北緯36°～42°，被國內外公認為是最適宜種植釀酒葡萄的“黃金地帶(北緯38°)”，也是全國三大葡萄酒地理標志保護產區之一[1]。賀蘭山東麓干旱少雨，土壤富含石礫，土壤質地多為砂壤至砂壤偏輕，土壤有機質、氮、磷、鉀含量很低，營養元素常處于虧缺狀態[2]。自治區規劃要在該地區建設百萬畝葡萄長廊，而賀蘭山東麓地表水資源及自然降水分布的自然條件缺限制葡萄長廊的發展[3]。因此，解決水肥合理高效利用成為促進當地葡萄酒產業發展的瓶頸。

養分與水分有密切的關系，因為植物得到的營養離子是溶解在土壤的溶液中，并且葡萄營養吸收憑借土壤- 根- 莖路徑的水流[4]。在研究葡萄營養規律的基礎上，有針對性地采取合適的營養調控途徑，提高樹體營養貯存水平，可改善葡萄品質，提高葡萄產量[5]。梁錦繡[6]等通過分析賀蘭山東麓土壤水分運動變化的規律、水肥交互效應和施肥對土壤水分利用的影響。認為施肥提高了土壤有效水分的利用、釀酒葡萄的蒸騰效率和水分利用效率。另外，不同養分在葡萄產量和品質形成中有不同的作用，施肥量越高，葡萄產量也就越高，但糖度、著色不一定高，不同的灌溉量和灌溉方式對葡萄產量品質形成都有影響，灌水量太大則葡萄品質不好，滴灌有利于葡萄產量和品質提高[7]。李銘等發現氮磷鉀肥對葡萄葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、細胞間CO2濃度均有調節作用[8]。因此，根據釀酒葡萄不同生育期對肥料的要求確定施肥水平，根據葡萄需水規律確定其不同灌溉方式、灌水量和灌水時期，對葡萄園進行綜合水肥管理，建立最優的合理灌溉制度，以此提高葡萄水分利用率和肥料利用率[9]。這些都是促進葡萄吸水吸肥，提升葡萄產量和改善葡萄品質的有效措施。

水肥耦合是解決寧夏賀蘭山地區砂質土壤漏水漏肥的理想途徑，該方法既可以解決施肥和灌溉產生的生產成本，又可大大減少肥料的施用量，水、肥效率同步提高。該地地區灌水多采用大水漫灌，灌溉量高達12 000～18 000 kg/hm3，而水資源利用率僅為54%，這種灌溉方式不僅對水資源浪費大，也對土壤養分造成了強烈淋溶[3]。而水肥耦合在節水條件下可以提高作物對水分﹑養分的利用率，穩定作物產量，提高品質[10]，對促進釀酒葡萄產業的發展具有重要意義。本試驗研究了水肥耦合對賀蘭山東麓地區釀酒葡萄品質﹑產量﹑肥料利用率及果實養分吸收的影響，以期為該地區釀酒葡萄產業的健康發展提供實踐指導。

1 材料與試驗方法

1.1 試驗區概況

試驗于2014年4月至10月，在寧夏玉泉營農場南大灘釀酒葡萄基地進行，以當地主栽釀酒葡萄品種之一的四年生“蛇龍珠”為供試對象。該地區屬中溫帶干旱氣候區，年均溫為8.8 ℃，晝夜溫差大，光照充足，無霜期160～170 d，年降水量198 mm，降水量小，蒸發量大，為賀蘭山東麓沖積扇與黃河沖積平原之間的寬闊地帶，高溫和多風是其主要氣候特點。試驗地土壤類型以風沙土為主，富含石礫，保水保肥能力差。

1.2 試驗設計

(1)試驗采用兩因素三水平完全隨機區組設計，生育期灌水量分3個梯度，即W1：3 150 m3/hm2，W2：4 950 m3/hm2，W3：6 450 m3/hm2。生育期施肥量分3個梯度，即F1：480 kg/hm2，F2：720 kg/hm2，F3：960 kg/hm2；肥料配比分3種，即Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，各型肥中氮磷鉀比例見表1。本試驗共9個處理，分別為：W1F1，W1F2，W1F3，W2F1，W2F2，W2F3，W3F1，W3F2，W3F3，各處理設3個重復。具體灌水和施肥方案如表1。

表1 灌水和施肥配比方案Tab.1 Matching program of irrigation and fertilization

(2)基肥全部用商品生物有機肥，施用量為9 000 kg/hm2；距離主干兩側0.3 m，開0.4 m深，0.3 m寬的溝槽，生物有機肥撒勻，回填少量土摻和后將其填埋，基肥不施用任何化肥。

1.3 測定方法

1.3.1葡萄長勢和產量的測定

用鋼卷尺測量株高﹑新梢長度和副梢長度，葡萄葉片成熟時采用 SPAD-502葉綠素測定儀測量中上部葉片的葉綠素含量，并采集成熟葉片測定百葉鮮重和干重等生長發育指標。葡萄2014年10月采收，葡萄采收時同時稱量每小區實際產量，折算為公頃產量，進行統計分析。

1.3.2葡萄品質的測定

葡萄收獲后即刻測定葡萄成熟時果實的品質，每個處理隨機采集有代表性的果穗10個，每個處理可摘取20粒葡萄，果實酸度采用NaOH滴定法測定[11]，采用手持糖量儀測定果實可溶性固形物含量，糖酸比通過計算獲得，采用苯酚法測可溶性糖含量，采用福林-丹寧斯(Folin-Denis)法測定單寧含量，采用pH示差法測定葡萄果皮中的總花色苷。

1.4 統計分析

對所測得的數據用 Excel 2007進行整理，通過SAS 8.1統計軟件進行統計分析。采用鄧肯多重極差法對不同處理下釀酒葡萄長勢、品質進行顯著性檢驗，顯著性水平為(p<0.05%,n=5)。

2 結果與分析

2.1 水肥耦合對釀酒葡萄生長發育的影響

由表2可知，株高隨灌水量和施肥量的增加顯著增高，W3F3最高。施肥量一定，灌水3 150和4 950 m3/hm2時，新梢長隨著施肥量的增加均呈現出增長的趨勢，而4 950 m3/hm2的灌水量促進效果顯著，W2F3達到96.40 cm，顯著高于W2F1，此時施肥量為960 kg/hm3。而灌水6 450 m3/hm2促進了新梢長，但各處理間不存在顯著性差異。施肥量一定，灌水量的增加對新梢生長無顯著的促進作用。灌水量一定時，副梢長隨施肥量增加均呈現出增加的趨勢，灌水量為6 450 m3/hm2時，施肥量對副梢長促進最顯著。W3F3達到了35.01 cm，顯著高于W3F1，超出27.5%。在施肥量一定的條件下，灌水量對副梢生長沒有顯著的促進作用。灌水量為4 950 m3/hm2時，NDVI隨施肥量的增加而增高，但差異不顯著。灌水量為6 450 m3/hm2時，隨施肥量的增加NDVI增加更明顯，W3F3表現最佳，該處理施肥量為960 kg/hm3。灌水量一定，SPAD隨著施肥量的增加表現出逐漸增高的趨勢，灌水6 450 m3/hm2對SPAD的促進效果明顯最顯著，W3F3最高。施肥量一定，SPAD隨灌水量的增加表現出增加的趨勢，同樣W3F3表現最高(p<0.05%)。

表2 水肥耦合對釀酒葡萄生長發育的影響Tab.2 Effect of water and fertilizer coupling on the growth of wine grape

2.2 水肥耦合對肥釀酒葡萄凈光合速率的影響

由表3可知，灌水量3 150 m3/hm2和4 950 m3/hm2時，葉片鮮干比和葉柄鮮干比隨著施肥量的增加均表現出增高的趨勢，灌水4 950 m3/hm2和施肥960 kg/hm2時效果最顯著。W2F3 葉片鮮干比相對W2F1、W2F2分別高17.42%、6.64%，葉柄鮮干比相對W2F1、W2F2分別高6.88%、3.76%。施肥量一定時，灌水量的變化對葉片鮮干比和葉柄鮮干比沒明顯影響。在灌水量一定的條件下，各組中隨施肥量的增加凈光合速率逐漸增大，當灌水量為4 950 m3/hm2時，施肥量的增加對光合作用的促進效果最好，施肥960 kg/hm2時表現最佳，W2F3分別比W2F1、W2F2高12.59%、5.39%。施肥量一定的條件下，灌水量的增加對凈光合速率的影響不明顯。灌水量一定時，蒸騰速率隨施肥量的增加而逐漸增高。灌水量為6 450 m3/hm2時，水肥耦合處理對蒸騰速率的影響最大，此時W3F3最高，相對W3F1、W3F2高10.09%、7.59%，灌水量為4 950 m3/hm2時效果次之。灌水量一定時，增加施肥量有助于提高水分有效利用率，灌水6 450 m3/hm2，施肥960 kg/hm2時效果最好。灌水量4 950 m3/hm2時，隨施肥量的增加氣孔導度逐漸升高，W2F3最高，相對于W2F1、W2F2高9.67%、1.93%。胞間CO2濃度隨灌水量和施肥量的增加表現出降低的趨勢。

表3 水肥耦合對釀酒葡萄光合性質的影響Tab.3 Effect of water and fertilizer coupling on the photosynthetic properties of wine grape

2.3 水肥耦合對釀酒葡萄產量的影響

由表4可知，在灌水量一定的條件下，隨著施肥量的增加葡萄產量表現出增高的趨勢，灌水量為6 450 m3/hm2時，增加施肥量增產效果最顯著，W3F3顯著高于其他處理，此時施肥量為960 kg/hm2。施肥量一定，增加灌水量葡萄產量同樣增加效果顯著，W3F3顯著高于其他任何水肥處理。施肥量一定的條件下，灌水4 950 m3/hm2增加到6 450 m3/hm2時，單粒重均呈增大的趨勢，灌水量為6 450 m3/hm2時效果最明顯，當施肥量達到960 kg/hm2單粒重達到最高，W3F3單粒重達到2.68 g，顯著高于W1F1。灌水4 950 m3/hm2，施肥的增加促進了粒徑的增大，當施肥960 kg/hm2時，即W2F3粒徑達到最大，顯著高于W1F1和W1F2。當灌水量為4 950 m3/hm2，果穗長隨施肥量的增加表現出逐漸增大的趨勢，W2F3達到最高，顯著高于W2F1、W2F2 (p<0.05%)。

表4 水肥耦合對釀酒葡萄產量的影響Tab.4 Effect of water and fertilizer coupling on wine grape production

2.4 水肥耦合對釀酒葡萄品質的影響

由表5可知，灌水量為4 950 m3/hm2時，隨施肥量的增加可溶性固形物含量逐漸降低，W2F1達到21.63%，顯著高于W2F3。灌水6 450 m3/hm2時，隨施肥量的增加可溶性固形物含量有增高的趨勢，W3F3達到21.05%，顯著高于W3F1。水肥單一變動，可滴定酸含量變化不明顯，灌水量為4 950 m3/hm2時可滴定酸含量總體較低。灌水量一定，施肥量的增加對糖酸比的影響不規律，W2F2糖酸比最高，W2F3次之。灌水6 450 m3/hm2對可溶性糖含量和單寧含量影響顯著，W3F1最高，顯著高于W3F2、W3F3，此時施肥量為720 kg/hm2。總體上，水肥耦合處理提高了花色苷含量；灌水量為6 450 m3/hm2對花色苷的影響最大，W3F3最高，達到4.27 mg/g，顯著高于W3F2，此時施肥量為960 kg/hm2。總酚含量總體上表現出先降低后升高的趨勢，灌水量為3 150 m3/hm2時，總酚含量總體較高，W1F1顯著高于W1F2(p<0.05%)。

表5 水肥耦合對釀酒葡萄品質的影響Tab.5 Effect of water and fertilizer coupling on wine grape quality

3 討 論

樹體的健壯是高產優質的基礎。在不同滴灌水量下，葡萄新梢長、二次新梢長隨滴灌水量的增加而增大[12]。釀酒葡萄各生育期對水分的需求有很大差異，萌芽期和新梢生長期對水分的需求較多，這有利于葡萄葉片的形成[13]。本試驗發現施肥960 kg/hm2，灌水4 950 m3/hm2顯著促進了葡萄新梢生長，灌水量增加到6 450 m3/hm2對副梢長和株高促進作用顯著，葉片生長狀況也優于其他處理。高灌水量能增加根際養分的有效性，促進根系吸收養分。在葡萄新梢和副梢生長期的施肥比例為32∶8∶10，氮肥施用比例較高，配施磷鉀肥并提高灌水量，對樹體營養生長效果促進顯著，這與上述研究一致。

根系吸水吸肥狀況與凈光合速率和蒸騰速率密切相關。在半干旱區，葡萄凈光合速率和蒸騰速率隨灌水量增加而下降[12]。灌水條件不同，凈光合速率年變化呈先升高后降低的趨勢，蒸騰強度高灌水量比低灌水量高30.5%[14]。氣孔導度與胞間CO2濃度和水分蒸騰緊密關聯，進而影響凈光合速率和蒸騰速率，有研究發現氣孔導度[15]和胞間CO2濃度[16]與凈光合速率呈負相關。本試驗中，在施肥960 kg/hm2時，灌水6 450 m3/hm2對蒸騰速率和水分有效利用率促進最明顯，灌水4 950 m3/hm2對凈光合速率促進最明顯，蒸騰速率與上述研究一致，而凈光合速率隨灌水量增加波浪型變化。由于灌水初期根系養分濃度較高，阻止了水分吸收，葉片缺水導致氣孔導度下降，所以凈光合速率降低。高灌水量促進了養分吸收，根區細胞水勢降低，促進水分的吸收，氣孔導度隨之增大，從而提高凈光合速率。由此可見，灌水量和施肥量的交互變動，使得土壤養分濃度上下波動，根系吸水隨之波動，而水分是調節氣孔導度的關鍵，所以凈光合速率呈波浪形變化。

葡萄植株不同部位的果實對氮、磷、鉀的吸收量最大[17]。前人發現釀酒葡萄獲得高產的氮磷鉀比例為16.7∶25∶8.3(即2∶3∶1)[18]。本試驗在果實膨大期采用的氮磷鉀比例為15∶19∶16，氮肥施用量與上述研究基本一致，鉀肥和磷肥施用量較多，這有利于光合產物向果實轉移，從而提升產量。也有研究發現，水肥耦合的最佳模式為灌溉6 750 m3/hm2，施肥 1 298.55 kg/hm2[19]。本試驗發現灌水6 450 m3/hm2，施肥960 kg/hm2時，釀酒葡萄產量和單粒重顯著高于其他處理。粒徑﹑穗長與產量高低有著密切關系，灌水4 950 m3/hm2，施肥720 kg/hm2最顯著。由此可見，低灌水量制約了葡萄樹體對養分的吸收，灌水量通過影響植株對養分的吸收間接影響到果實產量。

糖酸比是評價釀酒葡萄品質的重要指標。滴灌供水下，釀酒葡萄果實的可溶性糖高于傳統溝灌，總酸降低，糖酸比增大[20]。在滴灌節水50%的基礎上，果實可溶性固形物含量顯著提高，葡萄果實總酸度顯著降低，進而改善品質[21,22]。赤霞珠葡萄漿果膨大期至著色期，1∶1∶1.5的氮磷鉀混配方式最利于可溶性固形物和花青苷含量的提高，漿果糖酸比較好[23]。本試驗中在灌水4 950 m3/hm2時，可溶性固形物和可滴定酸含量隨施肥量增加而降低，酸含量降低更劇烈，糖酸比提升明顯。灌水6 450 m3/hm2時，總酸含量比可溶性固形物含量升高更明顯。灌水4 950 m3/hm2糖酸比明顯優于灌水6 450 m3/hm2。高灌水量促進了養分吸收，但并不利于可溶性固形物的積累，不利于改善果實品質。果實著色期采用的氮磷鉀比例為9∶9∶32，氮肥和磷肥的施用水平與上述研究相一致。試驗中不同水肥措施對單寧﹑花色苷和總酚含量無顯著影響。

4 結 語

葡萄根系對水分和養分的吸收相輔相成，施肥效果隨灌水量的增加更明顯，而土壤養分濃度是制約根系吸收水分的關鍵因素。賀蘭山東麓土壤以風沙土為主，蓄水蓄肥能力差，要保持并提升葡萄產量和品質，需要較高的施肥量。因此，在釀酒葡萄樹體營養生長﹑開花和果實膨大各個時期內，施肥960 kg/hm2，并以4 950 m3/hm2為基礎，逐次增加灌水量。果實著色期，采用6 450 m3/hm2灌水量，施肥960 kg/hm2。果實成熟期，灌水4 950 m3/hm2，施肥720 kg/hm2有利于改善釀酒葡萄品質。

[1] 施 明, 司海麗, 朱 英, 等. 鈣鎂硫肥對賀蘭山東麓釀酒葡萄的影響[J]. 湖北農業科學, 2013, 52(20):4 878-4 881.

[2] 王靜芳, 孫權. 寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄發展的肥力制約因素與改良措施[J]. 農業科學研究, 2007,28(1):24-28.

[3] 杜 軍, 沈潤澤, 馬術梅, 等. 寧夏賀蘭山東麓葡萄滴灌灌溉水肥一體化技術研究[J]. 中國農村水利水電, 2013,(8):65-69.

[4] 王秀芹, 陳小波, 戰吉成, 等. 生態因素對釀酒葡萄和葡萄酒品質的影響[J]. 食品科學, 2007,27(12):791-797.

[5] 王靜芳, 孫 權. 寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄發展的肥力制約因素與改良措施[J]. 農業科學研究, 2007,28(1):24-28.

[6] 梁錦繡, 馬文艷, 尚紅鶯, 等. 賀蘭山東麓土壤水分運動及施肥對釀酒葡萄水分利用的影響[J]. 寧夏農林科技, 2004,(4):1-5.

[7] 郭紹杰, 吳新宏, 李 銘, 等. 水肥耦合對新疆克瑞森無核葡萄產量的影響[J]. 江蘇農業科學, 2013,41(10):125-126.

[8] 胡博然, 李 華, 康文懷, 等. 葡萄對水分脅迫的生物學機理研究進展[C]∥ 第二屆國際葡萄學術研討會論文集.太原:山西人民出版社, 2001:90-96.

[9] 李 銘, 郭紹杰, 蘇學德, 等. 氮磷鉀配施對新疆戈壁地滴灌克瑞森無核葡萄光合特性的影響[J]. 安徽農業科學, 2010,(24):13 220-13 222.

[10] 王春輝, 張宇霞, 于紅梅, 等. 局部根區灌溉水肥耦合效應的研究進展[J]. 安徽農業科學, 2013,(6):2 452-2 455.

[11] 鄒 琦. 植物生理學實驗指導[M]. 北京：中國農業出版社, 2000.

[12] 李昭楠, 李 唯, 劉繼亮, 等. 不同滴灌水量對干旱荒漠區釀酒葡萄光合及產量的影響[J]. 中國生態農業學報, 2011,19(6):1 324-1 329.

[13] 劉團結. 干旱半干旱區水分對釀酒葡萄的影響[J]. 現代農業科技, 2013,(16):90-90.

[14] 蘇學德, 李 銘, 郭紹杰, 等. 不同灌水量對戈壁地克瑞森無核葡萄光合特性及果實品質的影響[J]. 新疆農業科學, 2011,48(8):1 444-1 450.

[15] Cornish K, Radin J W, Turcotte E L, et al. Enhanced photosynthesis and stomatal conductance of Pima cotton (Gossypium barbadense L.) bred for increased yield[J]. Plant Physiology, 1991,97(2):484-489.

[16] 陳根云, 陳 娟, 許大全. 關于凈光合速率和胞間CO2濃度關系的思考[J]. 植物生理學通訊, 2010,(1):64-66.

[17] 牛銳敏, 許澤華, 陳衛平, 等. 賀蘭山東麓葡萄干物質積累及養分吸收量研究[J]. 中外葡萄與葡萄酒, 2014,(4):12-14.

[18] 王靜芳, 孫 權, 楊 琴, 等. 寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄肥料配比效應研究[J]. 中外葡萄與葡萄酒, 2007,(1):26-29.

[19] 王振華, 權利雙, 何建斌. 極端干旱區水肥耦合對滴灌葡萄耗水及產量的影響[J]. 節水灌溉, 2014,(6):4.

[20] 施 明, 朱 英, 司海麗, 等. 灌溉對賀蘭山東麓釀酒葡萄生長, 產量及品質的影響[J]. 節水灌溉, 2013,(10):1-3.

[21] 杜太生, 康紹忠, 閆博遠, 等. 干旱荒漠綠洲區葡萄根系分區交替灌溉試驗研究[J]. 農業工程學報, 2008,23(11):52-58.

[22] 王 銳, 孫 權, 張曉娟, 等. 合理灌溉施肥對賀蘭山東麓初果期釀酒葡萄的影響研究[J]. 節水灌溉, 2012,(6):9-11.

[23] 朱小平, 王同坤, 劉 微, 等. 不同施鉀量對赤霞珠葡萄品質及產量的影響[J]. 北方園藝, 2008,(9):24-26.