日光溫室延后栽培葡萄滴灌灌溉制度試驗(yàn)研究

殷常青，費(fèi)良軍，李 淵，汪愛科

(西安理工大學(xué)，西安 710048)

設(shè)施是一種投入和產(chǎn)出較高的農(nóng)業(yè)種植模式，其經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于常規(guī)種植的糧食作物，設(shè)施產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為提高農(nóng)民收入、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展的有效途徑之一。甘肅省天祝縣設(shè)施農(nóng)業(yè)近幾年有了快速的發(fā)展，2015年種植面積達(dá)到66.7 hm2。日光溫室及滴灌設(shè)施的發(fā)展，改變了種植作物下墊面條件與溫室小氣候狀況，農(nóng)田水分狀況和生長環(huán)境從根本上發(fā)生了變化[1]。楊寶臣、嚴(yán)大義等總結(jié)了日光溫室葡萄栽培技術(shù)、灌溉制度、病蟲害防治以及管理上應(yīng)當(dāng)注意的問題[2,3]；周廣文通過試驗(yàn)得出日光溫室葡萄栽培水肥土管理技術(shù)要點(diǎn)[4]。至今，有關(guān)非耕地日光溫室延遲栽培果樹滴灌灌溉制度的實(shí)驗(yàn)研究為數(shù)不多。為了使設(shè)施農(nóng)業(yè)得以持續(xù)健康的發(fā)展，本文對日光溫室葡萄滴灌灌溉制度進(jìn)行了研究，從而推動設(shè)施產(chǎn)業(yè)向著更科學(xué)的方向發(fā)展。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

實(shí)驗(yàn)區(qū)位于甘肅省武威市南部的天祝縣，屬于高寒陰濕山區(qū)。地理位置介于東經(jīng)102°07′～103°46′，北緯36°31′～37°55′之間，海拔2 040～4 874 m，年平均氣溫1.5 ℃，無霜期為120 d，平均風(fēng)速10 m/s，日照實(shí)數(shù)2 500～2 700 h；天氣多變，山地氣候垂直差異大，屬于典型的屬大陸性高原氣候，適合溫室葡萄延遲栽培。年均降水量350 mm，土壤田間持水量32.5%，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量26.1 g/kg、全氮1.5 g/kg、堿解氮220.0 mg/kg、速效磷17.7 mg/kg、速效鉀254.0 mg/kg，地下水埋深>40 m[5,6]。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與監(jiān)測

(1)試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)。試驗(yàn)開始于2014年5月葡萄休眠期結(jié)束，從5月1號葡萄發(fā)芽開始觀測至2014年12月下旬葡萄成熟采收結(jié)束，對葡萄的一個完整生育周期進(jìn)行了灌溉試驗(yàn)研究。按照葡萄不同物候期的需水特征以及對水分的敏感程度，將整個生長期分為關(guān)鍵期和非關(guān)鍵期。各生育期的灌水定額設(shè)置為150、300和450 m3/hm23個水平，灌溉周期設(shè)置為16、20和25 d 3個水平，試驗(yàn)設(shè)有6個處理，每個處理3個重復(fù)，共設(shè)18個試驗(yàn)小區(qū)。

(2)試驗(yàn)小區(qū)田間布設(shè)。試驗(yàn)區(qū)種植的葡萄品種為7 a樹齡的美國紅提，栽培方式為單臂籬架，定植于2008年。株距為0.8 m，行距1.5 m，小區(qū)面積10.5 m2(7 m×1.5 m),平均種植葡萄8株，試驗(yàn)小區(qū)采用順序布置，日光溫室入口處與試驗(yàn)區(qū)兩端均設(shè)有保護(hù)區(qū)。

(3)滴灌設(shè)備配置及灌水量控制。溫室葡萄采以自來水為灌溉水源。灌水系統(tǒng)首部配有加壓泵、過濾器、水表、壓力表、施肥罐和閥門進(jìn)行控制和計(jì)量。灌溉方式為滴灌，灌水量由精度0.000 1 m3水表控制，支管為Φ=40 mm PVC管，支毛管連接處均設(shè)有球閥便于各小區(qū)單獨(dú)控水；每個小區(qū)鋪設(shè)一條滴灌帶，滴灌帶滴頭與葡萄樹的根部保持10 cm的距離，滴頭間距0.3 m，滴頭流量2.3 L/h。

(4)試驗(yàn)區(qū)田間管理。試驗(yàn)區(qū)采用統(tǒng)一管理的方式。主要工作包括施肥、整形修剪、抹芽、摘心、綁蔓、蔬果、打藥以及室內(nèi)溫度、濕度的調(diào)控。科學(xué)施肥是影響葡萄生長、產(chǎn)量以及品質(zhì)的重要因素，整個生育期內(nèi)施肥6次：休眠期施以畜禽糞約6.0～7.5 萬kg/hm2；5月10號左右(萌芽期)進(jìn)行追肥尿素200～300 kg/hm2；6月上旬(抽蔓期)施加配方肥料150 kg/hm2；7月上旬(開花期)第三次施肥：尿素50 kg/hm2，水溶肥50 kg/hm2，有機(jī)肥料30 kg/hm2；8月中旬(果實(shí)膨大期)為了促進(jìn)果實(shí)的膨大追施尿素200～300 kg/hm2，硫酸鉀300～400 kg/hm2，腐殖酸混合肥(N-P2O5-K2O:10-10-10)250～350 kg/hm2；10月中旬(著色成熟期)最后一次追施硫酸鉀200 kg/hm2，磷酸二氫鉀500 kg/hm2。室內(nèi)溫度、濕度主要通過調(diào)節(jié)通風(fēng)口大小與時(shí)間來控制，最高溫度<30 ℃，濕度控制在70%以下[5]。

(5)數(shù)據(jù)處理。利用Excel2010軟件對所有觀測數(shù)據(jù)分析處理、繪圖；采用SPSS20.0軟件對不同灌水處理產(chǎn)量進(jìn)行差異性分析，得出顯著水平；利用Matlab2012軟件對葡萄滴灌灌水次數(shù)、灌水定額和產(chǎn)量之間進(jìn)行二次回歸擬合并得出回歸數(shù)學(xué)模型。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)觀測結(jié)果

日光溫室葡萄滴灌不同灌水處理要素與水分生產(chǎn)率結(jié)果如表1所示。試驗(yàn)所有6個處理當(dāng)中，T3處理的產(chǎn)量為3.49萬kg/hm2，達(dá)到最高，灌溉定額為4 350 m3/hm2，水分生產(chǎn)率為8.02 kg/m3；T1處理的產(chǎn)量最低，2.35萬kg/hm2，灌溉定額為2 100 m3/hm2，水分生產(chǎn)率為11.9 kg/m3。T3、T1產(chǎn)量差異顯著，由于在葡萄營養(yǎng)生長與生殖生長需水關(guān)鍵期，T3處理灌水量滿足了葡萄需水要求，T1產(chǎn)生水分脅迫導(dǎo)致減產(chǎn)。

表1 日光溫室葡萄滴灌灌溉制度實(shí)驗(yàn)處理Tab.1 The treatments of drip grape irrigation schedule in sunlight greenhouse

3.2 不同灌水處理對溫室葡萄耗水量的影響

葡萄耗水量利用水量平衡原理計(jì)算。由表2可以看出，葡萄在滴灌條件下，不同的灌水定額對各生育期耗水強(qiáng)度以及耗水量產(chǎn)生了很大的影響：各生育期葡萄耗水量隨著灌水定額的增大而增加，T3處理耗水量為最大；耗水強(qiáng)度隨著灌水量差距的變大差異性達(dá)到顯著水平，整個生育期內(nèi)二者呈正相關(guān)關(guān)系。耗水量大小表現(xiàn)為：果實(shí)膨大期>抽蔓期>著色成熟期>萌芽期>開花期。

表2 不同灌水處理對溫室葡萄耗水量的影響Tab.2 The influence of drip grape water consumption under different treatment in greenhouse

3.3 試驗(yàn)不同處理產(chǎn)量差異顯著性分析

用SPSS20.0軟件對整個試驗(yàn)不同灌水處理產(chǎn)量進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表3所示。

表3 試驗(yàn)不同灌水處理產(chǎn)量方差分析表Tab.3 Analysis of variance for yield different irrigation treatments

注：a=0.05，F(xiàn)=2.51；a=0.01，F(xiàn)=3.71。

試驗(yàn)不同灌水處理產(chǎn)量方差分析結(jié)果顯示，F(xiàn)=3.446>F0.05=2.51，顯著性水平為0.037在a=0.01～0.05范圍之內(nèi)，說明不同灌水處理葡萄產(chǎn)量差異性達(dá)到顯著水平。

3.4 灌溉制度各要素優(yōu)化選擇

灌溉制度的優(yōu)化是對灌水次數(shù)、灌水時(shí)間、灌水定額等要素進(jìn)行優(yōu)化選擇。以單位面積產(chǎn)量最高為原則，對各生育期不同灌水要素下的產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，產(chǎn)量最高的灌水次數(shù)、灌水時(shí)間、灌水定額即為該生育期的最優(yōu)灌水次數(shù)、灌水時(shí)間、灌水定額。

根據(jù)表1監(jiān)測結(jié)果，從產(chǎn)量和節(jié)水角度經(jīng)優(yōu)化選擇得出滴灌葡萄各生育期最優(yōu)灌水要素：萌芽期最適宜灌水次數(shù)為1次，灌水定額150 m3/hm2，階段灌水量為150 m3/hm2；抽蔓期最適宜灌水次數(shù)3次，最適宜灌水定額為300 m3/hm2，階段灌水量900 m3/hm2；開花期最適宜灌水次數(shù)為1次，灌水定額為300 m3/hm2，階段灌水量300 m3/hm2；果實(shí)膨大期最適宜灌水次數(shù)7次，灌水定額為300 m3/hm2，階段灌水量2 100 m3/hm2；著色成熟期最適宜灌水次數(shù)2次，灌水定額為450 m3/hm2，階段灌水量為900 m3/hm2；滴灌葡萄全生育期最適宜灌水次數(shù)14次，灌水定額為310.71 m3/hm2，最適宜灌溉定額為4 350 m3/hm2(見表4)。

3.5 灌溉制度選優(yōu)

根據(jù)表4所示灌溉制度要素的選優(yōu)分析，得出延遲栽培滴灌葡萄在全生育期灌溉制度：平均灌水14次，平均灌水定額為310.71 m3/hm2，灌溉定額4 350 m3/hm2，見表5。

3.6 灌水次數(shù)與灌溉定額對葡萄產(chǎn)量的影響

通過Matlab20.0軟件，以灌水定額x、灌水次數(shù)y為自變量，產(chǎn)量Y為因變量，進(jìn)行二元二次多項(xiàng)式回歸擬合并得出回歸數(shù)學(xué)模型如下：

Y=-3 515+12.34x-0.001 481x2+6 068y-

222.5y2+0.250 2xyR2=0.968 4

(1)

由此可以看出葡萄滴灌灌水次數(shù)和灌溉定額對產(chǎn)量影響顯著，并做出產(chǎn)量與灌水次數(shù)、灌溉定額的三維響應(yīng)擬合圖見圖1。

表4 葡萄各生育期不同灌水處理效果選優(yōu)表Tab.4 The selection of different irrigation treatments each growth stages

表5 日光溫室滴灌葡萄全生育期適宜灌溉制度Tab.5 The irrigation schedule of drip grape in sunlight green house

圖1 灌水次數(shù)與灌溉定額對滴灌葡萄產(chǎn)量三維響應(yīng)圖Fig.1 Irrigation times and irrigation quota on drip irrigation grape of three-dimensional response

經(jīng)過對圖1分析得出：灌水次數(shù)與灌水定額值較小時(shí)葡萄產(chǎn)量隨著其值的增加而增大，到達(dá)一定值后隨著灌水次數(shù)與灌水定額的繼續(xù)增加產(chǎn)量逐漸減小，當(dāng)灌水次數(shù)為14次，灌水定額為4 350 m3/hm2時(shí)葡萄產(chǎn)量達(dá)到最大，最大值為4.39萬kg/hm2，這與田成龍(2011年)研究結(jié)果相一致。

4 結(jié) 語

(1)葡萄在滴灌條件下，不同灌水定額對各生育期的耗水強(qiáng)度以及耗水量產(chǎn)生了很大的影響：葡萄耗水量隨著灌水定額的增大而增加；耗水強(qiáng)度隨著灌水量差距的變大差異性達(dá)到顯著水平，整個生育期內(nèi)二者呈正相關(guān)關(guān)系。耗水量大小表現(xiàn)為：果實(shí)膨大期>抽蔓期>著色成熟期>萌芽期>開花期。

(2)利用SPSS20.0軟件對葡萄產(chǎn)量進(jìn)行方差分析，得出不同灌水處理葡萄產(chǎn)量差異性達(dá)到顯著水平，灌水次數(shù)和灌水定額對葡萄產(chǎn)量有很大影響。

(3)從產(chǎn)量和節(jié)水的角度分析，滴灌葡萄整個生育期最適宜灌水次數(shù)14次，平均灌水周期16 d，平均灌水定額為310.71 m3/hm2，灌溉定額4 350 m3/hm2。其中，萌芽期持續(xù)20 d，該生育期適宜灌水次數(shù)為1次，灌水周期20 d，次均灌水量150 m3/hm2，階段灌水量為150 m3/hm2；抽蔓期持續(xù)34 d，適宜灌水次數(shù)為3次，灌水周期11 d，次均灌水量300 m3/hm2，階段灌水量為900 m3/hm2；開花期持續(xù)24 d，灌水次數(shù)為1次，灌水周期24 d，次均灌水量300 m3/hm2，階段灌水量為300 m3/hm2；果實(shí)膨大期持續(xù)75 d，適宜灌水次數(shù)為7次，灌水周期10 d，次均灌水量300 m3/hm2，階段灌水量為2 100 m3/hm2；著色成熟期持續(xù)75 d，適宜灌水次數(shù)為2次，灌水周期37 d，次均灌水量450 m3/hm2，階段灌水量為900 m3/hm2。

(4)通過Matlab20.0軟件擬合分析得知葡萄產(chǎn)量隨著灌水次數(shù)與灌水定額的增加先增大后減小，當(dāng)灌水次數(shù)為14次，灌水定額為4 350 m3/hm2時(shí)葡萄產(chǎn)量達(dá)到最大值4.39萬kg/hm2。

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