不同灌溉方式對干旱區幼齡葡萄生長影響的綜合評價

王娟娟

（新疆金達鑫工程建設有限公司，新疆庫爾勒841000）

不同灌溉方式對干旱區幼齡葡萄生長影響的綜合評價

王娟娟

（新疆金達鑫工程建設有限公司，新疆庫爾勒841000）

為探討不同灌溉方式對幼齡葡萄生長的影響，篩選出適合干旱區釀酒葡萄生產的最佳灌溉供水模式。以左側地下穴貯滴灌，右側地表滴灌（SDI-DI）、兩側地下穴貯滴灌（SDI-SDI）、左側地表滴灌，右側地下穴貯滴灌（DI-SDI）與兩側地表滴灌（DI-DI）這4種滴灌處理對幼齡葡萄根冠生物量、根系活力及葉片生理功能的影響進行綜合評價。結果表明：根冠比、蒸騰速率、凈光合速率與瞬時水分利用效率這4項指標是影響灌溉方式評價的主要因素；采用一側地表滴灌、一側地下穴貯滴灌的根區交替滴灌（DI-SDI）供水模式為最佳處理。研究結果為提高西北干旱區果樹水分利用效率提供了重要參考。

幼齡葡萄；根冠生長；灌溉方式；綜合評價

新疆是中國重要的特色林果產業基地，2012年新疆林果面積已突破134萬hm2，成為廣大人民群眾尤其是南疆少數民族致富增收的重要手段。但干旱缺水成為制約其可持續發展的關鍵因素，生產中迫切需要建立一種新的節水模式和標準以適應林果種植面積的快速擴大［1-2］。滴灌技術是在中國干旱半干旱區成功推廣的主要節水方法之一，目前主要以地表滴灌（surface drip irrigation，DI）為主。生產中發現地表滴灌容易導致果樹根系上浮，造成果樹對低溫、干旱等外源逆境的抵抗能力下降。中國新疆地區冬季凍土層較厚，根系上浮致使果樹凍害嚴重，影響果實產量和品質提高，制約了滴灌技術在果樹生產中的進一步推廣。根系分區交替灌溉（alternate partial root-zone irrigation，APRI）是近年來針對水資源日益緊缺與植物水分利用效率較低這一矛盾而提出的一種新的節水灌溉模式，滴灌技術的推廣為進行根區濕潤方式和根系微域環境的調控提供了技術保障。先進的工程技術和精確的田間管理結合才能發揮更好的節水增產效應，因此開展以滴灌技術為工程基礎的根區交替灌溉模式研究，篩選出滴灌技術與灌溉模式的最佳組合對于進一步提高果園水分利用效率和果樹水分利用效率具有重要的理論價值和現實意義［3-4］。

地下滴灌（subsurface drip irrigation，SDI）作為新的工程節水方法已成為新的研究熱點并在美國、西班牙等國進行了大面積推廣，研究表明地下滴灌較地表滴灌具有更加節水、提高水分利用效率、增產、提高品質的特點。鑒于此，本文在前人研究的基礎上，根據文獻［5］資料，采用熵值模型對干旱區幼齡葡萄灌溉方式進行綜合評價，以期篩選出適宜于干旱區釀酒葡萄生產的最佳滴灌模式和方法，為先進節水措施和技術的實際應用提供一定理論指導。

1 幼齡葡萄灌溉模式評價體系

根據文獻［5］數據資料，干旱區幼齡葡萄灌溉模式評價體系包括根系生長與葉片生理功能2個方面。其中根系生長又包括根表面積指數、根長、根質量密度、根體積密度與根冠比這5項指標；葉片生理功能包括蒸騰速率、凈光合速率與瞬時水分利用效率這3項指標。干旱區幼齡葡萄灌溉模式評價指標體系見表1。

表1 干旱區幼齡葡萄灌溉方式綜合評價體系

2 熵值模型

2.1 熵權計算

假設幼齡葡萄灌溉模式的評價方案為m個，評價指標為n個，則可以構成評價指標矩陣X=（xij）m×n，將矩陣X=（xij）m×n按照下式進行歸一化處理，形成判斷矩陣B=（bij）m×n。

式中，i為評價方案，j為評價指標；xmax、xmin分別為第j個指標在各方案中最大、最小值。

第j個評價指標的熵值Hj計算如下。

則第j個評價指標的熵權βj，得權重向量β=（β1，β2，βj，…，βn），即：

2.2 貼進度值計算

2.2.1 構建加權決策矩陣

將判斷矩陣B=（bij）m×n與評價指標權重相乘，得加權決策矩陣：R=（rij）m×n。

2.2.2 計算理想解和負理想解

根據加權決策矩陣，確定方案理想解S+與負理想解S-：

2.2.3 計算歐式距離

采用歐氏距離計算與理想解和負理想解的距離，計算式如下：

2.2.4 貼近度計算

根據式（10）計算相對接近度值ξi，該值越接近于1，表示評價方案越優，反之越劣。

3 模型應用

3.1 數據來源

根據文獻［5］數據資料，采用熵值模型對幼齡葡萄不同灌溉模式進行綜合評價。共設4個處理：處理I左側地下穴貯滴灌，右側地表滴灌（SDIDI）；處理Ⅱ兩側均為地下穴貯滴灌（SDI-SDI）；處理Ⅲ左側地表滴灌，右側地下穴貯滴灌（DI-SDI）；處理Ⅳ兩側均為地表滴灌（DI-DI）。各處理灌水時間相同，單次灌水量均為每株1L，生長期植株灌水總量為每株15L。灌水量通過水表和球閥控制，田間管理與當地栽培模式一致。各處理下的幼齡葡萄根系生長與葉片生理功能指標值詳見表2。

表2 不同灌溉處理評價指標值

3.2 熵值計算

先將表2中指標數據按照指標類型（正指標與負指標）分別按照式（1）進行歸一化處理（結果見表3）。

表3 不同灌溉處理評價指標歸一化值

再按照式（2）～式（4）計算評價指標權重，得權重w=（0.113，0.112，0.119，0.110，0.144，0.133，0.127，0.142）。

3.3 貼進度計算

按照式（5）～式（9）計算評價方案與理想解和負理想解的距離，結果如下：

Sd+=（0.1383，0.0763，0.0417，0.2394）Sd-=（0.2336，0.2408，0.2107，0.1529）根據上述計算結果，利用式（10）計算得到評價方案貼近度值及方案排序，見表4。

表4 不同灌溉處理綜合評價值及排序

3.4 評價結果分析

由表4可知，DI-SDI處理為幼齡葡萄最優灌溉方式，DI-DI處理為最劣灌溉方式。根據表2數據可知，DI-SDI處理的所有評價指標均處于最優或較優狀態，表明該灌溉方式下的幼齡葡萄具有良好的根系生長與葉片生理功能優勢。因此，綜合評價DI-SDI處理為最優灌溉方案這是合理可信的。

4 討論

4.1 不同灌溉模式對葡萄根冠生物量的影響

根區交替灌溉可有效調整作物營養生長與生殖生長的關系，調節光合產物在根冠間的比例和分配。本研究分析了植株生物量和根冠比對不同根區交替滴灌供水模式的響應，發現不同根區交替滴灌供水對植株根冠生物量和根冠比亦有影響。DI-DI處理根、冠生物量較SDI-SDI、DI-SDI、SDI-DI處理均受到明顯的抑制，這可能是由于在灌水量固定的條件下，DI-DI處理較易受到水分脅迫處理，抑制了其正常的生長發育；SDI-SDI處理由于其根區左右兩側均為地下穴貯滴灌，能保持水分的穩定，受到脅迫程度較小，地上部生物量顯著高于其他處理。

4.2 不同灌溉模式對葡萄冠層生理特性的影響

根區交替滴灌是利用干旱一側根系產生信號調控葉片氣孔的開閉，達到降低蒸騰并維持產量的目的。分根交替滴灌條件下同一灌水周期內不同滴灌方式處理的凈光合速率呈先升高再降低趨勢，表明雖滴灌方式不同，水分供給變化仍是決定植物光合性能的關鍵因素。DI-DI凈光合速率低于其它處理，暗示在同一灌水量條件下DI-DI處理的光合性能受到水分限制較大；SDI-SDI、DI-SDI處理凈光合速率變化幅度較小，SDI-DI、DI-DI處理凈光合速率變化幅度較大。下一步應從生產成本與經濟效益角度綜合比對不同滴灌供水模式的優缺點，以為干旱區新型果園滴灌供水模式的推廣應用奠定基礎。

5 結語

本文構建了基于熵值模型的干旱區幼齡葡萄灌溉方式綜合評價模型，主要結論如下：

（1）根冠比、蒸騰速率、凈光合速率與瞬時水分利用效率這4項指標對干旱區幼齡葡萄灌溉模式評價的影響最大。

（2）綜合考慮灌溉方式對幼齡葡萄根系生長與葉片生理功能的影響，DI-SDI處理為最優灌溉方式，即左側地表滴灌，右側地下穴貯滴灌（DI-SDI）是較優的灌溉模式，在該模式下，幼齡葡萄單次灌水量為每株1L，生長期植株灌水總量為每株15L。

（3）合理的灌溉方式能提高幼齡葡萄水分利用效率，實現節水、高效用水目的，這對西北干旱缺水地區葡萄種植具有重要意義。下一步應當重點研究灌溉方式對葡萄品質的影響以及水分調控與品質的響應機理，探尋葡萄節水、高產與優質的灌溉制度與模式。

［1］邵明星.風沙土微灌灌溉方式和水量對玉米生長的影響［J］.水利技術監督，2014（02）：79-82.

［2］齊肖華.棉花膜下滴灌與常規灌溉效益比較［J］.水利規劃與設計，2014（07）：65-67.

［3］張軍明.寧南山區馬鈴薯灌溉技術研究［J］.水利技術監督，2014（06）：53-56.

［4］韓萬海.地下水限額控采條件下民勤紅崖山灌區灌溉模式轉型研究［J］.水利規劃與設計，2010（05）：8-10.

［5］于坤，郁松林，劉懷鋒.不同根區交替滴灌方式對赤霞珠葡萄幼苗根冠生長的影響［J］.農業工程學報，2015，31（04）：113-120.

S275

A

1008-1305（2017）01-0109-03

DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.033

2015-02-23

王娟娟（1981年—），女，工程師。