滴灌方式及灌溉定額對釀酒葡萄生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

楊凡，田軍倉,2,3*，朱和，閆新房,2,3

（1.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，銀川 750021；2.寧夏節(jié)水灌溉與水資源調(diào)控工程技術(shù)研究中心，銀川 750021；3.旱區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水資源高效利用教育部工程研究中心，銀川 750021）

0 引言

寧夏賀蘭山東麓被國內(nèi)外認為是最適宜種植釀酒葡萄的“黃金地帶”[1]，該地區(qū)將建設(shè)百萬畝葡萄文化長廊[2]。截至2018年，葡萄種植面積已達到3.8萬hm2[3]。該地區(qū)葡萄種植已大面積推廣滴灌技術(shù)。【研究進展】王銳等[4]研究結(jié)果表明，單管滴灌方式便于大規(guī)模的葡萄機械化管理，最佳水分管理方式為增加單次灌溉時間讓單次灌水量達到450m3/hm2。杜軍等[5]認為相對于溝灌條件下，寧夏賀蘭山東麓地區(qū)的沙土土質(zhì)種植區(qū)滴灌更有助于葡萄品質(zhì)與產(chǎn)量的提高；葡萄生育期滴灌灌溉量在4500m3/hm2時，產(chǎn)量和品質(zhì)相對較好。朱潔等[6]認為隨著灌溉定額增加可提高葡萄產(chǎn)量，當(dāng)灌溉定額為3825m3/hm2時，產(chǎn)量最大，但超過一定限度后，隨灌溉定額增加產(chǎn)量出現(xiàn)下降趨勢；減小灌溉定額可在一定范圍內(nèi)提高可溶性固形物量。

滴灌結(jié)合覆蓋措施能夠促進釀酒葡萄的生長發(fā)育，提高產(chǎn)量[7]。王利軍等[8]發(fā)現(xiàn)，覆草、覆膜均能顯著提高果實的可溶性固形物量、總糖量等各項品質(zhì)指標(biāo)，且與溝灌相比，實現(xiàn)節(jié)水37.5%。干旱荒漠區(qū)赤霞珠葡萄根系的垂直分布范圍在0～70 cm，水平分布范圍在0～120 cm，膜下滴灌能夠減少葡萄根系在垂直方向上的分布，提高葡萄的光合能力、水分利用效率和產(chǎn)量[9-10]。

杜太生等[11]研究了常規(guī)滴灌（CDI）、固定部分根區(qū)滴灌（FDI）和根系分區(qū)交替滴灌（ADI）灌溉模式對葡萄品質(zhì)的影響，葡萄果酸量表現(xiàn)為CDI 處理＞ADI 處理＞FDI 處理，可溶性固形物量表現(xiàn)為FDI 處理＞ADI 處理＞CDI 處理。【切入點】現(xiàn)有研究多集中在不同滴灌方式與傳統(tǒng)溝灌相比較或不同灌溉定額對釀酒葡萄的影響等單方面的研究，關(guān)于二者相結(jié)合即不同滴灌方式和不同灌溉定額對釀酒葡萄影響的研究鮮見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】本試驗針對賀蘭山東麓礫石土的種植條件，尋求適宜的滴灌方式及灌溉制度。【研究意義】確定賀蘭山東麓輪灌區(qū)釀酒葡萄的生產(chǎn)管理模式，為當(dāng)?shù)蒯劸破咸训母咝Ч?jié)水灌溉推廣和葡萄酒產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)指導(dǎo)，對推動建設(shè)賀蘭山東麓百萬畝葡萄文化長廊具有一定的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2019年4—9月在寧夏回族自治區(qū)銀川市賀蘭縣洪廣鎮(zhèn)金山村賀蘭山東麓世界葡萄產(chǎn)業(yè)試驗區(qū)進行，位于北緯38°42′，東經(jīng)106°03′。4—9月生育期內(nèi)降水量為126.3mm。試驗區(qū)平均海拔高度1145m，試驗田土壤為礫石土，＞2mm 粒徑量占42.37%，干體積質(zhì)量為1.39g/cm3，田間持水率（體積）為20.83%。釀酒葡萄冬季埋土御寒，春季出土后取土化驗，土壤初始肥力如表1 所示。

表1 供試土壤初始肥力Table 1 Initial fertility of tested soil

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用二因素三水平隨機區(qū)組設(shè)計，滴灌方式因素設(shè)置3 個水平：無膜滴灌（A1）、膜上滴灌（A2）和膜下滴灌（A3）；生育期灌溉定額因素設(shè)置3 個水平：高水（W1）、中水（W2）和低水（W3）。試驗共計9 個處理（A1W1、A1W2、A1W3、A2W1、A2W2、A2W3、A3W1、A3W2、A3W3），其中A1W2 為試驗區(qū)對照，每個處理3 次重復(fù)，共計27 個小區(qū)，各小區(qū)面積為24.5m2（7 m×3.5 m）。試驗園區(qū)水源為從西干渠抽取黃河水進入蓄水池沉淀后的水。采用輪灌制度，每次灌水的時間需根據(jù)放水時間進行設(shè)置，所以灌水周期較長，且單次灌水定額較大。試驗以農(nóng)戶的灌水定額-中水水平為對照，高水水平及低水水平分別在中水水平的基礎(chǔ)上增加和減少25%。試驗方案見表2。

表2 試驗方案Table 2 Exprement treatments

1.3 試驗實施

以6a 生釀酒葡萄赤霞珠為試材，物候期分為萌芽期、新梢生長期、開花期、果實膨大期和著色成熟期，各物候期見表3[12]，株距0.7 m，行距3.5 m。選擇Φ16 內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，滴頭間距30 cm，滴頭流量2.3 L/h。試驗過程中適時進行剪枝、除草、犁地等田間工作，以保證釀酒葡萄的正常生長。

表3 釀酒葡萄物候期Table 3 The phenology of wine grape

無膜滴灌毛管沿葡萄種植行根部以上40cm 鋪設(shè)；膜上滴灌毛管沿葡萄種植行根部以上40cm 鋪設(shè)，并用1.2m 寬透水透肥的無紡布除草膜對土壤進行覆蓋；膜下滴灌毛管沿葡萄根部進行鋪設(shè)，并用1.2m 寬普通塑料薄膜對滴灌管及土壤進行覆蓋。試驗園區(qū)采用攪拌罐攪拌水溶肥進行水肥一體化施肥，追肥分別在萌芽期、果實膨大期和著色成熟期進行，其中共施尿素（含N 量46%）156.9kg/hm2，磷酸一銨（含P2O5量61%，含N 量12%）39.3 kg/hm2，硫酸鉀（含K2O量52%）36.9 kg/hm2。根據(jù)降雨情況和土壤水分情況，具體灌水和追肥分別見表4 和表5。

表4 灌水實施情況Table 4 Irrigation implementation

表5 施純肥料用量Table 5 Application amount of pure fertilizer

1.4 測定項目及方法

選取每個小區(qū)長勢相同的3 個枝條進行標(biāo)記，并從新梢生長期開始至剪枝前（7月15日進行剪枝，以保證果實的正常生長）每隔10d 使用鋼卷尺測量新梢長度，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測新梢莖粗，剪枝后，不再觀測新梢長度和莖粗。從落花后開始至著色成熟期結(jié)束，選取各小區(qū)有代表性的植株3 棵，每棵選取長勢相似的3 個果穗進行掛牌標(biāo)記，每個果穗上選取上、中、下共3 粒果實測量縱、橫徑并取平均值，每隔10d 使用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測定。在成熟采收期，采收每個處理3 個小區(qū)的所有果實并記錄單棵產(chǎn)量。各小區(qū)隨機選取100 粒葡萄測量百粒質(zhì)量并求平均值。葡萄收獲后立即測定果實的品質(zhì)，每個處理隨機采集有代表性的果穗10 個，并將其所有果粒摘下混合均勻后測定可溶性固形物、還原糖和總酸。可溶性固形物用折射儀法測定。還原糖用3,5-二硝基水楊酸比色法。總酸用酸堿滴定法測定。

數(shù)據(jù)采用Excel2016 和DPS7.05 軟件進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對釀酒葡萄新梢生長的影響

圖1 為釀酒葡萄新梢長度，由圖1 可以看出，剪枝前所有處理新梢長度都處于增長趨勢，新梢生長趨勢大致相同，5月4日前新梢生長期新梢生長速度較快（3.4cm/d），6月23日后隨著果實的膨大新梢長度的生長速度逐漸減緩（1.2cm/d）。在滴灌方式一定條件下，各灌溉定額對應(yīng)的新梢長度的平均值從大到小排列為膜下滴灌A3（178cm）＞膜上滴灌A2（174cm）＞無膜滴灌A1（171cm），A3 和A2 處理分別比A1處理新梢長度的平均值大4.49%和1.76%。在灌溉定額一定條件下，各滴灌方式對應(yīng)的新梢長度的平均值從大到小排列為高水W1（178cm）＞中水W2（175cm）＞低水W3（170cm），其中W1 處理和W2 處理分別比W3 處理新梢長度的平均值大4.91%和3.14%。剪枝前A3W1 處理的新梢長度達到最大為182cm，比A1W2（CK）處理的新梢長度大5.42%。

圖2 為釀酒葡萄新梢莖粗，由圖2 可以看出，所有處理的新梢莖粗呈先增長后趨于平穩(wěn)的趨勢，5月4日前新梢生長期莖粗增長速度較快（0.19mm/d），6月13日后隨著果實的膨大，莖粗的增長速度逐漸降低并趨于平穩(wěn)趨勢（0.02mm/d）。在滴灌方式一定條件下，各灌溉定額對應(yīng)的莖粗平均值從大到小排列為膜下滴灌A3（13.36mm）＞膜上滴灌A2（12.78mm）＞無膜滴灌A1（12.51mm），A3 和A2 處理分別比A1 處理莖粗的平均值大6.77%和2.13%。在灌溉定額一定條件下，各滴灌方式對應(yīng)的莖粗的平均值從大到小排列均為高水W1（13.44mm）＞中水W2（13.03mm）＞低水W3（12.19mm），其中W1 處理和W2 處理分別比W3 處理莖粗的平均值大10.23%和6.86%。A3W1 處理的莖粗達到最大為13.92mm，比A1W2（CK）處理的新梢莖粗大10.92%。

圖1 釀酒葡萄新梢長度Fig.1 Length of new shoots of wine grape

圖2 釀酒葡萄新梢莖粗Fig.2 Stem thick of new shoots of wine grape

2.2 不同處理對釀酒葡萄粒徑的影響

圖3、圖4 分別為釀酒葡萄縱徑、釀酒葡萄橫徑。由圖3、圖4 可以看出，釀酒葡萄的縱徑與橫徑均呈現(xiàn)雙“S”形曲線上升趨勢，6月24日前果實膨大速度較快（0.25mm/d）后逐漸減緩，8月3日著色成熟期出現(xiàn)二次膨大（0.07mm/d）后趨于平穩(wěn)趨勢。當(dāng)灌溉定額一定時，釀酒葡萄的縱徑和橫徑在不同滴灌方式下的變化是一致的，均為膜下滴灌A3＞膜上滴灌A2＞無膜滴灌A1。當(dāng)?shù)喂喾绞揭欢〞r，采收時A3和A2 處理分別比A1 處理各灌溉定額縱徑的平均值大6.35%和2.03%，其橫徑分別比A1 處理各灌溉定額橫徑的平均值大5.77%和1.61%。在每種滴灌方式下，隨著灌溉定額的增加，釀酒葡萄的縱徑和橫徑均呈逐漸增大的趨勢。采收時W1 處理和W2 處理縱徑的平均值分別比W3 處理高6.79%和4.38%，橫徑的平均值分別比W3 處理高7.00%和4.11%。采收時A3W1 處理的縱徑和橫徑都達到最大水平，分別為13.50mm 和13.38mm，分別比A1W2（CK）處理的縱徑和橫徑大9.22%和8.96%。

圖3 釀酒葡萄縱徑Fig.3 Longitudinal diameter of wine grape

圖4 釀酒葡萄橫徑Fig.4 Transvers diameter of wine grape

2.3 不同處理對釀酒葡萄產(chǎn)量和水分利用效率的影響

不同處理對釀酒葡萄百粒質(zhì)量、產(chǎn)量、實際需水量和水分利用效率的影響如表6 所示。當(dāng)灌溉定額一定時，各滴灌方式對應(yīng)的百粒質(zhì)量的變化規(guī)律一致，在各灌溉水平下百粒質(zhì)量從大到小的排列順序均為膜下滴灌A3＞膜上滴灌A2＞無膜滴灌A1。A3 處理和A2處理分別比A1處理百粒質(zhì)量的平均值大5.98%和2.32%。每種滴灌方式下，隨著灌溉定額的增加百粒質(zhì)量增加，W1 處理和W2 處理的百粒質(zhì)量的平均值分別比W3 處理大8.42%和5.05%。A3W1 處理的百粒質(zhì)量最大為116.5g，比A1W2（CK）處理的百粒質(zhì)量大10.11%。各處理間百粒質(zhì)量差異不顯著。

當(dāng)灌溉定額一定時，各滴灌方式對應(yīng)的產(chǎn)量從大到小排列均為膜下滴灌A3＞膜上滴灌A2＞無膜滴灌A1。A3 和A2 處理的各灌溉定額水平下產(chǎn)量的平均值分別比A1 處理大48.26%和20.26%。每種滴灌方式下，隨著灌水量的增加，釀酒葡萄產(chǎn)量增加。W1和W2 處理的產(chǎn)量的平均值分別比W3 處理大60.18%和29.03%。A3W1 處理釀酒葡萄產(chǎn)量最大為10454.20 kg/hm2，比A1W2（CK）處理的產(chǎn)量高89.30%。

表6 不同處理釀酒葡萄產(chǎn)量及水分利用效率Table 6 Yieldand water use efficiency of wine grape for different treatments

當(dāng)灌溉定額一定時，各滴灌方式對應(yīng)的水分利用效率從大到小排列均為膜下滴灌A3＞膜上滴灌A2＞無膜滴灌A1。每種滴灌方式下，實際需水量和水分利用效率隨著灌溉定額的增加而增加，其中A2W1 處理的實際需水量最大為3 342.49 m3/hm2，A2W3 處理的實際需水量最小為2 338.64 m3/hm2，分別比對照A1W2處理的實際需水量增加15.53%和降低20.57%。A3W1處理的水分利用效率最大為3.09 kg/hm2，A1W3 處理的水分利用效率最小為1.69 kg/hm2，分別比A1W2 處理（CK）的水分利用效率增加68.85%和降低7.65%。

表7 不同處理釀酒葡萄品質(zhì)Table 7 Qualityof wine grape for different treatments

2.4 不同處理對釀酒葡萄品質(zhì)的影響

表7 為不同處理釀酒葡萄品質(zhì)，由表7 可以看出，A1、A2、A3 滴灌方式下3 種灌溉定額水平的可溶性固形物平均值分別為22.9%、23.9%和22.3%，在20%～25%[13]的合理范圍內(nèi)。膜下滴灌方式A3 下3 種灌溉定額水平的糖酸比平均值為40.40，而膜上滴灌方式A2 下糖酸比平均值為49.17，無膜滴灌方式A1糖酸比平均值為51.78。釀酒葡萄適宜的糖酸比的范圍為35～45[14]，其中A2 處理和A1 處理均比上限45高出9.27%和15.07%。所以膜下滴灌方式A3 處理下可溶性固形物和糖酸比平均值較為合理。

3 討論

本研究表明，在平均降雨量小于200mm 的干旱條件下，適當(dāng)提高灌溉定額能有效促進釀酒葡萄的生長發(fā)育。隨著灌溉定額的增加，葡萄根系吸收養(yǎng)分的能力增強，使葡萄吸收更多的養(yǎng)分和水分從而促進植株的新陳代謝。釀酒葡萄的新梢長度及莖粗隨著灌溉定額的增加而增加。新梢長度、新梢莖粗規(guī)律與何建斌等[15]試驗規(guī)律一致。果實的縱徑和橫徑均呈雙“S”形曲線上升趨勢，這與王利軍等[8]和藺寶軍等[15]研究結(jié)果一致。

覆膜處理能夠有效防止土壤中水分的蒸發(fā)，在干旱缺水地區(qū)，覆膜處理能夠使土壤中的水分維持在適宜釀酒葡萄生長的范圍內(nèi)，在一定程度上有效地緩解了因灌水不及時帶來的植株缺水問題。膜下滴灌比膜上滴灌和無膜滴灌產(chǎn)量和水分利用效率高的機理是土壤水分較高、蒸發(fā)較小、地溫較高、光合作用較強。

不同的水肥條件能夠影響釀酒葡萄的品質(zhì)，主要體現(xiàn)在對可溶性固形物和可滴定酸等品質(zhì)指標(biāo)的影響[16]。糖酸比過高或過低都會影響后期葡萄酒的釀造，在試驗條件下，膜下滴灌各灌溉定額水平的糖酸比在合理范圍內(nèi)。

在賀蘭山東麓地區(qū)，膜下滴灌條件下，適量提高灌溉定額能夠促進釀酒葡萄的生長發(fā)育，增加新梢長度及莖粗，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。在生育期降雨量為126.3mm 的條件下，釀酒葡萄最佳灌溉制度為膜下滴灌方式、灌溉定額2295 m3/hm2。此時產(chǎn)量最高，水分利用效率較高，糖酸比合理，釀酒葡萄生長、產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)均較好。其機理是膜下滴灌比膜上滴灌和無膜滴灌土壤水分較高、蒸發(fā)較小、地溫較高、光合作用較強。

4 結(jié)論

綜合考慮賀蘭山東麓的生產(chǎn)環(huán)境和條件，建議采用A3W1 處理組合的灌溉制度，即膜下滴灌方式和灌溉定額2295m3/hm2的組合。在灌溉條件允許的情況下，建議灌溉定額不變，將灌水次數(shù)從3 次增加為5次，適當(dāng)增加果實膨大期的灌水次數(shù)。