灌水量對鮮食葡萄生長及品質的影響

張彩仙，楊苗，楊萍果，楊明霞，董志剛, 5，龍懷玉

灌水量對鮮食葡萄生長及品質的影響

張彩仙1, 3，楊苗2*，楊萍果1，楊明霞4，董志剛4, 5，龍懷玉3*

（1.山西師范大學 生命科學學院，太原 030006；2.山西農業大學 基礎部物理系，山西 太谷 030800；3.中國農業科學院 農業資源與農業區劃研究所，北京 100081；4.山西農業大學 果樹研究所，太原 030031；5.山西省葡萄與葡萄酒工程技術研究中心，太原 030031）

【目的】確定畦灌條件下鮮食葡萄的適宜灌水量。【方法】以多年生早熟品種無核翠寶和中熟品種晶紅寶為試驗材料，設置3種不同的灌水量：2 570 m3/hm2（CK）、2 056 m3/hm2（T1）、1 542 m3/hm2（T2），研究灌水量對山西省鮮食葡萄生長、產量及品質的影響。【結果】新梢生長期，減少灌水量不會影響無核翠寶與晶紅寶新梢及莖的生長。果實膨大期灌水量會影響葡萄果粒的縱橫徑及果穗的長寬，進而影響產量。早熟品種無核翠寶在T1處理下的產量與CK相比增加了6.89%；而T2處理與CK相比減產16.36%。減少灌水量會影響葡萄果實的營養品質和食用品質；早熟品種無核翠寶的總酚和黃烷醇量逐漸減少，但T1處理與CK之間無顯著差異。中熟品種晶紅寶的產量在CK下最大，為22 555 kg/hm2，T1、T2處理與CK相比分別減產8.18%、14.05%。T1處理下晶紅寶的總酚量增加4.55%，但總類黃酮量減少了52.83%；T2處理下的總酚量最高為8.48mg/g，與CK相比顯著增加了13.52%。隨著灌水量的減少，無核翠寶與晶紅寶的固酸比逐漸降低。【結論】綜合比較，在新梢生長期不同灌水量對鮮食葡萄的生長無顯著影響，果實膨大期不同灌水量會顯著影響葡萄的產量與品質，早熟品種無核翠寶在果實膨大期適當減少灌水量T1處理（2 056 m3/hm2），可以增產提質；在保證產量和品質的前提下，中熟品種晶紅寶在果實膨大期的灌水量為2 570 m3/hm2，不能減少灌水量。

鮮食葡萄；灌水量；土壤含水率；品質

0 引言

【研究意義】氣候變化加劇了全球水資源危機，多個國家和地區面臨著嚴重的水資源短缺問題[1]。中國是農業和人口大國，對水資源有著極大的需求，據統計，2020年我國的農業用水為3 612.4億m3，占全國用水總量的62.1%，但灌溉水的利用效率僅有40%～45%[2]。同時我國是世界上最大的鮮食葡萄生產國與消費國，葡萄產業已成為許多地方的支柱產業[3]。水分對葡萄的生長發育、果實品質有著十分顯著的影響，尤其是在葡萄生長的關鍵期，保障水分供給對葡萄的生長發育，果實的高產優質至關重要。在減少農業用水的同時保證農產品的產量與品質對農業可持續發展有重要意義[4]。【研究進展】目前關于葡萄的節水灌溉研究，可分為灌溉方式（如滴灌、噴灌）與灌水量兩方面[5-8]。王東等[9]研究了不同滴灌量對釀酒葡萄生長與品質的影響，發現當滴灌量為3 750 m3/hm2時，葡萄植株的養分吸收狀況最好，且產量與品質最優。溫越等[10]將無核白鮮食葡萄的生育期劃分為新梢生長期、開花期、果實膨大期、著色成熟期，以試驗地的田間持水率為基準，設置了灌水上限及不同的灌水下限，結果表明，在果實膨大期進行調虧灌溉會嚴重影響果實的發育；而在著色成熟期進行調虧灌溉可提高葡萄的品質。馬婷慧等[11]對5 a生赤霞珠進行了研究，發現適宜的調虧灌溉會增加釀酒葡萄的根系活力，提高釀酒葡萄的品質。沈甜等[12]以抽蔓期、開花坐果期、果實膨大期與著色成熟期為調虧灌溉時期進行研究，發現單個生育期進行水分虧缺處理（土壤含水率下限為田間持水率的55%～60%），對植株形態指標與果實品質指標無顯著影響；果實膨大期的虧水處理會使葡萄單穗質量減小，減產28.7%；抽蔓期進行虧水處理，增產10.3%。【切入點】葡萄在山西省各地都有栽培，且以露地栽培和畦灌為主[13-14]。山西晉中地區是山西省葡萄的主產區之一，地處中緯度內陸黃土高原，屬暖溫帶大陸性半干旱季風氣候區，氣候帶的垂直分布和東西差異比較明顯，尚未系統開展葡萄關鍵生育期不同灌水水平對鮮食葡萄生長發育影響的研究。【擬解決的關鍵問題】為此，以山西晉中市境內山西農業大學果樹研究所自主培育的葡萄鮮食品種——無核翠寶與晶紅寶為研究對象，研究需水關鍵期不同灌溉量對2個鮮食葡萄品種生長及產量與品質的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗于2021年4—9月在山西農業大學果樹研究所的葡萄種植基地（37°20′N，112°29′E，海拔760 m）進行。試驗區屬于暖溫帶大陸性氣候，年平均氣溫10.6 ℃，無霜期160～190 d，年平均降水量為456 mm。該地區土壤類型為砂壤土，表層土壤（0～40 cm）的田間持水率（體積含水率）為26.5%，體積質量為1.5 g/cm3，土壤pH值為8.13，有機質量為6.19 g/kg，全氮量為1.61 g/kg，有效磷量為19.12 mg/kg，全磷量為0.53 g/kg，速效鉀量為215.13 mg/kg。

1.2 試驗設計

供試品種為多年生‘無核翠寶’與‘晶紅寶’，2個品種的品系來源及主要生育時期如表1所示。南北行向定植，株距0.8 m，行距2.5 m，葡萄架形為單臂水平籬架，各試驗小區為長方形，面積15 m2，小區長15 m，寬為1 m，1個小區內有12株葡萄。試驗設置了3種不同的灌水量：CK常規澆灌（2 570 m3/hm2）為當地實際生產中的多年平均灌水量；T1輕度水分脅迫為常規灌溉量的80%（2 056 m3/hm2）；T2中度水分脅迫為常規灌溉量的60%（1 542 m3/hm2）。灌溉時期為新梢生長期與果實膨大期，灌水方式為畦灌，在葡萄的生育期內共進行了2次灌水，分別是新梢生長期（5月12日）、果實膨大后期（8月3日），同一處理在不同時期的灌水根據試驗設計，灌水定額相同。試驗期間各處理的化肥、農藥等田間管理措施完全一致。試驗小區的東西方向上均有同品種葡萄種植，小區的南北方向上保護地離地邊的距離大于5 m，2行之間的道路寬為2 m。

表1 試驗品種特性

1.3 指標測定

1.3.1 土壤含水率

在距離葡萄根部50 cm處定點，用土鉆進行分層采樣，分別為0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層。采樣時期為新梢生長期（5月10日）、開花期（6月3日）、果實膨大期（7月16日）與成熟期（8月27日）。將土樣裝入鋁盒帶回實驗室后，根據烘干法計算土壤含水率[15]。

1.3.2 生長指標

每個小區選取位于小區中部的植株3株，掛牌標記。考慮到邊際效應，選擇的觀測小區離地邊的距離大于5 m。使用卷尺與游標卡尺對新梢長度與莖粗進行測定（選擇第6～第8片葉的位置），每隔7 d進行1次測量，葡萄打頂后結束測量，最終結果取平均值。

1.3.3 產量及品質指標

待葡萄成熟后，選擇掛牌標記的葡萄樹，每株上采摘1串，對穗質量、穗長及穗寬進行測量；在每串果穗上按上、中、下隨機選取10粒果實，對果實縱橫徑進行測量并稱質量，最終結果取平均值，得到單粒的縱橫徑及質量。之后隨機選取10粒，使用糖酸計進行可溶性固形物和可滴定酸量的測定，結果取平均值。再隨機挑選30粒用液氮進行冷凍后放入-40 ℃冰箱進行保存，進行指標測定時隨機選取果粒，最后取6 g果肉，并重復3次，總酚采用福林-肖卡法測定；單寧采用福林-丹尼斯法測定；總類黃酮采用氯化鋁比色法測定；黃烷醇采用香草醛-鹽酸比色法測定[16]。

1.4 數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2010軟件對數據進行處理，采用Origin 2018軟件進行繪圖，采用SPSS 22.0統計分析軟件LSD顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 葡萄生育期土壤水分的變化規律

從葡萄出土至收獲，期間共有27 d發生降雨，總降雨量為259.1 mm，最大日降雨量為88.2 mm，最高氣溫為34 ℃（圖1）。新梢生長期間，5月15日的降雨量最大為29.3 mm；果實膨大期，8月19日的降雨量最大為88.2 mm。從葡萄出土至收獲期間的氣象數據來自果樹研究所的氣象監測站。

在新梢生長初期，各處理間表層土壤（0～20 cm）的含水率均在13.90%～14.30%；隨著土層深度增加，土壤含水率逐漸增加。初期植株的生長速度較慢，對于水分的需求較少。當葡萄新梢開始快速生長時，對水分需求增大，土壤含水率有所減少。新梢生長結束后，0～60 cm土層的含水率有不同程度的下降，CK、T1、T2處理的表層土壤含水率較新梢生長期下降了1.10%、1.86%、0.94%。5月12日按照試驗設計灌水后，受降雨影響，且5月15日的降雨量達29.3 mm，使得后期深層土壤（60～100 cm）含水率的變化不大。開花坐果期，不同處理對各土層土壤含水率無顯著影響。果實膨大期，葡萄生長需要的水分較多，各土層的土壤含水率較開花坐果期下降，同時受降雨影響土壤含水率變化較大。T1處理與T2處理呈先減后增的趨勢，而CK則是先增后減。果實成熟時，CK的土壤含水率與T1、T2處理相比顯著增加了9.38%、12.44%。隨著土層深度的增加，CK與T2處理呈先增后減的趨勢，而T1處理則是先減后增。在灌水前未發生降雨，土壤較為干旱；但灌水后降雨的發生，使得土壤含水率波動變小，降低了灌水對果實的影響，尤其是8月19日的降雨量達到最大（88.2 mm）。不同處理對深層土壤（60～100 cm）的含水率影響較小。從不同生育期的土壤含水率變化可知，對土壤含水率影響較大的時期為新梢生長期與果實膨大期（圖2）。

圖1 葡萄生育期內降雨量與最高氣溫

圖2 葡萄不同生育期土壤水分變化

2.2 灌水量對葡萄莖粗及新梢長度的影響

葡萄植株的莖有著強大的支持作用，莖粗是衡量葡萄生長質量的重要指標。在新梢生長初期，無核翠寶在CK、T1、T2處理下的莖粗分別為3.22、3.07、2.97 mm，差異不顯著。隨著生育期推進，不同處理莖粗發生了顯著變化，在新梢生長末期，T1處理的莖粗與CK之間差異不顯著，但T2處理與CK相比，顯著減少了17.53%。但在打頂后，受籬架高度的限制，CK、T1、T2處理的新梢長度分別為87.36、78.65、80.12 cm，無顯著性差異。

在新梢生長初期，不同處理下晶紅寶的莖粗，具體表現為T2處理>T1處理>CK。但隨著生育期的進行，不同處理下晶紅寶的莖粗無顯著差異，均在8 mm左右。在整個新梢生長期，晶紅寶的新梢長度，隨著灌水量的減少整體呈先增加后減少的趨勢，T1處理下的新梢長度略高于CK與T2處理，但差異不顯著。新梢生長初期的灌水影響著植株的前期生長，但在新梢生長后期，降雨的發生使得灌溉對于植株的影響減弱，各處理間的差異不顯著。

圖3水分脅迫對無核翠寶與晶紅寶莖粗及新梢長度的影響

2.3 灌水量對葡萄產量的影響

無核翠寶果實的縱徑、橫徑均在T2處理下達到最大值，分別為2.29、1.93 cm，與CK及T1處理之間的差異達到了顯著性水平。同樣無核翠寶的平均粒質量在T2處理下達到最大值4.51 g，與CK相比增加了10.78%。隨著灌水量的減少，無核翠寶的穗長逐漸變小；穗寬則呈先增加后減少的趨勢，T1處理與CK、T2處理之間差異顯著；與CK相比，T1處理的穗寬顯著增加了14.05%。無核翠寶的穗質量在T1處理下，達到最大值492.83 g，與CK相比增加了39.90%；隨著灌水量的減少，無核翠寶的產量呈先增加后減少的趨勢（表2）。

表2 灌水量對葡萄產量相關指標的影響

晶紅寶的縱橫徑均隨著灌水量的減少而減少，平均粒質量的變化趨勢則相反，表現為T2處理>T1處理>CK。隨著灌水量的減少，晶紅寶穗長呈先增加后減少的變化趨勢，而穗寬則表現出逐漸減少的趨勢。晶紅寶的穗質量在CK下達到最大值518.11 g，與CK相比，T1、T2處理的穗質量分別減少了8.20%、14.41%。晶紅寶的產量隨著灌水量的減少而降低，T1、T2處理與CK相比顯著降低了8.18%、14.05%。

2.4 灌水量對葡萄果實營養品質的影響

酚類物質決定著葡萄的顏色、口感及氧化性能，使葡萄果實具有不同的風味特征[17]。灌水量對葡萄果實酚類物質有顯著影響（表3）。隨著灌水量的減少，無核翠寶的總酚量、黃烷醇量減少。與CK相比，T1、T2處理的總酚減少量分別為0.01、0.26 mg/g，無顯著差異。總類黃酮量隨著灌水量的減少而增加，與CK相比，T2處理下的總類黃酮量顯著增加了12%。與CK相比，無核翠寶T2處理的黃烷醇量顯著減少了6.51%。

在不同處理下，隨著灌水量的減少，晶紅寶的總酚量逐步增加，與無核翠寶的變化趨勢相反，與CK相比，T1、T2處理的增加幅度分別為4.55%和13.52%。晶紅寶在T1、T2處理下的總類黃酮量，與CK相比顯著減少了52.83%、50.94%。不同處理對晶紅寶的黃烷醇量無顯著影響，在CK、T1、T2處理下的黃烷醇量分別為1.39、1.44、1.42 mg/g。

表3 灌水量對葡萄果實營養品質的影響

2.5 灌水量對果實食用品質的影響

無核翠寶的單寧量隨灌水量的減少呈先減少后增加的趨勢，T1處理下的單寧量達到最小值1.37 mg/g，與CK相比，減少了30.46%。隨著灌水量減少，無核翠寶的可溶性固形物和可滴定酸量增加，T1、T2處理下的可溶性固形物量較CK分別顯著增加了4.31%、7.76%；與CK相比，T1、T2處理的可滴定酸量分別增加了5.13%、10.26%。固酸比對果實的酸甜風味有著很大影響，固酸比大，果實偏甜[18]。隨著灌水量的減少，無核翠寶的固酸比逐漸減小，與CK相比，T1、T2處理的固酸比減少了0.38、1.02（表4）。

表4 灌水量對果實食用品質的影響

隨著灌水量的減少，晶紅寶的單寧和可滴定酸量表現出增加趨勢，與CK相比，T2處理的單寧量顯著增加了57.63%。其可溶性固形物量在T1處理下達到最大19.15%，與CK相比顯著增加了1.59%；CK與T2處理之間的差異性并不顯著，可溶性固形物量分別為18.85%、18.90%。隨著灌水量的減少，晶紅寶固酸比的變化趨勢與無核翠寶相同，不同處理之間無顯著性差異。

3 討論

本試驗中降雨主要集中在果實生長期，從而使得灌溉對果實的影響減弱。且降雨會增加土壤含水率，從而對植株的生長發育產生補償效應。葡萄的生長發育過程可分為2個階段：營養生長與生殖生長，營養生長為生殖生長提供物質和能量基礎，前期以營養生長為主，后期以生殖生長為主。在營養生長階段，葡萄的新梢迅速生長，葉片逐漸增多，對于水分的需求增大，導致深層土壤含水率下降。果實膨大期，果實開始迅速生長，要累積糖分與養分，這個時期植株對于水分的需求較大，也會導致深層土壤含水率下降。當水分過多會造成植株生長旺盛，發生徒長，從而導致營養生長過剩，不利于花芽的分化與形成，從而影響葡萄的產量與品質[19]。打頂可以避免徒長現象的發生，因此受籬架高度的影響，無核翠寶與晶紅寶在新梢生長末期，其新梢長度基本一致，均在80 cm左右。

產量是衡量果樹種植優劣的重要指標之一[20]。灌水量過多雖會提高產量，但其品質會有所下降[21]。果粒大小、果實單粒質量、果穗長短等都會對葡萄的最終產量產生影響[22-24]。無核翠寶果實的縱徑、橫徑在T2處理最大，分別為2.29、1.93 cm，因而在此處理下其單果粒也最大，但其穗長與穗寬在T2處理下最短，從而導致其穗質量減小，最終產量最少。而T1處理下的穗寬與CK相比較大，其余指標之間無顯著差異，因此無核翠寶在T1處理下的產量最高，達到了19 723 kg/hm2，與CK相比增加了6.89%。而晶紅寶的縱徑、穗長、穗寬隨著灌水量的減少而減少，導致其最終的穗質量在T2處理下最少，與CK相比，減少了14.41%。而晶紅寶的產量同樣隨著灌水量的減少而降低，T1、T2處理與CK相比降低了8.18%、14.05%。

灌水量除對葡萄果穗的大小、質量及果粒質量產生影響外，也會影響葡萄果實的品質[25]。隨著灌水量的減少，無核翠寶的總酚及黃烷醇量減少，總類黃酮量增加；晶紅寶的總酚及黃烷醇量隨著灌水量的減少逐漸增加，但其總類黃酮量逐漸降低。單寧屬于酚類化合物，口感苦澀，在葡萄成熟過程中會慢慢減少[26]。可溶性固形物量是衡量果實成熟情況的重要指標，同時固酸比也會對葡萄的口感產生影響[27]。隨著灌水量的減少，無核翠寶的單寧量在T1處理下最低，而晶紅寶則是呈逐漸增加趨勢。隨著灌水量的減少，無核翠寶的可溶性固形物及可滴定酸量減少，同時固酸比減小。晶紅寶的可溶性固形物量隨著灌水量的減少先增加后減少，而可滴定酸量逐漸增加，但其固酸比是逐漸減小的。

4 結論

1）葡萄關鍵生育期，減少灌水量不會影響葡萄植株新梢與莖的生長；但在果實膨大期減少灌水量會影響果實的縱橫徑及果穗的長寬，對早熟品種無核翠寶的平均粒質量影響顯著，也顯著影響了中熟品種晶紅寶的產量。

2）灌水量會顯著影響果實的營養品質與食用品質，早熟品種無核翠寶的總類黃酮和黃烷醇量受到顯著影響，也顯著影響中熟品種晶紅寶的總酚和總類黃酮量。無核翠寶的單寧量呈先減少后增加的趨勢；而晶紅寶則表現出增加的趨勢。隨著灌水量的減少，晶紅寶可滴定酸量和固酸比的變化趨勢與無核翠寶相同，不同處理之間無顯著差異。

3）晶紅寶的成熟時間晚于無核翠寶，減少灌溉量對其的影響較大，因此在新梢生長期無核翠寶與晶紅寶的灌水量可在原先的灌溉基礎上減少20%（2 056 m3/hm2）；果實膨大期，無核翠寶可減少20%（2 056 m3/hm2），而晶紅寶則不能減少（2 570 m3/hm2）。

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Effects of Irrigation Amount on Growth and Fruit Quality of Table Grape

ZHANG Caixian1,3, YANG Miao2*, YANG Pingguo1, YANG Mingxia4, DONG Zhigang4,5, LONG Huaiyu3*

(1. College of Life Science, Shanxi Normal University, Taiyuan 030006, China;2. School of Physics of Basic Department, Shanxi Agricultural University, Taigu 030800, China; 3. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 4.Pomology Institute, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, China;5. Grape and Wine Engineering Technology Research Center, Taiyuan 030031, China)

【Objective】Vineyards in north China require irrigation and the purpose of this paper is to experimentally study the effect of irrigation amount on fruit quality of table grape.【Method】The field experiment was conducted in Shanxi province in north China, in which the perennial early-ripening Emerald green and the mid-ripening Crimson were used as the model plants. They were both watered using border irrigation. For each variety, we compared three irrigation amounts: 2 570 m3/hm2(CK), 2 056 m3/hm2(T1), and 1 542 m3/hm2(T2). During the experiment, we measured the growth, fruit yield and quality of the grape. 【Result】 Reducing irrigation amount during the shooting stage did not result in a noticeable effect on stem growth and shooting of either variety, but a change in irrigation amount during the fruit expansion stage affected the length and width of both individual fruits and grape clusters, and the ultimate yield. Compared with CK, T1 increased the yield of the Emerald green by 6.89%, while T2 reduced its yield by 16.36%. Reducing irrigation amount also affected nutrient quality and edible quality of the grape, with the contents of total phenols and flavanols both decreasing as the irrigation amount decreased, despite the insignificant difference between T1 and CK. The yield of the Crimson maximized in CK, reaching 22 555 kg/hm2; compared with CK, T1 and T2 reduced its fruit yield by 8.18% and 14.05%, respectively. T1 increased the total phenolic content by 4.55% while increasing the total flavonoids content by 52.83%, compared to CK. The highest total phenol content in T2 was 8.48 mg/g, a 11.91% increase compared to that in CK. Decrease in irrigation amount led to a reduction in the sugar-acid ratio.【Conclusion】Change in irrigation amount did not have a significant effect on growth of the fresh grape during the shooting period, but significantly impacted fruit yield and quality of the grape during the fruit expanding stage. Reducing irrigation amount to 2 056 m3/hm2during the fruit expanding stage of the Emerald green can increase fruit yield and quality, while for the Crimson the optimal irrigation amount is 2 570 m3/hm2.

table grape; irrigation amount; soil moisture; quality

1672 - 3317（2022）09 - 0016 - 07

S663.1

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021619

張彩仙, 楊苗, 楊萍果, 等. 灌水量對鮮食葡萄生長及品質的影響[J]. 灌溉排水學報, 2022, 41(9): 16-22.

ZHANG Caixian, YANG Miao, YANG Pingguo, et al. Effects of Irrigation Amount on Growth and Fruit Quality of Table Grape[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(9): 16-22.

2021-12-12

國家重點研發計劃項目（2018YFE0112300）；山西省研究生創新教育計劃項目（2021YJJG143）

張彩仙（1996-），女。碩士研究生，主要從事土壤生態學研究。E-mail: zcxv0220@163.com

楊苗（1978-），女。副教授，碩士，主要從事土壤物理學應用研究。E-mail: sxndym@126.com

龍懷玉（1969-），男。研究員，博士，主要從事土壤水肥調控研究。E-mail: hylong@caas.ac.cn

責任編輯：白芳芳