不同生育期水分脅迫對葡萄耗水特性的影響

摘要： 為了研究在不同生育期的水分脅迫對葡萄生長發育的影響，以鮮食品種玫瑰香葡萄為研究對象開展大田試驗，在葡萄植株萌芽期、 新梢生長期、 開花期、 果實膨大期、 著色期實施灌水下限為田間持水量的60%的水分脅迫，其他時期的灌水下限為田間持水量的75%，以及全生育期實施灌水下限為田間持水量的60%的水分脅迫，對照組全生育期的灌水下限為田間持水量的75%，共設置7組處理方案，研究不同生育期水分脅迫對葡萄耗水強度、 耗水量、 耗水模數的影響。結果表明，水分脅迫對土壤含水量影響顯著，深度為0～60 cm土層土壤含水量變化較大，隨著深度的增加土壤含水量變化減小； 水分脅迫使葡萄植株的耗水強度、 耗水量顯著減小，但在復水后都有不同程度的恢復，其中在全生育期、 果實膨大期和著色期的水分脅迫使葡萄植株耗水強度和耗水量極顯著減小，且恢復程度較低； 水分脅迫對葡萄植株的耗水模數無顯著影響，且葡萄的果實膨大期耗水量最大，耗水模數為53.06%～65.62%，為整個生育期的需水關鍵期。

關鍵詞： 水分脅迫； 葡萄； 耗水強度； 耗水量； 耗水模數

文章編號：1671-3559（2025）02-0178-08

中圖分類號： S274

文獻標志碼： A

Effects of Water Stress at Different Growth Stages on Water Consumption Characteristics of Grapes

FENG Jingyi1， PANG Guibin1， YU Haoyang1， SU Xuewei2， HUANG Qian3， XU Zhenghe1

（1. School of Water Conservancy and Environment， University of Jinan， Jinan 250022， Shandong， China;

2. Huantai County Water Utility Service Center of Shandong Province， Zibo 256400， Shandong， China;

3. Shandong Institute of Water Resources Science， Jinan 250014， Shandong， China）

Abstract： To study the effects of water stress on grape growth and development at different growth stages， a field experiment was conducted using the fresh variety Muscat grape. Water stress with a lowerirrigationlimitof60%offieldcapacity was applied during the germination periodofgrapeplant，newshootgrowthperiod，floweringperiod，fruitexpansionperiod， and coloring period， while the lower irrigation limit of 75% of field capacity was set for other periods. A treatment with a lower irrigation limit of 60% of field capacity was setfortheentiregrowthperiod，thelowerlimitofirrigationduring the whole growth period of control group was 75% of field capacity， and seven treatment schemes were set up to investigate the effects of water stress at different growth stages on the water consumption intensity， water consumption volume， and water consumption modulus of grapes. The results show that water stress has a significant effect on soil moisture content， the soil moisture content in 0-60 cm depth varies greatly， and decreases with increasing depth. Water stress significantly reduces the daily water consumption intensity and water consumption volume of grape plant， but both recover to varying degrees after re-watering. During the entire growth period， fruit expansion period， and coloring period， water stress significantly reduces the daily water consumption intensity and water consumption volumeofgrapeplant，andtherecovery

Keywords： water stress; grape; water consumption intensity; water consumption; water consumption modulus

葡萄是我國的主要經濟作物之一， 在我國栽種范圍極廣， 具有高產、 耐活、 抗逆性強、 經濟效益高等優點^［1］。隨著國內滴灌技術的快速發展推廣和國家的政策扶持， 滴灌已成為農田灌溉的主要方式之一。采用滴灌技術對葡萄實行合理的水分調控， 是實現灌溉水高效利用的重要措施^［2］。以水調質是目前改善葡萄品質最安全、 有效的措施^［3］， 因此采用滴灌技術可以更好地實現葡萄產業節水高產、 提質的目的。

作為一種可以提高經濟產量的節水灌溉技術，水分脅迫是指在作物生長發育某些階段主動施加一定的虧水處理，促使作物光合產物的分配向人們要求的組織器官傾斜^［4］。研究^［5］表明，葡萄的耗水強度在整個生育期內表現為先升高后降低的變化趨勢。水分脅迫能夠使釀酒葡萄在萌芽期、果實膨大期和著色期內耗水量顯著降低，且果實膨大期是釀酒葡萄的需水高峰期^［6］。研究^［7-8］表明，水分脅迫對土壤含水量的影響主要集中在深度為0～60 cm的土層內，且影響程度與深度成反比。赤霞珠釀酒葡萄在整個生育期內的耗水強度呈現單峰曲線變化趨勢，耗水模數由大到小的生育期排序為果實膨大期、 著色成熟期、 新梢生長期、 花期^［9］。

目前對葡萄水分脅迫的研究多集中于整個生育期內， 且品種多為釀酒葡萄， 對鮮食葡萄的研究相對較少。 針對不同生育期內葡萄生長發育的耗水規律， 通過對不同生育期進行水分調控， 對于改善葡萄品質、 實現優質高產具有至關重要的作用， 為提高葡萄水分利用效率提供參考。 本文中主要以大田試驗為主， 與室內實驗相結合， 試驗品種為玫瑰香鮮食葡萄， 分別在葡萄的5個生育期以及全生育期進行水分脅迫， 研究葡萄水分脅迫的最佳時期， 具體研究內容如下： 通過監測整個生育期內土壤含水量， 采用水量平衡法計算日耗水強度和耗水量， 分析葡萄各生育期內的耗水規律和水分脅迫對耗水規律的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗站位于山東省淄博市桓臺縣新城鎮逯家村南，地理位置為東經117°58′、 北緯36°57′。試驗站所在地區屬于暖溫帶大陸性季風氣候，日照充足，雨熱同期，年平均氣溫為12.5 ℃，無霜期為197 d，年日照時數為2 832 h，年平均降水量為586.4 mm，年平均蒸發量為1 270 mm。試驗前對所在地供試土壤進行土壤粒徑分析，土壤類型主要為砂質壤土，土壤基本性質如表1所示。

1.2 試驗布置

葡萄植株于2019年移植，栽培設施采用塑料大棚，長度、 寬度分別為80、 8 m， 行距和株距均為1 m， 南北行向。試驗采用水肥一體化設備控制灌水施肥，灌水方式為滴灌，一行一管布置，滴頭間距0.5 m，計劃濕潤層為0.6 m，當實測含水量低于下限值時灌水，土壤含水量經實時監測獲得，每組處理均安裝控制閥門和水表，水量由水表精確控制。各處理方案田間措施和施肥量一致，試驗期間選擇各處理方案中具有代表性即長勢中等的植株用標記牌標記，用于試驗研究。

大棚內設有21個試驗小區，每個小區均埋有深度為100 cm聚乙烯管，用于土壤含水量的測定，試驗小區概況如圖1所示。

1.3 試驗設計

葡萄分為5個生育期： 萌芽期（S）、 新梢生長期（G）、 開花期（A）、 果實膨大期（F）和果實著色期（C）。試驗在不同生育期設置水分脅迫，同時設置全生育期水分脅迫，以全生育期充分灌溉作為對照組（土壤含水量下限分別為田間持水量的60%、 75%，上限為田間持水量的75%、 90%）。

試驗共設置7組處理方案， 每組方案設3個重復， 隨機排列， 共計21組處理方案， 具體試驗方案見表2。

1.4 田間管理

葡萄于2021年3月28日萌芽，于2021年8月5日采摘，除灌水外，其他農藝措施保持一致，生育期劃分見表3。

1.5 觀測項目與方法

1）土壤含水量。試驗開始前在每個小區埋設深度為100 cm聚乙烯管，每20 cm為一層，采用取土器每隔7 d取樣測定土壤含水量。同時，試驗區還安裝智墑設備。該設備基于對不同深度土壤水分、 溫度的連續、 動態實時監測，通過部署在作物根系附近的智墑獲取實時的土壤水分數據及土壤溫度數據，針對植物的實時耗水情況、 根系生長深度，及時控制精準灌溉。

2）作物耗水量。葡萄某生育期內作物耗水量采用田間水量平衡公式計算，

C_1-2=10∑ni=1Hi（W_i1-W_i2）+M+P+K-T

式中： C_1-2為某生育期作物耗水量； i為土壤層次； n為土壤層次總數； Hi為第i層土壤厚度； W_i1、 W_i2為第i層土壤在某生育期開始和結束時的含水量；M為某生育期內灌水定額，水表精準確定； P為某生育期內降水量，由于試驗在大棚內開展，因此P為0； K為某生育期內地下水補給量，由于試驗站地下水埋深在5 m以下，因此K忽略不計； T為某生育期內排水量，由于試驗站土壤深度1 m處出現隔水層，因此T為0。

1.6 數據處理分析

采用Microsoft Office Excel 2010軟件對田間樣本數據進行統計分析，采用統計產品與服務解決方案SPSS 26.0軟件對不同生育期水分脅迫對葡萄生長生理和品質的影響開展單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 水分脅迫對土壤含水量的影響

圖2所示為葡萄整個生育期內各處理方案的深度為0～100 cm的土壤含水量變化。 由圖可以看出， 各處理方案的土壤含水量變化規律基本一致， 總體表現為淺層土壤含水量變化較大， 在深度為0～60 cm土層中變化更為明顯， 深層土壤含水量變化較小。為了更直觀地觀察不同生育期水分脅迫對土壤含水量的影響， 以下在各生育期內選取某一天進行分析， 結果如圖3所示。

水分脅迫導致土壤含水量的下降，對土壤含水量的影響主要集中在深度為0～60 cm的土層范圍，且隨土壤深度的增加而減弱。同時水分脅迫對土壤含水量的影響主要集中在實施水分脅迫的時期，雖然復水后伴有一定的消極作用，但影響不顯著。由圖3可知，在葡萄萌芽期，全生育期水分脅迫（WS）處理方案和萌芽期水分脅迫（WSS）處理方案的土壤含水量均低于其他處理方案的； 在新梢生長期，WS處理方案和新梢生長期水分脅迫（WSG）處理方案的土壤含水量均低于其他處理方案的，淺層土壤含水量與WSG處理方案的土壤含水量也存在顯著差異。由于該生育期的葡萄植株處于快速生長階段，導致新梢生長期土壤含水量與上一時期各土層的相比均有所下降，所以該時期土壤含水量變化較大。WSS處理方案在葡萄新梢生長期進行充分灌溉復水后的土壤含水量與其他處理方案相比也較低，但與對照組的結果無顯著差異。觀察發現， 由于開花期WS處理方案和開花期水分脅迫（WSA）處理方案的水分脅迫導致供水不足， 且在該時期葡萄植株快速生長， 因此2個處理方案在深度為20～40 cm土層的土壤含水量與全生育期充分灌溉（FI）處理方案的相比差距最大； 在果實膨大期， 葡萄進入需水高峰期， 各處理方案的土壤含水量與其他生育期的相比均有所下降， 土壤中水分被較多地用于作物耗水。觀察發現， 由于實施WS處理方案和果實膨大期水分脅迫（WSF）處理方案時正處于作物需水高峰期， 水分脅迫導致嚴重供水不足， 兩處理方案的深度為0～80 cm土層中土壤含水量均顯著低于其他處理方案的。 在果實著色期， 各水分脅迫處理方案的深度為0～60 cm土層的土壤含水量均低于FI處理方案的，只有WS處理方案和著色期水分脅迫處理（WSC）處理方案的土壤含水量具有顯著差異。

2.2 水分脅迫對葡萄植株耗水強度的影響

水分脅迫對葡萄植株耗水強度的影響如圖4所示。 由圖可見： 從萌芽期開始， 各處理方案的葡萄植株耗水強度逐漸增大， 到果實膨大期達到峰值， 隨后在果實著色期，植株耗水強度減小，總體呈現出先增大后減小的趨勢。在萌芽期，各處理方案的植株耗水強度均較小，其中WS、 WSS兩處理方案的植株耗水強度分別為0.63、 0.61 mm/d， 未產生顯著影響。在新梢生長期， 各處理方案的植株耗水強度有所增加， 但WS、 WSG兩處理方案的植株耗水強度仍然最小， 顯著小于對照組的。在開花期， 各處理方案的植株耗水強度較上一時期的明顯增大，植株耗水強度由大到小的處理方案排序為WSG、 WSS、 FI、 WSF、 WSC、 WS、 WSA， 此時WSG處理方案的植株耗水強度最大， 但是與FI處理方案的差異不顯著， 說明開花期水分脅迫對植株耗水強度有明顯的抑制作用， 而且新梢生長期水分脅迫出現復水補償效應。 進入果實膨大期后，植株耗水強度達到峰值，其中WS、 WSF處理方案的植株耗水強度對葡萄植株耗水強度的影響分別達到2.12、 2.58 mm/d，分別比FI處理方案的低39.77%、 26.70%，與對照組相比降幅極顯著。在果實著色期，各處理方案的植株耗水強度都有一定幅度的減小，其中WS、 WSC處理方案的植株耗水強度分別為1.42、 1.34 mm/d，與FI處理方案相比降幅較大。

2.3 水分脅迫對葡萄植株各生育期耗水量的影響

通過對土壤含水量、 灌水量等指標計算葡萄植株各生育期的總耗水量，結果如圖5所示。由圖可以看出： 葡萄植株在各生育期的耗水量表現為果實膨大期的最大，萌芽期的最小，總體表現出增大—減小—增大—減小的趨勢。在萌芽期，各處理方案的葡萄植株耗水量均較低，與其他處理方案相比有所下降，但未產生顯著差異。在新梢生長期，各處理方案的葡萄植株耗水量有所增加，其中實施水分脅迫的WS、 WSG處理方案的仍然最小，且顯著小于對照組的，同時觀察到WSS處理方案在該時期復水后耗水量基本得到恢復。在開花期，WS、 WSA處理方案的植株耗水量分別比FI處理方案的小17.76%、 17.92%，與對照組的存在顯著差異，此時WSG處理方案的植株耗水量最大，但差異不顯著。進入果實膨大期后，植株耗水量急劇增大，與對照組相比降幅極顯著。在果實著色期，各處理方案的植株耗水量都較大幅度地減小，與對照組相比降幅極顯著。

2.4 水分脅迫對葡萄植株耗水模數的影響

耗水模數是指各生育期耗水量占總耗水量的百分比， 與各生育期持續時間和耗水強度有關， 是反映不同生育期需水特性及對水分敏感程度的重要判定指標^［10］。 不同水分脅迫處理方案的葡萄各生育期耗水模數見表4。 由表可知： 葡萄植株耗水模數由大到小的各生育期排序為果實膨大期、 果實著色期、 新梢生長期、 開花期、 萌芽期。在萌芽期，葡萄植株各處理方案的耗水模數最小，為3.35%～5.84%。 進入新梢生長期， 葡萄植株各處理的生長發育逐漸增強， 對水分的需求較萌芽期有所增加， 耗水模數為9.92%～18.16%。 開花期植株的生長發育速度較快， 因此開花期的葡萄植株耗水模數僅略大于萌芽期的， 為6.04%～9.27%。在果實膨大期， 各處理方案的葡萄植株耗水模數均達到峰值， 為53.06%～65.62%，說明果實膨大期是需水關鍵期。進入果實著色期，葡萄植株耗水模數為7.94%～16.45%，較上一時期需水有所減弱，因此果實著色期的葡萄植株耗水模數小于果實膨大期的。在同一生育期內水分脅迫影響下，葡萄植株耗水模數與FI處理方案的相比沒有顯著差異。同時，生育期的持續時間對葡萄植株耗水模數的影響較大，導致各生育期的耗水模數變化顯著。

3 討論

劉靜霞^［11］、 汪精海等^［12］研究發現，葡萄5個生育期水分脅迫都會使植株耗水強度顯著減小，且萌芽、 新梢生長、 開花期等短生育期水分脅迫對葡萄植株耗水的影響在復水后會自動消除，但果實膨大、 著色成熟等2個長生育期水分脅迫的影響具有跨年度持續性，復水后難以短期內恢復。本文中的研究發現，水分脅迫使葡萄植株的耗水強度、 耗水量顯著減小，但在復水后都有不同程度的恢復。各生育期內水分脅迫處理方案的植株耗水強度均低于其他處理方案的，其中萌芽期水分脅迫對該生育期內植株耗水強度無顯著影響，其他生育期水分脅迫對植株耗水強度均有顯著影響，尤其是在果實膨大期和著色期，對植株耗水強度有極顯著影響。

何岸镕^［13］研究發現， 水分調虧對深度為20～40 cm土層的影響最大，可提高深度為60～80 cm土層的土壤水分穩定性， 對深層土壤具有一定的保水作用。 葡萄萌芽期及果實著色成熟期植株耗水較少， 在這2個階段進行調虧灌溉可以起到節水的作用， 但在耗水強度較大的開花期及果實膨大期， 調虧灌溉會使葡萄根系土壤水分迅速減少， 對葡萄正常的生長發育產生消極的影響。本文中的研究發現， 水分脅迫使得淺層土壤含水量變化較大， 深度為0～60 cm土層的土壤水分變化更為明顯，深層土壤含水量變化較小。開花期和果實膨大期是葡萄的需水高峰期，此時水分脅迫導致供水不足，不利于植株的生長發育。

在釀酒葡萄的萌芽期、 果實膨大期和著色期進行水分脅迫會使這些生育期內植株耗水量顯著減小，并且果實膨大期是釀酒葡萄的需水高峰期^［14-16］。本文中的研究發現，萌芽期水分脅迫對該生育期內葡萄植株耗水量無顯著影響，其他生育期水分脅迫對植株耗水量均有顯著影響，尤其是在果實膨大期和著色期。果實著色期是葡萄生長發育的末期，此時植株生長發育逐漸停止，水分需求下降，此時水分脅迫使得土壤含水量減小，土壤水分蒸發大幅減少，所以果實膨大期和著色期水分脅迫對耗水量的影響極其顯著，說明果實膨大期和著色期對水分虧缺最為敏感。

研究^［17-19］表明，西紅柿在水分脅迫下耗水模數由大到小的生育期排序為果實采摘盛期、 開花坐果期、 果實采摘初期、 果實采摘末期、 苗期。水分脅迫對西紅柿苗期作物耗水特性影響較小，自開花坐果期至果實采摘盛期，耗水量、 耗水強度受水分脅迫影響程度較大。本文中的研究發現，葡萄在水分脅迫下耗水模數由大到小的生育期排序為果實膨大期、 果實著色期、 新梢生長期、 開花期、 萌芽期。由于葡萄萌芽期氣溫較低，且塑料大棚相對封閉，棚內濕度較大，因此整個生育期內耗水量最小，且萌芽期耗水模數最小。在果實膨大期，各處理方案的葡萄植株耗水模數均達到峰值，原因是該時期植株生長發育活躍，且此時氣溫很高，塑料大棚在側面打開，加速了棚內空氣和土壤中水分的蒸發，導致該時期葡萄植株的耗水量急劇增加。

4 結論

本文中采用對葡萄萌芽期、 新梢生長期、 開花期、 果實膨大期、 果實著色期實施灌水下限為田間持水量60%的水分脅迫， 其他時期灌水下限為田間持水量75%， 以及全生育期實施灌水下限為田間持水量60%的水分脅迫，對照組全生育期灌水下限為田間持水量75%的方法， 研究在不同生育期的水分脅迫處理對葡萄耗水特性的影響， 得到以下主要結論：

1）與充分灌溉處理方案的土壤含水量相比，不同水分脅迫處理方案的土壤含水量均顯著減小，對土壤含水量的影響主要集中在深度為0～60 cm的土層中，且影響程度與深度成反比。

2）萌芽期水分脅迫對葡萄植株耗水強度無顯著影響，其他生育期水分脅迫對植株耗水強度均具有顯著影響，其中果實膨大期、 著色期水分脅迫對植株耗水強度具有極顯著影響，植株耗水強度分別比充水灌溉處理方案的低22.44%、 51.09%。

3）葡萄萌芽期的植株耗水量最低，耗水模數僅為3.35%～5.84%，果實膨大期的葡萄植株耗水量最大，植株耗水模數高達53.06%～65.62%，說明在整個葡萄生育期里萌芽期對水分的需求最小，而果實膨大期對水分的需求最大，此時期是需水關鍵期。

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（責任編輯：于海琴）

基金項目： 國家重點研發計劃項目（2017YFD0800601）； 水利部重大科技項目（SKS-2022052）

第一作者簡介： 馮婧怡（2000—），女，山東濟南人。碩士研究生，研究方向為水資源高效利用與農田生態環境。E-mail： 1141590156@qq.com。

通信作者簡介： 龐桂斌（1981—），男，江蘇鹽城人。副教授，博士， 碩士生導師， 研究方向為水資源高效利用與農田生態環境。E-mail：stu_panggb@ujn.edu.cn。