調(diào)虧灌溉對(duì)延后設(shè)施栽培葡萄耗水量變化及外觀品質(zhì)的影響

高 陽(yáng)， 成自勇， 張 芮， 張曉霞， 孔維萍， 白有帥

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070)

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調(diào)虧灌溉對(duì)延后設(shè)施栽培葡萄耗水量變化及外觀品質(zhì)的影響

高 陽(yáng)， 成自勇*， 張 芮， 張曉霞， 孔維萍， 白有帥

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070)

為干旱地區(qū)延后栽培葡萄生產(chǎn)中水分優(yōu)化利用提供科學(xué)依據(jù)，在葡萄不同生長(zhǎng)期設(shè)置土壤含水率下限進(jìn)行調(diào)虧灌溉，研究調(diào)虧灌溉對(duì)延后設(shè)施栽培葡萄耗水變化及外觀品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：不同水分虧缺處理土壤水分隨土層深度的增加均呈緩慢增加趨勢(shì)；葡萄萌芽期至著色成熟期，各生育期耗水量總體呈上升→下降→上升→下降的變化趨勢(shì),葡萄全生育期耗水強(qiáng)度變化規(guī)律與耗水量類似。各處理在萌芽期耗水強(qiáng)度為0.16～0.98 mm/d；果實(shí)橫徑膨大率依次為ES>FS>PS>CS>GS>CK，果實(shí)縱徑膨大率依次為ES>FS>PS>CS>GS>CK，果形指數(shù)各處理均小于對(duì)照CK，且與CK之間不存在顯著性差異。

調(diào)虧灌溉； 葡萄； 延后栽培； 耗水量； 外觀品質(zhì); 設(shè)施栽培

黑河流域是中國(guó)典型的干旱內(nèi)陸河流域[1]。農(nóng)業(yè)灌溉用水作為該流域中段的用水大戶，由于耗水作物種植面積廣，先進(jìn)的灌水技術(shù)未形成體系，導(dǎo)致可利用水資源數(shù)量日趨緊張。延后栽培葡萄的經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較高,其栽培面積迅速增加，在該灌區(qū)生產(chǎn)中有著重要地位。由于葡萄耗水量大且不同生育期對(duì)水分反應(yīng)特別敏感，在不同生育期內(nèi)的灌水量直接影響葡萄的外觀品質(zhì)，間接影響了延后栽培的經(jīng)濟(jì)效益。但目前設(shè)施葡萄生產(chǎn)的水分管理缺乏科學(xué)的量化指標(biāo)，不能對(duì)水分進(jìn)行合理利用，不僅浪費(fèi)水資源，而且導(dǎo)致設(shè)施葡萄病蟲(chóng)害大量發(fā)生以及外觀品質(zhì)降低等一系列問(wèn)題。河西走廊雖地處西北腹地，但具有種植優(yōu)質(zhì)葡萄得天獨(dú)厚的地理資源優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)最早進(jìn)行葡萄栽培的地區(qū)之一，更是甘肅省葡萄的主產(chǎn)地。然而，要大力發(fā)展河西走廊發(fā)展葡萄這一特色林果業(yè)，亟待解決的問(wèn)題是如何探尋一種節(jié)水高效的科學(xué)灌溉模式，以解決水資源短缺對(duì)發(fā)展葡萄產(chǎn)業(yè)的限制及在節(jié)水的同時(shí)提高葡萄的外觀品質(zhì)。為此，筆者立足于甘肅西北內(nèi)陸河地區(qū)有限水資源，通過(guò)對(duì)冷涼地區(qū)葡萄延后設(shè)施栽培[2-6]耗水規(guī)律和對(duì)外觀品質(zhì)的影響進(jìn)行分析，以期為干旱地區(qū)延后栽培葡萄生產(chǎn)實(shí)踐中水分優(yōu)化利用提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2014年4-12月在甘肅省張掖市水務(wù)局國(guó)家重點(diǎn)灌溉試驗(yàn)中心進(jìn)行?；匚挥趶堃词形鞅奔s20 km，地理坐標(biāo)為東經(jīng)100°26′，北緯38°56′，海拔1 482.7 m，有效積溫1 500℃，最熱月平均氣溫23.8℃，年日照時(shí)數(shù)為2 700 h，多年平均降水量125 mm，多年平均蒸發(fā)量2047.9 mm，無(wú)霜期180 d，該區(qū)屬于典型的大陸性干旱氣候地帶，降雨稀少且變化率大。供試的土壤主要為沙壤土，pH 8.4，比重為2.7，土壤容重為1.47 g/cm3，田間持水率為22.8%。

1.2 供試材料

供試作物為5年生樹(shù)齡葡萄，選用當(dāng)?shù)刂髟云贩N紅地球(red globe)。該品種高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、晚熟，適宜于在西北內(nèi)陸溫室大棚種植[7]。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

葡萄栽培設(shè)施采用當(dāng)?shù)仄毡椴捎玫娜展鉁厥遥ㄖ娣e8 m×80 m。溫室中栽植葡萄37行，每行7株，行間距2.0 m，同行株間距0.6 m。試驗(yàn)引用井水灌溉，水表量水。試驗(yàn)設(shè)土壤水分調(diào)控和葡萄生育期2個(gè)因素，均采用單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)(表1)。

1.3.1 土壤水分調(diào)控 葡萄各個(gè)生育期重度虧水設(shè)5個(gè)處理，1個(gè)對(duì)照(CK，正常灌水)，共6個(gè)處理，3次重復(fù)，總計(jì)21個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積6 m×4 m。6個(gè)處理分別是萌芽期(GS)、抽蔓期是(PS)、開(kāi)花期(FS)、漿果膨大期(ES)、著色成熟期(CS)和對(duì)照(CK)，每個(gè)處理均是葡萄各個(gè)生育期重度虧水處理。

1.3.2 葡萄生育期 將延后栽培葡萄劃分為5個(gè)生育期，萌芽期-抽蔓期(5月6日至5月29日)、抽蔓期-開(kāi)花期(5月30日至6月18日)、開(kāi)花期—漿果膨大期(6月19日至6月23日)、漿果膨大期-著色成熟期(6月24日至9月9日)、著色成熟期-采摘期(9月10日至12月17日)，每個(gè)生育期設(shè)2個(gè)水分梯度(土壤水下限為田間持水量的75%和50%～55%)，共6個(gè)水分調(diào)控處理(GS，PS，F(xiàn)S，ES，CS，CK)。試驗(yàn)采用滴灌灌溉，1管1行控制模式。當(dāng)小區(qū)土壤含水量占田間持水量的百分比達(dá)到或接近試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的下限值時(shí)灌水，灌水定額為269.9 m3/hm2。所有小區(qū)施肥等管理措施均相同。

表1 不同生長(zhǎng)期土壤含水率下限試驗(yàn)設(shè)計(jì)

注：土壤含水率下限為占田間持水率的百分?jǐn)?shù)。

Note：The lower limit of soil water content is the percentage of field water-holding capacity.

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 土壤含水量 利用RYGCM3000S型節(jié)灌數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器自帶的4支土壤水分傳感器進(jìn)行測(cè)定。4支土壤水分傳感器分別布設(shè)在10 cm、20 cm、40 cm和60 cm土層，各傳感器與葡萄主根的水平距離為20 cm，逐日進(jìn)行土壤水分監(jiān)測(cè)。全生育期內(nèi)每隔10 d取土1次，各灌水前后和收獲后加測(cè)，測(cè)定深度共60 cm，分別為0～60 cm，分為0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層，最后用平均值法計(jì)算整個(gè)土壤含水量。

1.4.2 葡萄耗水量 依據(jù)相臨2次土壤水分的測(cè)定結(jié)果計(jì)算該時(shí)段內(nèi)葡萄耗水量，水量平衡法計(jì)算公式：

式中，ETⅠ-Ⅱ?yàn)槠咸央A段耗水量(mm/株)i為土層序號(hào)，n為土層總數(shù)，ri為第i層土壤干容重(g/cm3)，Hi為第i層土壤厚度(cm)，WiⅠ、WiⅡ分別為第i層土壤在階段始末的質(zhì)量含水量(%)，M、P分別為階段內(nèi)灌水量和降雨量(mm)，K為階段內(nèi)地下水補(bǔ)給量(mm)，試驗(yàn)區(qū)地下水埋深大于10 m，故K=0；D為階段內(nèi)排水量(mm)，試驗(yàn)區(qū)為干旱區(qū)，故D=0。

1.4.3 葡萄橫縱徑 自盛花后15 d，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3穗葡萄標(biāo)記，每穗葡萄選上、中、下各1粒，每小區(qū)總共9粒葡萄，利用游標(biāo)卡尺對(duì)漿果縱、橫徑進(jìn)行測(cè)量。漿果縱、橫徑的測(cè)量每7 d測(cè)1次，漿果生長(zhǎng)快速時(shí)，每隔5 d測(cè)量1次，生長(zhǎng)緩慢時(shí)，每隔10 d測(cè)量1次。

1.4.4 漿果膨大率 用游標(biāo)卡尺測(cè)量初始縱橫徑D1，漿果成熟時(shí)的最終縱橫徑D2，所需時(shí)間(d)，漿果膨大率(V)，V=(D2-D1)/d。

1.4.5 漿果果形指數(shù) 漿果縱徑與橫徑的比值。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)采用EXCEL 2007和SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄全生育期土壤水分含量的變化

從圖1看出，萌芽期，土壤含水量均高于其他生育期，且隨著土層深度的增加其含水量也呈增加趨勢(shì)。這是由于萌芽期葡萄生長(zhǎng)緩慢、耗水少，土壤貯存水量較其他生育期多。表明，萌芽期進(jìn)行水分調(diào)虧，不但能夠減少地表水分蒸發(fā)，且有利于深層土壤保水。抽蔓期，GS和FS在0～60 cm的土壤含水量均高于PS、ES、CS和CK。說(shuō)明，在抽蔓期進(jìn)行水分調(diào)虧對(duì)保持土壤水分含量的穩(wěn)定性具有一定優(yōu)勢(shì)，同時(shí)該時(shí)期調(diào)虧可以有效避免水分過(guò)多造成地溫降低而導(dǎo)致土壤酶活性和微生物活性降低。開(kāi)花期，F(xiàn)S土壤含水量與其余處理的水分含量變化總趨勢(shì)一致，均隨著土層深度的增加而變大。0～20 cm土層，不同處理土壤含水量的變化趨勢(shì)為GS>PS>CS>FS>CK>ES。20～40 cm土層，GS、CS與CK土壤含水量均高于其他處理，且呈顯著性差異。40～60 cm土層，ES土壤含水量最低。說(shuō)明，在開(kāi)花期內(nèi)進(jìn)行水分調(diào)虧，可以維持土壤水分含量在土層空間的穩(wěn)定性。漿果膨大期和著色成熟期，ES和CS土壤含水量與其余處理的水分含量差異不大，即在漿果膨大期和著色成熟期進(jìn)行水分調(diào)虧對(duì)土壤含水量影響較小。

圖1 葡萄全生育期不同耕層的土壤含水量變化

Fig.1 Soil water content of different soil layers during total growth period of grape

從不同土層空間看，不同水分虧缺處理下土壤水分隨土層深度的增加均呈緩慢增加趨勢(shì)。各處理在0～10 cm土層土壤含水量均最低，這是由于表層土壤蒸發(fā)強(qiáng)烈所致，且各處理之間土壤水分差異在生育前期差異性不顯著。10～20 cm土層土壤含水量在萌芽期和抽蔓期相比其他生育期較高，且在萌芽期無(wú)顯著性差異。20～60 cm土壤含水量大致在同一個(gè)空間內(nèi)變化，在抽蔓期均無(wú)顯著性變化。

2.2 葡萄全生育期的耗水規(guī)律

由圖2可知，葡萄自萌芽期至著色成熟期，各生育期耗水量總體呈上升→下降→上升→下降的變化趨勢(shì)，即萌芽期氣溫較低，植株較小，耗水量也較低，各處理間耗水量差異不大，在不同水分虧缺處理中，GS耗水量較CK降低84.02%；抽蔓期各處理耗水量為50.16～73.01 mm/株，略呈上升趨勢(shì)，但增加幅度不大。開(kāi)花期持續(xù)時(shí)間最短，此時(shí)葡萄進(jìn)入生殖生長(zhǎng)，各處理耗水量呈小幅下降趨勢(shì)，為33.48～47.12 mm/株，此時(shí)各個(gè)處理之間差異性不顯著；葡萄進(jìn)入漿果膨大期后，生殖生長(zhǎng)達(dá)到頂峰，耗水量陡增，各處理耗水量最高，達(dá)395.64～488.03 mm/株，各水分虧缺處理耗水量較CK降低1.67%～18.93%；著色成熟期葡萄生理活動(dòng)開(kāi)始變緩，各處理耗水量下降至159.50～334.69 mm/株，各水分虧缺處理耗水量較CK降低25.13%～52.34%?？梢?jiàn)，漿果膨大期是葡萄需水關(guān)鍵期，在該時(shí)期保證充足水源是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。

圖2 葡萄全生育期的耗水規(guī)律

Fig.2 Water consumption regularity of grape during total growth period

2.3 葡萄全生育期內(nèi)的耗水強(qiáng)度

從圖3看出，葡萄全生育期耗水強(qiáng)度變化規(guī)律與耗水量類似。各處理在萌芽期耗水強(qiáng)度為0.16～0.98 mm/d，以FS和CK耗水強(qiáng)度較高；抽蔓期各處理耗水強(qiáng)度總體呈上升狀態(tài)，以FS日耗水強(qiáng)度增幅最大；開(kāi)花期歷時(shí)最短(約5d)，該階段日耗水強(qiáng)度再次下降，為0.9～1.27 mm/d；漿果膨大期歷時(shí)最長(zhǎng)，該階段日耗水量最高，日耗水強(qiáng)度為4.82～5.95 mm/d；著色成熟期下降為1.46～3.07 mm/d。

從總體上看，各處理隨著灌水量的增加，日耗水強(qiáng)度也增加。在各生育期內(nèi)，水分虧缺灌溉處理在虧水階段的日耗水強(qiáng)度均較低。在萌芽期的水分虧缺處理中，GS日耗水強(qiáng)度僅0.16 mm/d，比CK下降83.67%，且與CK呈顯著性差異；在抽蔓期的水分虧缺處理中，PS日耗水強(qiáng)度為1.74 mm/d，比CK下降30.41%，同樣與CK呈顯著性差異；在開(kāi)花期虧水的FS日耗水強(qiáng)度為1.09 mm/d，較CK下降11.38%，與CK差異性不顯著，這可能與該生育期進(jìn)行的副梢修剪等農(nóng)藝措施減小植株蒸騰有關(guān)；在漿果膨大期虧水的ES日耗水強(qiáng)度為4.82 mm/d，與CK(5.95 mm/d)相比，降低18.99%，且與CK呈顯著性差異；在著色成熟期虧水的CS日耗水強(qiáng)度為1.46 mm/d，較CK降低52.44%?？梢?jiàn)，在開(kāi)花期或漿果膨大期經(jīng)歷虧水鍛煉后耗水強(qiáng)度恢復(fù)較快，表現(xiàn)出較強(qiáng)的復(fù)水補(bǔ)償效應(yīng)。

圖3 葡萄全生育期內(nèi)日耗水強(qiáng)度的變化

Fig.3 Variation of daily water consumption intensity of grape during total growth period

2.4 不同調(diào)虧灌溉措施對(duì)葡萄外觀品質(zhì)的影響

由表2可知，果實(shí)橫徑，橫徑膨大率依次為ES>FS>PS>CS>GS>CK，ES和CS處理的膨大率分別為0.026 4 cm/d和0.023 9 cm/d，比CK分別高出0.007 8 cm/d和0.005 3 cm/d，即在果實(shí)膨大期-著色成熟期中度虧水處理葡萄的橫徑膨大率最大。說(shuō)明，適當(dāng)?shù)奶澦幚砭梢蕴岣咂咸训臋M徑膨大率，而且ES、CS與CK具有顯著性差異。GS、PS和FS膨大率與CK相比較分別提高0.002 5 cm/d、0.005 4 cm/d和0.007 2 cm/d。果實(shí)縱徑，縱徑膨大率依次為ES>FS>PS>CS>GS>CK，ES縱徑的果實(shí)膨大率最大，為0.025 4，即果實(shí)膨大期-聚糖著色期中度虧水處理葡萄的縱徑膨大率最大?？梢?jiàn)，在葡萄的果實(shí)膨大期-聚糖著色期內(nèi)，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行中度虧水處理，有利于果實(shí)的膨大，從而可以促進(jìn)葡萄的生長(zhǎng)發(fā)育。綜合葡萄的橫縱徑膨大率，葡萄在果實(shí)膨大期-聚糖著色期果實(shí)的橫徑和縱徑膨大率都達(dá)到最大，也符合葡萄的生長(zhǎng)規(guī)律。果形指數(shù)各處理均小于對(duì)照CK，且與CK之間不存在顯著性差異。開(kāi)花期-漿果膨大期，F(xiàn)S果形指數(shù)最小，數(shù)值僅1.031，比CK降低0.1，此時(shí)FS的果形指數(shù)最接近1。說(shuō)明該處理下葡萄果實(shí)外形接近于圓形。

表2 不同調(diào)虧灌溉措施對(duì)葡萄外觀品質(zhì)的影響

注：同列中不同小寫(xiě)字母表示P<0.05的顯著差異水平。

Note：Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference at 0.05 level.

3 結(jié)論與討論

1)不同虧水處理對(duì)葡萄生長(zhǎng)和土壤貯水有一定的積極作用，在萌芽期內(nèi)進(jìn)行水分調(diào)虧，在減少地表水分蒸發(fā)同時(shí)還有利于深層土壤保水；在抽蔓期內(nèi)進(jìn)行水分調(diào)虧，可以保持土壤水分含量的穩(wěn)定性，同時(shí)該時(shí)期調(diào)虧可以有效避免水分過(guò)多造成地溫降低而導(dǎo)致土壤酶活性和微生物活性降低等，對(duì)維持土壤良好性能起到一定積極作用。在開(kāi)花期內(nèi)進(jìn)行水分調(diào)虧，可以維持土壤水分含量在土層空間的穩(wěn)定性，而在漿果膨大期和著色成熟期內(nèi)進(jìn)行水分調(diào)虧對(duì)土壤含水量影響較小。同時(shí)，漿果膨大期土壤含水量是整個(gè)生育期內(nèi)始終保持最低狀態(tài)，由此可得漿果膨大期是葡萄需水量最大時(shí)期，其次為開(kāi)花期和著色成熟期，這與孔維萍等[8]的研究結(jié)論相符。

2) 設(shè)施延后栽培葡萄生育內(nèi)總耗水規(guī)律和日耗水強(qiáng)度波動(dòng)趨勢(shì)一致，均表現(xiàn)出上升→下降→上升→下降變化規(guī)律。由于萌芽期大氣溫度較低，且此時(shí)植株葉面積小，葡萄正處于生長(zhǎng)最前期狀態(tài)看，耗水量低，所以該時(shí)期耗水量是全生育期內(nèi)最小時(shí)期。隨著葡萄生長(zhǎng)，大氣溫度慢慢回升，葡萄在抽蔓期耗水量出現(xiàn)第一次波峰，呈逐漸成增長(zhǎng)趨勢(shì)；到開(kāi)花期，葡萄生長(zhǎng)速率減緩，耗水量在該時(shí)期減少，為后期生長(zhǎng)貯存了足夠水量；耗水強(qiáng)度第二次波峰出現(xiàn)在漿果膨大期，同時(shí)該時(shí)期的耗水量是整個(gè)生育期內(nèi)最大時(shí)期，因此在該時(shí)期充分灌水對(duì)葡萄植株生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用。同時(shí)，這與土壤含水量變化趨勢(shì)想吻合，再次驗(yàn)證了葡萄漿果膨大期是全生育期內(nèi)需水量最大的時(shí)期，在該時(shí)期充分灌水對(duì)葡萄植株生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用。

3) 葡萄的果粒膨大率直接關(guān)系到其成長(zhǎng)發(fā)育，不同生育期調(diào)虧灌溉對(duì)設(shè)施延后栽培葡萄的橫縱徑都具有顯著的影響。對(duì)于不同的調(diào)虧灌溉處理，F(xiàn)S(在開(kāi)花期-漿果膨大期進(jìn)行調(diào)虧)處理葡萄的橫縱徑膨大率達(dá)最大。說(shuō)明，適度虧水處理有利于葡萄的膨大與生長(zhǎng)，此時(shí)葡萄的果形指數(shù)更加接近或達(dá)到1(測(cè)定值為1.031)，葡萄的果形更加趨近或達(dá)到圓形，唐莎莎[9]等的研究結(jié)果相近。因此，在開(kāi)花期-漿果膨大期進(jìn)行調(diào)虧處理，可以使葡萄的最終橫縱徑達(dá)到最大值，并且果粒膨大值達(dá)到最大，從而保持葡萄的果形達(dá)到最優(yōu)。

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(責(zé)任編輯： 楊 林)

Effects of Regulated Deficit Irrigation on Water Consumption and Exterior Quality of Grape under the Delayed Cultivation Condition

GAO Yang， CHENG Ziyong*， ZHANG Rui， ZHANG Xiaoxia， KONG Weiping， BAI Youshuai

(SchoolofEngineering,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China)

The soil water content at different growth stage of grape was controlled according to the lower limit of the designed soil water content to study the effects of regulated deficit irrigation on water consumption and exterior quality of grape under the delayed cultivation condition and to provide the scientific basis for optimal utilization of water in grape cultivation under the delayed cultivation condition in drought areas.Results:The soil moisture represents a slow rising trend with increase of soil depth under different water deficit irrigation. Water consumption of grape from germination stage to coloring maturity stage shows a rising-declining-rising-declining trend overall. The variation regularity of water consumption intensity of grape during total growth period is similar to water consumption. The water consumption intensity of different treatments is 0.16～0.98 mm/d at germination stage. The expansion rate of grape transverse diameter and grape vertical diameter of different treatments both are ES>FS>PS>CS>GS>CK. The grape shape indexes of different treatments are all less than CK but there is no significant difference between different treatment and CK.

regulated deficit irrigation; grape; delayed cultivation; water consumption; exterior quality; protected cultivation

2015-01-05； 2015-07-10修回

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“冷涼地區(qū)葡萄設(shè)施延后栽培水分品質(zhì)響應(yīng)機(jī)理研究”(51269001)

高 陽(yáng)(1990-)，男，在讀碩士，研究方向：灌溉排水。E-mail:gaoyang_8804@126.com

*通訊作者：成自勇(1956-)，男，教授，博士，從事生態(tài)灌溉與生態(tài)灌區(qū)建設(shè)研究。E-mail:chengzy@gsau.edu.cn

1001-3601(2015)07-0358-0046-05

S663.1

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