不同灌溉方式對干旱區(qū)幼齡葡萄生長影響的綜合評價

王娟娟

（新疆金達(dá)鑫工程建設(shè)有限公司，新疆庫爾勒841000）

不同灌溉方式對干旱區(qū)幼齡葡萄生長影響的綜合評價

王娟娟

（新疆金達(dá)鑫工程建設(shè)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(qū)釀酒葡萄生產(chǎn)的最佳灌溉供水模式。以左側(cè)地下穴貯滴灌，右側(cè)地表滴灌（SDI-DI）、兩側(cè)地下穴貯滴灌（SDI-SDI）、左側(cè)地表滴灌，右側(cè)地下穴貯滴灌（DI-SDI）與兩側(cè)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(jìn)行綜合評價。結(jié)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(biāo)是影響灌溉方式評價的主要因素；采用一側(cè)地表滴灌、一側(cè)地下穴貯滴灌的根區(qū)交替滴灌（DI-SDI）供水模式為最佳處理。研究結(jié)果為提高西北干旱區(qū)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(chǎn)業(yè)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(shù)民族致富增收的重要手段。但干旱缺水成為制約其可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，生產(chǎn)中迫切需要建立一種新的節(jié)水模式和標(biāo)準(zhǔn)以適應(yīng)林果種植面積的快速擴(kuò)大［1-2］。滴灌技術(shù)是在中國干旱半干旱區(qū)成功推廣的主要節(jié)水方法之一，目前主要以地表滴灌（surface drip irrigation，DI）為主。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)地表滴灌容易導(dǎo)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(qū)冬季凍土層較厚，根系上浮致使果樹凍害嚴(yán)重，影響果實產(chǎn)量和品質(zhì)提高，制約了滴灌技術(shù)在果樹生產(chǎn)中的進(jìn)一步推廣。根系分區(qū)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(jié)水灌溉模式，滴灌技術(shù)的推廣為進(jìn)行根區(qū)濕潤方式和根系微域環(huán)境的調(diào)控提供了技術(shù)保障。先進(jìn)的工程技術(shù)和精確的田間管理結(jié)合才能發(fā)揮更好的節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)，因此開展以滴灌技術(shù)為工程基礎(chǔ)的根區(qū)交替灌溉模式研究，篩選出滴灌技術(shù)與灌溉模式的最佳組合對于進(jìn)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(xiàn)實意義［3-4］。

地下滴灌（subsurface drip irrigation，SDI）作為新的工程節(jié)水方法已成為新的研究熱點并在美國、西班牙等國進(jìn)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(jié)水、提高水分利用效率、增產(chǎn)、提高品質(zhì)的特點。鑒于此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)文獻(xiàn)［5］資料，采用熵值模型對干旱區(qū)幼齡葡萄灌溉方式進(jìn)行綜合評價，以期篩選出適宜于干旱區(qū)釀酒葡萄生產(chǎn)的最佳滴灌模式和方法，為先進(jìn)節(jié)水措施和技術(shù)的實際應(yīng)用提供一定理論指導(dǎo)。

1 幼齡葡萄灌溉模式評價體系

根據(jù)文獻(xiàn)［5］數(shù)據(jù)資料，干旱區(qū)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(shù)、根長、根質(zhì)量密度、根體積密度與根冠比這5項指標(biāo)；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(biāo)。干旱區(qū)幼齡葡萄灌溉模式評價指標(biāo)體系見表1。

表1 干旱區(qū)幼齡葡萄灌溉方式綜合評價體系

2 熵值模型

2.1 熵權(quán)計算

假設(shè)幼齡葡萄灌溉模式的評價方案為m個，評價指標(biāo)為n個，則可以構(gòu)成評價指標(biāo)矩陣X=（xij）m×n，將矩陣X=（xij）m×n按照下式進(jìn)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(biāo)；xmax、xmin分別為第j個指標(biāo)在各方案中最大、最小值。

第j個評價指標(biāo)的熵值Hj計算如下。

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

2.2 貼進(jìn)度值計算

2.2.1 構(gòu)建加權(quán)決策矩陣

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

2.2.2 計算理想解和負(fù)理想解

根據(jù)加權(quán)決策矩陣，確定方案理想解S+與負(fù)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(fù)理想解的距離，計算式如下：

2.2.4 貼近度計算

根據(jù)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(yōu)，反之越劣。

3 模型應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)文獻(xiàn)［5］數(shù)據(jù)資料，采用熵值模型對幼齡葡萄不同灌溉模式進(jìn)行綜合評價。共設(shè)4個處理：處理I左側(cè)地下穴貯滴灌，右側(cè)地表滴灌（SDIDI）；處理Ⅱ兩側(cè)均為地下穴貯滴灌（SDI-SDI）；處理Ⅲ左側(cè)地表滴灌，右側(cè)地下穴貯滴灌（DI-SDI）；處理Ⅳ兩側(cè)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(dāng)?shù)卦耘嗄Ｊ揭恢隆８魈幚硐碌挠g葡萄根系生長與葉片生理功能指標(biāo)值詳見表2。

表2 不同灌溉處理評價指標(biāo)值

3.2 熵值計算

先將表2中指標(biāo)數(shù)據(jù)按照指標(biāo)類型（正指標(biāo)與負(fù)指標(biāo)）分別按照式（1）進(jìn)行歸一化處理（結(jié)果見表3）。

表3 不同灌溉處理評價指標(biāo)歸一化值

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

3.3 貼進(jìn)度計算

按照式（5）～式（9）計算評價方案與理想解和負(fù)理想解的距離，結(jié)果如下：

Sd+=（0.1383，0.0763，0.0417，0.2394）Sd-=（0.2336，0.2408，0.2107，0.1529）根據(jù)上述計算結(jié)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(jié)果分析

由表4可知，DI-SDI處理為幼齡葡萄最優(yōu)灌溉方式，DI-DI處理為最劣灌溉方式。根據(jù)表2數(shù)據(jù)可知，DI-SDI處理的所有評價指標(biāo)均處于最優(yōu)或較優(yōu)狀態(tài)，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(yōu)勢。因此，綜合評價DI-SDI處理為最優(yōu)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(qū)交替灌溉可有效調(diào)整作物營養(yǎng)生長與生殖生長的關(guān)系，調(diào)節(jié)光合產(chǎn)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(qū)交替滴灌供水模式的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)不同根區(qū)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(fā)育；SDI-SDI處理由于其根區(qū)左右兩側(cè)均為地下穴貯滴灌，能保持水分的穩(wěn)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(qū)交替滴灌是利用干旱一側(cè)根系產(chǎn)生信號調(diào)控葉片氣孔的開閉，達(dá)到降低蒸騰并維持產(chǎn)量的目的。分根交替滴灌條件下同一灌水周期內(nèi)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(guān)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(yīng)從生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益角度綜合比對不同滴灌供水模式的優(yōu)缺點，以為干旱區(qū)新型果園滴灌供水模式的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

本文構(gòu)建了基于熵值模型的干旱區(qū)幼齡葡萄灌溉方式綜合評價模型，主要結(jié)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(biāo)對干旱區(qū)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(yōu)灌溉方式，即左側(cè)地表滴灌，右側(cè)地下穴貯滴灌（DI-SDI）是較優(yōu)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(xiàn)節(jié)水、高效用水目的，這對西北干旱缺水地區(qū)葡萄種植具有重要意義。下一步應(yīng)當(dāng)重點研究灌溉方式對葡萄品質(zhì)的影響以及水分調(diào)控與品質(zhì)的響應(yīng)機(jī)理，探尋葡萄節(jié)水、高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的灌溉制度與模式。

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

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

［3］張軍明.寧南山區(qū)馬鈴薯灌溉技術(shù)研究［J］.水利技術(shù)監(jiān)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(qū)灌溉模式轉(zhuǎn)型研究［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2010（05）：8-10.

［5］于坤，郁松林，劉懷鋒.不同根區(qū)交替滴灌方式對赤霞珠葡萄幼苗根冠生長的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)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。