極端干旱區(qū)滴灌葡萄水肥耦合效應(yīng)研究*

張江輝 劉洪波 白云崗 丁 平

（新疆水利水電科學(xué)研究院，烏魯木齊 830049）

葡萄是目前世界上加工比例最高、產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)鏈最長(zhǎng)、產(chǎn)品種類最多的果樹。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者在葡萄高產(chǎn)栽培［1-2］、遺傳育種［3-4］、病蟲害防治［5-6］及水肥一體化［7-8］等方面進(jìn)行了廣泛而深入的研究。在新疆，由于氣候干旱、少雨、蒸發(fā)量大等特點(diǎn)，年平均降水量?jī)H16.5 mm，而年平均蒸發(fā)能力高達(dá)3 300 mm，屬極端干旱區(qū)，對(duì)葡萄的正常生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量影響非常大。同時(shí)，由于葡萄灌溉普遍采用地面溝灌，耗水量大，造成水資源日益緊張，對(duì)此，多位學(xué)者對(duì)葡萄高效節(jié)水增產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了研究，如楊艷芬等［9］以及李淑芹等［10］采用地面滴灌和垂直線源灌的研究顯示，與常規(guī)滴灌相比，葡萄水分生理指標(biāo)和產(chǎn)量均處于較高水平，垂直線源灌方式下根層土壤平均含水率可達(dá)到田間持水率的75.1%，而常規(guī)滴灌方式為田間持水率的60%。同時(shí)，垂直線源灌方式與常規(guī)滴灌相比，產(chǎn)量提高了1.2%，水分利用效率提高了57.4%［11］。

水肥是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因子。由于水肥對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育起著相互制約與相互促進(jìn)的作用，存在明顯的耦合關(guān)系，對(duì)二者耦合關(guān)系的研究是提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量的關(guān)鍵所在。在果樹生產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)中，水分和養(yǎng)分之間相互促進(jìn)、相互影響，對(duì)水肥協(xié)同管理，不僅能夠提高水肥的利用效率，而且能夠提高果品產(chǎn)量和質(zhì)量［12］。如對(duì)設(shè)施延后栽培葡萄通過(guò)水肥調(diào)控，葡萄產(chǎn)量隨施肥量的增加而增加，隨水分的虧缺先增大后減小，適量的施肥和適度的缺水可增加花色苷含量，提高糖酸比［13-14］。在常規(guī)氮磷鉀化肥的基礎(chǔ)上增施中微量元素鈣鎂硫能顯著促進(jìn)新梢生長(zhǎng)，增施腐殖酸則能顯著提高葉綠素含量，明顯降低總酸度，改善葡萄品質(zhì)［15］。在寧夏賀蘭山東麓，葡萄隨著灌溉定額增加產(chǎn)量提高，當(dāng)灌溉定額為3 825 m3hm-2時(shí)產(chǎn)量最大，增加施肥量在一定程度內(nèi)可提高葡萄產(chǎn)量［16］。在云南省西雙版納州普文鎮(zhèn)實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)的水肥試驗(yàn)認(rèn)為，灌溉是影響果實(shí)水分、可溶性固形物含量的主要因子，施肥則對(duì)總糖、還原糖的影響極顯著［17］。由于受到區(qū)域地理和氣候條件限制，葡萄灌水量和施肥量也會(huì)受到多種因素影響而存在差異［13-14］。

在多種經(jīng)濟(jì)作物上的應(yīng)用研究結(jié)果已表明，水肥耦合能促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量。在極端干旱區(qū)，對(duì)葡萄灌水技術(shù)方面的研究頗多，但在水肥耦合效應(yīng)上的研究甚少，因此，本試驗(yàn)通過(guò)葡萄滴灌水肥一體化技術(shù)，就葡萄水肥耦合效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量的影響進(jìn)行研究，旨在進(jìn)一步探明滴灌條件下葡萄的水肥協(xié)調(diào)與互補(bǔ)效應(yīng)，這對(duì)節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用與推廣、提高葡萄品質(zhì)與產(chǎn)量以及保障我國(guó)重要葡萄基地生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于火焰山以南，吐魯番市東南部的葡萄鄉(xiāng)鐵提爾村，距吐魯番市區(qū)12 km，地理坐標(biāo)：42°56′N，89°13′E，海拔-68.8 m。年均降水量為16.6 mm，年均蒸發(fā)量為3 300 mm，地下水位為30 m，年均氣溫為14.4℃，多年最高氣溫、最低氣溫分別為48.3℃，-28.8℃，10℃以上活動(dòng)積溫為5 455℃，全年年均日照時(shí)數(shù)為3 095 h，無(wú)霜期達(dá)210 d。葡萄品種為無(wú)核白（Thompson seedless），中晚熟品種，所需大于10℃的活動(dòng)積溫在3 300℃左右。

試驗(yàn)葡萄品種于1998年開始定植。栽培溝為東西走向，溝長(zhǎng)為60 m，溝寬為1.0～1.2 m，溝深約為0.5 m；株距為1.2～1.5 m，行距3.5～4.5 m，栽培方式為小棚架栽培。以溝面為參考面，棚架前端高2.0 m，后端高0.8 m，平均高1.2 m。試驗(yàn)區(qū)土壤為黃棕壤，質(zhì)地較均一。傳統(tǒng)灌溉方式為地面溝灌。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年進(jìn)行。滴灌采用一溝兩管布置，即在距葡萄根30 cm處兩側(cè)各放置一條滴灌帶，滴灌毛管為16 mm的滴灌帶，滴頭間距30 cm，滴頭流量3.2 L h-1。在滴灌條件下設(shè)3個(gè)灌水處理［18-20］：10 950 m3hm-2（高水W1）、7 800 m3hm-2（中水W2）、5 550 m3hm-2（低水W3），在上述3種不同灌水處理下分別設(shè)3種不同的施肥水平處理，分別為750 kg hm-2（高肥F1）、450 kg hm-2（中肥F2）和300 kg hm-2（低肥F3），各處理設(shè)2次重復(fù)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積約0.05 hm2。各處理基肥均在葡萄開花前期（3月下旬）根部附近施入磷酸二銨1 200 kg hm-2，施肥深度40 cm；在果實(shí)膨大期（6月中旬）同樣在根部附近施入硫酸鉀鎂750 kg hm-2和磷酸二銨1 800 kg hm-2；追肥在5月上旬葡萄萌芽期、6月上旬葡萄坐果期和7月上旬果實(shí)成熟初期各施1次，高、中、低肥3次按1︰2︰2進(jìn)行滴施，即低肥分3次分別施60 kg hm-2、120 kg hm-2、120 kg hm-2；中肥3次分別施90 kg hm-2、180 kg hm-2、180 kg hm-2；高肥3次分別施150 kg hm-2、300 kg hm-2、300 kg hm-2。追肥肥料采用昆侖牌尿素（中國(guó)石油天然氣股份有限公司），總氮含量≥46.4%。對(duì)照處理（CK）采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)溝灌，灌溉定額12 750 m3hm-2，無(wú)追肥，生育期共灌水6次。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

土壤含水量采用中子儀（CNC-503D型，加利福尼亞坎貝爾太平洋核子公司，美國(guó)）定期監(jiān)測(cè)，于每次灌水后測(cè)定土壤含水量。此外，在各個(gè)生育期選擇一個(gè)灌水周期進(jìn)行連續(xù)測(cè)定，觀測(cè)不同處理0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層的田間土壤含水率。

在葡萄收獲時(shí)，根據(jù)每個(gè)處理的葡萄總串?dāng)?shù)，在每個(gè)處理隨機(jī)摘取18串有代表性葡萄，所摘葡萄盡可能反映整個(gè)處理葡萄的生長(zhǎng)狀況，并對(duì)每串葡萄進(jìn)行稱重，根據(jù)各處理實(shí)際面積及果樹數(shù)量和總串?dāng)?shù)與串重等換算成每公頃的產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

式中，ET為農(nóng)田作物生育期內(nèi)的耗水量，mm；I 為灌水量，mm；P 為降水量，mm；Δ W為土體貯水量的變化（增加為正，減少為負(fù)），mm；R為徑流量，mm；S 為土體下邊界凈通量（向下為正，向上為負(fù)），mm。

式（1）中，灌水量由水表控制，在本文的試驗(yàn)過(guò)程中，由于特殊氣候條件，徑流量和降雨量可以忽略不計(jì)，Δ W可以通過(guò)測(cè)定土壤含水量獲得，當(dāng)下邊界遠(yuǎn)大于計(jì)劃灌水層時(shí)，下邊界凈通量可假設(shè)為零。在充分滿足作物對(duì)水肥需要以及上述對(duì)各變量的假設(shè)情況下，上式可以轉(zhuǎn)化為：

水肥交互效應(yīng)的計(jì)算公式如下［21］：

式中，EW為水分效應(yīng)，%；YWx為同等施肥量條件下某水分處理產(chǎn)量，kg hm-2；YWL為同等施肥量條件下低水分處理產(chǎn)量，kg hm-2。

式中，EF為肥料效應(yīng)，%；YFx為同等灌水量條件下某肥料處理產(chǎn)量，kg hm-2；YFL為同等灌水量條件下低肥料處理產(chǎn)量，kg hm-2。

式中，EI為增產(chǎn)效應(yīng)，%；YWxFx為某水分處理和某肥料處理產(chǎn)量，kg hm-2；YWLFL為低水分低肥料處理產(chǎn)量，kg hm-2。

式中，EWF為水肥交互效應(yīng)，%；EI為增產(chǎn)效應(yīng)，%；EW為水分效應(yīng)，%；EF為肥料效應(yīng)，%。

采用Excel 2003進(jìn)行制圖和數(shù)據(jù)分析，采用SPSS 22.0進(jìn)行水肥耦合效應(yīng)分析。

2 結(jié) 果

2.1 不同水肥處理葡萄耗水量

葡萄在不同水肥條件下各生育期的耗水量如表1所示。從表1可看出，葡萄從萌芽期至收獲期，各水肥處理在不同生育階段的耗水量均表現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律，各生育期總耗水量除了與灌溉定額有關(guān)，還與生育期內(nèi)葡萄自身耗水能力以及生育期長(zhǎng)短有關(guān)。各水肥處理不同生育期的耗水量和總耗水量的差異主要是由于灌溉定額不同所致，其中，在萌芽期，由于氣溫較低，土面蒸發(fā)及植株蒸騰相對(duì)較小，耗水量較少；果實(shí)膨大期是葡萄的第一個(gè)需水關(guān)鍵期，由于持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，該階段的耗水量較大，且各水肥處理的耗水量隨灌溉定額的增大而增大，如低水低肥處理為213.5 mm，而高水高肥為242.8 mm。葡萄的第二個(gè)需水關(guān)鍵期是果漿成熟期，其持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，因此該階段耗水量最大，且耗水規(guī)律與果實(shí)膨大期一致；葡萄采摘后，進(jìn)入枝蔓成熟期間，隨著氣溫的下降，葡萄耗水強(qiáng)度相應(yīng)開始減小，葡萄在該時(shí)期的耗水量也隨之減少，但仍大于萌芽期和新梢生長(zhǎng)期時(shí)的耗水量。

表1 不同水肥處理下各生育期葡萄耗水量Table 1 Water consumption of the grape vines relative to growing stage and treatment (mm)

2.2 灌水量、施肥量和耗水量與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系

不同施肥處理灌水量與產(chǎn)量的關(guān)系如圖1所示。根據(jù)當(dāng)年各處理對(duì)應(yīng)產(chǎn)量數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在施肥量一定時(shí)，灌水量與產(chǎn)量呈二次多項(xiàng)式相關(guān)關(guān)系。通過(guò)擬合得到的相關(guān)方程可得出，當(dāng)施肥量為750 kg hm-2時(shí)，最佳灌水量和最佳產(chǎn)量分別為9 148 m3hm-2和38 304 kg hm-2；當(dāng)施肥量為450 kg hm-2時(shí)，最佳灌水量和最佳產(chǎn)量分別為8 851 m3hm-2和40 810 kg hm-2；當(dāng)施肥量為300 kg hm-2時(shí)，最佳灌水量和最佳產(chǎn)量分別為10 177 m3hm-2和33 475 kg hm-2。

圖1 不同施肥水平下灌水量與產(chǎn)量的關(guān)系Fig.1 Relationship between irrigation dosage and grape yield relative to fertilization rate

從不同施肥水平下擬合得到的最佳灌水量與最佳產(chǎn)量可看出，施肥量為300 kg hm-2時(shí)的最佳灌水量大于其他兩個(gè)施肥水平，而最佳產(chǎn)量小于其他兩個(gè)施肥水平，在施肥量為450 kg hm-2時(shí)，擬合得到的最佳灌水量和最佳產(chǎn)量均優(yōu)于其他兩個(gè)水平。

圖2為不同灌水量下施肥量與產(chǎn)量的關(guān)系。由圖2可知，由于高水和低水條件下低肥處理的實(shí)測(cè)產(chǎn)量大于中肥處理，而中水條件下低肥處理的實(shí)測(cè)產(chǎn)量小于中肥處理，因此，當(dāng)灌水量為定值時(shí)，施肥量與產(chǎn)量雖然均呈二次拋物線關(guān)系，但拋物線的開口方向卻不同，其中，當(dāng)灌水水平為高水時(shí)，Y=0.0675 x2-59.77 x+45 067；當(dāng)灌水水平為中水時(shí)，Y=-0.07 x2+86.64 x+12 582，當(dāng)灌水水平為低水時(shí)，Y=0.032 x2-26.73 x+34 300。通過(guò)對(duì)回歸方程計(jì)算得到，灌水量為中水（7 800 m3hm-2）和低水（5 550 m3hm-2）時(shí)得到的最優(yōu)產(chǎn)量比較接近且均小于灌水量為高水（10 950 m3hm-2）時(shí)的最優(yōu)產(chǎn)量（39 391 kg hm-2），其產(chǎn)量分別為31 836 kg hm-2和28 718 kg hm-2。

根據(jù)水量平衡公式計(jì)算得到的葡萄總耗水量與灌水量的線性相關(guān)關(guān)系極顯著（R2=0.92）（圖3），表明葡萄耗水量隨著灌水量的增加而增加，這是因?yàn)樵囼?yàn)區(qū)年降水量極少，地下水位低，葡萄耗水量主要來(lái)自于灌水量的緣故。

2.3 綜合水肥處理與產(chǎn)量的關(guān)系

圖2 不同灌水水平下施肥量與產(chǎn)量的關(guān)系Fig.2 Relationship between fertilization rate and yield at different irrigation levels

圖3 灌水量與耗水量的關(guān)系Fig.3 Relationship between irrigation dosage and water consumption

從綜合施肥水平和灌水水平下葡萄的產(chǎn)量（表2）可看出，在同一灌水水平下，高肥處理的產(chǎn)量最高，平均為36 210 kg hm-2，低肥的平均產(chǎn)量最低，為31 548 kg hm-2，差異極顯著，可見(jiàn)，增加施肥量能增加產(chǎn)量。在同一施肥水平下各灌水水平平均產(chǎn)量中，中水的產(chǎn)量最高，為35 948 kg hm-2，高水和低水的產(chǎn)量分別為34 426 kg hm-2和30 043 kg hm-2，說(shuō)明合理增加灌水量能相應(yīng)地增加產(chǎn)量，但過(guò)多的灌水同樣會(huì)降低產(chǎn)量。

2.4 水肥交互作用對(duì)葡萄產(chǎn)量的影響

從水肥交互作用分析表（表3）中可以看出，在同等施肥條件下，灌水量的水分效應(yīng)由大到小為：中水、高水、低水。水分效應(yīng)最大為施肥450 kg hm-2、灌水量為7 800 m3hm-2時(shí)，增產(chǎn)30%；水分效應(yīng)最小為施肥300 kg hm-2、灌水量為7 800 m3hm-2時(shí)，增產(chǎn)11 %。同等灌水量條件下，累積施肥的肥料效應(yīng)由大到小為：中肥、高肥、低肥。肥料效應(yīng)最大為灌水量為10 950 m3hm-2、施肥750 kg hm-2時(shí)，增產(chǎn)18%。綜合比較各水肥處理增產(chǎn)效應(yīng)可看出，在高肥和中肥條件下，灌水量為高水和中水時(shí)的增產(chǎn)效應(yīng)要顯著優(yōu)于低肥條件下的各灌水處理。

表2 綜合施肥水平和灌水水平下葡萄產(chǎn)量Table 2 Yield of grape under optimal combination of fertilization and irrigation

表3 水肥交互作用的增產(chǎn)效應(yīng)Table 3 Yield increasing effect of the interaction of water and fertilizer

葡萄水肥耦合的節(jié)水節(jié)肥效應(yīng)如表4所示。其節(jié)水節(jié)肥及增產(chǎn)指標(biāo)是與對(duì)照處理進(jìn)行比較。從表4可以看出，與對(duì)照處理相比，在節(jié)水14%和39%、施肥量增加25%和減少25%時(shí)，葡萄產(chǎn)量增加明顯。節(jié)肥50%時(shí)產(chǎn)量相差很小。節(jié)水56%、節(jié)肥26%時(shí)葡萄產(chǎn)量減少。說(shuō)明葡萄在滴灌條件下，節(jié)水不超過(guò)56%、節(jié)肥在25%左右時(shí)葡萄能獲得最佳產(chǎn)量。

表4 水肥耦合的節(jié)水節(jié)肥效應(yīng)Table 4 Water saving and fertilizer saving effects of the combination of water and fertilizer

2.5 葡萄水肥耦合效應(yīng)模型

僅考慮氮素或水分一個(gè)因素與作物產(chǎn)量關(guān)系的生產(chǎn)函數(shù)稱為單因素生產(chǎn)函數(shù)。而實(shí)際上，作物產(chǎn)量是多個(gè)影響因素綜合作用的結(jié)果，且各因素之間有交互作用。因此，在單因素生產(chǎn)函數(shù)的基礎(chǔ)上，建立雙因素（水、肥）生產(chǎn)函數(shù)，將更能準(zhǔn)確地反映作物產(chǎn)量與水肥的影響關(guān)系。

水肥生產(chǎn)函數(shù)可定義為：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)其他影響因素一致的條件下，農(nóng)田水資源和氮素耦合投入與作物產(chǎn)出（籽粒產(chǎn)量或干物質(zhì)）之間的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)10組對(duì)應(yīng)的葡萄產(chǎn)量（Y）、灌水量（W）、施氮量（F）數(shù)據(jù)，得到數(shù)學(xué)回歸模型：

對(duì)式(7)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)：F值為6.47，且Dubrni-Watsno統(tǒng)計(jì)量d=3.31，決定系數(shù)R2=0.94，結(jié)果表明回歸可靠，說(shuō)明灌水量和施氮量二因素與葡萄產(chǎn)量之間存在極其顯著的回歸關(guān)系。

由表5可以看出，當(dāng)灌水量固定時(shí)，葡萄產(chǎn)量隨著施氮量的增加呈增大趨勢(shì)，有產(chǎn)量最高點(diǎn)。同樣，當(dāng)施氮量固定時(shí)，葡萄產(chǎn)量隨著灌水量的增加呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，表明隨著灌水量的增加，葡萄產(chǎn)量相應(yīng)增加，但當(dāng)灌水量繼續(xù)增大至一定值后，葡萄產(chǎn)量反而減小。

表5 水氮耦合對(duì)葡萄產(chǎn)量的影響Table 5 Effects of combination of water and nitrogen on grape yield (kg hm-2)

續(xù)表

對(duì)式（7）式進(jìn)行求導(dǎo)，可得到灌水量和施氮量的效應(yīng)方程：

3 討 論

在影響葡萄生長(zhǎng)的諸多因素中，水、肥因素起著決定性作用，也僅有水分和養(yǎng)分最容易人為調(diào)控，同時(shí)，它們也是一對(duì)互相作用的因子，它們既有自己特殊的作用，又互相牽制和制約，影響著彼此效果的發(fā)揮［22］。氮肥是葡萄生長(zhǎng)過(guò)程中需要量較大的元素，施用氮肥可以增加葡萄枝葉的數(shù)量，促進(jìn)葡萄副梢的萌發(fā)，并提高葡萄的產(chǎn)量。有研究顯示，葡萄滴灌追施氮、磷、鉀的比例在萌芽至開花期為1︰0.26︰0.12，在葡萄果實(shí)膨大期為1︰1.54︰1.97時(shí)，可以顯著提高葡萄的產(chǎn)量［23］。在N：P︰K= 2：5︰3時(shí)，可以有效提高氮肥利用率，增加氮素積累，促進(jìn)無(wú)核白雞心幼樹營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)［24］。在常規(guī)氮磷鉀化肥的基礎(chǔ)上，增施中微量元素鈣、鎂、硫能顯著促進(jìn)新梢生長(zhǎng)；在滴灌條件下，增施腐殖酸和鈣、鎂、硫后可以提高產(chǎn)量、降低總酸度［18］。而在葡萄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，配合施用適量鎂肥，并適量補(bǔ)充微量元素，同樣能促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提高果實(shí)品質(zhì)［25］。此外，水分過(guò)量或者虧缺同樣會(huì)引起植物體內(nèi)一系列的生理生化反應(yīng)，而且灌溉方式和灌水量對(duì)形成優(yōu)質(zhì)果品也起著重要的作用［26］，采用滴灌技術(shù)不僅可以提高水分利用效率，提高肥效，而且可以改善葡萄生長(zhǎng)環(huán)境和發(fā)育條件，從而促使葡萄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，增加經(jīng)濟(jì)效益［27］。滴灌灌水量隨地區(qū)不同而差異顯著，如在河北張家口的釀酒葡萄高產(chǎn)園灌溉量為1 822 m3hm-2時(shí)較為適宜［28］。在吉林省長(zhǎng)春市，在灌水量270 mm，施肥量為 N 225 kg hm-2+P2O5180 kg hm-2+K2O 248 kg hm-2的組合處理對(duì)穩(wěn)定葡萄產(chǎn)量和改善果實(shí)品質(zhì)有顯明作用［7］。對(duì)于干旱區(qū)的寧夏銀川釀酒葡萄，生育期滴灌灌溉量在4 500 m3hm-2左右［29］；而在新疆，由于特殊的氣候環(huán)境，葡萄滴灌灌水量更大，如在博樂(lè)市南郊的克瑞森無(wú)核葡萄園在年灌水總量6 000 m3hm-2、氮磷鉀年施肥量367.2 kg hm-2時(shí)產(chǎn)量最高［21］，在哈密市郊的葡萄園優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的最佳模式為灌溉定額6 750 m3hm-2、尿素489.15 kg hm-2、磷酸二氫鉀809.4 kg hm-2。本研究是在極端干旱的吐哈地區(qū)，由于干旱少雨、蒸發(fā)量大的特點(diǎn)，葡萄滴灌灌水量在高水和中水處理、施肥量同樣在中肥和高肥時(shí)的產(chǎn)量最大，但產(chǎn)量相差不明顯，即在灌水量為7 800 m3hm-2、施肥量為450 kg hm-2時(shí)，可使產(chǎn)量提高30%。當(dāng)灌水量過(guò)大，達(dá)到10 950 m3hm-2，或是施肥量過(guò)大，達(dá)到750 kg hm-2時(shí)，產(chǎn)量反而降低，其試驗(yàn)結(jié)果與多數(shù)研究結(jié)果［22,24,28-29］一致，表明滴灌水肥能明顯促進(jìn)葡萄植株生長(zhǎng)并提高產(chǎn)量，但灌水量和施肥量必須適量。

大量研究表明，水分、肥料對(duì)產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)具有明顯的正效應(yīng)。二者還存在顯著耦合效應(yīng)，即高水配高肥的增產(chǎn)效應(yīng)加大，肥力增產(chǎn)效應(yīng)隨水分提高而提高；同理水分的增產(chǎn)效應(yīng)隨肥力增大而增大。但是，高水配高肥并不是無(wú)限制的，水肥對(duì)小麥產(chǎn)量效應(yīng)為報(bào)酬遞減函數(shù)，表現(xiàn)為肥力增產(chǎn)效應(yīng)隨肥力增加而減弱，水分也同樣如此。生產(chǎn)中水、肥的配合存在一個(gè)上限，產(chǎn)量有其最大值。在氮、磷、鉀三個(gè)肥料要素中，尤其是氮肥的施用量受水分條件制約程度很大。其效益能否充分發(fā)揮與農(nóng)田水分狀況關(guān)系十分密切，不同的農(nóng)田水分動(dòng)態(tài)過(guò)程、不同的灌溉用水量，同樣的施肥量所獲得的產(chǎn)量差異也很大。即，不同的灌溉供水狀況下，施氮量與作物產(chǎn)量的響應(yīng)關(guān)系是不同的。因此，選擇施氮量和水分兩個(gè)因子來(lái)進(jìn)行葡萄水肥效應(yīng)的研究，探討節(jié)水條件下提高肥效并獲得增產(chǎn)，為農(nóng)田灌溉和施肥制度的制定提供理論依據(jù)。本文中，通過(guò)模型計(jì)算得到的最佳灌水量（8 736 m3hm-2）和施肥量（390 kg hm-2），與試驗(yàn)設(shè)計(jì)灌水量和施肥量處理有一定差異，而且葡萄屬多年生果樹，其土壤基肥對(duì)樹體次年長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量也存在一定影響，因此，在水肥處理的設(shè)置、灌溉參數(shù)的確定以及水肥耦合對(duì)葡萄植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的影響機(jī)理等方面，仍需要做深入的試驗(yàn)研究。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)不同水肥條件下葡萄園土壤耗水量和產(chǎn)量的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，在葡萄各生育期耗水量上，果漿成熟期和果實(shí)膨大期較大，其次為花期和枝蔓成熟期，新梢生長(zhǎng)期和萌芽期較少。在產(chǎn)量上，W1F1（38 221 kg hm-2）最大，其次是W2F1（38 179 kg hm-2）和W2F2（37 393 kg hm-2），CK（29 276 kg hm-2）僅大于W3F3（29 157 kg hm-2）處理。利用水肥耦合效應(yīng)的分析得到，在相同灌水水平下，高肥處理的產(chǎn)量最高，平均為36 210 kg hm-2，低肥的平均產(chǎn)量最低，為31 548 kg hm-2；在相同施肥水平下，中水的產(chǎn)量最高。說(shuō)明葡萄在滴灌水肥條件下，節(jié)水不超過(guò)56%、節(jié)肥在25%左右時(shí)葡萄能獲得最佳產(chǎn)量。以二元二次多項(xiàng)式回歸數(shù)學(xué)模型擬合葡萄產(chǎn)量（Y）與灌水量（W）、施氮量（F）的關(guān)系，得到數(shù)學(xué)模型為：Y=-9 197 +10.04W-7.713F-0.000 6W2+0.010 4 F2+0.000 9WF，決定系數(shù)R2=0.94，達(dá)到極顯著水平。對(duì)數(shù)學(xué)模型求極值可得到最佳的灌水量和施氮量分別為8 736 m3hm-2、390 kg hm-2，最高產(chǎn)量可達(dá)到34 393 kg hm-2。研究表明，水肥對(duì)葡萄的產(chǎn)量影響很大，合理增加灌水量能相應(yīng)地增加產(chǎn)量，但過(guò)多的灌水同樣會(huì)降低產(chǎn)量。利用數(shù)學(xué)模型與實(shí)際產(chǎn)量的對(duì)比結(jié)果，確定該地區(qū)滴灌葡萄適宜的灌溉定額在8 250～9 000 m3hm-2，施肥水平在300～450 kg hm-2時(shí)，可以獲得較高的葡萄產(chǎn)量。