不同節(jié)水灌溉方式對(duì)‘美樂(lè)’果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

楊文莉，李冰彬，高彬，代紅軍，王世平，王振平*

（1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021；2.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240）

寧夏地處西北內(nèi)陸，干旱少雨，全區(qū)平均年降雨量289 mm左右，農(nóng)業(yè)用水基本依靠黃河水灌溉，且水利開(kāi)發(fā)難度大，資源性缺水與利用率低的矛盾并存，水資源短缺已成為制約其經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要瓶頸[1-2]。水是葡萄生長(zhǎng)的重要因子，水分的多少將影響果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)，甚至還會(huì)影響果樹(shù)的壽命[3]，因此節(jié)水灌溉技術(shù)成為解決水資源不足的重要手段。我國(guó)常見(jiàn)的灌溉方式有畦灌、溝灌、漫灌等，傳統(tǒng)灌溉方法的灌水量主要依靠簡(jiǎn)易設(shè)施和經(jīng)驗(yàn)控制，對(duì)水的有效控制能力低[4]，而噴灌、微灌、滴灌等節(jié)水灌溉方式，均能有效節(jié)約水資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)黃河水灌溉量的控制，提高水資源的利用率，提高果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量。結(jié)合寧夏降雨量低、蒸發(fā)量大、水資源短缺和黃河水泥沙含量高的實(shí)際情況，滴灌和噴灌面臨著堵塞滴頭和滴件的問(wèn)題，在寧夏地區(qū)不適用，而微灌將含有泥沙微粒的黃河水通過(guò)特殊的設(shè)備及管道精準(zhǔn)地運(yùn)送到作物根系周?chē)鷧^(qū)域，實(shí)現(xiàn)改良土壤理化性質(zhì)、節(jié)約用水用肥的目的[5]。

此外，秸稈覆蓋、地膜覆蓋等已被廣泛應(yīng)用于我國(guó)北方，特別是西北旱區(qū)[6]。地膜覆蓋能夠大面積推廣的原因主要是基于它的顯著增產(chǎn)效應(yīng)[7-8]。秸稈覆蓋能提高水分滲透率，地表覆蓋秸稈可保持土壤的良好結(jié)構(gòu)[9]，還可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。當(dāng)前研究的主要目的是覆膜、覆草與微灌等栽培技術(shù)與節(jié)水灌溉方式的效果，針對(duì)黃河微灌技術(shù)與地面覆蓋措施相結(jié)合的研究報(bào)道卻相對(duì)較少。本試驗(yàn)針對(duì)寧夏地區(qū)干旱缺水這一問(wèn)題，通過(guò)研究不同節(jié)水灌溉方式對(duì)土壤含水量、葡萄新梢生長(zhǎng)、果實(shí)發(fā)育、果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量的影響，選擇適宜寧夏產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄的節(jié)水灌溉方式，為快速發(fā)展的寧夏葡萄產(chǎn)業(yè)節(jié)水栽培提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2017年7～10月在寧夏玉泉營(yíng)農(nóng)場(chǎng)國(guó)家葡萄產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系水分生理與節(jié)水栽培崗位科學(xué)家核心試驗(yàn)園進(jìn)行。試驗(yàn)基地位于賀蘭山東麓，海拔1121 m，年平均降雨量205 mm，年日照2950 h，年活動(dòng)積溫3251℃。土質(zhì)為風(fēng)沙土，通氣良好，地下水位40 m。供試品種為8年生‘美樂(lè)’葡萄，株行距0.7 m×3 m，獨(dú)龍干整形。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

灌溉方式設(shè)置傳統(tǒng)的溝灌和微噴灌兩種，溝灌（CK）：常規(guī)灌溉，平均每次灌水量為55 m3/667m2。節(jié)水灌溉處理設(shè)置4種組合：覆膜溝灌（T1）：植株兩側(cè)50～70 cm范圍內(nèi)鋪10 cm的黑色塑料膜；覆膜微灌（T2）：處理方式同T1，之后于定植溝內(nèi)，距離植株基部50 cm處鋪設(shè)微灌帶；覆草溝灌（T3）：植株兩側(cè)50～70 cm范圍內(nèi)鋪10 cm的秸稈；覆草微灌（T4）：處理方式同T3，之后于定植溝內(nèi)，距離植株基部50 cm處鋪設(shè)微灌帶；T1、T3及CK的灌水方式均為溝灌，且灌水量保持一致；T2和T4的灌水方式均為微灌；每個(gè)處理選3行樹(shù)（每行50 m），即3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 灌水量

T2、T4處理進(jìn)行微灌，各微灌處理每次灌水時(shí)間根據(jù)不同時(shí)期的需水量來(lái)決定，玉泉營(yíng)地區(qū)葡萄轉(zhuǎn)色后的灌水量一般保持在20～30 m3/667m2，灌水時(shí)同時(shí)打開(kāi)各微灌處理閥門(mén)，用水表記錄灌溉量，各微灌處理灌水量應(yīng)基本保持一致，各微灌處理灌水時(shí)間基本保持在4 h左右；CK、T1及T3處理進(jìn)行溝灌，各溝灌處理灌水時(shí)間和灌水量應(yīng)基本保持一致。

1.3.2 土壤含水量

轉(zhuǎn)色前7 d至轉(zhuǎn)色后60 d，每10 d用土壤含水量測(cè)定儀測(cè)不同深度（10～100 cm）的土壤含水量。

1.3.3 新梢生長(zhǎng)

各處理隨機(jī)選取9株長(zhǎng)勢(shì)較為一致的植株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，每隔一周測(cè)定已標(biāo)記植株的全部新梢長(zhǎng)度。

1.3.4 果實(shí)生長(zhǎng)及產(chǎn)量

于轉(zhuǎn)色期至成熟期，各處理隨機(jī)選取10粒葡萄，每隔一周用游標(biāo)卡尺測(cè)定果粒直徑；各處理隨機(jī)抽取300～500粒葡萄稱重，重復(fù)3次，計(jì)算百粒重。成熟后將各處理的葡萄稱重測(cè)定產(chǎn)量，折合為667 m2產(chǎn)量。

1.3.5 果實(shí)品質(zhì)

從葡萄轉(zhuǎn)色期開(kāi)始，每周每行采集葡萄果粒300～500粒，測(cè)定總酸、可溶性固形物含量?？偹嵊肗aOH滴定法測(cè)定，參照王華[10]的方法并略作修改?？扇苄怨绦挝铮焊魈幚黼S機(jī)抽取100粒葡萄，擠汁用手持測(cè)糖儀測(cè)定果汁的可溶性固形物，各處理重復(fù)3次。

1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

采用DPS v7.05、Microsoft Excel 2007等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理灌水量及節(jié)水程度

試驗(yàn)過(guò)程中共灌水兩次，CK、T1和T3處理平均每次灌水量約為55 m3/667m2；與CK相比，微灌各處理平均每次灌水量及節(jié)水程度如表1所示，T2和T4處理的節(jié)水程度無(wú)顯著差異。

2.2 土壤含水量

整個(gè)試驗(yàn)期各土層平均含水量測(cè)定結(jié)果如圖1所示。所有處理的含水量整體呈下降趨勢(shì)；于10～30 cm土層處，各處理的含水量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，T1和T3處理含水量均顯著高于CK，T2、T4處理含水量較CK高，但無(wú)顯著差異；于30～70 cm土層處，T3處理的含水量呈先上升后下降的趨勢(shì)，且含水量顯著高于CK，其它的仍呈下降趨勢(shì)，T1、T2和T4處理含水量較CK高，但無(wú)明顯差異；于70～100 cm處土層，CK和T3處理含水量逐漸降低，T1和T4處理含水量幾乎沒(méi)變化，T2處理含水量顯著提高，且于100 cm土層處4個(gè)節(jié)水處理含水量均高于CK；由此可知，4個(gè)處理均具有明顯的保水效果，且30～50 cm處土層能明顯提高土壤含水量。

表1 微灌處理總灌水量及節(jié)水程度Table 1 Total irrigation capacity and water saving degree of microirrigation

圖1 土壤含水量變化Figure 1 Changes of soil water content

2.3 不同節(jié)水灌溉方式對(duì)‘美樂(lè)’新梢生長(zhǎng)的影響

不同節(jié)水灌溉方式對(duì)‘美樂(lè)’葡萄新梢生長(zhǎng)的影響如圖2所示，在花后45～85 d，新梢增長(zhǎng)速度較快；從花后85 d開(kāi)始，不同節(jié)水灌溉處理下，新梢長(zhǎng)度緩慢增長(zhǎng)。總體增長(zhǎng)量范圍在5～8 cm，4個(gè)處理新梢增長(zhǎng)量均低于CK，其中T3和T4與CK差異不顯著。試驗(yàn)結(jié)果表明：自轉(zhuǎn)色期后，葡萄新梢長(zhǎng)度無(wú)明顯增長(zhǎng)，不同節(jié)水灌溉方式對(duì)葡萄的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)有抑制作用。

2.4 不同節(jié)水灌溉方式對(duì)果實(shí)生長(zhǎng)的影響

不同節(jié)水灌溉方式對(duì)果實(shí)直徑的影響如圖3所示，各處理的果實(shí)直徑呈先快速上升后緩慢上升的趨勢(shì)；于采收期，T3處理果實(shí)直徑增長(zhǎng)量最大，為2.17 mm，T4最小為1.78 mm，但不同處理間果粒直徑變化不顯著，CK和T2處理略大于其它處理。由此可知，T2處理可增大果實(shí)直徑，T1、T3和T4處理對(duì)果實(shí)直徑有抑制作用。

圖2 灌溉方式對(duì)‘美樂(lè)’新梢生長(zhǎng)的影響Figure 2 Effects on the growth of new shoots of 'Merlot'

圖3 灌溉方式對(duì)果實(shí)直徑的影響Figure 3 Effects of irrigation methods on berry diameter

不同節(jié)水灌溉方式對(duì)果實(shí)百粒重的影響如圖4所示，百粒重整體呈先上升后下降的趨勢(shì)。于采收期，5個(gè)處理的百粒重分別為96.05 g、109.44 g、119.8 g、104.52 g、96.52 g；T1、T2、T3處理的百粒重均顯著大于CK，其中以T2效果最為顯著，T4處理百粒重和CK差異不明顯。由此可知，4種處理方式都能夠有效地增加葡萄的百粒重，以T2處理效果最為顯著。

2.5 不同節(jié)水灌溉方式對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響

不同節(jié)水灌溉方式對(duì)果實(shí)可溶性固形物的影響如圖5所示，可溶性固形物含量呈上升趨勢(shì)；于采收期，5個(gè)處理的可溶性固形物含量分別為：23.6%、24.74%、23.27%、23.08%和24.47%；T1和T4處理果實(shí)中的可溶性固形物含量均大于CK，T2和T3處理則低于CK；各處理相比較，T1處理下果實(shí)中可溶性固形物含量最高，T3最小。由此可知，各處理對(duì)葡萄果實(shí)中可溶性固形物含量的影響較大，其中T1和T4處理效果最顯著。

圖4 灌溉方式對(duì)葡萄百粒重的影響Figure 4 Effects of irrigation methods on hundred grain weight

圖5 灌溉方式對(duì)葡萄可溶性固形物含量的影響Figure 5 Effects of irrigation methods on soluble solids content

不同節(jié)水灌溉方式對(duì)果實(shí)可滴定酸的影響如圖6所示，于整個(gè)采樣期間，可滴定酸含量呈下降趨勢(shì)。于采收期，5個(gè)處理的可滴定酸總酸度分別為：0.50%、0.44%、0.48%、0.45%和0.65%；T1、T2及T3處理的可滴定酸含量無(wú)顯著差異，且均低于CK，T4處理的可滴定酸含量高于CK；由此可知，T4處理阻礙了總酸的分解速率，導(dǎo)致其含量一直維持在較高的水平，而T1、T2及T3處理對(duì)其正常的分解代謝具有促進(jìn)作用。

2.6 不同節(jié)水灌溉方式對(duì)‘美樂(lè)’產(chǎn)量的影響

不同節(jié)水灌溉方式對(duì)‘美樂(lè)’葡萄產(chǎn)量的影響如圖7所示，各處理的667 m2產(chǎn)量均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4處理下的產(chǎn)量較CK分別增產(chǎn)76%、91%、44%和51%，其中T2處理下的增產(chǎn)效果最顯著。

3 討論與結(jié)論

圖6 灌溉方式對(duì)葡萄總酸（以酒石酸計(jì)）含量的影響Figure 6 Effects of irrigation methods on content of total acid

圖7 灌溉方式對(duì)產(chǎn)量的影響Figure 7 Effects of irrigation methods on the yield

黃河水自流微灌是在滴灌的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，微灌不僅可節(jié)約水肥，還可改良土壤理化性質(zhì)。微灌與地面覆蓋相結(jié)合的技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景。Gray等[11]研究表明，水分脅迫能降低植株生長(zhǎng)勢(shì)，與本研究結(jié)果一致，本研究發(fā)現(xiàn)微灌及覆蓋措施對(duì)葡萄的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)具有抑制作用。在本試驗(yàn)中，各土壤處理組的10～60 cm處土層含水量均高于CK，保水效果明顯，說(shuō)明微灌與地面覆蓋措施結(jié)合能夠減少深層土壤水分的含量，與前人研究報(bào)道相一致，其研究發(fā)現(xiàn)微灌能有效減少深層滲漏、地面徑流和輸水損失。覆膜微灌可顯著提高單位面積產(chǎn)量及葡萄百粒重，可能是由于覆膜能夠有效減少水分蒸發(fā)量和微灌能夠改善土壤結(jié)構(gòu)的雙重效果[12]。對(duì)于覆草措施，很多研究表明覆草具有保溫和降溫的雙重效應(yīng)，增加土壤養(yǎng)分[13-14]，且可以顯著提高單位面積產(chǎn)量[15]。但是在本試驗(yàn)中，果實(shí)膨大期干旱導(dǎo)致水分虧缺，而覆草的保水效果不及覆膜措施，因此增產(chǎn)效果不明顯，與孔維萍[16]研究發(fā)現(xiàn)一致。果實(shí)直徑的變化是由水勢(shì)的變化引起的，而水勢(shì)的變化則由氣象因子、土壤水勢(shì)和植物自身的特性所決定的[17]。在本試驗(yàn)中，果實(shí)直徑增長(zhǎng)量雖然相差不大，但是常規(guī)溝灌和覆膜微灌處理下增長(zhǎng)量略高于其它處理，可能受土壤水勢(shì)和營(yíng)養(yǎng)等因素的影響。優(yōu)質(zhì)原料是生產(chǎn)高品質(zhì)葡萄酒的根本保證[18]，葡萄果實(shí)中風(fēng)味物質(zhì)，例如酸、可溶性固形物等含量是評(píng)價(jià)釀酒葡萄品質(zhì)的重要指標(biāo)[19]?？扇苄怨绦挝锖渴苤T多因素的影響，如光照、溫度、土壤及營(yíng)養(yǎng)條件等[20]，漿果中有機(jī)酸含量的高低直接影響葡萄酒的口感和平衡感，適宜酸度應(yīng)保持在6～10 g/L，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響葡萄酒的整體口感[21]。在本試驗(yàn)中，覆膜溝灌和覆草微灌處理可提高可溶性固形物含量，且覆草微灌還可提高酸度，使其在合理的范圍內(nèi)，解決玉泉營(yíng)‘美樂(lè)’總酸含量低的狀況，覆草微灌能夠同時(shí)提高可溶性固形物和總酸含量，可能與微灌及覆蓋措施及環(huán)境因子等綜合因素相關(guān)。目前，對(duì)于微灌與覆蓋措施相結(jié)合在果樹(shù)栽培中提高果實(shí)品質(zhì)的研究甚少，因此后期需進(jìn)一步的研究。作為一種新的灌溉栽培技術(shù)，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)葡萄酒提供優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄原料。

微灌處理相對(duì)于溝灌是最為高效且適用于寧夏灌水的灌溉方式。覆膜微灌、覆草微灌能夠提高10～60 cm處土層的土壤含水量，具有良好的保水效果，且相對(duì)于CK分別節(jié)水57.4%、57.7%；覆膜微灌及覆草微灌處理具有抑制作用營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)生殖生長(zhǎng)的作用；覆膜微灌和覆草微灌均能夠提高釀酒葡萄的果實(shí)品質(zhì)，其中，覆草微灌降低總酸分解速率，解決玉泉營(yíng)‘美樂(lè)’總酸含量低的問(wèn)題，可溶性固形物高、果徑大小適中、增產(chǎn)效果顯著，適合在寧夏地區(qū)進(jìn)行推廣。