干旱地區(qū)葡萄高效灌溉技術(shù)研究

陳 強(qiáng)，喻立強(qiáng)

(1.塔城地區(qū)水利局，新疆 塔城 834300； 2.塔城市水利局，新疆 塔城 834300)

目前新疆地區(qū)葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)研究主要圍繞滴灌和溝灌展開，針對(duì)不同灌水量、株距、灌水周期、覆蓋方式、滴灌灌溉制度、灌水次數(shù)、虧水滴灌時(shí)期、灌水上下限、干旱脅迫程度、灌溉模式和滴灌布設(shè)方式進(jìn)行了大量研究[1-7]。不同灌溉方式處理后的葡萄光合特性存在明顯不同，且葡萄葉片光合特性對(duì)水分的響應(yīng)程度也存在差異。

選取阿克蘇河流域干旱內(nèi)陸河灌區(qū)，其水資源短缺，生態(tài)環(huán)境脆弱，嚴(yán)重制約了灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水的可持續(xù)發(fā)展。由于灌區(qū)地下水礦化度高，不能直接作為農(nóng)業(yè)灌溉使用，因此紅提采用的是地面水源。按正常的生產(chǎn)建設(shè),定植后第3年開始掛果，第4年開始有經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，第5年后進(jìn)入經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)正常持續(xù)期。明確葡萄樹生理特性對(duì)水分的響應(yīng)機(jī)制，適時(shí)對(duì)其進(jìn)行灌溉，對(duì)于提高灌溉水利用效率、提升葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。

1 研究區(qū)概況與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)豐收灌區(qū)位于新疆阿克蘇地區(qū)阿瓦提縣西南部，地理坐標(biāo)為北緯40°20′～40°38′，東經(jīng)80°12′～80°20′，海拔高程1 041～1 054 m，年平均氣溫10.5℃，≥10℃的積溫3 400℃～4 400℃，年平均降雨量55.84 mm，全年無霜期為205～211 d，土壤質(zhì)地為壤土。

1.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與布置

供試品種為紅提，8年生，行間距4 m，株距0.8 m，每行長64 m，種植模式采用籬架栽培方式。設(shè)置溝灌、地表滴灌、地下滴灌3種不同的灌溉方式，灌溉定額300 m3/mu，灌水定額20 m3/mu，灌水周期為7 d，統(tǒng)一田間管理。其中，溝灌采用常規(guī)灌溉方式，1溝為1處理，共9個(gè)處理。地表滴灌是在溝中間距葡萄根30 cm處布置一條滴灌帶，滴頭流量2.4 L/h，滴頭間距為0.8 m，各處理2次重復(fù)，共27行。地下滴灌采用Φ20滴灌管，單管布置，位于根部附近，滴頭間距30 cm，埋深20 cm。

1.3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

土壤含水率測(cè)定：采用TRIM-iPH測(cè)定，定期觀測(cè)0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、880～100 cm深度土層土壤含水率，并在每次灌水前后進(jìn)行加測(cè)。

品質(zhì)測(cè)定：在葡萄果粒生長期，各處理選取長勢(shì)良好的3棵葡萄蔓，每個(gè)蔓按上、中、下各選取一串葡萄并進(jìn)行標(biāo)記。葡萄各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定均從已標(biāo)的葡萄串上選取，其中糖度的測(cè)定為上、中、下各串葡萄上再按上、中、下各選取3顆，共27粒，利用便攜式糖度儀進(jìn)行測(cè)定。百粒重為各處理按上、中、下位置各選取一串葡萄進(jìn)行粒重測(cè)定。

產(chǎn)量測(cè)定：每個(gè)處理選取長勢(shì)一致的3株葡萄蔓，每個(gè)蔓按上、中、下位置各選取3串葡萄進(jìn)行稱重，再根據(jù)各處理總串?dāng)?shù)進(jìn)行換算得到葡萄產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水方式的土壤含水量情況

2.1.1 生育期內(nèi)含水量的動(dòng)態(tài)變化

農(nóng)田土壤水分變化具有隨機(jī)性，而影響土壤含水量變化趨勢(shì)的因素主要有降雨量、灌溉量、蒸騰蒸發(fā)量[8]。生育期內(nèi)降雨很少，對(duì)土壤含水量影響可以忽略，因此含水量變化過程反映了灌溉量和蒸發(fā)量在整個(gè)生育期內(nèi)的變化趨勢(shì)。圖1為3種灌溉方式的土壤含水量在整個(gè)生育期內(nèi)的變化過程。

圖1 0～80 cm土層土壤含水量在整個(gè)生育期內(nèi)的變化過程Fig.1 Change process of water content of 0～80 cm soil layer during the whole growth stage

由1圖可見，灌水前土壤含水量很低，低于開墩前的含水量，說明在葡萄開墩前，經(jīng)過一個(gè)冬天的降雪，土壤墑情較好，隨著氣溫的不斷升高，蒸發(fā)強(qiáng)度逐漸升高，伴隨作物的生長，吸收水分，土壤含水量漸漸降低，在第1次灌水前達(dá)到最低。6月10號(hào)溝灌第2次灌水前，即滴灌第3次灌水前，土壤含水量最高，隨后的灌溉季節(jié)土壤含水量不斷下降。這是因?yàn)樵?月10號(hào)土壤經(jīng)過灌溉，土壤含水量提高，此時(shí)作物冠層較稀，光合作用較小，蒸騰不大，且此時(shí)氣溫還沒有完全升溫，蒸發(fā)強(qiáng)度較小，含水量較高。隨著氣溫的逐漸升高和作物的不斷生長，蒸散量逐漸升高。地下滴灌含水量分別比溝灌、地表滴灌高1.91%、5.20%。

2.1.2 3種灌溉方式下各土層的土壤含水量變化趨勢(shì)

由圖2可見，在0～2 cm和20～40 cm含水量變化幅度較大，說明在40 cm土層范圍內(nèi)，土壤含水量受外界灌溉和蒸發(fā)影響較大。在40～60 cm和60～80 cm的土層，土壤含水量在生育期內(nèi)的變化幅度較小，說明土壤含水量隨著土壤深度的增加而受外界的影響逐漸較小。

圖2 各土層含水量在整個(gè)生育期內(nèi)的變化趨勢(shì)Fig.2 Change trend of water content of each soil layer during the whole growth period

2.1.3 4次灌水前3種灌溉方式下土壤含水量垂直方向的分布

由圖3可見，4次灌水前土壤含水量均隨土層的深度逐漸升高，說明灌水前土壤含水量已降至較低。對(duì)比分析，地下滴灌土壤含水量高于其他灌溉形式。

圖3 各次灌水前土壤含水量垂直方向分布Fig.3 Distribution of vertical water content of soil before irritation

圖4為3水、5水、6水、8水前土壤含水量的均值在各圖層的分布趨勢(shì)。由圖可見，地下滴灌方式下，土壤含水量較高，能夠保持較高的土壤含水量，其次是地表滴灌和溝灌土壤含水量均較低，這是因?yàn)榈叵碌喂喙嗨髟诘叵拢瑳]有明水在地表出現(xiàn)，土壤蒸發(fā)小于溝灌和地表滴灌。

圖4 灌水前的含水量均值分布Fig.4 Average distribution of the water content of soil before irrigation

以溝灌平均含水量為基準(zhǔn)值，分別計(jì)算地下滴灌、地表滴灌的平均含水量的相對(duì)增加量。

由表1可知，地下滴灌的平均含水量最高，溝灌平均含水量最低。地下滴灌、地表滴灌的平均含水量比溝灌的平均含水量分別高出11.56%、0.85%。

表1 3種灌溉方式下的土壤平均含水量Tab.1 Average water content of soil under 3 kinds of irrigation

2.2 不同灌溉方式對(duì)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

灌溉方式與灌溉周期的差異均會(huì)對(duì)作物的生長與產(chǎn)量產(chǎn)生影響，適當(dāng)提高灌溉定額能夠促進(jìn)葡萄生長，有助于提高葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)[9-10]。產(chǎn)量測(cè)定于2009年8月中旬，地下滴灌、地表滴灌、溝灌各處理測(cè)產(chǎn)結(jié)果如下：果型指數(shù)(果粒長寬比)分別為1.33、1.30、1.20。百粒質(zhì)量均值分別為2.01 g、1.95 g和2.6 g。產(chǎn)量分別為17 837 kg/hm2、17 056 kg/hm2和12 287 kg/hm2(圖5)。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地下滴灌產(chǎn)量最大。

3 結(jié)論

在葡萄灌溉定額相同情況下，通過3種灌溉方式，分析土壤含水量在整個(gè)生育期內(nèi)的變化過程、各土層土壤含水量的變化趨勢(shì)及4次灌水前土壤含水量垂直方向的分布試驗(yàn)結(jié)果，以溝灌平均含水量為基準(zhǔn)值，分別計(jì)算地下滴灌、地表滴灌的平均含水量的相對(duì)增加量。結(jié)果表明，最優(yōu)的灌溉方式為地下滴灌和地表滴灌。