調虧灌溉對延后設施栽培葡萄耗水量變化及外觀品質的影響

高 陽， 成自勇， 張 芮， 張曉霞， 孔維萍， 白有帥

(甘肅農業大學 工學院， 甘肅 蘭州 730070)

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調虧灌溉對延后設施栽培葡萄耗水量變化及外觀品質的影響

高 陽， 成自勇*， 張 芮， 張曉霞， 孔維萍， 白有帥

(甘肅農業大學 工學院， 甘肅 蘭州 730070)

為干旱地區延后栽培葡萄生產中水分優化利用提供科學依據，在葡萄不同生長期設置土壤含水率下限進行調虧灌溉，研究調虧灌溉對延后設施栽培葡萄耗水變化及外觀品質的影響。結果表明：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；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,葡萄全生育期耗水強度變化規律與耗水量類似。各處理在萌芽期耗水強度為0.16～0.98 mm/d；果實橫徑膨大率依次為ES>FS>PS>CS>GS>CK，果實縱徑膨大率依次為ES>FS>PS>CS>GS>CK，果形指數各處理均小于對照CK，且與CK之間不存在顯著性差異。

調虧灌溉； 葡萄； 延后栽培； 耗水量； 外觀品質; 設施栽培

黑河流域是中國典型的干旱內陸河流域[1]。農業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，先進的灌水技術未形成體系，導致可利用水資源數量日趨緊張。延后栽培葡萄的經濟效益相對較高,其栽培面積迅速增加，在該灌區生產中有著重要地位。由于葡萄耗水量大且不同生育期對水分反應特別敏感，在不同生育期內的灌水量直接影響葡萄的外觀品質，間接影響了延后栽培的經濟效益。但目前設施葡萄生產的水分管理缺乏科學的量化指標，不能對水分進行合理利用，不僅浪費水資源，而且導致設施葡萄病蟲害大量發生以及外觀品質降低等一系列問題。河西走廊雖地處西北腹地，但具有種植優質葡萄得天獨厚的地理資源優勢，是我國最早進行葡萄栽培的地區之一，更是甘肅省葡萄的主產地。然而，要大力發展河西走廊發展葡萄這一特色林果業，亟待解決的問題是如何探尋一種節水高效的科學灌溉模式，以解決水資源短缺對發展葡萄產業的限制及在節水的同時提高葡萄的外觀品質。為此，筆者立足于甘肅西北內陸河地區有限水資源，通過對冷涼地區葡萄延后設施栽培[2-6]耗水規律和對外觀品質的影響進行分析，以期為干旱地區延后栽培葡萄生產實踐中水分優化利用提供科學依據和理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2014年4-12月在甘肅省張掖市水務局國家重點灌溉試驗中心進行?；匚挥趶堃词形鞅奔s20 km，地理坐標為東經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℃，年日照時數為2 700 h，多年平均降水量125 mm，多年平均蒸發量2047.9 mm，無霜期180 d，該區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年生樹齡葡萄，選用當地主栽品種紅地球(red globe)。該品種高產、優質、晚熟，適宜于在西北內陸溫室大棚種植[7]。

1.3 試驗設計

葡萄栽培設施采用當地普遍采用的日光溫室，建筑面積8 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。試驗引用井水灌溉，水表量水。試驗設土壤水分調控和葡萄生育期2個因素，均采用單因素完全隨機試驗(表1)。

1.3.1 土壤水分調控 葡萄各個生育期重度虧水設5個處理，1個對照(CK，正常灌水)，共6個處理，3次重復，總計21個試驗小區，小區面積6 m×4 m。6個處理分別是萌芽期(GS)、抽蔓期是(PS)、開花期(FS)、漿果膨大期(ES)、著色成熟期(CS)和對照(CK)，每個處理均是葡萄各個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個生育期，萌芽期-抽蔓期(5月6日至5月29日)、抽蔓期-開花期(5月30日至6月18日)、開花期—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)，每個生育期設2個水分梯度(土壤水下限為田間持水量的75%和50%～55%)，共6個水分調控處理(GS，PS，FS，ES，CS，CK)。試驗采用滴灌灌溉，1管1行控制模式。當小區土壤含水量占田間持水量的百分比達到或接近試驗設計對應的下限值時灌水，灌水定額為269.9 m3/hm2。所有小區施肥等管理措施均相同。

表1 不同生長期土壤含水率下限試驗設計

注：土壤含水率下限為占田間持水率的百分數。

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

1.4 指標測定

1.4.1 土壤含水量 利用RYGCM3000S型節灌數據自動采集器自帶的4支土壤水分傳感器進行測定。4支土壤水分傳感器分別布設在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，逐日進行土壤水分監測。全生育期內每隔10 d取土1次，各灌水前后和收獲后加測，測定深度共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，最后用平均值法計算整個土壤含水量。

1.4.2 葡萄耗水量 依據相臨2次土壤水分的測定結果計算該時段內葡萄耗水量，水量平衡法計算公式：

式中，ETⅠ-Ⅱ為葡萄階段耗水量(mm/株)i為土層序號，n為土層總數，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量含水量(%)，M、P分別為階段內灌水量和降雨量(mm)，K為階段內地下水補給量(mm)，試驗區地下水埋深大于10 m，故K=0；D為階段內排水量(mm)，試驗區為干旱區，故D=0。

1.4.3 葡萄橫縱徑 自盛花后15 d，每個小區隨機選取3穗葡萄標記，每穗葡萄選上、中、下各1粒，每小區總共9粒葡萄，利用游標卡尺對漿果縱、橫徑進行測量。漿果縱、橫徑的測量每7 d測1次，漿果生長快速時，每隔5 d測量1次，生長緩慢時，每隔10 d測量1次。

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

1.4.5 漿果果形指數 漿果縱徑與橫徑的比值。

1.5 數據處理與分析

對所測得的數據采用EXCEL 2007和SPSS 19.0統計分析軟件進行數據分析。

2 結果與分析

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。這是由于萌芽期葡萄生長緩慢、耗水少，土壤貯存水量較其他生育期多。表明，萌芽期進行水分調虧，不但能夠減少地表水分蒸發，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。說明，在抽蔓期進行水分調虧對保持土壤水分含量的穩定性具有一定優勢，同時該時期調虧可以有效避免水分過多造成地溫降低而導致土壤酶活性和微生物活性降低。開花期，FS土壤含水量與其余處理的水分含量變化總趨勢一致，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。說明，在開花期內進行水分調虧，可以維持土壤水分含量在土層空間的穩定性。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行水分調虧對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。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強烈所致，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，且在萌芽期無顯著性差異。20～60 cm土壤含水量大致在同一個空間內變化，在抽蔓期均無顯著性變化。

2.2 葡萄全生育期的耗水規律

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，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，但增加幅度不大。開花期持續時間最短，此時葡萄進入生殖生長，各處理耗水量呈小幅下降趨勢，為33.48～47.12 mm/株，此時各個處理之間差異性不顯著；葡萄進入漿果膨大期后，生殖生長達到頂峰，耗水量陡增，各處理耗水量最高，達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開始變緩，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?，漿果膨大期是葡萄需水關鍵期，在該時期保證充足水源是獲得高產的基礎。

圖2 葡萄全生育期的耗水規律

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

2.3 葡萄全生育期內的耗水強度

從圖3看出，葡萄全生育期耗水強度變化規律與耗水量類似。各處理在萌芽期耗水強度為0.16～0.98 mm/d，以FS和CK耗水強度較高；抽蔓期各處理耗水強度總體呈上升狀態，以FS日耗水強度增幅最大；開花期歷時最短(約5d)，該階段日耗水強度再次下降，為0.9～1.27 mm/d；漿果膨大期歷時最長，該階段日耗水量最高，日耗水強度為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，日耗水強度也增加。在各生育期內，水分虧缺灌溉處理在虧水階段的日耗水強度均較低。在萌芽期的水分虧缺處理中，GS日耗水強度僅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日耗水強度為1.74 mm/d，比CK下降30.41%，同樣與CK呈顯著性差異；在開花期虧水的FS日耗水強度為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行的副梢修剪等農藝措施減小植株蒸騰有關；在漿果膨大期虧水的ES日耗水強度為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日耗水強度為1.46 mm/d，較CK降低52.44%?？梢?，在開花期或漿果膨大期經歷虧水鍛煉后耗水強度恢復較快，表現出較強的復水補償效應。

圖3 葡萄全生育期內日耗水強度的變化

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

2.4 不同調虧灌溉措施對葡萄外觀品質的影響

由表2可知，果實橫徑，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。說明，適當的虧水處理均可以提高葡萄的橫徑膨大率，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。果實縱徑，縱徑膨大率依次為ES>FS>PS>CS>GS>CK，ES縱徑的果實膨大率最大，為0.025 4，即果實膨大期-聚糖著色期中度虧水處理葡萄的縱徑膨大率最大?？梢姡谄咸训墓麑嵟虼笃?聚糖著色期內，適當的進行中度虧水處理，有利于果實的膨大，從而可以促進葡萄的生長發育。綜合葡萄的橫縱徑膨大率，葡萄在果實膨大期-聚糖著色期果實的橫徑和縱徑膨大率都達到最大，也符合葡萄的生長規律。果形指數各處理均小于對照CK，且與CK之間不存在顯著性差異。開花期-漿果膨大期，FS果形指數最小，數值僅1.031，比CK降低0.1，此時FS的果形指數最接近1。說明該處理下葡萄果實外形接近于圓形。

表2 不同調虧灌溉措施對葡萄外觀品質的影響

注：同列中不同小寫字母表示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 結論與討論

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

2) 設施延后栽培葡萄生育內總耗水規律和日耗水強度波動趨勢一致，均表現出上升→下降→上升→下降變化規律。由于萌芽期大氣溫度較低，且此時植株葉面積小，葡萄正處于生長最前期狀態看，耗水量低，所以該時期耗水量是全生育期內最小時期。隨著葡萄生長，大氣溫度慢慢回升，葡萄在抽蔓期耗水量出現第一次波峰，呈逐漸成增長趨勢；到開花期，葡萄生長速率減緩，耗水量在該時期減少，為后期生長貯存了足夠水量；耗水強度第二次波峰出現在漿果膨大期，同時該時期的耗水量是整個生育期內最大時期，因此在該時期充分灌水對葡萄植株生長有一定促進作用。同時，這與土壤含水量變化趨勢想吻合，再次驗證了葡萄漿果膨大期是全生育期內需水量最大的時期，在該時期充分灌水對葡萄植株生長有一定促進作用。

3) 葡萄的果粒膨大率直接關系到其成長發育，不同生育期調虧灌溉對設施延后栽培葡萄的橫縱徑都具有顯著的影響。對于不同的調虧灌溉處理，FS(在開花期-漿果膨大期進行調虧)處理葡萄的橫縱徑膨大率達最大。說明，適度虧水處理有利于葡萄的膨大與生長，此時葡萄的果形指數更加接近或達到1(測定值為1.031)，葡萄的果形更加趨近或達到圓形，唐莎莎[9]等的研究結果相近。因此，在開花期-漿果膨大期進行調虧處理，可以使葡萄的最終橫縱徑達到最大值，并且果粒膨大值達到最大，從而保持葡萄的果形達到最優。

[1] 張 凱，王潤元，韓海濤，等.黑河流域氣候變化的水文水資源效應[J].資源科學，2007,29(1):77-83.

[2] 張 芮，成自勇，楊阿利,等.小管出流不同虧水時期對延后栽培葡萄耗水及品質的影響[J].干旱地區農業研究，2013,31(2):164-168.

[3] 張有富，汪有奎，張愛萍，等.不同水分處理對溫室栽培紅地球葡萄果實發育及品質的影響[J].中外葡萄與葡萄酒，2010(9):24-26.

[4] 陳春宏，向邦銀.大型溫室黃瓜生長發育特性研究[J].農業工程學報，2005,21(增刊):189-193.

[5] 楊江山.氨基酸葉面肥對設施延后‘紅地球’葡萄光合特性和品質的影響[J].甘肅農業大學學報，2012,47(6):81-86.

[6] 馬文貴.葡萄日光溫室延時栽培技術研究及推廣[D].楊凌：西北農林科技大學，2006.

[7] 張玉武，楊紅萍.貴州梵凈山國家級自然保護區藤本植物的研究——附梵凈山藤本植物名錄[J].武漢植物學研究，2001(4):269-298.

[8] 孔維萍，成自勇，張 芮，等.延后栽培設施葡萄水生產力及水分生產函數研究[J].廣東農業科學，2014,41(14):41-46.

[9] 唐莎莎，傅 力，吳 越，等.不同產區無核白葡萄果實外觀品質差異及相關性分析[J].新疆農業科學，2012,49(11):1990-1996.

(責任編輯： 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

國家自然科學基金項目“冷涼地區葡萄設施延后栽培水分品質響應機理研究”(51269001)

高 陽(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，從事生態灌溉與生態灌區建設研究。E-mail:chengzy@gsau.edu.cn

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

S663.1

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