不同節水灌溉方式對‘美樂’果實品質及產量的影響

楊文莉，李冰彬，高彬，代紅軍，王世平，王振平*

（1.寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021；2.上海交通大學農業與生物學院，上海 200240）

寧夏地處西北內陸，干旱少雨，全區平均年降雨量289 mm左右，農業用水基本依靠黃河水灌溉，且水利開發難度大，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濟社會發展的主要瓶頸[1-2]。水是葡萄生長的重要因子，水分的多少將影響果實產量及品質，甚至還會影響果樹的壽命[3]，因此節水灌溉技術成為解決水資源不足的重要手段。我國常見的灌溉方式有畦灌、溝灌、漫灌等，傳統灌溉方法的灌水量主要依靠簡易設施和經驗控制，對水的有效控制能力低[4]，而噴灌、微灌、滴灌等節水灌溉方式，均能有效節約水資源，實現對黃河水灌溉量的控制，提高水資源的利用率，提高果實品質和產量。結合寧夏降雨量低、蒸發量大、水資源短缺和黃河水泥沙含量高的實際情況，滴灌和噴灌面臨著堵塞滴頭和滴件的問題，在寧夏地區不適用，而微灌將含有泥沙微粒的黃河水通過特殊的設備及管道精準地運送到作物根系周圍區域，實現改良土壤理化性質、節約用水用肥的目的[5]。

此外，秸稈覆蓋、地膜覆蓋等已被廣泛應用于我國北方，特別是西北旱區[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效應[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構[9]，還可增加土壤有機質含量。當前研究的主要目的是覆膜、覆草與微灌等栽培技術與節水灌溉方式的效果，針對黃河微灌技術與地面覆蓋措施相結合的研究報道卻相對較少。本試驗針對寧夏地區干旱缺水這一問題，通過研究不同節水灌溉方式對土壤含水量、葡萄新梢生長、果實發育、果實品質及產量的影響，選擇適宜寧夏產區釀酒葡萄的節水灌溉方式，為快速發展的寧夏葡萄產業節水栽培提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2017年7～10月在寧夏玉泉營農場國家葡萄產業技術體系水分生理與節水栽培崗位科學家核心試驗園進行。試驗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，年活動積溫3251℃。土質為風沙土，通氣良好，地下水位40 m。供試品種為8年生‘美樂’葡萄，株行距0.7 m×3 m，獨龍干整形。

1.2 試驗設計

灌溉方式設置傳統的溝灌和微噴灌兩種，溝灌（CK）：常規灌溉，平均每次灌水量為55 m3/667m2。節水灌溉處理設置4種組合：覆膜溝灌（T1）：植株兩側50～70 cm范圍內鋪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，距離植株基部50 cm處鋪設微灌帶；覆草溝灌（T3）：植株兩側50～70 cm范圍內鋪10 cm的秸稈；覆草微灌（T4）：處理方式同T3，之后于定植溝內，距離植株基部50 cm處鋪設微灌帶；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；每個處理選3行樹（每行50 m），即3次重復。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 灌水量

T2、T4處理進行微灌，各微灌處理每次灌水時間根據不同時期的需水量來決定，玉泉營地區葡萄轉色后的灌水量一般保持在20～30 m3/667m2，灌水時同時打開各微灌處理閥門，用水表記錄灌溉量，各微灌處理灌水量應基本保持一致，各微灌處理灌水時間基本保持在4 h左右；CK、T1及T3處理進行溝灌，各溝灌處理灌水時間和灌水量應基本保持一致。

1.3.2 土壤含水量

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

1.3.3 新梢生長

各處理隨機選取9株長勢較為一致的植株進行掛牌標記，每隔一周測定已標記植株的全部新梢長度。

1.3.4 果實生長及產量

于轉色期至成熟期，各處理隨機選取10粒葡萄，每隔一周用游標卡尺測定果粒直徑；各處理隨機抽取300～500粒葡萄稱重，重復3次，計算百粒重。成熟后將各處理的葡萄稱重測定產量，折合為667 m2產量。

1.3.5 果實品質

從葡萄轉色期開始，每周每行采集葡萄果粒300～500粒，測定總酸、可溶性固形物含量。總酸用NaOH滴定法測定，參照王華[10]的方法并略作修改。可溶性固形物：各處理隨機抽取100粒葡萄，擠汁用手持測糖儀測定果汁的可溶性固形物，各處理重復3次。

1.4 試驗數據處理

采用DPS v7.05、Microsoft Excel 2007等軟件進行數據處理及分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理灌水量及節水程度

試驗過程中共灌水兩次，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水程度如表1所示，T2和T4處理的節水程度無顯著差異。

2.2 土壤含水量

整個試驗期各土層平均含水量測定結果如圖1所示。所有處理的含水量整體呈下降趨勢；于10～30 cm土層處，各處理的含水量均呈現下降趨勢，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，且含水量顯著高于CK，其它的仍呈下降趨勢，T1、T2和T4處理含水量較CK高，但無明顯差異；于70～100 cm處土層，CK和T3處理含水量逐漸降低，T1和T4處理含水量幾乎沒變化，T2處理含水量顯著提高，且于100 cm土層處4個節水處理含水量均高于CK；由此可知，4個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 不同節水灌溉方式對‘美樂’新梢生長的影響

不同節水灌溉方式對‘美樂’葡萄新梢生長的影響如圖2所示，在花后45～85 d，新梢增長速度較快；從花后85 d開始，不同節水灌溉處理下，新梢長度緩慢增長。總體增長量范圍在5～8 cm，4個處理新梢增長量均低于CK，其中T3和T4與CK差異不顯著。試驗結果表明：自轉色期后，葡萄新梢長度無明顯增長，不同節水灌溉方式對葡萄的營養生長有抑制作用。

2.4 不同節水灌溉方式對果實生長的影響

不同節水灌溉方式對果實直徑的影響如圖3所示，各處理的果實直徑呈先快速上升后緩慢上升的趨勢；于采收期，T3處理果實直徑增長量最大，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處理可增大果實直徑，T1、T3和T4處理對果實直徑有抑制作用。

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

圖3 灌溉方式對果實直徑的影響Figure 3 Effects of irrigation methods on berry diameter

不同節水灌溉方式對果實百粒重的影響如圖4所示，百粒重整體呈先上升后下降的趨勢。于采收期，5個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 不同節水灌溉方式對果實品質的影響

不同節水灌溉方式對果實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；于采收期，5個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處理下果實中可溶性固形物含量最高，T3最小。由此可知，各處理對葡萄果實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

不同節水灌溉方式對果實可滴定酸的影響如圖6所示，于整個采樣期間，可滴定酸含量呈下降趨勢。于采收期，5個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，導致其含量一直維持在較高的水平，而T1、T2及T3處理對其正常的分解代謝具有促進作用。

2.6 不同節水灌溉方式對‘美樂’產量的影響

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

3 討論與結論

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

圖7 灌溉方式對產量的影響Figure 7 Effects of irrigation methods on the yield

黃河水自流微灌是在滴灌的基礎上發展起來的，微灌不僅可節約水肥，還可改良土壤理化性質。微灌與地面覆蓋相結合的技術具有很好的應用前景。Gray等[11]研究表明，水分脅迫能降低植株生長勢，與本研究結果一致，本研究發現微灌及覆蓋措施對葡萄的營養生長具有抑制作用。在本試驗中，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，說明微灌與地面覆蓋措施結合能夠減少深層土壤水分的含量，與前人研究報道相一致，其研究發現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量及葡萄百粒重，可能是由于覆膜能夠有效減少水分蒸發量和微灌能夠改善土壤結構的雙重效果[12]。對于覆草措施，很多研究表明覆草具有保溫和降溫的雙重效應，增加土壤養分[13-14]，且可以顯著提高單位面積產量[15]。但是在本試驗中，果實膨大期干旱導致水分虧缺，而覆草的保水效果不及覆膜措施，因此增產效果不明顯，與孔維萍[16]研究發現一致。果實直徑的變化是由水勢的變化引起的，而水勢的變化則由氣象因子、土壤水勢和植物自身的特性所決定的[17]。在本試驗中，果實直徑增長量雖然相差不大，但是常規溝灌和覆膜微灌處理下增長量略高于其它處理，可能受土壤水勢和營養等因素的影響。優質原料是生產高品質葡萄酒的根本保證[18]，葡萄果實中風味物質，例如酸、可溶性固形物等含量是評價釀酒葡萄品質的重要指標[19]。可溶性固形物含量受諸多因素的影響，如光照、溫度、土壤及營養條件等[20]，漿果中有機酸含量的高低直接影響葡萄酒的口感和平衡感，適宜酸度應保持在6～10 g/L，過高或過低都會影響葡萄酒的整體口感[21]。在本試驗中，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，解決玉泉營‘美樂’總酸含量低的狀況，覆草微灌能夠同時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境因子等綜合因素相關。目前，對于微灌與覆蓋措施相結合在果樹栽培中提高果實品質的研究甚少，因此后期需進一步的研究。作為一種新的灌溉栽培技術，為生產優質葡萄酒提供優質釀酒葡萄原料。

微灌處理相對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，且相對于CK分別節水57.4%、57.7%；覆膜微灌及覆草微灌處理具有抑制作用營養生長，促進生殖生長的作用；覆膜微灌和覆草微灌均能夠提高釀酒葡萄的果實品質，其中，覆草微灌降低總酸分解速率，解決玉泉營‘美樂’總酸含量低的問題，可溶性固形物高、果徑大小適中、增產效果顯著，適合在寧夏地區進行推廣。