不同节水灌溉方式对‘美乐’果实品质及产量的影响

杨文莉，李冰彬，高彬，代红军，王世平，王振平*

（1.宁夏大学农学院，宁夏银川 750021；2.上海交通大学农业与生物学院，上海 200240）

宁夏地处西北内陆，干旱少雨，全区平均年降雨量289 mm左右，农业用水基本依靠黄河水灌溉，且水利开发难度大，资源性缺水与利用率低的矛盾并存，水资源短缺已成为制约其经济社会发展的主要瓶颈[1-2]。水是葡萄生长的重要因子，水分的多少将影响果实产量及品质，甚至还会影响果树的寿命[3]，因此节水灌溉技术成为解决水资源不足的重要手段。我国常见的灌溉方式有畦灌、沟灌、漫灌等，传统灌溉方法的灌水量主要依靠简易设施和经验控制，对水的有效控制能力低[4]，而喷灌、微灌、滴灌等节水灌溉方式，均能有效节约水资源，实现对黄河水灌溉量的控制，提高水资源的利用率，提高果实品质和产量。结合宁夏降雨量低、蒸发量大、水资源短缺和黄河水泥沙含量高的实际情况，滴灌和喷灌面临着堵塞滴头和滴件的问题，在宁夏地区不适用，而微灌将含有泥沙微粒的黄河水通过特殊的设备及管道精准地运送到作物根系周围区域，实现改良土壤理化性质、节约用水用肥的目的[5]。

此外，秸秆覆盖、地膜覆盖等已被广泛应用于我国北方，特别是西北旱区[6]。地膜覆盖能够大面积推广的原因主要是基于它的显著增产效应[7-8]。秸秆覆盖能提高水分渗透率，地表覆盖秸秆可保持土壤的良好结构[9]，还可增加土壤有机质含量。当前研究的主要目的是覆膜、覆草与微灌等栽培技术与节水灌溉方式的效果，针对黄河微灌技术与地面覆盖措施相结合的研究报道却相对较少。本试验针对宁夏地区干旱缺水这一问题，通过研究不同节水灌溉方式对土壤含水量、葡萄新梢生长、果实发育、果实品质及产量的影响，选择适宜宁夏产区酿酒葡萄的节水灌溉方式，为快速发展的宁夏葡萄产业节水栽培提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2017年7～10月在宁夏玉泉营农场国家葡萄产业技术体系水分生理与节水栽培岗位科学家核心试验园进行。试验基地位于贺兰山东麓，海拔1121 m，年平均降雨量205 mm，年日照2950 h，年活动积温3251℃。土质为风沙土，通气良好，地下水位40 m。供试品种为8年生‘美乐’葡萄，株行距0.7 m×3 m，独龙干整形。

1.2 试验设计

灌溉方式设置传统的沟灌和微喷灌两种，沟灌（CK）：常规灌溉，平均每次灌水量为55 m3/667m2。节水灌溉处理设置4种组合：覆膜沟灌（T1）：植株两侧50～70 cm范围内铺10 cm的黑色塑料膜；覆膜微灌（T2）：处理方式同T1，之后于定植沟内，距离植株基部50 cm处铺设微灌带；覆草沟灌（T3）：植株两侧50～70 cm范围内铺10 cm的秸秆；覆草微灌（T4）：处理方式同T3，之后于定植沟内，距离植株基部50 cm处铺设微灌带；T1、T3及CK的灌水方式均为沟灌，且灌水量保持一致；T2和T4的灌水方式均为微灌；每个处理选3行树（每行50 m），即3次重复。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 灌水量

T2、T4处理进行微灌，各微灌处理每次灌水时间根据不同时期的需水量来决定，玉泉营地区葡萄转色后的灌水量一般保持在20～30 m3/667m2，灌水时同时打开各微灌处理阀门，用水表记录灌溉量，各微灌处理灌水量应基本保持一致，各微灌处理灌水时间基本保持在4 h左右；CK、T1及T3处理进行沟灌，各沟灌处理灌水时间和灌水量应基本保持一致。

1.3.2 土壤含水量

转色前7 d至转色后60 d，每10 d用土壤含水量测定仪测不同深度（10～100 cm）的土壤含水量。

1.3.3 新梢生长

各处理随机选取9株长势较为一致的植株进行挂牌标记，每隔一周测定已标记植株的全部新梢长度。

1.3.4 果实生长及产量

于转色期至成熟期，各处理随机选取10粒葡萄，每隔一周用游标卡尺测定果粒直径；各处理随机抽取300～500粒葡萄称重，重复3次，计算百粒重。成熟后将各处理的葡萄称重测定产量，折合为667 m2产量。

1.3.5 果实品质

从葡萄转色期开始，每周每行采集葡萄果粒300～500粒，测定总酸、可溶性固形物含量。总酸用NaOH滴定法测定，参照王华[10]的方法并略作修改。可溶性固形物：各处理随机抽取100粒葡萄，挤汁用手持测糖仪测定果汁的可溶性固形物，各处理重复3次。

1.4 试验数据处理

采用DPS v7.05、Microsoft Excel 2007等软件进行数据处理及分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理灌水量及节水程度

试验过程中共灌水两次，CK、T1和T3处理平均每次灌水量约为55 m3/667m2；与CK相比，微灌各处理平均每次灌水量及节水程度如表1所示，T2和T4处理的节水程度无显著差异。

2.2 土壤含水量

整个试验期各土层平均含水量测定结果如图1所示。所有处理的含水量整体呈下降趋势；于10～30 cm土层处，各处理的含水量均呈现下降趋势，T1和T3处理含水量均显著高于CK，T2、T4处理含水量较CK高，但无显著差异；于30～70 cm土层处，T3处理的含水量呈先上升后下降的趋势，且含水量显著高于CK，其它的仍呈下降趋势，T1、T2和T4处理含水量较CK高，但无明显差异；于70～100 cm处土层，CK和T3处理含水量逐渐降低，T1和T4处理含水量几乎没变化，T2处理含水量显著提高，且于100 cm土层处4个节水处理含水量均高于CK；由此可知，4个处理均具有明显的保水效果，且30～50 cm处土层能明显提高土壤含水量。

表1 微灌处理总灌水量及节水程度Table 1 Total irrigation capacity and water saving degree of microirrigation

图1 土壤含水量变化Figure 1 Changes of soil water content

2.3 不同节水灌溉方式对‘美乐’新梢生长的影响

不同节水灌溉方式对‘美乐’葡萄新梢生长的影响如图2所示，在花后45～85 d，新梢增长速度较快；从花后85 d开始，不同节水灌溉处理下，新梢长度缓慢增长。总体增长量范围在5～8 cm，4个处理新梢增长量均低于CK，其中T3和T4与CK差异不显著。试验结果表明：自转色期后，葡萄新梢长度无明显增长，不同节水灌溉方式对葡萄的营养生长有抑制作用。

2.4 不同节水灌溉方式对果实生长的影响

不同节水灌溉方式对果实直径的影响如图3所示，各处理的果实直径呈先快速上升后缓慢上升的趋势；于采收期，T3处理果实直径增长量最大，为2.17 mm，T4最小为1.78 mm，但不同处理间果粒直径变化不显著，CK和T2处理略大于其它处理。由此可知，T2处理可增大果实直径，T1、T3和T4处理对果实直径有抑制作用。

图2 灌溉方式对‘美乐’新梢生长的影响Figure 2 Effects on the growth of new shoots of 'Merlot'

图3 灌溉方式对果实直径的影响Figure 3 Effects of irrigation methods on berry diameter

不同节水灌溉方式对果实百粒重的影响如图4所示，百粒重整体呈先上升后下降的趋势。于采收期，5个处理的百粒重分别为96.05 g、109.44 g、119.8 g、104.52 g、96.52 g；T1、T2、T3处理的百粒重均显著大于CK，其中以T2效果最为显著，T4处理百粒重和CK差异不明显。由此可知，4种处理方式都能够有效地增加葡萄的百粒重，以T2处理效果最为显著。

2.5 不同节水灌溉方式对果实品质的影响

不同节水灌溉方式对果实可溶性固形物的影响如图5所示，可溶性固形物含量呈上升趋势；于采收期，5个处理的可溶性固形物含量分别为：23.6%、24.74%、23.27%、23.08%和24.47%；T1和T4处理果实中的可溶性固形物含量均大于CK，T2和T3处理则低于CK；各处理相比较，T1处理下果实中可溶性固形物含量最高，T3最小。由此可知，各处理对葡萄果实中可溶性固形物含量的影响较大，其中T1和T4处理效果最显著。

图4 灌溉方式对葡萄百粒重的影响Figure 4 Effects of irrigation methods on hundred grain weight

图5 灌溉方式对葡萄可溶性固形物含量的影响Figure 5 Effects of irrigation methods on soluble solids content

不同节水灌溉方式对果实可滴定酸的影响如图6所示，于整个采样期间，可滴定酸含量呈下降趋势。于采收期，5个处理的可滴定酸总酸度分别为：0.50%、0.44%、0.48%、0.45%和0.65%；T1、T2及T3处理的可滴定酸含量无显著差异，且均低于CK，T4处理的可滴定酸含量高于CK；由此可知，T4处理阻碍了总酸的分解速率，导致其含量一直维持在较高的水平，而T1、T2及T3处理对其正常的分解代谢具有促进作用。

2.6 不同节水灌溉方式对‘美乐’产量的影响

不同节水灌溉方式对‘美乐’葡萄产量的影响如图7所示，各处理的667 m2产量均显著高于CK，T1、T2、T3和T4处理下的产量较CK分别增产76%、91%、44%和51%，其中T2处理下的增产效果最显著。

3 讨论与结论

图6 灌溉方式对葡萄总酸（以酒石酸计）含量的影响Figure 6 Effects of irrigation methods on content of total acid

图7 灌溉方式对产量的影响Figure 7 Effects of irrigation methods on the yield

黄河水自流微灌是在滴灌的基础上发展起来的，微灌不仅可节约水肥，还可改良土壤理化性质。微灌与地面覆盖相结合的技术具有很好的应用前景。Gray等[11]研究表明，水分胁迫能降低植株生长势，与本研究结果一致，本研究发现微灌及覆盖措施对葡萄的营养生长具有抑制作用。在本试验中，各土壤处理组的10～60 cm处土层含水量均高于CK，保水效果明显，说明微灌与地面覆盖措施结合能够减少深层土壤水分的含量，与前人研究报道相一致，其研究发现微灌能有效减少深层渗漏、地面径流和输水损失。覆膜微灌可显著提高单位面积产量及葡萄百粒重，可能是由于覆膜能够有效减少水分蒸发量和微灌能够改善土壤结构的双重效果[12]。对于覆草措施，很多研究表明覆草具有保温和降温的双重效应，增加土壤养分[13-14]，且可以显著提高单位面积产量[15]。但是在本试验中，果实膨大期干旱导致水分亏缺，而覆草的保水效果不及覆膜措施，因此增产效果不明显，与孔维萍[16]研究发现一致。果实直径的变化是由水势的变化引起的，而水势的变化则由气象因子、土壤水势和植物自身的特性所决定的[17]。在本试验中，果实直径增长量虽然相差不大，但是常规沟灌和覆膜微灌处理下增长量略高于其它处理，可能受土壤水势和营养等因素的影响。优质原料是生产高品质葡萄酒的根本保证[18]，葡萄果实中风味物质，例如酸、可溶性固形物等含量是评价酿酒葡萄品质的重要指标[19]。可溶性固形物含量受诸多因素的影响，如光照、温度、土壤及营养条件等[20]，浆果中有机酸含量的高低直接影响葡萄酒的口感和平衡感，适宜酸度应保持在6～10 g/L，过高或过低都会影响葡萄酒的整体口感[21]。在本试验中，覆膜沟灌和覆草微灌处理可提高可溶性固形物含量，且覆草微灌还可提高酸度，使其在合理的范围内，解决玉泉营‘美乐’总酸含量低的状况，覆草微灌能够同时提高可溶性固形物和总酸含量，可能与微灌及覆盖措施及环境因子等综合因素相关。目前，对于微灌与覆盖措施相结合在果树栽培中提高果实品质的研究甚少，因此后期需进一步的研究。作为一种新的灌溉栽培技术，为生产优质葡萄酒提供优质酿酒葡萄原料。

微灌处理相对于沟灌是最为高效且适用于宁夏灌水的灌溉方式。覆膜微灌、覆草微灌能够提高10～60 cm处土层的土壤含水量，具有良好的保水效果，且相对于CK分别节水57.4%、57.7%；覆膜微灌及覆草微灌处理具有抑制作用营养生长，促进生殖生长的作用；覆膜微灌和覆草微灌均能够提高酿酒葡萄的果实品质，其中，覆草微灌降低总酸分解速率，解决玉泉营‘美乐’总酸含量低的问题，可溶性固形物高、果径大小适中、增产效果显著，适合在宁夏地区进行推广。