黄河水滴灌对葡萄生长发育及产量品质的影响

翟英剑，吴文勇,*，王振华，胡雅琪

(1. 石河子大学水利建筑工程学院，新疆 石河子 832000； 2. 中国水利水电科学研究院, 北京 100084)

山西省运城市尊村灌区位于黄河北干流中游以东，地势平坦，土壤质地适中，主体深厚，自然条件适宜葡萄生长[1-2].尊村灌区内果园面积呈逐年增加趋势，数据显示，灌区内的果园种植面积由2018年的194.7 km2增加到2019年的198.0 km2[3].伴随经济作物产业良好的发展势态，果农的节水意识逐渐得到提高，这对葡萄灌溉质量和效率的要求达到一个新的层次.滴灌技术以其节水省肥、灌水均匀、增产高效等优势被越来越多的果农所青睐.

黄河水作为灌区内最大的客水资源在灌溉方面发挥着重要作用.由于黄河水中含有一定的营养物质，灌区内葡萄等经济作物普遍采用黄河水地面灌与地下水滴灌相结合的方式进行灌溉作业.但中国地下水超采形势严峻[4]，在黄灌区发展黄河水滴灌可有效缓解当地地下水用水压力.目前关于葡萄生长发育以及产量品质等方面影响因素的研究主要集中在葡萄调亏灌溉[5]、水肥耦合[6]、水分胁迫[7]以及滴灌方式[8]和滴灌灌溉量[9-10]等领域.有关黄河水灌溉对作物影响的研究多以小麦、玉米、水稻等农作物为研究对象[11-13]，房志勇等[11]对合理利用黄河水与井渠配套灌溉以及此种形式的产量效应进行了探究，肯定了黄河水灌溉的增产作用和对作物产量构成因素的影响；李春阳等[14]以葡萄为研究对象，从黄河水灌溉的角度出发，系统总结了宁夏葡萄黄河水自流微灌根域限制栽培的灌溉技术模式，解决了宁夏葡萄产业发展过程中的根本性问题；杨文莉等[15]从灌溉方式的角度深入探究了不同节水灌溉方式对“美乐”葡萄果实品质及产量的影响，发现覆膜微灌增产效果最佳.虽然前人从不同角度深入研究了相关内容，但关于采用黄河水滴灌灌溉对葡萄生长发育以及其产量品质影响的研究较少.

针对尊村引黄灌区葡萄产业发展的迫切需要，充分利用引黄灌区黄河水资源，文中以葡萄生长发育及浆果产量品质作为监测指标，研究分析黄河水滴灌对大田葡萄新梢枝条生长以及浆果发育的影响规律，为提高葡萄浆果产量和品质，促进黄河水资源高效利用，减少地下水使用，改善用水结构，发展黄河水滴灌提供理论支撑.

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2021年3月下旬—10月中旬在尊村灌区运城引黄灌溉试验站(海拔334 m，34°52′E，110°19′N)进行.试验区位于山西省晋南地区，该区为中原腹地，属干旱、半干旱大陆性季风气候，多年平均气温13 ℃，多年平均降水量540 mm，降雨量年内、年际分配不均，多年平均蒸发量在2 000 mm左右，年日照时数为2 350 h，高于10 ℃积温为4 563 ℃，无霜期195～215 d.试验区大田土质为褐土[16]，大于2 mm粒径含量为42.37%，土壤干容重为1.39 g/cm3，体积田间持水率为20.83%.试验区葡萄品种为克伦生，克伦生葡萄冬季需埋土御寒，春季出土后及时取土样进行化验检测.克伦生葡萄全生育期气象要素资料如图1所示，图中p为降雨量，t为日均气温,tmax,tmin为最高气温和最低气温，φ为平均相对湿度.土壤的初始肥力见表1，表中pH为土壤酸碱度，WTS为全盐质量比，WAN为碱解氮质量比，WAP为速效磷质量比，WAK为速效钾质量比，WOM为有机质质量比，WTN为全氮质量比.

图1 葡萄全生育期气象要素

表1 试验大田初始肥力

1.2 试验材料

试验田属于尊村灌区内的典型地块, 为农户自有果园，试验对象为3 a成龄克伦生葡萄，物候期从苗木出土后基本可划分为萌芽期、新梢枝条生长期、花期、浆果膨大期和着色成熟期，具体数据见表2，其中T为时长.葡萄种植方式为南北行向，采用避雨棚架方式栽培，葡萄株距0.5 m，行距2.0 m，每个小区面积为42.0 m×2.0 m=84.0 m2，定植84株葡萄.田间小区滴灌带按1行2管布置，距葡萄主干根部两侧20 cm处各1根，采用内镶贴片式滴灌带，灌水器间距为30 cm，设计流量为1.6 L/h，滴灌带工作压力为0.10 MPa.为保证葡萄的正常生长，大田葡萄生长过程中剪枝、除草、犁地等各处理田间管理均按常规进行.

表2 克伦生葡萄物候期

1.3 试验设计

试验设置地下水滴灌和黄河水滴灌2个处理，每个处理设置3次重复，共计6个试验小区.大田供试地下水为当地葡萄合作社共用200 m深井水，供试黄河水为从干渠提水泵站前池处抽取的沉淀后黄河水，经输水管道输送到蓄水池后再次沉淀，经0.125 mm(120目)筛网过滤器过滤后进入田间管网.依据当地农户种植习惯，灌溉方式为滴灌，灌溉遵循少量多次原则，单次灌溉量基本控制在417 m3/hm2.

为提高大田土壤整体水分含量，并方便后期中耕松土，在部分灌溉期间采用滴灌与地面灌相结合的方式进行灌溉.采用水肥一体化模式施肥，及时在各生育阶段追肥，保证养分充足供给.根据当地实际降雨情况和土壤水分情况，本试验具体灌水和施肥记录如表3所示，其中q为灌水量，f为施肥量.自2021年3月下旬开始对克伦生葡萄各项指标进行全生育期监测.自试验期间首次灌溉开始，及时对灌溉水质进行取样检测.

表3 全生育期内的灌水施肥用量

表4 灌溉用水水质检测结果

1.4 测定项目与方法

1.4.1 新梢长度和新梢茎粗

在新梢打尖前，对新梢结果枝的生长情况进行追踪监测.每个小区选取3株长势基本一致、状态良好的葡萄植株作为监测对象，每株选取3个结果枝进行标记.于叶期开始新梢生长明显后，每隔3 d对葡萄新梢长度和茎粗进行测量.新梢长度用软皮尺测量，新梢茎粗采用数显游标卡尺测量.

1.4.2 浆果膨大速率

从葡萄落花后伊始至浆果着色成熟期结束，各处理分别选取代表性强的3株葡萄，每株选取穗型规整、长势接近的3穗做标记，随机在果穗的上、中、下3个部位选取3颗测量果实的横径和纵径，并以平均值表征，以此来表征浆果膨大速率.测量时间间隔为10 d，测量仪器为数显游标卡尺.

1.4.3 果实产量品质

在克伦生葡萄成熟采摘期对果实的产量和品质进行检测分析.葡萄收获时记录每个处理小区标记植株的果穗数，对标记果穗的单粒质量和果穗质量进行测量，折算为葡萄公顷产量.葡萄收获后及时采集各处理小区代表性果穗进行葡萄品质测定，采用手持式糖量计(WYT 0～80%)测定葡萄可溶性固形物含量(TSS)；采用蒽酮比色法测定浆果可溶性糖含量(WSS)；采用2,4-二硝基苯肼比色法测定维生素C含量(Vc)[20]；采用氢氧化钠滴定法测定葡萄可滴定酸含量(Ta)，分别做3次重复；采用水果硬度计(GY-3)测定浆果硬度(P)，从各处理中随机选取50粒果实进行硬度测试，分别测试带皮果实阴阳两面的硬度，最后取平均值；浆果含水量(Cw)采用烘干法测定.

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2019和SPSS 25.0统计分析软件进行数据统计分析，采用Origin绘图软件进行处理和分析.

2 结果与分析

2.1 不同水质处理对葡萄新梢生长的影响

新梢枝条长度和茎粗是表征葡萄生长情况的重要指标，图2为2种水质滴灌条件下葡萄新梢枝条长度l的生长变化情况.从图2可以看出，2种水质灌溉处理条件下葡萄新梢枝条在打尖前均呈现“S”形生长趋势.在4月6日前，新梢枝条长度生长缓慢， 4月6日至4月27日，新梢枝条长度进入快速生长期，之后葡萄新梢长度长势归于平缓.

图2 不同水质处理对葡萄新梢长度的影响

在新梢枝条生长初期，黄河水滴灌处理条件下新梢长度生长速度为15.80 mm/d，相比较同时期地下水滴灌处理的新梢长度生长速度高25.40%，说明黄河水滴灌在新梢枝条生长初期就表现出了明显的促进作用；进入快速生长期后，黄河水滴灌处理的新梢长度生长速度为27.60 mm/d，超出地下水滴灌处理新梢长度生长速度36.63%；在4月27日之后，新梢枝条长度生长速度减缓，黄河水滴灌处理和地下水滴灌处理的新梢枝条生长速度分别为10.00 mm/d和3.40 mm/d；新梢枝条生长到一定长度后会受避雨棚架的影响，此后新梢长度不再监测.

图3为2种水质滴灌条件下葡萄新梢枝条茎粗d的生长变化情况.

图3 不同水质处理对葡萄新梢茎粗的影响

从图中可以看出，2种水源处理下葡萄新梢茎粗的长势均呈现出双“S”形.前期生长迅速，黄河水滴灌处理与地下水滴灌处理的新梢茎粗生长速度分别为0.41 mm/d和0.31 mm/d；随着新梢长度以及叶片的展开，枝条茎粗生长速度逐渐放缓，在二次快速生长期前黄河水滴灌条件下的新梢茎粗达到11.45 mm，超出同时期地下水滴灌处理的新梢茎粗11.35%；之后新梢茎粗又出现快速生长现象，2种水质滴灌处理条件下的茎粗生长速度分别为0.086 mm/d和0.083 mm/d，这表明在葡萄新梢茎粗二次快速生长期间，黄河水滴灌处理对新梢茎粗没有明显的促进作用；随着葡萄进入果实膨大期，新梢枝条逐渐木质化，茎粗基本进入生长停滞阶段，2种水质滴灌处理的新梢茎粗分别为14.68 mm和13.63 mm.

综合分析表明，水质对克伦生葡萄新梢枝条的生长存在影响，引黄滴灌能显著促进葡萄新梢枝条的生长发育.

2.2 不同水质处理对葡萄浆果膨大速率的影响

2种水质处理条件下克伦生葡萄膨大期间浆果横径和浆果纵径的变化情况如图4所示.可以看出，克伦生葡萄的横径rt和纵径rv生长趋势均呈现明显的双“S”形曲线.6月30日前属于葡萄浆果第1次膨大期，果实膨大速度较快，之后逐渐减缓.为防止葡萄浆果遭受到虫、鸟以及药物等的伤害，在7月初期开始进行套袋，葡萄浆果在套袋期间会出现一段时间的硬核期.在此期间，浆果硬度逐渐增加，纵径与横径基本处于生长停滞阶段.8月10日左右，葡萄浆果纵径发生第2次膨大，浆果横径的第2次膨大时间较纵径略微提前.9月10日之后进入着色成熟期，浆果膨大速度趋于平缓.

图4 不同水质处理对葡萄浆果横径与纵径的影响

浆果第1次膨大期间，黄河水滴灌处理条件下葡萄浆果的横径和纵径的平均膨大速度分别为0.40 mm/d和0.42 mm/d，比地下水滴灌处理高14.29%和2.44%.浆果进入硬核期后，黄河水滴灌和地下水滴灌处理的浆果横径分别为16.41 mm和15.39 mm，浆果纵径分别为23.82 mm和23.24 mm，表明在葡萄浆果第1次膨大期间，采用黄河水滴灌处理相较于地下水处理显著促进了浆果横径的生长发育，但对于浆果纵径发育则没有明显的促进作用.浆果进入第2次膨大期后，黄河水滴灌和地下水滴灌处理条件下葡萄浆果的横径(纵径)平均膨大速度分别为0.08 mm/d(0.16 mm/d)、0.09 mm/d(0.09 mm/d)，表明黄河水滴灌处理提高了葡萄浆果纵径的第2次膨大速度，促进了浆果纵径的生长发育.克伦生葡萄成熟采收时，葡萄浆果横径和纵径均已膨大至最大值，黄河水滴灌处理的横径和纵径分别为20.95 mm和29.86 mm，比地下水滴灌处理的横径和纵径大4.21%和8.82%.综合分析表明，采用黄河水滴灌对提高克伦生葡萄浆果膨大速度，促进浆果发育具有显著效果.

2.3 不同水质处理对浆果产量、品质的影响

黄河水滴灌与地下水滴灌处理条件下克伦生葡萄产量指标以及C和P等品质指标的测量结果见表5，表中mL为单粒质量，mS为单穗质量，nS为单株穗数，Y为产量，C为果形指数，P为硬度.从表中可以看出，黄河水滴灌处理下葡萄的mL，mS和Y分别为8.39，959.80 g和35.79 t/hm2，较地下水处理相应提高了14.15%,7.28%和15.56%，表明黄河水滴灌显著提高了葡萄的mL，mS，增产效果明显.同时，黄河水和地下水滴灌处理下葡萄C和P分别为1.43和3.10 kg/cm2、1.36和2.50 kg/cm2，说明在葡萄全生育期采用黄河水滴灌能够提高葡萄浆果C和P.综合分析表明黄河水滴灌能显著提高克伦生葡萄的Y以及C和P等品质.

表5 不同处理下克伦生葡萄产量品质的影响

表6为2种水质滴灌处理条件下克伦生葡萄浆果营养品质的测定结果，表中TSS为可溶性固形物含量、WSS为可溶性糖含量、Ta为可滴定酸含量、Vc为维生素C含量、Cw为含水量.从表中可以看出黄河水滴灌处理条件下的平均TSS和WSS分别为24.64%和22.23%，比地下水滴灌处理提高了21.26%和13.59%，表明黄河水对葡萄的TSS以及WSS的提高具有积极作用.2种水质条件下，黄河水滴灌处理的Ta平均值为0.64%，相较于地下水处理下降了15.79%.同时，在不同滴灌水质条件下，葡萄浆果的Vc差异具有统计学意义，Cw差异不具有统计学意义.黄河水滴灌处理下的浆果Vc为0.084 9 mg/g，较地下水滴灌处理提高了15.20%.综合分析表明在葡萄全生育期采用黄河水滴灌明显改善了葡萄的营养品质.

表6 不同处理下克伦生浆果营养品质的影响

3 讨 论

水质是影响作物生长发育的重要因素[17].通过田间克伦生葡萄黄河水滴灌试验，对比了黄河水滴灌处理与地下水滴灌处理条件下克伦生葡萄生长发育以及产量品质的差异，探讨了黄河水滴灌对克伦生葡萄的生长发育过程、成熟后的产量以及浆果品质的影响.综合分析多项监测指标，结果表明在2种水质滴灌条件下，新梢枝条长度在打尖前均呈现“S”形生长趋势，新梢枝条茎粗则呈现双“S”形生长趋势，新梢枝条长度与茎粗的生长趋势与何建斌等[21]研究结果类似.在浆果膨大期间，葡萄浆果的横径和纵径均呈现双“S”形曲线增长趋势，这与王立军等[22]研究结果一致.对比葡萄生长发育、产量以及品质指标发现，在黄河水滴灌处理条件下，克伦生葡萄新梢枝条长度与茎粗生长发育情况较好，停止监测时分别高出地下水滴灌处理27.87%和7.70%.葡萄浆果横径和纵径在整个膨大期间均处于较优水平，浆果膨大后期分别高出地下水滴灌处理的横径和纵径4.21%和8.82%.葡萄成熟采摘后，浆果mL，mS分别为8.39 ，959.80 g，Y为35.79 t/hm2，均高于地下水滴灌处理.并且在黄河水滴灌条件下，葡萄浆果品质较地下水滴灌更为理想.在葡萄C,P,TSS和WSS以及Vc等方面均表现出优势，分别为1.43,3.10 kg/cm2,24.64%,22.23%和0.084 9 mg/g，相较于地下水滴灌处理分别高出5.15%,24.00%, 21.26%,13.59%和15.20%，Ta含量降低15.79%，说明黄河水滴灌能显著提高克伦生葡萄的品质.大田试验结果表明，克伦生葡萄黄河水滴灌具有实际工程意义，既能充分利用黄河水源促进克伦生葡萄生长发育，优化葡萄浆果品质，实现高产增收，又可以减少地下水的开采利用，改善用水结构.本试验研究结果可为引黄灌区葡萄产业实现优质高产提供科学理论依据.

经过1 a克伦生葡萄大田试验研究，初步判断在克伦生葡萄全生育期采用黄河水滴灌能够促进葡萄生长发育，增加产量，提高浆果品质.但本试验仅考虑水质因素，并未对黄河水滴灌条件下最优水肥灌溉制度进行探究，因此在后续试验开展中需对此部分进行重点研究，逐步完善葡萄黄河水滴灌技术科学理论体系.

4 结 论

以灌溉水质作为研究切入点，深入分析讨论了黄河水滴灌对克伦生葡萄生长发育的影响，得出以下结论：

1) 水质对克伦生葡萄的生长发育以及产量品质存在影响.

2) 相较于地下水滴灌处理，采用黄河水滴灌能显著促进葡萄新梢长度和茎粗的生长发育.

3) 在引黄滴灌条件下，克伦生葡萄浆果的纵径和横径发育情况均优于地下水滴灌处理.

4) 与地下水滴灌相比，采用黄河水滴灌能提升克伦生葡萄的Y和P，提高葡萄浆果TSS,WSS和Vc等营养物质指标.