调亏灌溉对滴灌葡萄生长与产量的影响

刘洪光,何新林,王雅琴,杨慧慧

(1石河子大学水利建筑工程学院,现代节水灌溉兵团重点试验室,石河子832003;2新疆生产建设兵团农八师炮台实验站,石河子832000)

调亏灌溉对滴灌葡萄生长与产量的影响

刘洪光1,何新林1,王雅琴2,杨慧慧1

(1石河子大学水利建筑工程学院,现代节水灌溉兵团重点试验室,石河子832003;2新疆生产建设兵团农八师炮台实验站,石河子832000)

近年来研究表明调亏灌溉可以增加产量、提高果实品质,通过滴灌技术和调亏灌溉理论相结合的方法研究调亏灌溉对滴灌葡萄生长与产量的影响,对滴灌技术的深入研究有一定的理论价值。通过田间小区试验,对正常灌溉和调亏灌溉处理下滴灌葡萄的生长变化、产量变化进行研究,结果表明:在葡萄萌芽期、抽穗期控制灌水下限为田间持水率的40%,葡萄产量最大,达到829.3 kg/667 m2;在抽穗期、开花期分别控制灌水下限为田间持水率的45%、50%可以起到疏花的作用,果粒重和果实直径最大,但是产量最小,为699.1 kg/667m2;在着色成熟期控制灌水下限为田间持水率的45%,葡萄产量为795.6 kg/667m2。

滴灌;葡萄;调亏灌溉

Abstract:Research in recent years shows that regulated deficit irrigation can increase the yield and improve fruit quality of fruit trees.The paper analyses the growing character and yield variation of grapes under drip irrigation.The experiment reveals that the limit of irrigation is controlled at 40%of the field capacity during the grape sprouting period and the heading period,and the grape yield is the biggest,up to 829.3 kg/667m2.The limit of irrigation is controlled at respectively 45%and 50%of the field capacity during the bloom and fruit swelling period,which can make the flower reducing,increasing the fruit weight and having the biggest fruit,but the yield is the smallest one(699.1 kg/667m2).The limit of irrigation is controlled at 45%of the field capacity during the dyeing mature period,and the yield is 795.6 kg/667m2.

Key words:drip irrigation;grape;regulated deficit irrigation

滴灌自产生以来,以它节水、高产、综合效益高的特点显示了强大的生命力,目前已成为一项最有效的节水灌溉技术之一,在棉花、小麦、玉米等农作物以及果树灌溉方面[1-3]取得了巨大成效,极大地推进了我国节水农业的发展。

20世纪70年代澳大利亚持续灌溉农业研究所提出了调亏灌溉,在作物生长发育某些阶段施加一定程度的水分胁迫,可以增加作物后期的抗旱能力,同时能够引起同化物在不同器官间的重新分配,降低营养器官的生长冗余,提高作物的经济系数,改善某些作物的品质,起到节水、优质、高效的作用[4-7]。

本文利用滴灌技术针对新疆葡萄进行调亏灌溉处理,通过监测土壤相对含水量进行灌溉控制,研究调亏灌溉对葡萄生长指标和产量的影响,以发挥技术节水和生理节水的各自优势,这在新疆干旱区具有重要学术价值和实际意义。

1 试验材料与方法

1.1 试验地概况

试验区位于新疆生产建设兵团121团22连,地处北纬 4 4°51′,东经 8 5°15′,试验区面积 1 0 hm2。试验地土壤为沙壤土,土壤部分物理性质及肥力状况为 :有 机质 0 .713%,全磷 0 .064%,全氮0.061%,速氮52 mg/kg,速磷8 mg/kg,田间持水量33%,土壤容重1.59 g/cm3。

1.2 试验材料

试验用滴灌带采用新疆天业集团有限公司生产的单翼迷宫式滴灌带,滴头间距40 cm,滴头流量2.6 L/h,直径16 mm,滴灌带铺设方式为支管+毛管,毛管采用一行二管。

试验葡萄选用4年生克瑞生品种,行距4 m,株距0.6 m,274株/667m2,连棚式小棚架。滴灌带布置为2个滴灌带设在葡萄根基部两侧,第1个滴灌带设在距葡萄根部20 cm处,第2个滴灌带设在葡萄的另一侧,距第1个滴灌带80 cm处。如图1所示。

图1 滴灌带布置和取土点布置Fig.1 The layout of drip irrigation ribbon and dug point

1.3 试验处理

在葡萄各生育期采用不同的水分处理,以土壤水分下限分别占田间持水量的百分比(土壤相对含水量)不同作为控制灌水量的指标,考虑到调亏灌溉的风险性,共设计3个处理(表1),每个处理重复3次,共9个小区,每个小区面积320 m2(8 m×40 m),设在一个轮灌区内,随机排列,同时与大田试验做对照。

表1 调亏灌溉各生育期不同水分处理Tab.1 Water disposals of regulated deficit irrigation on different growth

1.4 试验测试项目与方法

1.4.1 灌水量控制与测定

对各处理小区每天早10:00(北京时间),进行水分监测,土壤含水量达到调亏灌溉的控制下限则灌溉,否则继续监测,直到达到控制指标才进行灌溉,不进行调亏灌溉处理的小区,按大田灌溉模式正常轮灌(灌水下限随生育期不同略有变化)。每次灌水时,记录各处理灌水时间及所用灌水量。

1.4.2 葡萄生长变化测定

在葡萄打顶前(5月31号前),每5～7天测量葡萄的叶片数、萄的枝条生长长度,5月下旬、7月中旬、8月上旬测葡萄叶面积指数变化,7月1号再测一次的叶片数总数。以上监测指标均为每个处理选择3棵树完全测量,叶片数、枝条长度为单枝条的平均值,叶面积指数,叶片总数为单棵树的平均值。

1.4.3 产量的测定

在葡萄成熟后,各处理选择代表性植株,用天平称量单粒重,单穗重,统计每株穗粒数。采取实收产量与代表点产量相结合,3个重复的平均值代表该处理实际的葡萄产量水平。

2 结果与分析

2.1 不同调亏处理下滴灌葡萄灌水量状况

试验地从2009年4月28号开始第1次灌水(开墩水),灌水方式为沟灌,之后采用滴灌进行灌溉,具体灌水时间和灌水量见表3。全生育期大田对照的灌水定额为420 m3/667 m2。

表2 各处理不同生育期内的灌水量Tab.3 Water yields of different dispose in different growth

2.2 不同调亏处理下滴灌葡萄生长的变化

2.2.1 不同调亏处理对滴灌葡萄叶片数的影响

葡萄萌芽后,由于土壤水分的含水率不同,影响叶片的萌发生长速度,当土壤水分较少时,葡萄的展叶和萌发新叶的速度会慢一些,根据对葡萄每个枝条的监测,3个处理葡萄的单枝条的平均叶片数见图2。

由图2可见:葡萄5月31号打顶,葡萄的单个枝条的叶片数为12或13片,可以说明调亏灌溉对葡萄枝条上叶片的生长影响不大,只是5月葡萄叶片增加速度稍有不同。7月1号处理3葡萄的叶片数就明显变大,打顶之后葡萄的果枝叶片不再增加(图3),叶片增加都是葡萄打顶后偏枝生长的,说明前期进行调亏有利于葡萄减少冗枝冗叶的生长,对果枝叶片个数影响很小。

图2 葡萄单枝条的叶片数Fig.2 Single branch leaves number of grape

图3 7月1号葡萄叶片总数Fig.3 The total number of grape leaves in July 1

2.2.2 不同调亏处理下滴灌葡萄枝条长度的变化

葡萄新的果枝萌生后,生长长度受到土壤水分的影响,根据对葡萄每个枝条的监测进行平均,3个处理葡萄的枝条生长长度随时间变化见图4。

从打顶后枝条的总长度看,处理3的最长,处理1,处理2两者相差不大,说明在萌芽期、抽穗期对葡萄进行调亏灌溉处理对抑制枝条的旺长有明显作用,处理1在萌芽期调亏,因此生长前期(5月15号前后)枝条生长慢,但是到了抽穗期,虽然继续调亏,但其生长长度有所加快,到了5月下旬与处理2长度持平,说明葡萄利用自身生理调节,产生了补偿生长作用。

2.2.3 不同调亏处理下滴灌葡萄叶面积变化

植物光合作用受叶面积的影响,叶面积生长受土壤水分的影响,根据对葡萄叶面积的完全监测,3个处理葡萄的叶面积指数随时间变化见图5。

图5显示,在3个时期内,葡萄叶面积指数始终是处理1最小,处理3最大,说明叶面积指数受土壤水分的直接影响,且为正相关关系;6月初葡萄处于花期,3个处理叶面积指数相差较大,处理 1为0.48,而处理2、3在1.0以上,到了7月中旬葡萄处于果实膨大期,3个处理叶面积指数相差逐渐缩小;8月葡萄处于成熟染色期,3个处理叶面积指数基本相等,而此时是葡萄积累糖分、果酸含量、Vc等营养物质的重要时期,可能正是调亏灌溉会使葡萄的品质变好的原因。

图4 葡萄枝条长度随时间变化Fig.4 The variation of grape branch length over time

图5 叶面积指数随时间变化Fig.5 The variation of leaf area index over time

2.3 不同调亏处理下滴灌葡萄产量的分析

为了研究不同灌水处理下的葡萄产量情况,将各处理的葡萄产量情况列于表4。

各处理的灌水量大小依次为处理3、处理1、处理2,从表4可知:处理1产量最大,达到829.3 kg/667m2,处理3次之,处理2产量最小。因此,从作物对缺水的敏感指数来看,果实膨大期葡萄对缺水的反应最敏感。

作物在经历一定的水分亏缺条件后,给予改善所呈现出的生产量快速恢复的现象称为补偿效应,如产量显著提高则称为超补偿效应[10-12]。从本试验来看,在葡萄的萌芽期、抽穗期控制灌水下限为田间持水率的40%进行调亏可以获得超补偿生长效应。处理1经过调亏处理后其产量增加明显,正是调亏后补偿生长了起了作用,其单穗重、单位产量都最大。处理2在花期进行调亏处理,其果实的直径和果粒重都最大,主要原因是经过调亏处理达到了疏花的作用,使生长较为弱势的受精花脱落,优化了果粒生长环境,但是其单位产量下降了。因此,若以单位产量最大为目标,则在葡萄的花期和果实膨大期需保证灌溉,以避免葡萄受到水分胁迫。

表4 不同调亏处理下的葡萄产量构成因素及产量Tab.4 The yield of grapes in different dispose Regulated Deficit Irrigation

3 讨论与结论

在葡萄的萌芽期和抽穗期设置土壤相对含水量为40%进行调亏灌溉,葡萄单个枝条的叶片数在打顶前都为12片左右,与正常灌溉相比差别不大,但是到7月1日,调亏灌溉处理的叶片总数比正常灌溉的减少了30%,这说明调亏灌溉有利于减少葡萄后期冗枝和冗叶的生长;在抽穗期进行调亏灌溉可以使枝条长度减少18%,对抑制枝条的旺长有明显作用;调亏灌溉对葡萄前期叶面积指数影响大,但是复水后差距逐渐缩小,到了成熟染色期叶面积指数水平与正常灌溉的基本相同。

在葡萄的萌芽期和抽穗期进行调亏灌溉可以发挥调亏后的补偿生长效应,对沙壤土而言,调亏的下限为土壤含水率的40%可使葡萄产量增加4.6%;在葡萄的花期进行调亏灌溉可以起到疏花的效果,使葡萄单粒重增加,优化葡萄果穗的空间分布,但产量下降12%。葡萄生育期后期进行适当调亏,其补偿生长的效应在当年度不能发挥,其产量略有下降,但影响不大,因此,从水资源的综合效益考虑,可以将水适当分配给其他作物。

调亏灌溉的时机和程度是研究的难点,在众多调亏指标中,如土壤含水率、土壤负压、ABA脱落酸、甜菜碱、冠层温度变化等,选择一个简单易行的指标,并给出各个生育期调亏的合理阈值,在实际生产实践中有重要意义。

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Effects of Regulated Deficit Irrigation on Growing and Yield of Drip Irrigated Drip Irrigated

LIU Hongguang1,HE Xinlin1,YANG Huihui1,WANG Yaqin2
(College of Water Conservancy and Architectural Engineering,Shihezi University,Shihezi,832003,China;2 Xinjiang Production and Construction Corps Division 8 Paotai Experiment Station,Shihezi 832000,China)

S665.1

A

1007-7383(2010)05-0610-04

2010-02-22

科技支疆计划项目(2008ZJ03)。

刘洪光(1980-),男,实验师,从事农业高效用水研究;e-mail:lhg123@shzu.edu.cn。

何新林(1965-),男,教授,从事农业高效用水、水资源优化配置和生态节水研究;e-mail:hexinlin2002@163.com。