日光温室延后栽培葡萄滴灌灌溉制度试验研究

2016-03-24殷常青费良军汪爱科

节水灌溉 2016年10期

殷常青，费良军，李渊，汪爱科

(西安理工大学，西安 710048)

设施是一种投入和产出较高的农业种植模式，其经济效益远高于常规种植的粮食作物，设施产业的发展已经成为提高农民收入、促进农村经济大力发展的有效途径之一。甘肃省天祝县设施农业近几年有了快速的发展，2015年种植面积达到66.7 hm2。日光温室及滴灌设施的发展，改变了种植作物下垫面条件与温室小气候状况，农田水分状况和生长环境从根本上发生了变化[1]。杨宝臣、严大义等总结了日光温室葡萄栽培技术、灌溉制度、病虫害防治以及管理上应当注意的问题[2,3]；周广文通过试验得出日光温室葡萄栽培水肥土管理技术要点[4]。至今，有关非耕地日光温室延迟栽培果树滴灌灌溉制度的实验研究为数不多。为了使设施农业得以持续健康的发展，本文对日光温室葡萄滴灌灌溉制度进行了研究，从而推动设施产业向着更科学的方向发展。

1 试验区概况

实验区位于甘肃省武威市南部的天祝县，属于高寒阴湿山区。地理位置介于东经102°07′～103°46′，北纬36°31′～37°55′之间，海拔2 040～4 874 m，年平均气温1.5 ℃，无霜期为120 d，平均风速10 m/s，日照实数2 500～2 700 h；天气多变，山地气候垂直差异大，属于典型的属大陆性高原气候，适合温室葡萄延迟栽培。年均降水量350 mm，土壤田间持水量32.5%，耕层土壤有机质含量26.1 g/kg、全氮1.5 g/kg、碱解氮220.0 mg/kg、速效磷17.7 mg/kg、速效钾254.0 mg/kg，地下水埋深>40 m[5,6]。

2 试验设计与监测

(1)试验处理设计。试验开始于2014年5月葡萄休眠期结束，从5月1号葡萄发芽开始观测至2014年12月下旬葡萄成熟采收结束，对葡萄的一个完整生育周期进行了灌溉试验研究。按照葡萄不同物候期的需水特征以及对水分的敏感程度，将整个生长期分为关键期和非关键期。各生育期的灌水定额设置为150、300和450 m3/hm23个水平，灌溉周期设置为16、20和25 d 3个水平，试验设有6个处理，每个处理3个重复，共设18个试验小区。

(2)试验小区田间布设。试验区种植的葡萄品种为7 a树龄的美国红提，栽培方式为单臂篱架，定植于2008年。株距为0.8 m，行距1.5 m，小区面积10.5 m2(7 m×1.5 m),平均种植葡萄8株，试验小区采用顺序布置，日光温室入口处与试验区两端均设有保护区。

(3)滴灌设备配置及灌水量控制。温室葡萄采以自来水为灌溉水源。灌水系统首部配有加压泵、过滤器、水表、压力表、施肥罐和阀门进行控制和计量。灌溉方式为滴灌，灌水量由精度0.000 1 m3水表控制，支管为Φ=40 mm PVC管，支毛管连接处均设有球阀便于各小区单独控水；每个小区铺设一条滴灌带，滴灌带滴头与葡萄树的根部保持10 cm的距离，滴头间距0.3 m，滴头流量2.3 L/h。

(4)试验区田间管理。试验区采用统一管理的方式。主要工作包括施肥、整形修剪、抹芽、摘心、绑蔓、蔬果、打药以及室内温度、湿度的调控。科学施肥是影响葡萄生长、产量以及品质的重要因素，整个生育期内施肥6次：休眠期施以畜禽粪约6.0～7.5 万kg/hm2；5月10号左右(萌芽期)进行追肥尿素200～300 kg/hm2；6月上旬(抽蔓期)施加配方肥料150 kg/hm2；7月上旬(开花期)第三次施肥：尿素50 kg/hm2，水溶肥50 kg/hm2，有机肥料30 kg/hm2；8月中旬(果实膨大期)为了促进果实的膨大追施尿素200～300 kg/hm2，硫酸钾300～400 kg/hm2，腐殖酸混合肥(N-P2O5-K2O:10-10-10)250～350 kg/hm2；10月中旬(着色成熟期)最后一次追施硫酸钾200 kg/hm2，磷酸二氢钾500 kg/hm2。室内温度、湿度主要通过调节通风口大小与时间来控制，最高温度<30 ℃，湿度控制在70%以下[5]。

(5)数据处理。利用Excel2010软件对所有观测数据分析处理、绘图；采用SPSS20.0软件对不同灌水处理产量进行差异性分析，得出显著水平；利用Matlab2012软件对葡萄滴灌灌水次数、灌水定额和产量之间进行二次回归拟合并得出回归数学模型。

3 试验结果与分析

3.1 试验观测结果

日光温室葡萄滴灌不同灌水处理要素与水分生产率结果如表1所示。试验所有6个处理当中，T3处理的产量为3.49万kg/hm2，达到最高，灌溉定额为4 350 m3/hm2，水分生产率为8.02 kg/m3；T1处理的产量最低，2.35万kg/hm2，灌溉定额为2 100 m3/hm2，水分生产率为11.9 kg/m3。T3、T1产量差异显著，由于在葡萄营养生长与生殖生长需水关键期，T3处理灌水量满足了葡萄需水要求，T1产生水分胁迫导致减产。

表1 日光温室葡萄滴灌灌溉制度实验处理Tab.1 The treatments of drip grape irrigation schedule in sunlight greenhouse

3.2 不同灌水处理对温室葡萄耗水量的影响

葡萄耗水量利用水量平衡原理计算。由表2可以看出，葡萄在滴灌条件下，不同的灌水定额对各生育期耗水强度以及耗水量产生了很大的影响：各生育期葡萄耗水量随着灌水定额的增大而增加，T3处理耗水量为最大；耗水强度随着灌水量差距的变大差异性达到显著水平，整个生育期内二者呈正相关关系。耗水量大小表现为：果实膨大期>抽蔓期>着色成熟期>萌芽期>开花期。

表2 不同灌水处理对温室葡萄耗水量的影响Tab.2 The influence of drip grape water consumption under different treatment in greenhouse

3.3 试验不同处理产量差异显著性分析

用SPSS20.0软件对整个试验不同灌水处理产量进行方差分析，结果如表3所示。

表3 试验不同灌水处理产量方差分析表Tab.3 Analysis of variance for yield different irrigation treatments

注：a=0.05，F=2.51；a=0.01，F=3.71。

试验不同灌水处理产量方差分析结果显示，F=3.446>F0.05=2.51，显著性水平为0.037在a=0.01～0.05范围之内，说明不同灌水处理葡萄产量差异性达到显著水平。

3.4 灌溉制度各要素优化选择

灌溉制度的优化是对灌水次数、灌水时间、灌水定额等要素进行优化选择。以单位面积产量最高为原则，对各生育期不同灌水要素下的产量进行统计分析，产量最高的灌水次数、灌水时间、灌水定额即为该生育期的最优灌水次数、灌水时间、灌水定额。

根据表1监测结果，从产量和节水角度经优化选择得出滴灌葡萄各生育期最优灌水要素：萌芽期最适宜灌水次数为1次，灌水定额150 m3/hm2，阶段灌水量为150 m3/hm2；抽蔓期最适宜灌水次数3次，最适宜灌水定额为300 m3/hm2，阶段灌水量900 m3/hm2；开花期最适宜灌水次数为1次，灌水定额为300 m3/hm2，阶段灌水量300 m3/hm2；果实膨大期最适宜灌水次数7次，灌水定额为300 m3/hm2，阶段灌水量2 100 m3/hm2；着色成熟期最适宜灌水次数2次，灌水定额为450 m3/hm2，阶段灌水量为900 m3/hm2；滴灌葡萄全生育期最适宜灌水次数14次，灌水定额为310.71 m3/hm2，最适宜灌溉定额为4 350 m3/hm2(见表4)。

3.5 灌溉制度选优

根据表4所示灌溉制度要素的选优分析，得出延迟栽培滴灌葡萄在全生育期灌溉制度：平均灌水14次，平均灌水定额为310.71 m3/hm2，灌溉定额4 350 m3/hm2，见表5。

3.6 灌水次数与灌溉定额对葡萄产量的影响

通过Matlab20.0软件，以灌水定额x、灌水次数y为自变量，产量Y为因变量，进行二元二次多项式回归拟合并得出回归数学模型如下：

Y=-3 515+12.34x-0.001 481x2+6 068y-

222.5y2+0.250 2xyR2=0.968 4

(1)

由此可以看出葡萄滴灌灌水次数和灌溉定额对产量影响显著，并做出产量与灌水次数、灌溉定额的三维响应拟合图见图1。

表4 葡萄各生育期不同灌水处理效果选优表Tab.4 The selection of different irrigation treatments each growth stages

表5 日光温室滴灌葡萄全生育期适宜灌溉制度Tab.5 The irrigation schedule of drip grape in sunlight green house

图1 灌水次数与灌溉定额对滴灌葡萄产量三维响应图Fig.1 Irrigation times and irrigation quota on drip irrigation grape of three-dimensional response

经过对图1分析得出：灌水次数与灌水定额值较小时葡萄产量随着其值的增加而增大，到达一定值后随着灌水次数与灌水定额的继续增加产量逐渐减小，当灌水次数为14次，灌水定额为4 350 m3/hm2时葡萄产量达到最大，最大值为4.39万kg/hm2，这与田成龙(2011年)研究结果相一致。

4 结语

(1)葡萄在滴灌条件下，不同灌水定额对各生育期的耗水强度以及耗水量产生了很大的影响：葡萄耗水量随着灌水定额的增大而增加；耗水强度随着灌水量差距的变大差异性达到显著水平，整个生育期内二者呈正相关关系。耗水量大小表现为：果实膨大期>抽蔓期>着色成熟期>萌芽期>开花期。

(2)利用SPSS20.0软件对葡萄产量进行方差分析，得出不同灌水处理葡萄产量差异性达到显著水平，灌水次数和灌水定额对葡萄产量有很大影响。

(3)从产量和节水的角度分析，滴灌葡萄整个生育期最适宜灌水次数14次，平均灌水周期16 d，平均灌水定额为310.71 m3/hm2，灌溉定额4 350 m3/hm2。其中，萌芽期持续20 d，该生育期适宜灌水次数为1次，灌水周期20 d，次均灌水量150 m3/hm2，阶段灌水量为150 m3/hm2；抽蔓期持续34 d，适宜灌水次数为3次，灌水周期11 d，次均灌水量300 m3/hm2，阶段灌水量为900 m3/hm2；开花期持续24 d，灌水次数为1次，灌水周期24 d，次均灌水量300 m3/hm2，阶段灌水量为300 m3/hm2；果实膨大期持续75 d，适宜灌水次数为7次，灌水周期10 d，次均灌水量300 m3/hm2，阶段灌水量为2 100 m3/hm2；着色成熟期持续75 d，适宜灌水次数为2次，灌水周期37 d，次均灌水量450 m3/hm2，阶段灌水量为900 m3/hm2。

(4)通过Matlab20.0软件拟合分析得知葡萄产量随着灌水次数与灌水定额的增加先增大后减小，当灌水次数为14次，灌水定额为4 350 m3/hm2时葡萄产量达到最大值4.39万kg/hm2。

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