葡萄大棚滴灌耗水规律研究

2017-02-05殷飞黄金林胡宇祥

江苏农业科学 2016年10期

殷飞+++黄金林++胡宇祥

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.063

摘要：采用U11（64）均匀设计原理，对葡萄不同生育期分别设置灌水上限，分析不同灌水量处理对葡萄耗水规律、产量及水分利用效率的影响。试验结果表明，全生育期各处理耗水量均随灌水量的增加而增加，耗水强度与灌水定额呈正相关关系，其中新梢生长期和果实膨大期为需水关键期，耗水强度最大达12.3 mm/d（408 mm）和8.3 mm/d（320 mm）；当以上2个生育期水分控制上限分别为田间持水率（FC）的60%和85%时有利于葡萄植株生长和产量提高，其中全生育期灌溉755 mm（处理Ⅳ）产量最大，达5 366.7 kg/hm2，且水分利用效率最高，达7.11 kg/（hm2·mm）。适宜大棚滴灌葡萄的灌溉制度参数：灌溉定额为755 mm，灌水周期为2 d，整个生育期灌水60次。

关键词：滴灌；耗水规律；灌溉制度；产量；水分利用效率

中图分类号： S663.107文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）10-0233-03

收稿日期：2016-04-12

基金项目：吉林省科技发展计划（编号：20140101135JC）

作者简介：殷飞（1982—），男，山西大同人，硕士，讲师，主要从水利水电工程及节水灌溉的研究。E-mail：iamyinfei2005@163.com。

通信作者：黄金林，博士，教授，主要从事水利水电工程及节水灌溉研究。E-mail：hjlccit@126.com。发展设施果蔬已成为农民致富的一种有效途径，但因设施内环境条件与生长发育表现出不同于露地栽培[1]，加上大量施用化肥、大水漫灌引起的土壤退化、果实品质下降等问题，滴灌技术的应用在一定程度上缓解了设施果蔬存在的这些问题。设施葡萄作为一种高效栽培模式，许多学者对其栽培技术进行了研究[2-5]。目前，滴灌在设施葡萄中的应用研究主要集中在生育期设置不同灌水定额对葡萄产量和生理指标的影响[6-9]，设置不同灌水下限对葡萄耗水规律及产量的影响[10-11]等方面，而关于不同生育期控制灌溉上限对葡萄耗水规律、产量及水分利用效率的研究报道则并不多见。如何通过确定不同生育期的灌水上限制定合理的灌溉制度，提高水分利用效率和产量是生产需要解决的问题。因此，本试验以吉林碧香无核葡萄为材料，研究大棚滴灌条件下不同水分控制上限及灌水量对葡萄生育期的耗水规律、产量以及水分利用效率的影响效应，为设施葡萄进行合理滴灌从而实现高产高效提供依据。

1材料与方法

1.1试验区概况

本试验在吉林省吉林农业科技学院左家校区（125°59′～126°16′E，43°57′～44°08′N）内完成。试验区地处温带季风气候区，四季分明，夏季温热多雨，冬季寒冷干燥。年平均气温3.9 ℃，1月气温在-18～-20 ℃；7月气温在21～23 ℃。全年降水量650～750 mm，日照时数2 300～2 500 h。土壤质地为轻壤土，耕作层平均密度为1.22 g/cm3，田间持水率为36%（体积），土壤有机质质量分数为2.15%，全氮含量为0124%，全磷含量为0.064%，全钾含量为2.075%。

1.2试验设计

供试葡萄品种为多年生碧香无核，试验共设置2栋独立大棚，大棚间距5 m，每个大棚400 m2（50 m×8 m），共布置27垄，行距1.5 m，株距0.5 m。采用滴灌系统，有水源接入，每垄1条滴灌带，可以通过水分传感器单独进行水量控制，滴头间距0.3 m，滴头流量2.6 L/h，工作压力0.2 MPa。具体布置如图1所示。

因均匀试验设计能够大幅度地减少试验次数，缩短试验周期，从而大量节约人工和费用，因此滴灌试验采用U11（64）均匀设计，共设7个处理，同时设置对照（CK）。2个大棚中共设置16个小区，每个小区面积为15 m2，小区号9～16、1～8 分别与处理Ⅰ～CK相对应，各处理重复2次，详见表1。为了防止各小区之间水分相互影响，对其周围进行隔水处理。

试验于2015年4月15日萌芽展叶期开始，8月13日果实成熟期结束，依照《灌溉试验规范》并结合碧香无核葡萄的生育进程，将生育期划分为5个阶段，即萌芽展叶期（4月15日至4月26日）、新稍生长期（4月27日至5月30日）、开花期（5月31日至6月7日）、果实膨大期（6月8日至7月15日）、果实成熟期（7月16日至8月13日），共计120 d。生育前期处理Ⅰ～CK的灌水定额分别为16、20、24、28、36、40、40、48 mm，其中花期田间相对含水率均控制在60%～70% FC（FC为田间持水率）范围内，设置统一的灌水定额（36 mm）、灌水次数（4次）和灌水周期（2 d），其他生育期各处理设定不同的水分控制上限，均不设控制下限，计划湿润层深度为40 mm，当CK的土壤含水率降至90% FC时，不同处理分别灌溉到各自的水分控制上限，具体的灌水周期、灌水次数和灌水定额如表2所示。

1.3耗水量

根据文献[12]规定，葡萄的实际耗水量公式为：

ET1-2=10∑ni=1γiHi（Wi1-Wi2）+M+P+K+C。（1）

式中：ET1-2为葡萄生育期的耗水量，mm；γi为第i层土壤的干容重，g/cm3，用环刀法测定；Hi为第i层土壤的厚度，cm；Wi1和Wi2为第i层土壤在生育期始末的含水率，用烘干法测定，其中i=2，观测深度为0～20、20～40 mm；M、P、K、C分别为时段内的灌水量、降水量、地下水补给量和排水量，mm。本试验在大棚内种植，因而降水量P=0；地下水平均深在7 m以下，可忽略地下水补给量，即K=0；滴灌灌水避免了深层渗漏，不考虑地下水排水量，即C=0，所以式（1）简化为：

ET1-2=10∑ni=1γiHi（Wi1-Wi2）+M。（2）

1.4水分利用效率（WUE）

采用灌溉水利用效率即葡萄的产量与灌水量之比来表示水分利用效率[13]。

2结果与分析

2.1葡萄不同水分处理下的耗水差异

根据公式（2），对葡萄各生育期不同水分处理的耗水量、耗水系数、耗水强度进行计算，结果见表3。在葡萄全生育期，各处理耗水量随灌水量的增大而增大（图2），与杨慧慧等的研究结果[6]一致，具体表现为：处理CK>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅵ>Ⅶ>Ⅲ>Ⅴ。各处理均不同程度消耗了土壤储水量，且随着灌水量的增加消耗土壤储水量降低，分别为48、42.4、34、25.6、18.2、12、38、4 mm。

耗水系数是葡萄各生育期耗水量占全生育期总耗水量的比值[7]，不同处理的耗水系数均表现为新梢生长期和果实膨大期>果实成熟期>萌芽展叶期>花期。耗水强度是指单位面积的植株群体在单位时间内的耗水量，别称为蒸散强度，常用单位为mm/d，反映了生育阶段内灌水、气象等因素对作物生长发育的综合影响[14]。不同处理葡萄的耗水强度见图3，呈现出萌芽展叶期低，新梢生长上升，花期又下降，果实膨大期再上升后又下降的趋势，说明灌水对大棚葡萄各生育期的耗水强度影响主要在新稍生长期和果实膨大期以及成熟期，以新稍生长期和果实膨大期差异最大。

通过对葡萄耗水强度（表3）和各处理不同生育期的灌水定额（表2）进行分析，发现生育期耗水强度与灌水定额呈正相关，灌溉定额（X）与耗水强度（Y）的拟合方程分别为：

Ya=0.049 7Xa +2.113（r2= 0.665 6，P<0.05）；

Yb=0.028 5Xb +0.546 7（r2= 0.989 8，P<0.01）；

Yc=0.027 3Xc -0.513 4（r2= 0.988 1，P<0.01）；

Yd=0.028 7Xd +0.748 4（r2= 0.937，P<0.01）。

其中：Ya、Yb、Yc、Yd分别代表葡萄萌芽展叶期、新梢生长期、果实膨大期和果实成熟期的拟合方程。所拟合方程的相关性均达到显著水平。

2.2水份消耗与产量关系

新梢生长期和果实膨大期的耗水量（表3）占葡萄整个生育期总耗水量的57%以上，其中处理Ⅴ的2个生育期耗水（1779、152.8 mm）最低，产量（表4）最低（2 333.3 kg/hm2）。因此，在新梢生长期和果实膨大期这2个需水关键期合理灌溉，适当增加灌水定额，是实现滴灌葡萄高产的重要手段。

在萌芽展叶期，由于此时气温低，蒸发量小，同时叶面积小，耗水强度较低，为3.3～4.5 mm/d；在新梢生长期，新梢生长迅速，是葡萄生长的第1个需水高峰期，此时葡萄的耗水强度增加，为5.1～12.3 mm/d，其中处理Ⅱ灌水量为408 mm，耗水强度最大（12.3 mm/d），而处理Ⅳ灌水量为119 mm，耗水强度最低（3.9 mm/d），但最终产量（5 366.7 kg/hm2）反而最高，说明此时进行适度调亏灌溉（控制上限60% FC）可以获得超补偿生长效应[10]，有利于葡萄植株生长和产量提高；花期耗水量不大，耗水强度为3.5～5.1 mm/d；果实膨大期为4.5～8.3 mm/d，此时为葡萄生长的第2个需水高峰期，其中处理Ⅳ耗水强度达到最大值（8.3 mm/d），灌水量最多（320mm），产量也最高（5 366.7 kg/hm2），而处理Ⅴ耗水强度最低（3.9mm/d），灌水量最少（170mm），产量也最低（2 333.3 kg/hm2），缺水会影响果实的膨大从而造成减产，所以此生育期适宜葡萄生长的水分控制上限为85% FC；随着葡萄进入果实成熟期，耗水强度随之降低为3.7～6.9 mm/d。

2.3不同水分处理对葡萄产量和水分利用效率的影响

随着灌水量的增加，水分利用效率（表4）呈先增加后降低的趋势，Ⅰ、Ⅳ、Ⅶ处理产量与其他处理差异显著（处理Ⅲ除外）。Ⅰ～Ⅶ各处理的水分利用效率分别比对照（CK）提高了91.0%、42.7%、72.8%、93.2%、9.8%、63.9%和924%，说明控制灌水上限均能提高葡萄的水分利用效率，其中处理Ⅳ效果最好（93.2%），Ⅶ处理次之（92.4%）。各处理的产量分别比对照（CK）提高72.0%、31.2%、26.9%、731%、-24.7%、32.3%和59.1%，其中处理Ⅳ增产幅度最大（73.1%），Ⅰ处理次之（72%）。综合产量和水分利用效率，处理Ⅳ为高产灌溉方案。

2.4滴灌葡萄的理想方案

通过对生育期耗水规律、产量和水分利用效率的分析，结合表1、表2可以优选出吉林地区大棚滴灌葡萄的灌溉方案，即葡萄产量最高且水分利用效率最高的处理Ⅳ对应的灌水次数、灌水定额和灌溉定额。具体参数：整个生育期灌水60次，灌水周期为2 d，灌溉定额为755 mm，萌芽展叶期、新梢生长期、果实膨大期、果实成熟期的水分控制上限分别为75% FC、60% FC、85% FC、70% FC。

3结论与讨论

整个生育期内耗水强度呈现“低—高—低—高—低”的

变化趋势，耗水高峰在新梢生长期和果实膨大期。在新梢生长期进行适当的调亏灌溉（水分控制上限60% FC）有利于葡萄植株的生长。果实膨大期充足的灌溉（水分控制上限为85% FC）有利于果实灌浆。灌水量为755 mm（处理Ⅳ）时，葡萄产量最高（5 366.7 kg/hm2），WUE最大[7.11 kg/（hm2·mm）]，因此滴灌葡萄适宜的灌溉制度参数：灌溉定额为755 mm，灌水周期为2 d，整个生育期期灌水60次。

葡萄耗水量受气象、土壤、水分、农业技术等多种因素影响，不同地域即使同一作物灌溉制度也不尽相同，为了制定大棚葡萄合理的灌溉制度，还须增加不同肥料水平来进行葡萄水分上、下限控制滴灌的试验研究。葡萄以鲜食为主，其果实的品质至关重要，因此在注重高产的同时，进一步研究品质和不同水分控制上限的关系，优选出高产、高效、优质的葡萄灌溉制度。

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