不同生育期调亏灌溉对酿酒葡萄耗水及产量和品质的影响

张梅花，刘静霞，张芮，成自勇

(1.甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃 兰州 730070；2.西藏农牧学院水利土木工程学院，西藏 林芝 860000)

河西走廊地处北纬36 °～40 °，具有生产优质酿酒葡萄的最佳光、热、水、土等自然条件.目前，酿酒葡萄种植产业是河西走廊地区重点发展的高产高效型林果业，然而该地区年平均降水量仅164.4 mm，年均蒸发量达2 600 mm，是典型的内陆干旱地区.水资源匮乏严重制约了酿酒葡萄产业的发展[1]，如何适时、适度地进行调亏灌溉，在保证相对高产的前提下提升果品品质成为酿酒葡萄栽培中迫切需要解决的问题.

酿酒葡萄的产量和品质受土质、气候、栽培技术、灌溉等因素的影响[2-5].其中，灌溉对酿酒葡萄生长发育和品质起着重要作用.研究表明，葡萄产量对不同生育期水分胁迫的响应不同，在萌芽期、新梢生长期控制灌水下限为田间持水率的40%，可使葡萄增产；在新梢生长期、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，同时果粒重和果实直径变大，但会使葡萄减产[6-7]；同样，在果实膨大期亏水会使果穗和果粒数量减小，导致减产[8].有关水分亏缺对葡萄品质的研究表明，着色成熟期适度亏水可显著提高葡萄总糖含量，减小可溶性固形物和可滴定酸含量，同时保持较高的花青苷，改善葡萄的品质[9]，而采用分沟交替灌溉可提高葡萄果穗和果粒质量.以上研究表明水分调控对酿酒葡萄的产量和品质会产生一定的影响，因此，只有根据酿酒葡萄需水规律，合理进行水分调控，为酿酒葡萄的生长发育提供良好的水分条件，以水调质，促进养分吸收，才能获得优质适产的葡萄果粒[10].

目前，关于水分调控对酿酒葡萄影响的研究虽已有报道[11-14]，但这些研究试验处理较少，仅对葡萄的不同生育期进行了水分调控试验，有关不同生育期不同胁迫水平下酿酒葡萄耗水规律、产量、品质的综合研究并不多见.因此，深入探讨滴灌条件下各生育期不同水分处理对酿酒葡萄耗水量、产量和品质的影响，为土壤水分精准化管理和提高酿酒葡萄产量及品质具有重要的理论和实践意义.

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本试验于2015年5～10月在甘肃省武威市凉州区清源镇威龙葡萄园酿造酒葡萄试验基地进行.试验基地位于河西走廊东部，海拔1 585 m，处于世界酿酒葡萄种植的黄金地带(N 30 °～50 °)，属典型的大陆性荒漠干旱半干旱季风气候，年平均降水量为164.4 mm，年平均蒸发量为2 000 mm以上，年日照时数2 860 h，年均无霜期154 d.土壤质地属粘沙质壤土，0～100 cm土层深度土壤平均容重约为1.35 g/cm3，田间持水率为36%.

1.2 供试作物

试验品种为6 a树龄酿酒葡萄‘梅鹿辄’(Merlot)，南北行向，行距3.2 m，株距1.0 m，葡萄架式选择单臂篱架.在园内选择长势良好且具有代表性的植株进行试验研究.

1.3 试验设计

将酿酒葡萄划分为5个生育时期：萌芽期(5月8日～5月18日)、新梢生长期(5月19日～6月11日)、开花期(6月12日～6月20日)、果实膨大期(6月21日～8月25日)、着色成熟期(8月25日～9月26日).试验采用单因素完全随机试验，在葡萄每个生育期充分供水(土壤含水率下限为田间持水率的75%)、轻度胁迫(土壤含水率下限为田间持水率的65%)和中度胁迫(土壤含水率下限为田间持水率的55%)3个供水水平，共设11个处理，处理设置具体如表1所示，每个处理设3次重复，每个小区面积为15.0 m×3.2 m，共33个小区，供水方式为滴灌.试验区均布设滴灌带，采用1行2管控制模式，灌水时间根据土壤含水率测定值确定，当实测土壤含水率占田间持水率的百分比达到表1中土壤水分下限时进行灌水，灌水定额300 m3/hm2，充分供水、轻度、中度水分胁迫上限值依次为田间持水率的100%、90%和80%，在滴灌系统支管前安装水表可精确控制灌水量.所有小区施肥、抹芽、打顶、修剪等农艺措施均相同，且每株葡萄所留果穗数一致.

表1 试验设计

1.4 试验方法

1.4.1 土壤水分的测定 采用RYGCM3000S型节灌数据采集系统(自带5支土壤水分传感器)进行土壤水分测定.将5支传感器分别设在10、30、50、70、90 cm深的土层内，各传感器与葡萄主根的水平距离为20 cm，逐日进行土壤水分监测，同时采用土钻取土烘干法进行测定.在酿酒葡萄整个生育期内，需每隔1周取土样1次，且萌芽期前、各灌水前后及收获后需加测.测定深度为100 cm，每隔20 cm为1层，最后计算平均值.

1.4.2 作物耗水量的计算 计算作物田间耗水量是灌溉工程规划、设计，实现计划用水、精细化灌溉的重要参数.作物耗水量指作物从发芽至成熟收获，整个生育期内消耗的水量总和，对干旱区作物田间耗水量即作物需水量，也称作物的实际腾发量.本试验采用水量平衡法来估算试验区酿酒葡萄的实际腾发量.根据《灌溉实验规范》(2004版)相关规定[15]，耗水量的计算公式如下式所示：

式中，ET1-2为阶段需水量(mm)；γi为第i层的土壤干容重(g/cm3)；Hi为第i层的土壤厚度(mm)；θi1、θi2为第i层土壤在计算时段起初和末端的含水率(水占土重的百分比)；M，P，K，C分别表示计算时段内的灌水量、降雨量、地下水补给量、排水量(mm).

1.4.3 葡萄产量及果实品质指标的测定 葡萄成熟采摘季节，按各小区单独收获，用电子秤分别称量各小区所有葡萄树各果穗的质量，最后相加后得到各小区产量；可滴定酸含量(g/L)的测定采用酸碱指示剂滴定法(GB12293-90法)；单宁含量(g/kg)测定参照冒秋丹(2012)法；总酚含量(g/kg)测定参照崔日宝(2013)法； 可溶性固形物含量(%)的测定采用ATAGO-PAL-1型便携式手持糖量计测定.

1.5 数据处理

利用Excel2010进行数据整理，采用spss19.0中的单因素方差分析法(one-way ANOVA)和Dun-can法进行方差分析和多重比较(α=0.05)，各表中出现的数据均为平均值.

2 结果与分析

2.1 不同生育期调亏灌溉对酿酒葡萄耗水量的影响

酿酒葡萄在全生育期的耗水量呈现出“上升-下降-再上升-再下降”规律.由表2可知，萌芽期是整个生育期耗水量最小的时期，果实膨大期是酿酒葡萄营养生长和生殖生长最旺盛的时期，是整个生育期中耗水量最多的时期.通过对各处理酿酒葡萄耗水量的观测分析可知(表2)，处理T1和处理T6在萌芽期的耗水量分别为8.94、5.93 mm，较处理CK分别降低31.96%和54.87%，T1、T6与CK差异显著(P<0.05).新梢生长期处理T2和处理T7的耗水量，较处理CK分别降低25.16%和18.66%，与处理CK间差异不显著，这一时期处理T1和处理T6耗水量分别为45.03、49.90 mm，较处理CK分别提高39.84%和54.97%，表现出较强的复水效应，且与处理CK间存在显著差异(P<0.05).开花期处理T3的耗水量最低，为23.90 mm，比CK低23.15%，但与处理CK间差异不显著；处理T8的耗水量为28.46 mm，比处理CK低8.49%，与处理CK间差异不显著.果实膨大期处理T4的耗水量最低，为120.44 mm，其次为处理T9，为155.41 mm，2个处理较CK分别降低51.08%和36.87%，与处理CK间均存在显著差异(P<0.05)，处理T6的耗水量最高，为260.81 mm，较处理CK高出5.94%，但与处理CK差异不显著.着色成熟期处理T10和处理T5的耗水量最小，分别为64.86、69.57 mm，较处理CK分别降低50.28%和46.67%，与处理CK间差异显著(P<0.05).通过以上对比分析可知，在萌芽期亏水、果实膨大期亏水和着色成熟期亏水可显著降低酿酒葡萄的耗水量.

表2 水分调控对酿酒葡萄耗水量的影响

同列不同字母表示差异显著(P<0.05).

Different letters in the same column indicate significant differences(P<0.05).

2.2 水分调控对酿酒葡萄产量的影响

由表3可知T1产量最高，为15 660.62 kg/hm2，处理T3产量为15 234.68 kg/hm2，与处理CK相比，处理T1和处理T3分别增产7.73%和4.80%，但与处理CK相比差异不显著(P>0.05).处理T9产量最低，仅为12 679.62 kg/hm2，处理T4产量为13 040.70 kg/hm2，与处理CK产量相比，分别减产12.77%和10.29%，2者均与处理CK存在显著差异(P<0.05).处理T10的产量为12 805.93 kg/hm2，与处理CK相比，减产11.9%，2者差异显著(P<0.05)，其它处理与处理CK相比，产量均有所降低，但未达到显著水平.对各减产的处理对比发现，处理T5减产最少，为0.7%.

表3 水分调控对酿酒葡萄产量指标及产量的影响

同列不同字母表示在差异显著(P<0.05).

Different letters in the same column indicate significant differences(P<0.05).

2.3 水分调控对酿酒葡萄品质的影响

2.3.1 对单宁含量的影响 水分调控对酿酒葡萄单宁的影响结果如表4所示，其中，处理T6的单宁含量最高，达到2.86 mg/g，比CK提高11.28%，而处理T10单宁含量最低，为2.09 mg/g，较处理CK降低18.68%；处理T6和处理T10与处理CK间均存在显著差异(P<0.05)，而其余处理的单宁含量与处理CK间差异不显著.可见萌芽期中度亏水和着色成熟期中度亏水会引起酿酒葡萄单宁含量的变化，前者使酿酒葡萄单宁含量显著提高，而后者使酿酒葡萄单宁含量显著降低，其余各生育期水分胁迫不会使酿酒葡萄单宁含量发生显著变化.

2.3.2 对总酚含量的影响 通过对葡萄总酚含量的分析发现(表4)，处理T10的总酚含量最高，可达3.39 mg/g，较处理CK提高12.62%；处理T5的总酚含量次之，为3.35 mg/g，较CK提高11.3%；处理T6的总酚含量最小，为2.73 mg/g，较处理CK降低9.3%；上述处理与处理CK间均存在显著性差异(P<0.05)，其余处理总酚含量与处理CK间差异不显著.可见果实膨大期和着色成熟期水分胁迫均有助于提高酿酒葡萄的总酚含量，提高酿酒葡萄的感官品质，且着色成熟期水分胁迫效果与处理CK相比差异显著.

2.3.3 对可溶性固形物的影响 由表4可知，处理T9的可溶性固形物含量最高，为24.45%，比处理CK提高22.8%，其次是处理T5，为23.14%，较CK提高16.2%，T5和T9与处理CK均存在显著差异(P<0.05).而处理T6的可溶性固形物含量最低，为19.19%，较处理CK差异不明显.其它处理的可溶性固形物含量较处理CK均有所提高，但差异不显著.由此可见，着色成熟期轻度水分胁迫和果实膨大期中度水分胁迫均有利于提高酿酒葡萄可溶性固形物的含量.

表4 水分调控对酿酒葡萄品质的影响

同列不同字母表示差异显著(P<0.05).

Different letters in the same column indicate significant differences(P<0.05).

2.3.4 对可滴定酸含量的影响 由表4可知，处理T5的可滴定酸含量最低，为6.69%，较处理CK低22.99%，与处理CK间存在显著差异(P<0.05)，处理T4最高，但与CK差异不显著.其余处理可滴定酸含量均有不程度的变化，但与处理CK差异不显著.因此，着色成熟期轻度水分胁迫可明显降低酿酒葡萄的可滴定酸含量，有利于酿酒葡萄可滴定酸向糖分转化.

3 讨论

在酿酒葡萄的不同生育期进行不同程度的亏水处理均可降低其耗水量，萌芽期亏水、果实膨大期亏水和着色成熟期亏水可显著降低其耗水量.原因可能是萌芽期和着色成熟期恰好是葡萄生长的初期和末期，生长发育较慢，对土壤水分的需求较少，此阶段亏水大幅减少了土壤水分的蒸发损失，进而降低了酿酒葡萄的耗水量[16].果实膨大期耗水量降低可能是由于这一时期是酿酒葡萄持续时间最长的一个生育期，亏水造成土壤水分降低，土壤蒸发随着土壤水分的不断减小进入蒸发速率递减阶段[17]，同时由于土壤水分亏缺抑制了酿酒葡萄的生殖生长和营养生长，地上部分耗水量减少，因此抑制了酿酒葡萄的耗水量.亏水后造成耗水量降低对酿酒葡萄生长是否有利还需结合产量和品质综合考虑.从不同处理酿酒葡萄的产量来看，调亏灌溉对酿酒葡萄产量也有一定的影响，果实膨大期轻度或中度水分亏缺均会使产量显著降低，与CK(充分灌溉)相比分别减产10.29%和12.77%，这与果实膨大期水分亏缺造成造成果粒偏小、果穗质量减轻有关[18]，在该生育期水分亏缺程度越重，减产幅度越大[19-21]，因此果实膨大期是酿酒葡萄需水关键期，必须进行充分供水；萌芽期轻度亏水(土壤含水率下限为田间持水率的65%)产量最高，比CK提高7.73%，而这一时期耗水量又显著降低，说明萌芽期轻度亏水有一定的节水增产效益.

水分对葡萄品质的形成有重要影响[22]，不同时期进行不同程度亏水处理，对品质的影响程度也不同[23].在果实膨大期亏水，会引起可滴定酸含量升高，不利于葡萄的自然降酸，对品质有负面影响；着色成熟期轻度亏水可使酿酒葡萄中的总酚含量和可溶性固形物含量分别提高11.3%和23.14%，可滴定酸含量降低22.99%，与CK差异显著，这是由于着色成熟期亏水抑制了植株的营养生长，促进了光合产物的重新分配，使得更多的营养物质向果实积累[24]，进而提高了果粒的品质，但这一现象不会随水分亏缺程度的加重而加深，着色成熟期轻度亏水是品质最佳的水分调控处理.结合酿酒葡萄耗水量、产量和品质来看，萌芽期轻度亏水处理虽可节水增产，但其品质低于着色成熟期轻度亏水处理，着色成熟期轻度亏水虽会造成减产，但与充分灌溉相比仅减产0.7%，且与CK相比差异不显著，因此在这一时期轻度亏水是酿酒葡萄节水、稳产、调质的最佳的水分调控处理措施.

4 结论

以节水增产为目的最优水分调控处理为萌芽期轻度亏水.综合考虑耗水量、产量及果实品质等因素，着色成熟期轻度亏水(土壤含水率下限为田间持水率的65%)、其余生育期充分供水(下限为75%，上限为田间持水率)为较优良的水分调控处理.果实膨大期是酿酒葡萄需水的关键期，该时期亏水会显著减产，在栽培管理中应引起重视.由于该试验只针对单个生育期不同亏水处理进行了研究，有关多个生育期连续或交替亏缺灌溉对酿酒葡萄耗水量、产量及品质的响应机理还有待进一步深入研究.