陳天祥，王 銳,2，紀(jì)立東，孫 權(quán),2

(1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 645021；2. 葡萄與葡萄酒教育部工程研究中心，銀川 645021； 3. 寧夏農(nóng)林科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，銀川 645002)

寧夏賀蘭山東麓地處北緯36°～42°，被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為是最適宜種植釀酒葡萄的“黃金地帶(北緯38°)”，也是全國(guó)三大葡萄酒地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)區(qū)之一[1]。賀蘭山東麓干旱少雨，土壤富含石礫，土壤質(zhì)地多為砂壤至砂壤偏輕，土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量很低，營(yíng)養(yǎng)元素常處于虧缺狀態(tài)[2]。自治區(qū)規(guī)劃要在該地區(qū)建設(shè)百萬畝葡萄長(zhǎng)廊，而賀蘭山東麓地表水資源及自然降水分布的自然條件缺限制葡萄長(zhǎng)廊的發(fā)展[3]。因此，解決水肥合理高效利用成為促進(jìn)當(dāng)?shù)仄咸丫飘a(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

養(yǎng)分與水分有密切的關(guān)系，因?yàn)橹参锏玫降臓I(yíng)養(yǎng)離子是溶解在土壤的溶液中，并且葡萄營(yíng)養(yǎng)吸收憑借土壤- 根- 莖路徑的水流[4]。在研究葡萄營(yíng)養(yǎng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地采取合適的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控途徑，提高樹體營(yíng)養(yǎng)貯存水平，可改善葡萄品質(zhì)，提高葡萄產(chǎn)量[5]。梁錦繡[6]等通過分析賀蘭山東麓土壤水分運(yùn)動(dòng)變化的規(guī)律、水肥交互效應(yīng)和施肥對(duì)土壤水分利用的影響。認(rèn)為施肥提高了土壤有效水分的利用、釀酒葡萄的蒸騰效率和水分利用效率。另外，不同養(yǎng)分在葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)形成中有不同的作用，施肥量越高，葡萄產(chǎn)量也就越高，但糖度、著色不一定高，不同的灌溉量和灌溉方式對(duì)葡萄產(chǎn)量品質(zhì)形成都有影響，灌水量太大則葡萄品質(zhì)不好，滴灌有利于葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)提高[7]。李銘等發(fā)現(xiàn)氮磷鉀肥對(duì)葡萄葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間CO2濃度均有調(diào)節(jié)作用[8]。因此，根據(jù)釀酒葡萄不同生育期對(duì)肥料的要求確定施肥水平，根據(jù)葡萄需水規(guī)律確定其不同灌溉方式、灌水量和灌水時(shí)期，對(duì)葡萄園進(jìn)行綜合水肥管理，建立最優(yōu)的合理灌溉制度，以此提高葡萄水分利用率和肥料利用率[9]。這些都是促進(jìn)葡萄吸水吸肥，提升葡萄產(chǎn)量和改善葡萄品質(zhì)的有效措施。

水肥耦合是解決寧夏賀蘭山地區(qū)砂質(zhì)土壤漏水漏肥的理想途徑，該方法既可以解決施肥和灌溉產(chǎn)生的生產(chǎn)成本，又可大大減少肥料的施用量，水、肥效率同步提高。該地地區(qū)灌水多采用大水漫灌，灌溉量高達(dá)12 000～18 000 kg/hm3，而水資源利用率僅為54%，這種灌溉方式不僅對(duì)水資源浪費(fèi)大，也對(duì)土壤養(yǎng)分造成了強(qiáng)烈淋溶[3]。而水肥耦合在節(jié)水條件下可以提高作物對(duì)水分﹑養(yǎng)分的利用率，穩(wěn)定作物產(chǎn)量，提高品質(zhì)[10]，對(duì)促進(jìn)釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本試驗(yàn)研究了水肥耦合對(duì)賀蘭山東麓地區(qū)釀酒葡萄品質(zhì)﹑產(chǎn)量﹑肥料利用率及果實(shí)養(yǎng)分吸收的影響，以期為該地區(qū)釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2014年4月至10月，在寧夏玉泉營(yíng)農(nóng)場(chǎng)南大灘釀酒葡萄基地進(jìn)行，以當(dāng)?shù)刂髟葬劸破咸哑贩N之一的四年生“蛇龍珠”為供試對(duì)象。該地區(qū)屬中溫帶干旱氣候區(qū)，年均溫為8.8 ℃，晝夜溫差大，光照充足，無霜期160～170 d，年降水量198 mm，降水量小，蒸發(fā)量大，為賀蘭山東麓沖積扇與黃河沖積平原之間的寬闊地帶，高溫和多風(fēng)是其主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)。試驗(yàn)地土壤類型以風(fēng)沙土為主，富含石礫，保水保肥能力差。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1)試驗(yàn)采用兩因素三水平完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，生育期灌水量分3個(gè)梯度，即W1：3 150 m3/hm2，W2：4 950 m3/hm2，W3：6 450 m3/hm2。生育期施肥量分3個(gè)梯度，即F1：480 kg/hm2，F(xiàn)2：720 kg/hm2，F(xiàn)3：960 kg/hm2；肥料配比分3種，即Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，各型肥中氮磷鉀比例見表1。本試驗(yàn)共9個(gè)處理，分別為：W1F1，W1F2，W1F3，W2F1，W2F2，W2F3，W3F1，W3F2，W3F3，各處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。具體灌水和施肥方案如表1。

表1 灌水和施肥配比方案Tab.1 Matching program of irrigation and fertilization

(2)基肥全部用商品生物有機(jī)肥，施用量為9 000 kg/hm2；距離主干兩側(cè)0.3 m，開0.4 m深，0.3 m寬的溝槽，生物有機(jī)肥撒勻，回填少量土摻和后將其填埋，基肥不施用任何化肥。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1葡萄長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量的測(cè)定

用鋼卷尺測(cè)量株高﹑新梢長(zhǎng)度和副梢長(zhǎng)度，葡萄葉片成熟時(shí)采用 SPAD-502葉綠素測(cè)定儀測(cè)量中上部葉片的葉綠素含量，并采集成熟葉片測(cè)定百葉鮮重和干重等生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)。葡萄2014年10月采收，葡萄采收時(shí)同時(shí)稱量每小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量，折算為公頃產(chǎn)量，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.2葡萄品質(zhì)的測(cè)定

葡萄收獲后即刻測(cè)定葡萄成熟時(shí)果實(shí)的品質(zhì)，每個(gè)處理隨機(jī)采集有代表性的果穗10個(gè)，每個(gè)處理可摘取20粒葡萄，果實(shí)酸度采用NaOH滴定法測(cè)定[11]，采用手持糖量?jī)x測(cè)定果實(shí)可溶性固形物含量，糖酸比通過計(jì)算獲得，采用苯酚法測(cè)可溶性糖含量，采用福林-丹寧斯(Folin-Denis)法測(cè)定單寧含量，采用pH示差法測(cè)定葡萄果皮中的總花色苷。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)用 Excel 2007進(jìn)行整理，通過SAS 8.1統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用鄧肯多重極差法對(duì)不同處理下釀酒葡萄長(zhǎng)勢(shì)、品質(zhì)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，顯著性水平為(p<0.05%,n=5)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥耦合對(duì)釀酒葡萄生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由表2可知，株高隨灌水量和施肥量的增加顯著增高，W3F3最高。施肥量一定，灌水3 150和4 950 m3/hm2時(shí)，新梢長(zhǎng)隨著施肥量的增加均呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而4 950 m3/hm2的灌水量促進(jìn)效果顯著，W2F3達(dá)到96.40 cm，顯著高于W2F1，此時(shí)施肥量為960 kg/hm3。而灌水6 450 m3/hm2促進(jìn)了新梢長(zhǎng)，但各處理間不存在顯著性差異。施肥量一定，灌水量的增加對(duì)新梢生長(zhǎng)無顯著的促進(jìn)作用。灌水量一定時(shí)，副梢長(zhǎng)隨施肥量增加均呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，灌水量為6 450 m3/hm2時(shí)，施肥量對(duì)副梢長(zhǎng)促進(jìn)最顯著。W3F3達(dá)到了35.01 cm，顯著高于W3F1，超出27.5%。在施肥量一定的條件下，灌水量對(duì)副梢生長(zhǎng)沒有顯著的促進(jìn)作用。灌水量為4 950 m3/hm2時(shí)，NDVI隨施肥量的增加而增高，但差異不顯著。灌水量為6 450 m3/hm2時(shí)，隨施肥量的增加NDVI增加更明顯，W3F3表現(xiàn)最佳，該處理施肥量為960 kg/hm3。灌水量一定，SPAD隨著施肥量的增加表現(xiàn)出逐漸增高的趨勢(shì)，灌水6 450 m3/hm2對(duì)SPAD的促進(jìn)效果明顯最顯著，W3F3最高。施肥量一定，SPAD隨灌水量的增加表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，同樣W3F3表現(xiàn)最高(p<0.05%)。

表2 水肥耦合對(duì)釀酒葡萄生長(zhǎng)發(fā)育的影響Tab.2 Effect of water and fertilizer coupling on the growth of wine grape

2.2 水肥耦合對(duì)肥釀酒葡萄凈光合速率的影響

由表3可知，灌水量3 150 m3/hm2和4 950 m3/hm2時(shí)，葉片鮮干比和葉柄鮮干比隨著施肥量的增加均表現(xiàn)出增高的趨勢(shì)，灌水4 950 m3/hm2和施肥960 kg/hm2時(shí)效果最顯著。W2F3 葉片鮮干比相對(duì)W2F1、W2F2分別高17.42%、6.64%，葉柄鮮干比相對(duì)W2F1、W2F2分別高6.88%、3.76%。施肥量一定時(shí)，灌水量的變化對(duì)葉片鮮干比和葉柄鮮干比沒明顯影響。在灌水量一定的條件下，各組中隨施肥量的增加凈光合速率逐漸增大，當(dāng)灌水量為4 950 m3/hm2時(shí)，施肥量的增加對(duì)光合作用的促進(jìn)效果最好，施肥960 kg/hm2時(shí)表現(xiàn)最佳，W2F3分別比W2F1、W2F2高12.59%、5.39%。施肥量一定的條件下，灌水量的增加對(duì)凈光合速率的影響不明顯。灌水量一定時(shí)，蒸騰速率隨施肥量的增加而逐漸增高。灌水量為6 450 m3/hm2時(shí)，水肥耦合處理對(duì)蒸騰速率的影響最大，此時(shí)W3F3最高，相對(duì)W3F1、W3F2高10.09%、7.59%，灌水量為4 950 m3/hm2時(shí)效果次之。灌水量一定時(shí)，增加施肥量有助于提高水分有效利用率，灌水6 450 m3/hm2，施肥960 kg/hm2時(shí)效果最好。灌水量4 950 m3/hm2時(shí)，隨施肥量的增加氣孔導(dǎo)度逐漸升高，W2F3最高，相對(duì)于W2F1、W2F2高9.67%、1.93%。胞間CO2濃度隨灌水量和施肥量的增加表現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。

表3 水肥耦合對(duì)釀酒葡萄光合性質(zhì)的影響Tab.3 Effect of water and fertilizer coupling on the photosynthetic properties of wine grape

2.3 水肥耦合對(duì)釀酒葡萄產(chǎn)量的影響

由表4可知，在灌水量一定的條件下，隨著施肥量的增加葡萄產(chǎn)量表現(xiàn)出增高的趨勢(shì)，灌水量為6 450 m3/hm2時(shí)，增加施肥量增產(chǎn)效果最顯著，W3F3顯著高于其他處理，此時(shí)施肥量為960 kg/hm2。施肥量一定，增加灌水量葡萄產(chǎn)量同樣增加效果顯著，W3F3顯著高于其他任何水肥處理。施肥量一定的條件下，灌水4 950 m3/hm2增加到6 450 m3/hm2時(shí)，單粒重均呈增大的趨勢(shì)，灌水量為6 450 m3/hm2時(shí)效果最明顯，當(dāng)施肥量達(dá)到960 kg/hm2單粒重達(dá)到最高，W3F3單粒重達(dá)到2.68 g，顯著高于W1F1。灌水4 950 m3/hm2，施肥的增加促進(jìn)了粒徑的增大，當(dāng)施肥960 kg/hm2時(shí)，即W2F3粒徑達(dá)到最大，顯著高于W1F1和W1F2。當(dāng)灌水量為4 950 m3/hm2，果穗長(zhǎng)隨施肥量的增加表現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，W2F3達(dá)到最高，顯著高于W2F1、W2F2 (p<0.05%)。

表4 水肥耦合對(duì)釀酒葡萄產(chǎn)量的影響Tab.4 Effect of water and fertilizer coupling on wine grape production

2.4 水肥耦合對(duì)釀酒葡萄品質(zhì)的影響

由表5可知，灌水量為4 950 m3/hm2時(shí)，隨施肥量的增加可溶性固形物含量逐漸降低，W2F1達(dá)到21.63%，顯著高于W2F3。灌水6 450 m3/hm2時(shí)，隨施肥量的增加可溶性固形物含量有增高的趨勢(shì)，W3F3達(dá)到21.05%，顯著高于W3F1。水肥單一變動(dòng)，可滴定酸含量變化不明顯，灌水量為4 950 m3/hm2時(shí)可滴定酸含量總體較低。灌水量一定，施肥量的增加對(duì)糖酸比的影響不規(guī)律，W2F2糖酸比最高，W2F3次之。灌水6 450 m3/hm2對(duì)可溶性糖含量和單寧含量影響顯著，W3F1最高，顯著高于W3F2、W3F3，此時(shí)施肥量為720 kg/hm2?？傮w上，水肥耦合處理提高了花色苷含量；灌水量為6 450 m3/hm2對(duì)花色苷的影響最大，W3F3最高，達(dá)到4.27 mg/g，顯著高于W3F2，此時(shí)施肥量為960 kg/hm2?？偡雍靠傮w上表現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，灌水量為3 150 m3/hm2時(shí)，總酚含量總體較高，W1F1顯著高于W1F2(p<0.05%)。

表5 水肥耦合對(duì)釀酒葡萄品質(zhì)的影響Tab.5 Effect of water and fertilizer coupling on wine grape quality

3 討 論

樹體的健壯是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)。在不同滴灌水量下，葡萄新梢長(zhǎng)、二次新梢長(zhǎng)隨滴灌水量的增加而增大[12]。釀酒葡萄各生育期對(duì)水分的需求有很大差異，萌芽期和新梢生長(zhǎng)期對(duì)水分的需求較多，這有利于葡萄葉片的形成[13]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施肥960 kg/hm2，灌水4 950 m3/hm2顯著促進(jìn)了葡萄新梢生長(zhǎng)，灌水量增加到6 450 m3/hm2對(duì)副梢長(zhǎng)和株高促進(jìn)作用顯著，葉片生長(zhǎng)狀況也優(yōu)于其他處理。高灌水量能增加根際養(yǎng)分的有效性，促進(jìn)根系吸收養(yǎng)分。在葡萄新梢和副梢生長(zhǎng)期的施肥比例為32∶8∶10，氮肥施用比例較高，配施磷鉀肥并提高灌水量，對(duì)樹體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)效果促進(jìn)顯著，這與上述研究一致。

根系吸水吸肥狀況與凈光合速率和蒸騰速率密切相關(guān)。在半干旱區(qū)，葡萄凈光合速率和蒸騰速率隨灌水量增加而下降[12]。灌水條件不同，凈光合速率年變化呈先升高后降低的趨勢(shì)，蒸騰強(qiáng)度高灌水量比低灌水量高30.5%[14]。氣孔導(dǎo)度與胞間CO2濃度和水分蒸騰緊密關(guān)聯(lián)，進(jìn)而影響凈光合速率和蒸騰速率，有研究發(fā)現(xiàn)氣孔導(dǎo)度[15]和胞間CO2濃度[16]與凈光合速率呈負(fù)相關(guān)。本試驗(yàn)中，在施肥960 kg/hm2時(shí)，灌水6 450 m3/hm2對(duì)蒸騰速率和水分有效利用率促進(jìn)最明顯，灌水4 950 m3/hm2對(duì)凈光合速率促進(jìn)最明顯，蒸騰速率與上述研究一致，而凈光合速率隨灌水量增加波浪型變化。由于灌水初期根系養(yǎng)分濃度較高，阻止了水分吸收，葉片缺水導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度下降，所以凈光合速率降低。高灌水量促進(jìn)了養(yǎng)分吸收，根區(qū)細(xì)胞水勢(shì)降低，促進(jìn)水分的吸收，氣孔導(dǎo)度隨之增大，從而提高凈光合速率。由此可見，灌水量和施肥量的交互變動(dòng)，使得土壤養(yǎng)分濃度上下波動(dòng)，根系吸水隨之波動(dòng)，而水分是調(diào)節(jié)氣孔導(dǎo)度的關(guān)鍵，所以凈光合速率呈波浪形變化。

葡萄植株不同部位的果實(shí)對(duì)氮、磷、鉀的吸收量最大[17]。前人發(fā)現(xiàn)釀酒葡萄獲得高產(chǎn)的氮磷鉀比例為16.7∶25∶8.3(即2∶3∶1)[18]。本試驗(yàn)在果實(shí)膨大期采用的氮磷鉀比例為15∶19∶16，氮肥施用量與上述研究基本一致，鉀肥和磷肥施用量較多，這有利于光合產(chǎn)物向果實(shí)轉(zhuǎn)移，從而提升產(chǎn)量。也有研究發(fā)現(xiàn)，水肥耦合的最佳模式為灌溉6 750 m3/hm2，施肥 1 298.55 kg/hm2[19]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)灌水6 450 m3/hm2，施肥960 kg/hm2時(shí)，釀酒葡萄產(chǎn)量和單粒重顯著高于其他處理。粒徑﹑穗長(zhǎng)與產(chǎn)量高低有著密切關(guān)系，灌水4 950 m3/hm2，施肥720 kg/hm2最顯著。由此可見，低灌水量制約了葡萄樹體對(duì)養(yǎng)分的吸收，灌水量通過影響植株對(duì)養(yǎng)分的吸收間接影響到果實(shí)產(chǎn)量。

糖酸比是評(píng)價(jià)釀酒葡萄品質(zhì)的重要指標(biāo)。滴灌供水下，釀酒葡萄果實(shí)的可溶性糖高于傳統(tǒng)溝灌，總酸降低，糖酸比增大[20]。在滴灌節(jié)水50%的基礎(chǔ)上，果實(shí)可溶性固形物含量顯著提高，葡萄果實(shí)總酸度顯著降低，進(jìn)而改善品質(zhì)[21,22]。赤霞珠葡萄漿果膨大期至著色期，1∶1∶1.5的氮磷鉀混配方式最利于可溶性固形物和花青苷含量的提高，漿果糖酸比較好[23]。本試驗(yàn)中在灌水4 950 m3/hm2時(shí)，可溶性固形物和可滴定酸含量隨施肥量增加而降低，酸含量降低更劇烈，糖酸比提升明顯。灌水6 450 m3/hm2時(shí)，總酸含量比可溶性固形物含量升高更明顯。灌水4 950 m3/hm2糖酸比明顯優(yōu)于灌水6 450 m3/hm2。高灌水量促進(jìn)了養(yǎng)分吸收，但并不利于可溶性固形物的積累，不利于改善果實(shí)品質(zhì)。果實(shí)著色期采用的氮磷鉀比例為9∶9∶32，氮肥和磷肥的施用水平與上述研究相一致。試驗(yàn)中不同水肥措施對(duì)單寧﹑花色苷和總酚含量無顯著影響。

4 結(jié) 語

葡萄根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收相輔相成，施肥效果隨灌水量的增加更明顯，而土壤養(yǎng)分濃度是制約根系吸收水分的關(guān)鍵因素。賀蘭山東麓土壤以風(fēng)沙土為主，蓄水蓄肥能力差，要保持并提升葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)，需要較高的施肥量。因此，在釀酒葡萄樹體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)﹑開花和果實(shí)膨大各個(gè)時(shí)期內(nèi)，施肥960 kg/hm2，并以4 950 m3/hm2為基礎(chǔ)，逐次增加灌水量。果實(shí)著色期，采用6 450 m3/hm2灌水量，施肥960 kg/hm2。果實(shí)成熟期，灌水4 950 m3/hm2，施肥720 kg/hm2有利于改善釀酒葡萄品質(zhì)。

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