賈浩　王振華　李文昊　王久龍　趙英　霍海霞

摘 要 為探索綠洲灌區(qū)滴灌葡萄適宜的灌溉定額，以10年生“紅提”葡萄為供試材料，設(shè)定4個(gè)灌溉定額：7 000 m3·hm-2（W1）、6 000 m3·hm-2（W2）、5 000 m3·hm-2（W3）、4 500 m3·hm-2（W4），同時(shí)設(shè)置1個(gè)常規(guī)灌溉（6 500 m3·hm-2）作為對(duì)照組（CK），基于回歸分析法評(píng)價(jià)不同灌水量對(duì)滴灌葡萄光合指標(biāo)、產(chǎn)量品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：在整個(gè)生育周期，灌水量對(duì)滴灌葡萄花期與果實(shí)膨大期各項(xiàng)光合指標(biāo)的影響均達(dá)到了顯著水平（p<0.05）；W2水平下單株產(chǎn)量、總產(chǎn)量、WUE（3.94）、果實(shí)中維生素C、可溶性糖、可溶性固體物含量均達(dá)到最高水平，而且其水分利用效率優(yōu)于其他處理0.51%～24.45%?；诨貧w分析法綜合評(píng)價(jià)滴灌葡萄適宜的灌溉定額，并考慮水分利用效率、可溶性固形物含量、獲得產(chǎn)量都較高的情況，最終確定研究年滴灌葡萄適宜的灌溉定額為6 000 m3·hm-2。

關(guān)鍵詞 綠洲灌區(qū)；滴灌葡萄；灌溉定額；產(chǎn)量；品質(zhì)；回歸分析

中圖分類號(hào)：S275.6；S663.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.15.031

新疆擁有我國(guó)典型的“荒漠綠洲灌區(qū)”[1]，農(nóng)業(yè)用水占比大，用水效益較低，自20世紀(jì)末開始大力發(fā)展節(jié)水灌溉[2]。同時(shí)其獨(dú)特的生態(tài)氣候條件很適合林果生長(zhǎng)，因此新疆也是我國(guó)重要的特色林果生產(chǎn)、加工出口基地。

葡萄（Vitis vinifera L.）作為世界上最古老的果樹樹種之一[3]，其全球種植面積和產(chǎn)量都居首位，是世界性水果品種之一，在我國(guó)葡萄種植面積為8.7×105 hm2，略低于西班牙。我國(guó)新疆地區(qū)具有晝夜溫差大、光照時(shí)間長(zhǎng)、有效積溫高、生育期內(nèi)降雨少等特點(diǎn)，非常適合葡萄生長(zhǎng)。天山北坡經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)作為我國(guó)著名的特色瓜果生產(chǎn)基地，葡萄種植成為綠洲灌區(qū)的優(yōu)勢(shì)支柱產(chǎn)業(yè)，是區(qū)域內(nèi)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的主要來(lái)源。綠洲灌區(qū)雖然推廣了滴灌等先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)，但受傳統(tǒng)思想限制和管理人員節(jié)水意識(shí)薄弱的影響，加之對(duì)葡萄品種的生長(zhǎng)習(xí)性不熟、需水規(guī)律不明確導(dǎo)致水資源不同程度的浪費(fèi)[4-5]。近幾年關(guān)于灌水定額的研究較多，有研究表明灌水量不僅會(huì)影響植株生長(zhǎng)，還會(huì)間接影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)[6]。

國(guó)內(nèi)外開展灌溉方式[7-8]、灌溉時(shí)間[9]及單一灌水量[10]對(duì)植株的影響研究較多，而通過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法[11-12]，利用響應(yīng)指標(biāo)來(lái)系統(tǒng)分析適宜葡萄灌水范圍的研究較少。本文通過(guò)田間試驗(yàn)，以10年生“紅提”葡萄為研究對(duì)象，基于回歸分析法評(píng)價(jià)不同灌水量對(duì)滴灌葡萄生長(zhǎng)、產(chǎn)量品質(zhì)的影響，篩選出適宜的灌溉定額，以期為綠洲灌區(qū)葡萄在滴灌條件下水分合理調(diào)控提供理論支撐。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年4—10月在兵團(tuán)灌溉中心試驗(yàn)站進(jìn)行，該站位于準(zhǔn)葛爾盆地南緣，天山北坡。屬中溫帶大陸性半干旱氣候區(qū)，5—9月平均氣溫為26.8 ℃，年平均氣溫6.5 ℃，≥10 ℃積溫3 400 ℃。風(fēng)向主要為西北風(fēng)和東南風(fēng)，年平均風(fēng)速為2.6 m·s-1，大風(fēng)多發(fā)生在4—9月。年平均降水量194 mm，蒸發(fā)量2 647 mm，日照時(shí)數(shù)2 800 h，無(wú)霜期165 d。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)調(diào)研了解當(dāng)?shù)氐喂嗥咸逊N植的常規(guī)灌水情況，設(shè)定4個(gè)灌溉定額： 7 000 m3·hm-2（W1）、6 000 m3·hm-2（W2）、5 000 m3·hm-2（W3）、4 500 m3·hm-2（W4）等4個(gè)水平，同時(shí)設(shè)置1個(gè)常規(guī)灌溉小區(qū)（CK，灌溉定額6 500 m3·hm-2）作為對(duì)照組，每組處理3個(gè)重復(fù)，整個(gè)試驗(yàn)周期灌13次水。每個(gè)小區(qū)布置3組土壤水分傳感器。

試驗(yàn)選已有紅提葡萄品種，大溝定植，東西走向。葡萄采用滴灌鋪設(shè)均為1行2管，即在樹行兩側(cè)20 cm處各布置1根滴灌帶，葡萄株距1 m、行距5 m，栽培方式為小棚架栽培。選用天業(yè)生產(chǎn)的單翼迷宮式滴灌帶，外徑16 mm，壁厚0.30 mm，滴頭間距30 cm，滴頭流量2.8 L·h-1。所有小區(qū)的除草、施藥等田間農(nóng)藝管理措施一致。

1.3? 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1? 土壤含水率測(cè)定

主要采用烘干法測(cè)定土壤含水率。滴灌葡萄每次灌水前24 h和灌水后48 h內(nèi)采用取土鉆分別在滴灌帶下、距滴灌帶±20 cm位置處土壤0～100 cm深度內(nèi)取樣，每10 cm取1個(gè)土樣，每組3個(gè)重復(fù)，最后用加權(quán)平均法計(jì)算土壤含水率。作物耗水量的計(jì)算按照《灌溉試驗(yàn)規(guī)范》（SL13—2015）規(guī)定，通過(guò)測(cè)定所得的土壤含水率數(shù)據(jù)采用以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中ET為作物耗水量，mm；Pr為作物生育期降雨量，mm；I為生育期灌水量，mm；Wi1 和Wi2 分別為第i層某生育期土壤灌后和灌前時(shí)的土壤含水率，%；γi為第i層土壤干容重，g·cm-3；Hi第i層土壤的厚度，cm。水分利用率（Water use efficiency，WUE）為單位面積葡萄產(chǎn)量（Y，t·hm-2）除以作物耗水量，單位t·（hm-2·mm-1）。

1.3.2? 光合指標(biāo)測(cè)定

葡萄共分為6個(gè)生育期：萌芽期、新梢期、花期、果實(shí)膨大期、果實(shí)完熟期、枝蔓成熟期。于每個(gè)生育期選擇晴朗無(wú)云天氣進(jìn)行光合指標(biāo)的測(cè)定，測(cè)定在10： 00—20： 00時(shí)間段進(jìn)行，每隔2 h測(cè)定1次，采用Li-6400便攜式光合測(cè)定儀，測(cè)定凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）和葉片水分利用效率（WUEL）的日變化。光源采用自然光源，測(cè)試葉片為標(biāo)記植株3片功能葉，每隔2 h測(cè)定1次并取其平均值。

1.3.3? 產(chǎn)量和品質(zhì)測(cè)定

產(chǎn)量測(cè)定：在果實(shí)成熟期調(diào)查標(biāo)定植株（3株）的產(chǎn)量（單株產(chǎn)量和單果重采用天平稱重法），然后折算成667 m2產(chǎn)量。

品質(zhì)測(cè)定：取新鮮的葡萄打成勻漿測(cè)定品質(zhì)，可溶性固態(tài)物含量用手持糖量計(jì)（BG-111ATC，天津?qū)氫摴鈱W(xué)儀器有限公司）測(cè)定，可滴定酸含量用酸堿滴定法測(cè)定，可溶性糖用苯酚法測(cè)定，維生素C含量采用2，4-二硝基苯肼比色法來(lái)測(cè)得。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016和DPS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理和分析，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行方差分析（ANOVA），并用LSD法（Least significant difference）進(jìn)行多重比較，每個(gè)處理重復(fù)3次。用Origin 2018進(jìn)行繪圖。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同滴灌量對(duì)葡萄植株光合指標(biāo)的影響

滴灌葡萄的葉片是進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所，葉片的光合作用受到灌水量的影響，從而影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。不同灌水量對(duì)綠洲灌區(qū)滴灌葡萄植株光合指標(biāo)會(huì)產(chǎn)生不同的影響。由表1可知，不同灌水量對(duì)滴灌葡萄花期、果實(shí)膨大期的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）和葉片水分利用效率（WUEL）的影響差異均達(dá)到顯著水平（p<0.05）。

從表1可知，滴灌葡萄植株葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和葉片水分利用效率（WUEL）等指標(biāo)都隨著生育期的延續(xù)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，果實(shí)膨大期的各指標(biāo)數(shù)值顯著大于花期的各指標(biāo)數(shù)值；而胞間CO2濃度（Ci）隨著生育期的延續(xù)與Pn、Gs、Tr等指標(biāo)的趨勢(shì)相反。不同生育期內(nèi)滴灌葡萄葉片Pn、Gs、Ci、Tr、WUEL在不同灌水量處理下表現(xiàn)為：葡萄葉片Pn、Gs、Ci、Tr、WUEL隨著灌水量增加而增大（即W1>CK>W2>W3>W4）。葉片Pn在果實(shí)膨大期達(dá)到最高水平，各處理的平均值為27.78 μmol·m-2·s-1，其中W1、W2處理分別比CK處理的葉片Pn大5.22%、-0.42%；葉片Tr在果實(shí)膨大期達(dá)到最高水平，各處理的平均值為5.66 mmol·m-2·s-1，其中W1、W2處理分別比CK處理的葉片Tr大2.58%、-0.52%；葉片Ci在花期與果實(shí)膨大期的平均值分別為223.45、153.14 μmol·mol-1，其中W1、W2處理分別比CK處理的花期葉片Ci大2.58%、-0.52%；葉片Gs在果實(shí)膨大期達(dá)到最高水平，各處理的平均值為297.82 mmol·m-2·s-1，其中W1、W2處理分別比CK處理的葉片Gs大6.77%、-2.84%；葉片WUEL在果實(shí)膨大期達(dá)到最高水平，各處理的平均值為4.89 μmol·mmol-1，其中W1、W2處理分別比CK處理的葉片WUEL大2.63%、0.81%。不同水分處理?xiàng)l件下葉片Pn、Gs、Ci、Tr、WUEL變化存在明顯規(guī)律性，說(shuō)明Pn、Gs、Ci、Tr、WUEL可以較好地反映滴灌葡萄水分虧缺情況。

2.2? 不同滴灌量對(duì)葡萄產(chǎn)量品質(zhì)的影響

不同灌水量對(duì)滴灌葡萄果實(shí)產(chǎn)量有一定的影響，同時(shí)也存在適宜的灌水范圍。表2是不同處理的葡萄果實(shí)產(chǎn)量及水分利用效率的變化情況，可以看出，不同灌水量對(duì)滴灌葡萄的單穗重、單株產(chǎn)量、總產(chǎn)量、果實(shí)干物質(zhì)、WUE的影響均達(dá)到了顯著水平（p<0.05），其中單穗重、單株產(chǎn)量、總產(chǎn)量、WUE等指標(biāo)隨灌水量增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，而果實(shí)干物質(zhì)與其他指標(biāo)趨勢(shì)相反。果實(shí)產(chǎn)量在W2灌水水平下達(dá)到最大，排序?yàn)閃2>CK>W1>W3>W4，W1、W2、W3、W4處理的產(chǎn)量分別比CK處理增產(chǎn)-0.29%、6.29%、-11.82%、28.81%，單穗重與單株產(chǎn)量有類似的規(guī)律。果實(shí)干物質(zhì)的最優(yōu)處理是W4，最低是W1處理，分別較CK增加0.82、-1.84個(gè)百分點(diǎn)。水分利用效率最優(yōu)處理是W2，W1、W2、W3、W4處理的WUE分別比CK處理大-6.73%、15.20%、11.69%、2.92%。

表3是不同處理的葡萄果實(shí)品質(zhì)變化情況，可以看出，不同灌水量對(duì)綠洲灌區(qū)滴灌葡萄的維生素C、可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物含量的影響均達(dá)到了顯著水平（p <0.05），其中維生素C、可溶性糖、可溶性固形物含量隨灌水量增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，而可滴定酸的變化規(guī)律跟其他品質(zhì)指標(biāo)不同，呈現(xiàn)隨灌水量增大而逐漸增大的趨勢(shì)。維生素C含量在W2處理下達(dá)到最高水平，為8.52 mg·（100 g）-1，較最低水平W4高7.98%，較CK高0.71%；可溶性糖含量在W2處理下達(dá)到最高水平，為18.96%，較最低水平W4高2.46個(gè)百分點(diǎn)，較CK高0.98個(gè)百分點(diǎn)；可溶性固形物含量在W2處理下達(dá)到最高水平，為23.5%，較最低水平W1高1.6個(gè)百分點(diǎn)，較CK高0.4個(gè)百分點(diǎn)；可滴定酸含量在W1處理下達(dá)到最高水平，為0.514%，較最低水平W4高0.061個(gè)百分點(diǎn)，較CK高0.028個(gè)百分點(diǎn)。適宜的灌水量有利于提高果實(shí)的糖酸比，能顯著提高果實(shí)的品質(zhì)。

2.3? 基于回歸分析法的滴灌葡萄適宜灌溉定額綜合評(píng)價(jià)

為了解綠洲灌區(qū)滴灌葡萄各響應(yīng)指標(biāo)在灌溉水用量設(shè)置區(qū)間內(nèi)的動(dòng)態(tài)連續(xù)變化，對(duì)其適宜灌溉量綜合量化評(píng)價(jià)，以灌溉定額為自變量，響應(yīng)指標(biāo)產(chǎn)量、水分利用效率、可溶性固形物為輸出變量，進(jìn)行回歸分析并構(gòu)建回歸方程（見(jiàn)表4）。

灌溉定額與葡萄產(chǎn)量、灌溉水利用效率、可溶性固形物含量之間均呈二次拋物線關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)均在0.91以上，達(dá)到顯著性相關(guān)水平。繪制灌溉定額與葡萄產(chǎn)量、灌溉水利用效率、可溶性固形物含量之間關(guān)系圖如圖1。將滴灌條件下W1、W4處理對(duì)應(yīng)的灌水量設(shè)置為上限、下限，運(yùn)用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)各回歸方程的最大值及對(duì)應(yīng)的灌水量進(jìn)行求解。根據(jù)計(jì)算可得，當(dāng)Ymax=23 252.38時(shí)，W=6 232.91 m3·hm-2；WUEmax=3.95時(shí)，W=5 505.39 m3·hm-2；Pmax=23.55時(shí)，W=5 689.84 m3·hm-2，當(dāng)產(chǎn)量和水分利用效率最高時(shí)，灌溉定額為5 505～6 232 m3·hm-2，當(dāng)葡萄產(chǎn)量和可溶性固形物含量最大時(shí)，灌溉定額為5 689～6 232 m3·hm-2，因此在綜合考慮水分利用效率、可溶性固形物含量、獲得產(chǎn)量都較高的情況，最終確定研究年滴灌葡萄適宜的灌溉定額為6 000 m3·hm-2。這與根據(jù)作物效應(yīng)指標(biāo)得出的最優(yōu)灌溉處理一致，說(shuō)明利用回歸分析評(píng)價(jià)適宜灌溉定額是可靠的。

3? 討論與結(jié)論

3.1? 討論

植物的生長(zhǎng)依靠光合作用，主要集中在葉片進(jìn)行，本研究發(fā)現(xiàn)不同生長(zhǎng)時(shí)期的葡萄植株葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和葉片水分利用效率（WUEL）等指標(biāo)的變化幅度不同，這是由于生育時(shí)期灌水量不同，過(guò)度的水分脅迫對(duì)氣孔的影響，間接影響整個(gè)植株的光合作用。這與趙雪[10]、鄭睿等[15]的研究結(jié)果一致。本研究表明綠洲灌區(qū)滴灌葡萄的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)總體表現(xiàn)為“S”型生長(zhǎng)，其中灌水量對(duì)葡萄粒徑的影響表現(xiàn)為W2>W1>CK>W3>W4，這主要是因?yàn)椴煌墓嗨繒?huì)影響光合作用和呼吸作用，致使光合產(chǎn)物分配比例受到影響，W2水平下更有利于果實(shí)器官的累積，致使粒徑優(yōu)勢(shì)明顯，有利于增產(chǎn)。這與侯裕生等[1]、溫越等[16]的研究規(guī)律相似。

果實(shí)的產(chǎn)量、品質(zhì)與灌水量緊密相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)綠洲灌區(qū)滴灌葡萄的單穗重、單株產(chǎn)量、總產(chǎn)量、WUE隨灌水量增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，而果實(shí)干物質(zhì)與其他指標(biāo)的趨勢(shì)相反。果實(shí)產(chǎn)量在W2灌水水平下達(dá)到最大，具體表現(xiàn)為W2>CK>W1>W3>W4，單穗重與單株產(chǎn)量有類似的規(guī)律，這是由于在W2灌水水平下植株的呼吸作用和光合作用效率都是最高的，與葡萄粒徑的變化規(guī)律相同。這與王連君等[13]、付詩(shī)寧等[17]的研究結(jié)果相似。本研究還發(fā)現(xiàn)綠洲灌區(qū)滴灌葡萄的維生素C、可溶性糖、可溶性固形物含量隨灌水量增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，都在W2灌水水平下達(dá)到最大，而可滴定酸含量則呈現(xiàn)出隨灌水量增大而逐漸增大的趨勢(shì)，這是因?yàn)檫^(guò)分的水分脅迫細(xì)胞的呼吸作用導(dǎo)致的，可滴定酸是檢驗(yàn)果實(shí)品質(zhì)的重要因素。對(duì)于加工品種的葡萄，高酸更利于其品質(zhì)呈現(xiàn)，適宜的灌水量有利于提高果實(shí)的糖酸比，能顯著提高果實(shí)的品質(zhì)，這與李雅善等[14]的研究一致。通過(guò)回歸方程分析，得出了與作物效應(yīng)指標(biāo)表現(xiàn)一致的灌水水平，說(shuō)明基于回歸分析法來(lái)評(píng)價(jià)綠洲灌區(qū)滴灌葡萄的適宜灌溉定額是可靠的。

3.2? 結(jié)論

1）灌水量對(duì)滴灌葡萄花期與果實(shí)膨大期的各項(xiàng)光合指標(biāo)的影響均達(dá)到了顯著水平（p<0.05），葉片WUEL在果實(shí)膨大期達(dá)到最高水平，各處理的平均值為4.89 μmol·mmol-1，其中W2處理分別比其他處理數(shù)值小1.67%～6.69%。

2）綠洲灌區(qū)滴灌葡萄的單穗重、單株產(chǎn)量、總產(chǎn)量、WUE隨灌水量增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，而果實(shí)干物質(zhì)與其他指標(biāo)趨勢(shì)相反。果實(shí)產(chǎn)量與各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)在W2（6 000 m3·hm-2）灌水水平下達(dá)到最大，W2水平下水分利用效率優(yōu)于其他處理0.51%～24.45%。

3）基于回歸分析法綜合評(píng)價(jià)滴灌葡萄適宜的灌溉定額，綜合考慮高糖中酸有益于果實(shí)品質(zhì)，水分利用效率、可溶性固形物含量、獲得產(chǎn)量都較高的情況，最終確定研究年滴灌葡萄適宜的灌溉定額為6 000 m3·hm-2。

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（責(zé)任編輯：易? 婧）