葡萄大棚滴灌耗水規(guī)律研究

殷飛+++黃金林++胡宇祥

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.063

摘要：采用U11（64）均勻設(shè)計原理，對葡萄不同生育期分別設(shè)置灌水上限，分析不同灌水量處理對葡萄耗水規(guī)律、產(chǎn)量及水分利用效率的影響。試驗結(jié)果表明，全生育期各處理耗水量均隨灌水量的增加而增加，耗水強度與灌水定額呈正相關(guān)關(guān)系，其中新梢生長期和果實膨大期為需水關(guān)鍵期，耗水強度最大達12.3 mm/d（408 mm）和8.3 mm/d（320 mm）；當(dāng)以上2個生育期水分控制上限分別為田間持水率（FC）的60%和85%時有利于葡萄植株生長和產(chǎn)量提高，其中全生育期灌溉755 mm（處理Ⅳ）產(chǎn)量最大，達5 366.7 kg/hm2，且水分利用效率最高，達7.11 kg/（hm2·mm）。適宜大棚滴灌葡萄的灌溉制度參數(shù)：灌溉定額為755 mm，灌水周期為2 d，整個生育期灌水60次。

關(guān)鍵詞：滴灌；耗水規(guī)律；灌溉制度；產(chǎn)量；水分利用效率

中圖分類號： S663.107文獻標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0233-03

收稿日期：2016-04-12

基金項目：吉林省科技發(fā)展計劃（編號：20140101135JC）

作者簡介：殷飛（1982—），男，山西大同人，碩士，講師，主要從水利水電工程及節(jié)水灌溉的研究。E-mail：iamyinfei2005@163.com。

通信作者：黃金林，博士，教授，主要從事水利水電工程及節(jié)水灌溉研究。E-mail：hjlccit@126.com。發(fā)展設(shè)施果蔬已成為農(nóng)民致富的一種有效途徑，但因設(shè)施內(nèi)環(huán)境條件與生長發(fā)育表現(xiàn)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、果實品質(zhì)下降等問題，滴灌技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上緩解了設(shè)施果蔬存在的這些問題。設(shè)施葡萄作為一種高效栽培模式，許多學(xué)者對其栽培技術(shù)進行了研究[2-5]。目前，滴灌在設(shè)施葡萄中的應(yīng)用研究主要集中在生育期設(shè)置不同灌水定額對葡萄產(chǎn)量和生理指標(biāo)的影響[6-9]，設(shè)置不同灌水下限對葡萄耗水規(guī)律及產(chǎn)量的影響[10-11]等方面，而關(guān)于不同生育期控制灌溉上限對葡萄耗水規(guī)律、產(chǎn)量及水分利用效率的研究報道則并不多見。如何通過確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產(chǎn)量是生產(chǎn)需要解決的問題。因此，本試驗以吉林碧香無核葡萄為材料，研究大棚滴灌條件下不同水分控制上限及灌水量對葡萄生育期的耗水規(guī)律、產(chǎn)量以及水分利用效率的影響效應(yīng)，為設(shè)施葡萄進行合理滴灌從而實現(xiàn)高產(chǎn)高效提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

本試驗在吉林省吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院左家校區(qū)（125°59′～126°16′E，43°57′～44°08′N）內(nèi)完成。試驗區(qū)地處溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，夏季溫?zé)岫嘤辏竞涓稍?。年平均氣?.9 ℃，1月氣溫在-18～-20 ℃；7月氣溫在21～23 ℃。全年降水量650～750 mm，日照時數(shù)2 300～2 500 h。土壤質(zhì)地為輕壤土，耕作層平均密度為1.22 g/cm3，田間持水率為36%（體積），土壤有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.15%，全氮含量為0124%，全磷含量為0.064%，全鉀含量為2.075%。

1.2試驗設(shè)計

供試葡萄品種為多年生碧香無核，試驗共設(shè)置2棟獨立大棚，大棚間距5 m，每個大棚400 m2（50 m×8 m），共布置27壟，行距1.5 m，株距0.5 m。采用滴灌系統(tǒng)，有水源接入，每壟1條滴灌帶，可以通過水分傳感器單獨進行水量控制，滴頭間距0.3 m，滴頭流量2.6 L/h，工作壓力0.2 MPa。具體布置如圖1所示。

因均勻試驗設(shè)計能夠大幅度地減少試驗次數(shù)，縮短試驗周期，從而大量節(jié)約人工和費用，因此滴灌試驗采用U11（64）均勻設(shè)計，共設(shè)7個處理，同時設(shè)置對照（CK）。2個大棚中共設(shè)置16個小區(qū)，每個小區(qū)面積為15 m2，小區(qū)號9～16、1～8 分別與處理Ⅰ～CK相對應(yīng)，各處理重復(fù)2次，詳見表1。為了防止各小區(qū)之間水分相互影響，對其周圍進行隔水處理。

試驗于2015年4月15日萌芽展葉期開始，8月13日果實成熟期結(jié)束，依照《灌溉試驗規(guī)范》并結(jié)合碧香無核葡萄的生育進程，將生育期劃分為5個階段，即萌芽展葉期（4月15日至4月26日）、新稍生長期（4月27日至5月30日）、開花期（5月31日至6月7日）、果實膨大期（6月8日至7月15日）、果實成熟期（7月16日至8月13日），共計120 d。生育前期處理Ⅰ～CK的灌水定額分別為16、20、24、28、36、40、40、48 mm，其中花期田間相對含水率均控制在60%～70% FC（FC為田間持水率）范圍內(nèi)，設(shè)置統(tǒng)一的灌水定額（36 mm）、灌水次數(shù)（4次）和灌水周期（2 d），其他生育期各處理設(shè)定不同的水分控制上限，均不設(shè)控制下限，計劃濕潤層深度為40 mm，當(dāng)CK的土壤含水率降至90% FC時，不同處理分別灌溉到各自的水分控制上限，具體的灌水周期、灌水次數(shù)和灌水定額如表2所示。

1.3耗水量

根據(jù)文獻[12]規(guī)定，葡萄的實際耗水量公式為：

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

式中：ET1-2為葡萄生育期的耗水量，mm；γi為第i層土壤的干容重，g/cm3，用環(huán)刀法測定；Hi為第i層土壤的厚度，cm；Wi1和Wi2為第i層土壤在生育期始末的含水率，用烘干法測定，其中i=2，觀測深度為0～20、20～40 mm；M、P、K、C分別為時段內(nèi)的灌水量、降水量、地下水補給量和排水量，mm。本試驗在大棚內(nèi)種植，因而降水量P=0；地下水平均深在7 m以下，可忽略地下水補給量，即K=0；滴灌灌水避免了深層滲漏，不考慮地下水排水量，即C=0，所以式（1）簡化為：

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產(chǎn)量與灌水量之比來表示水分利用效率[13]。

2結(jié)果與分析

2.1葡萄不同水分處理下的耗水差異

根據(jù)公式（2），對葡萄各生育期不同水分處理的耗水量、耗水系數(shù)、耗水強度進行計算，結(jié)果見表3。在葡萄全生育期，各處理耗水量隨灌水量的增大而增大（圖2），與楊慧慧等的研究結(jié)果[6]一致，具體表現(xiàn)為：處理CK>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅵ>Ⅶ>Ⅲ>Ⅴ。各處理均不同程度消耗了土壤儲水量，且隨著灌水量的增加消耗土壤儲水量降低，分別為48、42.4、34、25.6、18.2、12、38、4 mm。

耗水系數(shù)是葡萄各生育期耗水量占全生育期總耗水量的比值[7]，不同處理的耗水系數(shù)均表現(xiàn)為新梢生長期和果實膨大期>果實成熟期>萌芽展葉期>花期。耗水強度是指單位面積的植株群體在單位時間內(nèi)的耗水量，別稱為蒸散強度，常用單位為mm/d，反映了生育階段內(nèi)灌水、氣象等因素對作物生長發(fā)育的綜合影響[14]。不同處理葡萄的耗水強度見圖3，呈現(xiàn)出萌芽展葉期低，新梢生長上升，花期又下降，果實膨大期再上升后又下降的趨勢，說明灌水對大棚葡萄各生育期的耗水強度影響主要在新稍生長期和果實膨大期以及成熟期，以新稍生長期和果實膨大期差異最大。

通過對葡萄耗水強度（表3）和各處理不同生育期的灌水定額（表2）進行分析，發(fā)現(xiàn)生育期耗水強度與灌水定額呈正相關(guān)，灌溉定額（X）與耗水強度（Y）的擬合方程分別為：

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分別代表葡萄萌芽展葉期、新梢生長期、果實膨大期和果實成熟期的擬合方程。所擬合方程的相關(guān)性均達到顯著水平。

2.2水份消耗與產(chǎn)量關(guān)系

新梢生長期和果實膨大期的耗水量（表3）占葡萄整個生育期總耗水量的57%以上，其中處理Ⅴ的2個生育期耗水（1779、152.8 mm）最低，產(chǎn)量（表4）最低（2 333.3 kg/hm2）。因此，在新梢生長期和果實膨大期這2個需水關(guān)鍵期合理灌溉，適當(dāng)增加灌水定額，是實現(xiàn)滴灌葡萄高產(chǎn)的重要手段。

在萌芽展葉期，由于此時氣溫低，蒸發(fā)量小，同時葉面積小，耗水強度較低，為3.3～4.5 mm/d；在新梢生長期，新梢生長迅速，是葡萄生長的第1個需水高峰期，此時葡萄的耗水強度增加，為5.1～12.3 mm/d，其中處理Ⅱ灌水量為408 mm，耗水強度最大（12.3 mm/d），而處理Ⅳ灌水量為119 mm，耗水強度最低（3.9 mm/d），但最終產(chǎn)量（5 366.7 kg/hm2）反而最高，說明此時進行適度調(diào)虧灌溉（控制上限60% FC）可以獲得超補償生長效應(yīng)[10]，有利于葡萄植株生長和產(chǎn)量提高；花期耗水量不大，耗水強度為3.5～5.1 mm/d；果實膨大期為4.5～8.3 mm/d，此時為葡萄生長的第2個需水高峰期，其中處理Ⅳ耗水強度達到最大值（8.3 mm/d），灌水量最多（320mm），產(chǎn)量也最高（5 366.7 kg/hm2），而處理Ⅴ耗水強度最低（3.9mm/d），灌水量最少（170mm），產(chǎn)量也最低（2 333.3 kg/hm2），缺水會影響果實的膨大從而造成減產(chǎn)，所以此生育期適宜葡萄生長的水分控制上限為85% FC；隨著葡萄進入果實成熟期，耗水強度隨之降低為3.7～6.9 mm/d。

2.3不同水分處理對葡萄產(chǎn)量和水分利用效率的影響

隨著灌水量的增加，水分利用效率（表4）呈先增加后降低的趨勢，Ⅰ、Ⅳ、Ⅶ處理產(chǎn)量與其他處理差異顯著（處理Ⅲ除外）。Ⅰ～Ⅶ各處理的水分利用效率分別比對照（CK）提高了91.0%、42.7%、72.8%、93.2%、9.8%、63.9%和924%，說明控制灌水上限均能提高葡萄的水分利用效率，其中處理Ⅳ效果最好（93.2%），Ⅶ處理次之（92.4%）。各處理的產(chǎn)量分別比對照（CK）提高72.0%、31.2%、26.9%、731%、-24.7%、32.3%和59.1%，其中處理Ⅳ增產(chǎn)幅度最大（73.1%），Ⅰ處理次之（72%）。綜合產(chǎn)量和水分利用效率，處理Ⅳ為高產(chǎn)灌溉方案。

2.4滴灌葡萄的理想方案

通過對生育期耗水規(guī)律、產(chǎn)量和水分利用效率的分析，結(jié)合表1、表2可以優(yōu)選出吉林地區(qū)大棚滴灌葡萄的灌溉方案，即葡萄產(chǎn)量最高且水分利用效率最高的處理Ⅳ對應(yīng)的灌水次數(shù)、灌水定額和灌溉定額。具體參數(shù)：整個生育期灌水60次，灌水周期為2 d，灌溉定額為755 mm，萌芽展葉期、新梢生長期、果實膨大期、果實成熟期的水分控制上限分別為75% FC、60% FC、85% FC、70% FC。

3結(jié)論與討論

整個生育期內(nèi)耗水強度呈現(xiàn)“低—高—低—高—低”的

變化趨勢，耗水高峰在新梢生長期和果實膨大期。在新梢生長期進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)虧灌溉（水分控制上限60% FC）有利于葡萄植株的生長。果實膨大期充足的灌溉（水分控制上限為85% FC）有利于果實灌漿。灌水量為755 mm（處理Ⅳ）時，葡萄產(chǎn)量最高（5 366.7 kg/hm2），WUE最大[7.11 kg/（hm2·mm）]，因此滴灌葡萄適宜的灌溉制度參數(shù)：灌溉定額為755 mm，灌水周期為2 d，整個生育期期灌水60次。

葡萄耗水量受氣象、土壤、水分、農(nóng)業(yè)技術(shù)等多種因素影響，不同地域即使同一作物灌溉制度也不盡相同，為了制定大棚葡萄合理的灌溉制度，還須增加不同肥料水平來進行葡萄水分上、下限控制滴灌的試驗研究。葡萄以鮮食為主，其果實的品質(zhì)至關(guān)重要，因此在注重高產(chǎn)的同時，進一步研究品質(zhì)和不同水分控制上限的關(guān)系，優(yōu)選出高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的葡萄灌溉制度。

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