不同覆蓋方式和灌水量對設施延后栽培葡萄生長特性和產(chǎn)量品質(zhì)的影響

張曉霞，張　芮，成自勇，何釗全，高　陽，戴文淵，劉靜霞，陳娜娜，馬奇梅

(甘肅農(nóng)業(yè)大學工學院， 甘肅 蘭州 730070)

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不同覆蓋方式和灌水量對設施延后栽培葡萄生長特性和產(chǎn)量品質(zhì)的影響

張曉霞，張芮，成自勇，何釗全，高陽，戴文淵，劉靜霞，陳娜娜，馬奇梅

(甘肅農(nóng)業(yè)大學工學院， 甘肅 蘭州 730070)

摘要：試驗研究了不同灌水量和覆蓋方式對葡萄新梢生長期新梢生長特性、膨大期果實粒徑大小變化、成熟期品質(zhì)、產(chǎn)量和水分利用效率的影響,旨在確定延后葡萄栽培最理想的處理模式。研究結果表明：對于同一種覆蓋處理，在兩種不同的灌水水平下葡萄植株新梢生長特性、果實大小重量和可溶性固形物含量、Vc含量都沒有顯著性差異(P>0.05)；不同覆蓋方式下，適度調(diào)虧灌溉下葡萄的可溶性固形物含量和Vc含量均比標準灌水的高，其中適度調(diào)虧灌溉下的秸稈地膜覆蓋處理的可溶性固形物含量和Vc含量分別達到18.03%和0.20 mg·g-1；在同一灌水梯度下，覆蓋相比不覆蓋處理均能不同程度改善植株新梢生長特性、果實大小重量、可溶性固形物含量和Vc含量，且地膜秸稈雙重覆蓋處理的效果最好,標準灌水下的秸稈地膜覆蓋處理各品種指標均最大，其可溶性固形物含量和Vc含量分別達到18.33%和0.22 mg·g-1；不同水分處理均能增加葡萄產(chǎn)量，提高水分利用效率，且適度調(diào)虧灌溉的葡萄產(chǎn)量和水分利用率最高，分別達到36 381.1 kg·hm-2和6.29 kg·m-3。由此可知，適度虧水處理的秸稈地膜覆蓋處理時，葡萄新梢生長速度、果實大小重量、葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量及水分利用效率均達到最高水平，該結論可以在今后設施栽培葡萄節(jié)水、優(yōu)質(zhì)灌溉制度中推廣應用。

關鍵詞：葡萄；覆蓋；灌水量；生長特性；品質(zhì)；產(chǎn)量；水分生產(chǎn)效率

甘肅河西地區(qū)光照充足，晝夜溫差很大，非常適宜溫室鮮食葡萄糖分的積累[1]。近年來該地區(qū)設施栽培葡萄種植面積較大，但普通種植方式下的葡萄基本都在9月中旬上市，造成了供大于求的社會效應，葡萄的經(jīng)濟效益也隨之降低。延后栽培葡萄是通過人工創(chuàng)造和調(diào)控葡萄的生長環(huán)境，達到延遲葡萄漿果成熟期，實現(xiàn)果品在元旦、春節(jié)等淡季供應的一種栽培方式[2]。設施延后栽培葡萄的價格與葡萄品質(zhì)緊密相關[3]，隨著人民生活水平的日益提高，消費者會更多地關注農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),而水分是影響設施延后栽培葡萄生長的重要因素，如何在河西干旱少雨地區(qū)調(diào)控土壤水分以達到節(jié)水、優(yōu)質(zhì)、高效的目的，是葡萄生產(chǎn)中迫切需要解決的科學問題。

調(diào)虧灌溉技術正是20世紀70年代中后期出現(xiàn)的一種新的節(jié)水灌溉技術[4]。近年來的研究表明植物在經(jīng)受適度干旱后普遍存在著補償效應，在其它條件不改變的情況下，作物在節(jié)約大量用水的同時，可以提高產(chǎn)量或保持不減產(chǎn)[5]。地表覆蓋栽培是以保土、保水、提高產(chǎn)量為主要目的技術措施，是近年來國內(nèi)外農(nóng)業(yè)上推廣采用的先進栽培技術[6-7]。許多研究表明，覆蓋地膜可明顯改善土壤水分狀況，起到增溫、保墑、增產(chǎn)的作用[8-9]；秸稈覆蓋可降低地面最高溫度，增加地面最低溫度，穩(wěn)定維持土壤地溫[10]，抑制土壤水分蒸發(fā)[11]，秸稈覆蓋還有增加作物產(chǎn)量等作用[12]。許多研究證明，秸稈覆蓋和地膜覆蓋均可減少植株棵間土壤蒸發(fā)，減少水分蒸發(fā)，從而減少總耗水量[13]，達到節(jié)水的目的。但有關不同覆蓋方式和調(diào)虧灌溉雙重因素對設施延后栽培葡萄生長的影響鮮有報道。該文通過不同覆蓋方式和不同灌水量對設施延后栽培葡萄生長特性、品質(zhì)、產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率影響規(guī)律試驗分析，為研究設施延后栽培葡萄綜合節(jié)水技術的集成研究提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2013年5—12月在張掖市水務局灌溉試驗站進行。試驗站位于東經(jīng)100°26′，北緯38°56′，海拔1 482.7 m，為典型的大陸性干旱氣候，降雨稀少且主要集中在6—8月份，晝夜溫差較大。試驗地為中壤質(zhì)土，pH值7.8，體積容重1.5 g·cm-3，田間持水量(體積比)22.5%。

1.2試驗設計與田間管理

1.2.1試驗設計本試驗采用不同覆蓋與不同水分梯度二因素隨機區(qū)組設計，分別為標準灌水條件下裸地不覆蓋(T11)、地膜秸稈覆蓋(T12)、地膜覆蓋(T13)、秸稈覆蓋(T14)；適度虧水處理下裸地不覆蓋(T21)、地膜秸稈覆蓋(T22)、地膜覆蓋(T23)、秸稈覆蓋(T24)，共8個處理，每個處理重復3次，共24個小區(qū)，小區(qū)面積2 m×6 m，行間距為2.0 m,株間距為0.8 m。采用滴灌方式灌水，每行鋪設一條毛管帶，滴頭間距為0.3 m，滴頭額定流量為0.0027 m3·h-1。

1.2.2田間管理

(1) 將葡萄全生育期劃分為：萌芽期(05-03～05-15)、新梢生長期(05-16～06-18)、開花期(06-19～07-04)、果實膨大期(07-05～09-05)、成熟期(09-06～12-18)。

(2) 灌溉：試驗中標準灌水處理是土壤含水率接近田間持水率的75%進行灌水，灌水后土壤含水率達到田間持水率；適度虧水處理是土壤含水率低于田間持水率的65%進行灌水，灌水后土壤含水率為田間持水率的75%，兩種水分處理灌水定額均為270 m3·hm-2。

(3) 覆蓋材料及具體操作：地膜覆蓋選用厚度為0.01 mm的無色透明聚乙烯塑料膜，鋪蓋于行間,寬度為80 cm；秸稈覆蓋采用長度為3 cm的半腐熟小麥秸稈,覆蓋厚度為5 cm；地膜秸稈覆蓋方式是先鋪蓋秸稈再蓋上地膜，所有覆蓋物均鋪于葡萄植株行間，鋪蓋寬度為80 cm。

(4) 施肥：前一年果實采摘后施入農(nóng)家肥45 m3·hm-2、鈣鎂磷肥1 500 kg·hm-2，萌芽期施尿素500 kg·hm-2，果實膨大期追施尿素750 kg·hm-2、復合肥1 225 kg·hm-2。在棚內(nèi)安裝施肥罐施肥。

1.3試驗材料

供試品種為歐亞種鮮食葡萄紅地球，5年生。葡萄栽培設施采用當?shù)仄毡椴捎玫娜展鉁厥?，小區(qū)布置于日光溫室內(nèi)，溫室長80 m，寬8 m，墻體為1.5 m厚的土墻。

1.4試驗相關儀器

包括土鉆、電子天平、曲管地溫計、烘箱、環(huán)刀、水表、游標卡尺、卷尺以及電子稱、手持便攜式測糖儀等。

1.5主要測定指標及方法

1.5.1地溫測定方法用曲管地溫表在葡萄新梢生長期內(nèi)天氣晴朗的每天，于上午11∶00在任意兩株中間分別測定5、10、15、20、25 cm土層的地溫。

1.5.2葡萄新梢生長速度測定及計算每個小區(qū)選擇有代表性的3株葡萄，在新梢生長期內(nèi)每天進行定株定梢測量。

生長速率的計算公式為：(Lj-Li)/d，式中，Lj、Li分別表示后一次、前一次觀測的新梢長度(cm)；d表示間隔天數(shù)(d)。

1.5.3葡萄果實大小及重量測定

(1) 果粒縱橫徑：自盛花后15 d，在每個小區(qū)定株觀測的3株葡萄中選取6穗葡萄進行標記，自漿果膨大期開始，每隔7 d用游標卡尺測定一次每穗上、中、下3粒葡萄的縱徑和橫徑。

(2) 單粒重：果實成熟后，每個小區(qū)隨機選取30粒葡萄，用精度為0.01的電子天平稱其重量，求得單粒重。

1.5.4葡萄果實品質(zhì)測定

(1) 可溶性固形物：手持測糖儀法。將所取葡萄樣品放入研缽搗汁，所搗汁液滴入手持便攜式測糖儀，所讀數(shù)值即為可溶性固形物的含量。

(2) 可滴定酸：NaOH滴定法(GB12293-90法)。

(3) 維生素C：鉬藍法[14]。在50 mL的容量瓶中加入0.5 mL Vc標準溶液，然后加入草酸EDTA溶液，使總體積達到10.0 mL，再分別加入1 mL的偏磷酸醋酸溶液和5%的硫酸溶液，搖勻，加入4.00 mL鉬酸銨，以空白試劑作為對照，在705 nm波長下測定吸光度。

(1)

式中，Vc單位為mg·g-1；Cx為測定液中V1的含量(mg·mL-1)；V1為樣液定容總體積(mL)；W為樣品質(zhì)量(g)；V2為測定樣液總體積(mL)。

1.5.5作物生育期耗水量計算公式如下：

ETa=P+I-R-F-ΔW

(2)

式中，ETa為作物生育期內(nèi)的總耗水量；P為作物生育期內(nèi)的降水量；I為灌溉水量；R為徑流量；F為深層滲漏量；ΔW為試驗末期土壤貯水量與初期土壤貯水量之差。式中各分量單位均為mm。根據(jù)試驗區(qū)具體情況，R、F均忽略不計。

1.5.6作物水分利用效率計算公式為：

WUE=Y/ETa

(3)

式中，WUE為作物水分利用效率(kg·mm-1·hm-2)；Y為單位面積的葡萄果實產(chǎn)量(kg·hm-2)；ETa含義同上。

1.5.7葡萄產(chǎn)量測定葡萄成熟后，用電子稱稱得每個小區(qū)產(chǎn)量，以便計算各處理的總產(chǎn)量。

1.6數(shù)據(jù)處理與分析

利用Excel、Spss 17.0軟件對試驗數(shù)據(jù)處理分析。

2結果與分析

2.1不同處理對土壤地溫的影響

由圖1新梢生長期的土壤溫度動態(tài)變化可知，在兩種不同水分處理下，不同地面覆蓋均有調(diào)節(jié)土壤溫度的效應。新梢生長期不同覆蓋處理的葡萄土壤溫度均升高，且新梢生長全階段，秸稈地膜處理的土壤溫度升溫幅度最大；新梢生長初期，地膜秸稈覆蓋能較大增加土壤溫度，依次是地膜覆蓋，而中后期秸稈增溫較快且保持相對穩(wěn)定，地膜覆蓋較秸稈保溫效果降低；從整個新梢生長期來看，地膜加秸稈覆蓋兼?zhèn)淞藛我坏啬ず蛦我唤斩捀采w處理的特點，較秸稈及地膜覆蓋在新梢生長中后期地溫變化幅度較大的變化趨勢，從新梢初期開始一直以相對平緩的速率增高，且各時段地溫整體均大于地膜及秸稈覆蓋，維持了地溫的相對穩(wěn)定。

圖1新梢生長期不同灌水處理不同覆蓋對地溫的影響

Fig.1Effects of different irrigation treatments with different covers on soil temperature during new shoot growth stages

2.2不同灌水處理下覆蓋對葡萄新梢生長發(fā)育的影響

新梢在花期以前生長旺盛，是反映葡萄生長狀況的重要指標。從表1可以看出，同等灌水梯度下，不同覆蓋處理對新梢有一定的促長作用，不同覆蓋方式下，葡萄單株新梢總數(shù)較對照多，新梢長度和直徑均比對照大，且兩種灌水梯度下均是秸稈地膜雙重覆蓋時的新梢生長較好；同一覆蓋方式下的標準灌水和虧水灌水時對新梢生長沒有顯著影響。說明一定的虧水對葡萄新梢的營養(yǎng)生長沒有很大影響。

注：不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著，下同。

Note： Different letters mean significant difference at the 0.05 level, the same as below.

2.3各處理新梢生長速率的影響

由圖2可知，在新梢生長初期，新梢生長迅速，尤以T12處理生長最快。在新梢生長期，各處理對新梢生長規(guī)律影響一致，前期新梢生長快，至摘心(05-23)后基本停止生長，至新梢生長末期停止生長；標準灌水下的各覆蓋處理(T11、T12、T13、T14)在初期新梢生長的速度比虧水灌溉的快，至中、后期兩種不同水分處理的同一覆蓋方式對新梢生長影響基本趨于一致，說明水分在新梢生長初期能顯著增快新梢生長速率，而后期水分對新梢生長基本沒有影響；在新梢生長階段，同一水分梯度時不同覆蓋對新梢生長速率影響不同，秸稈地膜覆蓋較不覆蓋更能促進新梢生長，前期秸稈覆蓋影響最小，中后期秸稈覆蓋與秸稈地膜覆蓋一樣新梢生長速率增快效果明顯，這是因為前面試驗表明的秸稈在中后期維持地溫穩(wěn)定，而地膜在中后期增溫效果降低的原因造成的，地膜加秸稈覆蓋兼?zhèn)淞藛我坏啬ず蛦我唤斩捀采w處理的特點，使得其對新梢生長速率影響最大。

2.4不同灌水處理下覆蓋對葡萄成熟期果實大小和重量的影響

如表2所示，處理的T12果?？v徑最大，8個不同處理對葡萄果?？v徑影響差異不顯著(P>0.05)。但各處理葡萄果粒橫徑較對照處理(T11、T21)存在顯著差異(P<0.05)，分別增加12.84%、5.48%、4.68%、12.86%、5.93%和5.92%，以T12處理葡萄果粒橫徑最大，同一覆蓋處理下不同水分處理的果粒橫徑差異不顯著(P>0.05)，而同一水分處理時不同覆蓋對果粒橫徑影響較大，說明覆蓋處理對提高葡萄果個效果顯著，且秸稈地膜雙重覆蓋葡萄橫徑最大；水分處理對葡萄果粒大小影響沒有顯著性差異(P>0.05)，且適度的虧水可以提高葡萄果粒橫徑大小。

圖2不同處理下葡萄新梢生長的變化

Fig.2Changes of grape shoot by different treatments

不論在標準灌水還是適度調(diào)虧灌溉時，不同覆蓋相比裸地不覆蓋均能提高葡萄單粒重，T12、T22處理葡萄果粒重最大，不論是標準灌水還是適度虧水處理時，秸稈地膜的果粒重最大，地膜加秸稈覆蓋兼?zhèn)淞藛我坏啬ず蛦我唤斩捀采w處理的特點，增加地溫且保持地溫的相對穩(wěn)定，為葡萄生長提供較好的生長環(huán)境。

2.5不同灌水處理下覆蓋對葡萄成熟期品質(zhì)的影響

從表3中可以看出，不同覆蓋方式的葡萄可溶性固形物含量、總酸量、Vc含量及固酸比均高于對照，同一水分處理時，不同地面覆蓋可提高葡萄品質(zhì)，且秸稈地膜處理葡萄品質(zhì)顯著優(yōu)于其它處理(P<0.05)；同一覆蓋下不同水分處理對葡萄品質(zhì)影響不大，且適度調(diào)虧下的秸稈地膜覆蓋品質(zhì)均高于其它處理，且可溶性固形物、總酸、Vc較其它同等調(diào)虧處理最大值分別增長9.18%、3.37%、11.11%，同樣能在不同程度上改善葡萄品質(zhì)。

2.6不同灌水處理下覆蓋對葡萄產(chǎn)量和水分效率的影響

從表4可以看出，在兩種灌水方式下，不同覆蓋處理均能增加葡萄產(chǎn)量，這是由于不同處理提高葡萄果實縱橫徑增大單粒重造成的，這與上述研究結果一致。在同一覆蓋條件下，適度調(diào)虧灌溉的葡萄產(chǎn)量均高于標準灌水處理,但沒有顯著性差異；在同一灌水梯度下，不同覆蓋均能不同程度地增加葡萄產(chǎn)量,秸稈加地膜覆蓋增產(chǎn)效果較好，這是因為秸稈地膜覆蓋提高土層溫度，加強葡萄根際活力；兩種灌水處理下的不同覆蓋處理均能增加葡萄產(chǎn)量，但增幅沒有顯著性差異。

在兩種灌水方式下，不同覆蓋處理均能降低耗水量，提高葡萄水分利用效率。適度調(diào)虧時的秸稈加地膜覆蓋處理(T22)的水分利用效率最高，達到5.60 kg·m3，相比標準灌水處理的秸稈加地膜覆蓋處理(T12)形成顯著性差異(P<0.05)。

3結論與討論

在同一灌水梯度下，不同覆蓋模式均能降低作物耗水量，覆蓋能避開土壤水分與外界環(huán)境的直接交換，阻止土壤水分蒸發(fā)到外界造成水分損失，能不同程度地保蓄土壤水分，減少蒸發(fā)。地膜覆蓋能在葡萄生長前期增溫，顯著減少土壤蒸發(fā)，減少耗水，但因長期增溫較快，超過植株正常生長最適宜溫度，不利于植株生長及增加作物產(chǎn)量。而秸稈覆蓋恰好能彌補地膜覆蓋的不足，有效降低地面最高溫度,提高地面最低溫度，穩(wěn)定土層溫度；減少土壤水分蒸發(fā)和灌溉用水，提高水分利用率[15-16]。地膜秸稈雙重覆蓋模式在標準灌水和適度調(diào)虧灌溉時，葡萄新梢生長速度最快，葡萄果實最大，且葡萄可溶性固形物含量和Vc含量最多，地膜秸稈覆蓋處理與其它覆蓋方式和不覆蓋相比，在葡萄果粒大小、重量及葡萄可溶性固形物含量、Vc含量均達到顯著性水平(P<0.05)這主要是因為地膜秸稈覆蓋兼?zhèn)淞藛我桓采w的優(yōu)點，既能減少土壤水分蒸發(fā)、減少水分無效消耗，又能穩(wěn)定土層溫度，不會導致葡萄植株因長期增溫發(fā)生器官衰竭，為葡萄植株生長提供較好的生長環(huán)境。

在兩種不同灌水梯度下的同一種覆蓋方式對葡萄生長特性和品質(zhì)的影響效果沒有顯著性差異(P>0.05)，這與上面的試驗結果一致。同時適度調(diào)虧灌溉時不同覆蓋方式下葡萄的可溶性固形物含量和Vc含量均高于標準灌水，這與王國英等[17]關于調(diào)虧處理有利于蘋果果實中可溶性 固形物含量的提高的研究結果相似。

不同的覆蓋方式均能增加葡萄產(chǎn)量，添加覆蓋物比對照增產(chǎn)的主要原因是由于其單粒重的增加和單株穗數(shù)的增多。單株生物學產(chǎn)量的增加，為增產(chǎn)提供了有力的保障。不同的處理均能提高葡萄水分利用效率，經(jīng)過適度調(diào)虧和不同覆蓋處理，葡萄耗水量降低，產(chǎn)量增加。適度調(diào)虧時的秸稈加地膜覆蓋處理(T22)的產(chǎn)量最高，達到32 381.1 kg·hm-2，水分利用效率也最高，達到5.60 kg·m-3，相比標準灌水處理的地膜秸稈覆蓋(T12)形成顯著性差異(P<0.05)。綜合考慮葡萄果粒大小(外觀品質(zhì))、營養(yǎng)品質(zhì)(可溶性固形物、Vc)、產(chǎn)量、水分生產(chǎn)效率等指標，適度虧水處理的秸稈地膜覆蓋處理(T22)葡萄新梢生長速度、果實大小重量、葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量及水分利用效率均達到最高水平，是設施延后栽培葡萄水分覆蓋最佳管理模式。

對于未進行地表覆蓋的處理(T11、T21)，適度調(diào)虧灌溉(T21)和標準灌水(T11)相比，葡萄植株新梢生長速率、果實大小、重量和葡萄果實可溶性固形物含量、Vc含量均沒有顯著性差異(P>0.05),說明適度調(diào)虧灌溉后，葡萄在經(jīng)受適度的干旱后存在著補償效應，在其它條件不變的情況下，在節(jié)約大量用水的同時，葡萄的生長特性和品質(zhì)不受影響，這與孟兆江等[15]關于調(diào)虧灌溉的研究結果相一致。

參 考 文 獻：

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Effects of water amount and mulching methods on growth characteristics and quality of grape with facility-delayed cultivation

ZHANG Xiao-xia, ZHANG Rui, CHENG Zi-yong, HE Zhao-quan, GAO Yang,DAI Wen-yuan, LIU Jing-xia, CHEN Na-na, MA Qi-mei

(CollegeofEngineering,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China)

Keywords:grape; mulching; growth characteristics; quality; delayed cultivation; water use efficiency

Abstract：In order to determine the most ideal processing mode for grape with facility-delayed cultivation, the influences by different ways of irrigation amount and mulching methods were investigated on grape growth characteristics, changes of fruit diameter size during enlargement period, and quality, yield and water use efficiency during mature period. The results showed that for the same kind of mulching treatment, plant growth characteristics including new tips, the size of fruit weight and soluble solids content, Vc content were not significantly different between treatments by two different water levels (P>0.05). Under different ways of mulching, soluble solids and Vc contents of grapes by moderately regulated deficit irrigation were higher than those by standard irrigation. Under the same water gradient, compared with no mulching treatment, new-tip growth characteristics, size and weight of fruit, content of soluble solid and Vc by other treatments were increased, especially by the straw stalks plastic mulching method. Different treatments could improve grape yield and water use efficiency. Straw stalks plastic mulching treatment under moderate water deficit treatment could achieve the largest yield and water use efficiency, reaching 36 381.1 kg·hm-2and 6.29 kg·m-3, respectively. In conclusion, straw stalks plastic mulching treatment under moderate water deficit can result in the largest weight of fruits, yield and water use efficiency. This conclusion can be popularized and implemented toward future water saving, and high-quality irrigation system for planting grapes.

文章編號：1000-7601(2016)03-0102-06

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.03.16

收稿日期：2015-09-13

基金項目：國家自然科學基金“冷涼地區(qū)葡萄設施延后栽培水分品質(zhì)響應機理研究”(51269001)；國家自然科學基金“河西地區(qū)釀造葡萄水分調(diào)控品質(zhì)機理與控水調(diào)質(zhì)制度研究(51369002)；甘肅省青年科技基金計劃(1208RIYA017)

作者簡介：張曉霞(1989—)，女，甘肅張掖人，碩士研究生，主要從事節(jié)水灌溉。E-mail:1872875714@qq.com。 通信作者：成自勇(1956—)，男，甘肅秦安人，教授，博導，主要從事節(jié)水灌溉與灌區(qū)荒漠化防治研究。

中圖分類號：S274.1； S663.1

文獻標志碼：A