劉洪光,何新林,王雅琴,楊慧慧

(1石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院,現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團(tuán)重點(diǎn)試驗室,石河子832003;2新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)八師炮臺實驗站,石河子832000)

調(diào)虧灌溉對滴灌葡萄生長與產(chǎn)量的影響

劉洪光1,何新林1,王雅琴2,楊慧慧1

(1石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院,現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團(tuán)重點(diǎn)試驗室,石河子832003;2新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)八師炮臺實驗站,石河子832000)

近年來研究表明調(diào)虧灌溉可以增加產(chǎn)量、提高果實品質(zhì),通過滴灌技術(shù)和調(diào)虧灌溉理論相結(jié)合的方法研究調(diào)虧灌溉對滴灌葡萄生長與產(chǎn)量的影響,對滴灌技術(shù)的深入研究有一定的理論價值。通過田間小區(qū)試驗,對正常灌溉和調(diào)虧灌溉處理下滴灌葡萄的生長變化、產(chǎn)量變化進(jìn)行研究,結(jié)果表明:在葡萄萌芽期、抽穗期控制灌水下限為田間持水率的40%,葡萄產(chǎn)量最大,達(dá)到829.3 kg/667 m2;在抽穗期、開花期分別控制灌水下限為田間持水率的45%、50%可以起到疏花的作用,果粒重和果實直徑最大,但是產(chǎn)量最小,為699.1 kg/667m2;在著色成熟期控制灌水下限為田間持水率的45%,葡萄產(chǎn)量為795.6 kg/667m2。

滴灌;葡萄;調(diào)虧灌溉

Abstract:Research in recent years shows that regulated deficit irrigation can increase the yield and improve fruit quality of fruit trees.The paper analyses the growing character and yield variation of grapes under drip irrigation.The experiment reveals that the limit of irrigation is controlled at 40%of the field capacity during the grape sprouting period and the heading period,and the grape yield is the biggest,up to 829.3 kg/667m2.The limit of irrigation is controlled at respectively 45%and 50%of the field capacity during the bloom and fruit swelling period,which can make the flower reducing,increasing the fruit weight and having the biggest fruit,but the yield is the smallest one(699.1 kg/667m2).The limit of irrigation is controlled at 45%of the field capacity during the dyeing mature period,and the yield is 795.6 kg/667m2.

Key words:drip irrigation;grape;regulated deficit irrigation

滴灌自產(chǎn)生以來,以它節(jié)水、高產(chǎn)、綜合效益高的特點(diǎn)顯示了強(qiáng)大的生命力,目前已成為一項最有效的節(jié)水灌溉技術(shù)之一,在棉花、小麥、玉米等農(nóng)作物以及果樹灌溉方面[1-3]取得了巨大成效,極大地推進(jìn)了我國節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

20世紀(jì)70年代澳大利亞持續(xù)灌溉農(nóng)業(yè)研究所提出了調(diào)虧灌溉,在作物生長發(fā)育某些階段施加一定程度的水分脅迫,可以增加作物后期的抗旱能力,同時能夠引起同化物在不同器官間的重新分配,降低營養(yǎng)器官的生長冗余,提高作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù),改善某些作物的品質(zhì),起到節(jié)水、優(yōu)質(zhì)、高效的作用[4-7]。

本文利用滴灌技術(shù)針對新疆葡萄進(jìn)行調(diào)虧灌溉處理,通過監(jiān)測土壤相對含水量進(jìn)行灌溉控制,研究調(diào)虧灌溉對葡萄生長指標(biāo)和產(chǎn)量的影響,以發(fā)揮技術(shù)節(jié)水和生理節(jié)水的各自優(yōu)勢,這在新疆干旱區(qū)具有重要學(xué)術(shù)價值和實際意義。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗區(qū)位于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)121團(tuán)22連,地處北緯 4 4°51′,東經(jīng) 8 5°15′,試驗區(qū)面積 1 0 hm2。試驗地土壤為沙壤土,土壤部分物理性質(zhì)及肥力狀況為 :有 機(jī)質(zhì) 0 .713%,全磷 0 .064%,全氮0.061%,速氮52 mg/kg,速磷8 mg/kg,田間持水量33%,土壤容重1.59 g/cm3。

1.2 試驗材料

試驗用滴灌帶采用新疆天業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的單翼迷宮式滴灌帶,滴頭間距40 cm,滴頭流量2.6 L/h,直徑16 mm,滴灌帶鋪設(shè)方式為支管+毛管,毛管采用一行二管。

試驗葡萄選用4年生克瑞生品種,行距4 m,株距0.6 m,274株/667m2,連棚式小棚架。滴灌帶布置為2個滴灌帶設(shè)在葡萄根基部兩側(cè),第1個滴灌帶設(shè)在距葡萄根部20 cm處,第2個滴灌帶設(shè)在葡萄的另一側(cè),距第1個滴灌帶80 cm處。如圖1所示。

圖1 滴灌帶布置和取土點(diǎn)布置Fig.1 The layout of drip irrigation ribbon and dug point

1.3 試驗處理

在葡萄各生育期采用不同的水分處理,以土壤水分下限分別占田間持水量的百分比(土壤相對含水量)不同作為控制灌水量的指標(biāo),考慮到調(diào)虧灌溉的風(fēng)險性,共設(shè)計3個處理(表1),每個處理重復(fù)3次,共9個小區(qū),每個小區(qū)面積320 m2(8 m×40 m),設(shè)在一個輪灌區(qū)內(nèi),隨機(jī)排列,同時與大田試驗做對照。

表1 調(diào)虧灌溉各生育期不同水分處理Tab.1 Water disposals of regulated deficit irrigation on different growth

1.4 試驗測試項目與方法

1.4.1 灌水量控制與測定

對各處理小區(qū)每天早10:00(北京時間),進(jìn)行水分監(jiān)測,土壤含水量達(dá)到調(diào)虧灌溉的控制下限則灌溉,否則繼續(xù)監(jiān)測,直到達(dá)到控制指標(biāo)才進(jìn)行灌溉,不進(jìn)行調(diào)虧灌溉處理的小區(qū),按大田灌溉模式正常輪灌(灌水下限隨生育期不同略有變化)。每次灌水時,記錄各處理灌水時間及所用灌水量。

1.4.2 葡萄生長變化測定

在葡萄打頂前(5月31號前),每5～7天測量葡萄的葉片數(shù)、萄的枝條生長長度,5月下旬、7月中旬、8月上旬測葡萄葉面積指數(shù)變化,7月1號再測一次的葉片數(shù)總數(shù)。以上監(jiān)測指標(biāo)均為每個處理選擇3棵樹完全測量,葉片數(shù)、枝條長度為單枝條的平均值,葉面積指數(shù),葉片總數(shù)為單棵樹的平均值。

1.4.3 產(chǎn)量的測定

在葡萄成熟后,各處理選擇代表性植株,用天平稱量單粒重,單穗重,統(tǒng)計每株穗粒數(shù)。采取實收產(chǎn)量與代表點(diǎn)產(chǎn)量相結(jié)合,3個重復(fù)的平均值代表該處理實際的葡萄產(chǎn)量水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同調(diào)虧處理下滴灌葡萄灌水量狀況

試驗地從2009年4月28號開始第1次灌水(開墩水),灌水方式為溝灌,之后采用滴灌進(jìn)行灌溉,具體灌水時間和灌水量見表3。全生育期大田對照的灌水定額為420 m3/667 m2。

表2 各處理不同生育期內(nèi)的灌水量Tab.3 Water yields of different dispose in different growth

2.2 不同調(diào)虧處理下滴灌葡萄生長的變化

2.2.1 不同調(diào)虧處理對滴灌葡萄葉片數(shù)的影響

葡萄萌芽后,由于土壤水分的含水率不同,影響葉片的萌發(fā)生長速度,當(dāng)土壤水分較少時,葡萄的展葉和萌發(fā)新葉的速度會慢一些,根據(jù)對葡萄每個枝條的監(jiān)測,3個處理葡萄的單枝條的平均葉片數(shù)見圖2。

由圖2可見:葡萄5月31號打頂,葡萄的單個枝條的葉片數(shù)為12或13片,可以說明調(diào)虧灌溉對葡萄枝條上葉片的生長影響不大,只是5月葡萄葉片增加速度稍有不同。7月1號處理3葡萄的葉片數(shù)就明顯變大,打頂之后葡萄的果枝葉片不再增加(圖3),葉片增加都是葡萄打頂后偏枝生長的,說明前期進(jìn)行調(diào)虧有利于葡萄減少冗枝冗葉的生長,對果枝葉片個數(shù)影響很小。

圖2 葡萄單枝條的葉片數(shù)Fig.2 Single branch leaves number of grape

圖3 7月1號葡萄葉片總數(shù)Fig.3 The total number of grape leaves in July 1

2.2.2 不同調(diào)虧處理下滴灌葡萄枝條長度的變化

葡萄新的果枝萌生后,生長長度受到土壤水分的影響,根據(jù)對葡萄每個枝條的監(jiān)測進(jìn)行平均,3個處理葡萄的枝條生長長度隨時間變化見圖4。

從打頂后枝條的總長度看,處理3的最長,處理1,處理2兩者相差不大,說明在萌芽期、抽穗期對葡萄進(jìn)行調(diào)虧灌溉處理對抑制枝條的旺長有明顯作用,處理1在萌芽期調(diào)虧,因此生長前期(5月15號前后)枝條生長慢,但是到了抽穗期,雖然繼續(xù)調(diào)虧,但其生長長度有所加快,到了5月下旬與處理2長度持平,說明葡萄利用自身生理調(diào)節(jié),產(chǎn)生了補(bǔ)償生長作用。

2.2.3 不同調(diào)虧處理下滴灌葡萄葉面積變化

植物光合作用受葉面積的影響,葉面積生長受土壤水分的影響,根據(jù)對葡萄葉面積的完全監(jiān)測,3個處理葡萄的葉面積指數(shù)隨時間變化見圖5。

圖5顯示,在3個時期內(nèi),葡萄葉面積指數(shù)始終是處理1最小,處理3最大,說明葉面積指數(shù)受土壤水分的直接影響,且為正相關(guān)關(guān)系;6月初葡萄處于花期,3個處理葉面積指數(shù)相差較大,處理 1為0.48,而處理2、3在1.0以上,到了7月中旬葡萄處于果實膨大期,3個處理葉面積指數(shù)相差逐漸縮小;8月葡萄處于成熟染色期,3個處理葉面積指數(shù)基本相等,而此時是葡萄積累糖分、果酸含量、Vc等營養(yǎng)物質(zhì)的重要時期,可能正是調(diào)虧灌溉會使葡萄的品質(zhì)變好的原因。

圖4 葡萄枝條長度隨時間變化Fig.4 The variation of grape branch length over time

圖5 葉面積指數(shù)隨時間變化Fig.5 The variation of leaf area index over time

2.3 不同調(diào)虧處理下滴灌葡萄產(chǎn)量的分析

為了研究不同灌水處理下的葡萄產(chǎn)量情況,將各處理的葡萄產(chǎn)量情況列于表4。

各處理的灌水量大小依次為處理3、處理1、處理2,從表4可知:處理1產(chǎn)量最大,達(dá)到829.3 kg/667m2,處理3次之,處理2產(chǎn)量最小。因此,從作物對缺水的敏感指數(shù)來看,果實膨大期葡萄對缺水的反應(yīng)最敏感。

作物在經(jīng)歷一定的水分虧缺條件后,給予改善所呈現(xiàn)出的生產(chǎn)量快速恢復(fù)的現(xiàn)象稱為補(bǔ)償效應(yīng),如產(chǎn)量顯著提高則稱為超補(bǔ)償效應(yīng)[10-12]。從本試驗來看,在葡萄的萌芽期、抽穗期控制灌水下限為田間持水率的40%進(jìn)行調(diào)虧可以獲得超補(bǔ)償生長效應(yīng)。處理1經(jīng)過調(diào)虧處理后其產(chǎn)量增加明顯,正是調(diào)虧后補(bǔ)償生長了起了作用,其單穗重、單位產(chǎn)量都最大。處理2在花期進(jìn)行調(diào)虧處理,其果實的直徑和果粒重都最大,主要原因是經(jīng)過調(diào)虧處理達(dá)到了疏花的作用,使生長較為弱勢的受精花脫落,優(yōu)化了果粒生長環(huán)境,但是其單位產(chǎn)量下降了。因此,若以單位產(chǎn)量最大為目標(biāo),則在葡萄的花期和果實膨大期需保證灌溉,以避免葡萄受到水分脅迫。

表4 不同調(diào)虧處理下的葡萄產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量Tab.4 The yield of grapes in different dispose Regulated Deficit Irrigation

3 討論與結(jié)論

在葡萄的萌芽期和抽穗期設(shè)置土壤相對含水量為40%進(jìn)行調(diào)虧灌溉,葡萄單個枝條的葉片數(shù)在打頂前都為12片左右,與正常灌溉相比差別不大,但是到7月1日,調(diào)虧灌溉處理的葉片總數(shù)比正常灌溉的減少了30%,這說明調(diào)虧灌溉有利于減少葡萄后期冗枝和冗葉的生長;在抽穗期進(jìn)行調(diào)虧灌溉可以使枝條長度減少18%,對抑制枝條的旺長有明顯作用;調(diào)虧灌溉對葡萄前期葉面積指數(shù)影響大,但是復(fù)水后差距逐漸縮小,到了成熟染色期葉面積指數(shù)水平與正常灌溉的基本相同。

在葡萄的萌芽期和抽穗期進(jìn)行調(diào)虧灌溉可以發(fā)揮調(diào)虧后的補(bǔ)償生長效應(yīng),對沙壤土而言,調(diào)虧的下限為土壤含水率的40%可使葡萄產(chǎn)量增加4.6%;在葡萄的花期進(jìn)行調(diào)虧灌溉可以起到疏花的效果,使葡萄單粒重增加,優(yōu)化葡萄果穗的空間分布,但產(chǎn)量下降12%。葡萄生育期后期進(jìn)行適當(dāng)調(diào)虧,其補(bǔ)償生長的效應(yīng)在當(dāng)年度不能發(fā)揮,其產(chǎn)量略有下降,但影響不大,因此,從水資源的綜合效益考慮,可以將水適當(dāng)分配給其他作物。

調(diào)虧灌溉的時機(jī)和程度是研究的難點(diǎn),在眾多調(diào)虧指標(biāo)中,如土壤含水率、土壤負(fù)壓、ABA脫落酸、甜菜堿、冠層溫度變化等,選擇一個簡單易行的指標(biāo),并給出各個生育期調(diào)虧的合理閾值,在實際生產(chǎn)實踐中有重要意義。

[1]李予霞,崔百明,董新平,等.PEG處理下葡萄試管苗脯氨酸及內(nèi)源ABA含量變化的研究[J].石河子大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2004,22(2):43-45.

[2]郁松林,肖年湘,王春飛.植物生長調(diào)節(jié)劑對葡萄果實品質(zhì)調(diào)控的研究進(jìn)展[J].石河子大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2008,26(8):439-442.

[3]郭松年,張芮.膜下調(diào)虧滴灌對制種玉米耗水規(guī)律及產(chǎn)量的影響[J].灌溉排水學(xué)報,2009(3),21-25.

[4]Abrisqueta J M,MounzerO L,Ruiz-Sánchez M C.Root dynamics of peach trees submitted to partial root-zone drying and continuous deficit irrigation[J].Agricultural Water Management,2008,95(8):959-967.

[5]Fallahi,Esmaeil1.Tree Growth,Yield,Fruit quality,and mineral partitioning in‘Pacific Gala’apple as affected by rootstocks and irrigation methods[J].International Journal of Fruit Science,2007,7(1):3-24.

[6]楊昌慶,徐教風(fēng).果園滴灌技術(shù)及效益分析[J].煙臺果樹,1995(1):25-26.

[7]張修宇,潘建波,李斌.調(diào)虧灌溉節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)影響因素的研究進(jìn)展[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報,2006(4),21-24.

[8]雷志棟,楊詩秀,謝森傳.土壤水動力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1998:258-261.

[9]Anne-Maree,Boland,et al.The effect of regulated deficit irrigation on tree water use and growth of peach[J].Journal of Horticultural Science,1993,68(2):261-264.

[10]郭相平,康紹忠.調(diào)虧灌溉-節(jié)水灌溉的新思路[J].西北水資源與水工程,1998(4):12-15.

[11]王和洲,張曉萍.調(diào)虧灌溉條件下的作物水分生態(tài)生理研究進(jìn)展[J].灌溉排水,2001(4),20-23.

[12]山侖.旱地農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨向[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2002,35(7):848-855.

Effects of Regulated Deficit Irrigation on Growing and Yield of Drip Irrigated Drip Irrigated

LIU Hongguang1,HE Xinlin1,YANG Huihui1,WANG Yaqin2
(College of Water Conservancy and Architectural Engineering,Shihezi University,Shihezi,832003,China;2 Xinjiang Production and Construction Corps Division 8 Paotai Experiment Station,Shihezi 832000,China)

S665.1

A

1007-7383(2010)05-0610-04

2010-02-22

科技支疆計劃項目(2008ZJ03)。

劉洪光(1980-),男,實驗師,從事農(nóng)業(yè)高效用水研究;e-mail:lhg123@shzu.edu.cn。

何新林(1965-),男,教授,從事農(nóng)業(yè)高效用水、水資源優(yōu)化配置和生態(tài)節(jié)水研究;e-mail:hexinlin2002@163.com。