張興國(guó)，胡笑濤，冉 輝，杜 斌，李濤龍，郝 哲，弓俊武

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100；2.陜西省榆林市農(nóng)墾農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)站，陜西 榆林 719000；3.陜西省榆林市魚河農(nóng)場(chǎng)，陜西 榆林 719000)

在我國(guó)葡萄產(chǎn)業(yè)中，鮮食葡萄生產(chǎn)占比達(dá)到80%以上[1]，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。設(shè)施果樹栽培主要是利用溫室、塑料大棚等農(nóng)業(yè)工程設(shè)施改變作物生長(zhǎng)環(huán)境的一種露地自然栽培特殊形式，在保證果品新鮮和反季節(jié)供應(yīng)方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，陜北地區(qū)通過(guò)采取果樹的設(shè)施栽培形式，取得了一定的生產(chǎn)效益，但由于缺乏科學(xué)的指導(dǎo)，在設(shè)施農(nóng)業(yè)中仍然沿用著大水大肥的傳統(tǒng)灌溉施肥模式，不僅造成了水肥的大量浪費(fèi)，同時(shí)使果實(shí)品質(zhì)大打折扣[2]，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)效益的提升。

研究表明，土壤水肥狀況是影響果實(shí)品質(zhì)的主要因素[3]，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行農(nóng)田灌溉有利于協(xié)調(diào)土壤的水、肥、氣、熱，從而有助于作物品質(zhì)的提高[4]。針對(duì)不同水肥處理對(duì)于葡萄品質(zhì)的影響，前人已經(jīng)有了不少的研究，朱潔等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在一定灌水范圍內(nèi)，減少灌水量可以使可溶性固形物含量增加，減少施肥量可以使可滴定酸含量顯著降低；殷飛等[6]研究表明，適當(dāng)?shù)販p少灌水量，可以使葡萄果實(shí)可溶性糖含量提高，過(guò)多的灌水量會(huì)導(dǎo)致葡萄Vc含量降低；黃英等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在高肥水平下，葡萄果實(shí)縱徑隨灌水量的降低而減小，低肥水平下，隨灌水量的降低先增大后減小，葡萄果形指數(shù)隨灌水量的降低表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)，中肥水平下，果形指數(shù)隨灌水量的降低而減小。施明等[8]對(duì)釀酒葡萄的研究表明，滴灌施肥條件下，葡萄果實(shí)的可溶性糖含量高于傳統(tǒng)溝灌，糖酸比增大，總酸度降低。但以上研究主要集中在對(duì)少數(shù)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析和比較上，以葡萄綜合品質(zhì)為目標(biāo)的研究較少。作物綜合品質(zhì)是對(duì)其各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)的一個(gè)綜合評(píng)判，可以克服僅對(duì)個(gè)別品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行比較的局限性，通常是反映作物種質(zhì)資源優(yōu)劣的一個(gè)重要參考指標(biāo)[9,10]。主成分分析法是利用較少的幾個(gè)綜合指標(biāo)來(lái)綜合描述原來(lái)眾多指標(biāo)的大部分信息，可以較為全面地反映果實(shí)的品質(zhì)性狀，相較于一般的品質(zhì)評(píng)價(jià)方法更為科學(xué)合理[11]。

本研究通過(guò)設(shè)置不同的灌水方式和水肥用量，探討不同水肥處理對(duì)設(shè)施溫室葡萄品質(zhì)的影響，并選出最優(yōu)的葡萄綜合品質(zhì)對(duì)應(yīng)的水肥組合，以期為該地區(qū)溫室葡萄栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)簡(jiǎn)介

試驗(yàn)于2017年2月13日至2017年6月11日在陜西省榆林市魚河農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)點(diǎn)位于東徑108°58′，北緯37°49′，氣候類型為典型的大陸性邊緣季風(fēng)氣候。年平均降水量為365.7 mm，且多集中在夏季。年平均氣溫8.3 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)2 893.5 h，5-8月日照較多，12月至次年2月較少。土壤類型為風(fēng)沙土類，土壤部分物理和肥力狀況如下：田間持水量13%(質(zhì)量含水率)，土壤容重1.64 g/cm3，土壤銨態(tài)氮7.48 mg/kg，硝態(tài)氮22.91 mg/kg，有效磷4.07 mg/kg，有效鉀163.47 mg/kg。供試材料為早熟品種5 a 生“6-12”葡萄，溫室大棚為東西走向，長(zhǎng)70 m，寬9 m，葡萄為寬窄行種植，大行寬1.0 m，小行寬0.5 m，每行栽植14株葡萄，株距為0.6 m。溫室于2017年1月5日開始揭棚并進(jìn)行人工升溫，試驗(yàn)期間，葡萄生育期內(nèi)溫室中日平均溫度和相對(duì)濕度情況見圖1。

圖1 葡萄全生育期溫室內(nèi)日平均溫度和相對(duì)濕度Fig.1 The daily average temperature and relative humidity during the whole growth period of the grape in the greenhouse

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)以傳統(tǒng)溝灌施肥為對(duì)照CK，灌水和施肥時(shí)間按照當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)進(jìn)行。滴灌采用水肥一體化方式，灌水與施肥進(jìn)行完全組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共9個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)。灌水定額采用土壤水分上限與下限控制，上限均為田間持水率，下限在萌芽期、抽蔓期和著色成熟期采用65%田間持水率，花期和果實(shí)膨大期采用70%田間持水率；計(jì)劃濕潤(rùn)層深度50 cm，滴灌濕潤(rùn)比為80%。灌水量設(shè)3個(gè)水平，分別為W1、W2和W3。灌水定額計(jì)算如下：

M=0.1 (β田-β0)Hpγ[12]

式中：M為灌水定額，mm；β田為田間持水量，%；β0為土壤水分下限，%；H為計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，m；p為滴灌濕潤(rùn)比，%；γ為土壤容重，t/m3。

灌水間隔按照W1處理小區(qū)是否到達(dá)下限確定灌水時(shí)間，所有處理同時(shí)灌水。施肥設(shè)置高肥(F1，930 kg/hm2)、中肥(F2，840 kg/hm2)和低肥(F3，750 kg/hm2)3個(gè)水平，追肥分3個(gè)時(shí)期進(jìn)行，即萌芽期和抽蔓期占總施肥量20%、花期和果實(shí)膨大期占60%、著色成熟期占20%，折算為液態(tài)肥數(shù)量按灌水次數(shù)平均隨水滴灌施入田間。施肥N、P、K比例為1∶0.6∶1.2。各處理全生育期內(nèi)總灌水量、施肥量具體見表1。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 果實(shí)外觀品質(zhì)

在果實(shí)采收期，每個(gè)處理隨機(jī)選取30顆葡萄果粒進(jìn)行測(cè)定，取其平均值作為最終結(jié)果。 對(duì)果實(shí)的縱徑和橫徑用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)定，并采用縱徑與橫徑的比值計(jì)算果形指數(shù)，紅色葡萄果實(shí)顏色指數(shù)CIRG采用盧彩玉[13]的方法測(cè)定，其值越大，則果皮紅色程度越深，葡萄單粒重采用精度為0.01 g的電子天平稱量。

表1 各處理全生育期內(nèi)總灌水量和施肥量Tab.1 Total irrigation amount and fertilizer amount during the whole growth period

1.3.2 果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

在果實(shí)采收期，每個(gè)處理隨機(jī)摘取30顆果粒進(jìn)行其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定，并取其平均值作為最終結(jié)果。利用手持式折光儀對(duì)果實(shí)可溶性固形物含量進(jìn)行測(cè)定，果實(shí)可溶性糖含量采用蒽酮比色法進(jìn)行測(cè)定，用NaOH滴定法測(cè)定果實(shí)可滴定酸含量，并以果實(shí)可溶性固形物含量與可滴定酸含量的比值描述果實(shí)固酸比，以可溶性糖含量與可滴定酸含量的比值描述糖酸比，果實(shí)Vc含量采用二氯靛酚鈉滴定法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和繪圖；利用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥處理對(duì)葡萄品質(zhì)的影響

表2給出了滴灌施肥處理W1F1與對(duì)照CK條件下葡萄品質(zhì)的比較結(jié)果，從表2中可以看出，滴灌施肥顯著提高了葡萄的可溶性固形物、固酸比和糖酸比，可溶性糖含量也有一定程度的提高，同時(shí)，滴灌施肥也使果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、果形指數(shù)、CIRG、單粒重等外觀品質(zhì)以及Vc含量有所降低，考慮到滴灌施肥W1F1比對(duì)照CK節(jié)水36.5%、節(jié)肥16.7%，表明滴灌施肥是一種合理高效的灌水施肥方式。

表2 不同灌水施肥方式下葡萄品質(zhì)比較Tab.2 Comparison of grape quality under different irrigation and fertilization methods

注：同一行數(shù)據(jù)的不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。CIRG表示紅色葡萄果實(shí)顏色指數(shù)，下同。

由表3可知，滴灌施肥條件下，不同的水肥處理對(duì)葡萄果實(shí)的外觀品質(zhì)產(chǎn)生極顯著的影響。對(duì)于果實(shí)縱徑，處理W1F2最大，達(dá)到23.81 mm，其次為處理W2F2、W2F3，處理W1F3最小，達(dá)到21.22 mm，與處理W1F2相比差異顯著，灌水作用、施肥作用、水肥交互作用對(duì)果實(shí)縱徑的影響均達(dá)到極顯著水平；對(duì)于果實(shí)橫徑，處理W2F3最大，達(dá)到22.71 mm，處理W1F3最小，達(dá)到21.45 mm，與處理W2F3相比差異顯著，水肥交互作用對(duì)果實(shí)橫徑的影響達(dá)到極顯著水平，施肥作用對(duì)果實(shí)橫徑的影響不顯著；對(duì)果形指數(shù)而言，處理W1F2最大，達(dá)到1.055，處理W1F3最小，達(dá)到0.989，2者之間差異顯著，施肥作用、水肥交互作用對(duì)果形指數(shù)的影響均達(dá)到極顯著水平，灌水作用對(duì)果形指數(shù)影響不顯著；不同水肥處理下葡萄果實(shí)CIRG的大小為4.50～5.79，其中處理W3F2對(duì)應(yīng)的CIRG值最大，處理W1F1對(duì)應(yīng)的CIRG值最小，2者之間存在顯著的差異，灌水量相同時(shí)，隨著施肥量的增加CIRG呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，灌水作用、施肥作用、水肥交互作用均對(duì)CIRG產(chǎn)生極顯著的影響；對(duì)于果實(shí)單粒重，處理W2F2最大，單粒重達(dá)到7.44 g，處理W1F3最小，單粒重達(dá)到6.13 g，2者之間差異顯著，從對(duì)果實(shí)單粒重的影響程度而言，水肥交互作用>灌水作用>施肥作用。

表3 滴灌不同水肥處理對(duì)葡萄外觀品質(zhì)的影響Tab.3 Effect of different fertigation treatment on grape appearance quality

注：同一列中不同的小寫字母表示差異顯著。*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)。下同。

比較不同水肥處理下果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的差異(表4)，對(duì)于果實(shí)可溶性固形物，處理W3F1最大，其含量達(dá)到15.33%，其次為W1F2、GW3F1、W2F3，處理W3F3最小，其含量達(dá)到11.43%，且與其他處理之間存在顯著性差異，灌水作用、施肥作用、水肥交互作用對(duì)可溶性固形物的影響均達(dá)到極顯著水平；對(duì)于果實(shí)可溶性糖，處理W1F2最大，達(dá)到9.34%，處理W3F3最小，為5.18%，其他各處理之間均存在顯著性差異，從整體上看，果實(shí)可溶性糖含量隨著灌水量的減少逐漸降低，灌水作用、施肥作用、水肥交互作用均對(duì)果實(shí)可溶性糖含量產(chǎn)生極顯著影響；對(duì)于果實(shí)可滴定酸含量，處理W1F3最大，其含量達(dá)到1.05%，處理W2F3最小，其含量達(dá)到0.6%，灌水作用、水肥交互作用均對(duì)果實(shí)可滴定酸含量產(chǎn)生極顯著影響，施肥作用對(duì)果實(shí)可滴定酸含量影響不顯著；不同水肥處理下，果實(shí)固酸比大小為11.15～21.90，其中處理W3F1對(duì)應(yīng)的果實(shí)固酸比最大，處理W3F3對(duì)應(yīng)的果實(shí)固酸比最小，2者之間差異顯著，灌水作用、水肥交互作用均對(duì)果實(shí)固酸比產(chǎn)生極顯著影響，施肥作用對(duì)果實(shí)固酸比影響不顯著；不同水肥處理下，果實(shí)糖酸比大小為5.06～12.16，其中處理W2F3對(duì)應(yīng)的果實(shí)糖酸比最大，處理W3F3對(duì)應(yīng)的果實(shí)糖酸比最小，2者之間差異顯著，灌水作用、水肥交互作用均對(duì)果實(shí)糖酸比產(chǎn)生極顯著影響，施肥作用對(duì)果實(shí)糖酸比影響不顯著；對(duì)于果實(shí)Vc含量，處理W3F2最大，達(dá)到0.095 3 mg/g，處理W1F1最小，達(dá)到0.046 7 mg/g，2者之間差異達(dá)到顯著性水平，灌水作用、施肥作用以及水肥交互作用對(duì)果實(shí)Vc含量的影響均不顯著。

表4 滴灌不同水肥處理對(duì)葡萄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響Tab.4 Effect of different fertigation treatment on grape nutritional quality

2.2 不同水肥處理葡萄果實(shí)品質(zhì)主成分分析和綜合評(píng)價(jià)

表5 主要主成分的特征值、貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率Tab.5 Characteristics of the main components, the value of the contribution rate and the cumulative contribution rate

根據(jù)主成分分析得到相關(guān)矩陣的特征根、特征根的方差貢獻(xiàn)率以及累積貢獻(xiàn)率(表5)，由主成分個(gè)數(shù)提取原則(主成分對(duì)應(yīng)的特征值大于1)，可取前3個(gè)主成分作為評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo)，且前3項(xiàng)特征根的累積貢獻(xiàn)率為85.993%，即前3個(gè)主成分可以代表全部資源85.993%的信息量。

表6給出了不同水肥處理分別對(duì)應(yīng)的第1主成分、第2主成分、第3主成分得分D1、D2、D3以及主成分綜合得分D，根據(jù)D值的大小對(duì)不同水肥處理下葡萄果實(shí)綜合品質(zhì)的優(yōu)劣進(jìn)行排序，由排序結(jié)果可知，處理W2F3的葡萄果實(shí)綜合品質(zhì)最好，處理W3F3葡萄果實(shí)綜合品質(zhì)最差，這說(shuō)明適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行虧水和減少肥料用量可以提高葡萄綜合品質(zhì)，但是過(guò)多或過(guò)少的水肥供給都會(huì)導(dǎo)致葡萄綜合品質(zhì)降低。

3 討 論

表6 不同水肥處理果實(shí)綜合品質(zhì)評(píng)判結(jié)果Tab.6 The fruit quality evaluation results of different water and fertilizer treatments

水肥供給是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素，2者之間既相互促進(jìn)又相互制約[14]。關(guān)于滴灌施肥對(duì)于葡萄品質(zhì)的影響，前人作了很多的研究，大都表明，滴灌施肥能夠在顯著減少水肥用量的前提下，改善葡萄果實(shí)的品質(zhì)[8,15]。本研究通過(guò)對(duì)比滴灌處理W1F1與傳統(tǒng)溝灌處理CK下葡萄果實(shí)品質(zhì)的差異發(fā)現(xiàn)，滴灌施肥可以顯著提高葡萄果實(shí)的可溶性固形物、固酸比、糖酸比，同時(shí)果實(shí)可溶性糖含量也有一定程度的增加，但是在外觀品質(zhì)上包括果實(shí)縱徑、橫徑、果形指數(shù)、CIRG、單粒重滴灌處理會(huì)有一定程度的減小，但降低幅度不顯著，這說(shuō)明果實(shí)品質(zhì)和大小之間存在一定的相互制約關(guān)系，滴灌施肥相對(duì)較小的果重使果實(shí)營(yíng)養(yǎng)濃度增大[16]，同時(shí)考慮到滴灌施肥處理W1F1相比對(duì)照CK節(jié)水36.5%、節(jié)肥16.7%，表明滴灌施肥是一種更為合理高效的灌水施肥方式。本研究發(fā)現(xiàn)，滴灌施肥條件下，不同的水肥處理對(duì)葡萄外觀品質(zhì)有著極顯著的影響，在高水和中水灌水水平，葡萄果實(shí)縱徑和單粒重隨著施肥量的增加先增大后減小，在低水水平下隨著施肥量的增加單粒重逐漸增大，果實(shí)單粒重在處理W2F2下達(dá)到最大，這表明，適當(dāng)?shù)奶澦瓦m量的施肥可以提高葡萄果實(shí)單粒重[7]；紅色葡萄果實(shí)顏色指數(shù)CIRG總體上隨著灌水量的增大而減小，這與盧彩玉等[13]的研究結(jié)果相似，另外，在同一灌水水平下，隨著施肥量的增加CIRG和果形指數(shù)均表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)；隨著灌水量的增加，果實(shí)橫徑整體上表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)，在W2F3達(dá)到最大。本試驗(yàn)結(jié)果表明，滴灌施肥條件下，除果實(shí)Vc含量外，不同水肥處理對(duì)葡萄各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均有極顯著影響，葡萄果實(shí)可溶性固形物、可溶性糖含量，分別在處理W3F1和W1F2達(dá)到最大值，果實(shí)可溶性糖含量總體上表現(xiàn)出隨灌水量增加逐漸增大的趨勢(shì)，這與李磊等[17]得出隨著灌水量的增加，葡萄果實(shí)可溶性糖含量呈先增大后減小的趨勢(shì)存在著類似之處，但王海龍等[18]研究表明，適當(dāng)?shù)販p少灌水量能夠使葡萄果實(shí)的可溶性糖含量增加，鄭睿等[19]研究表明，增大灌水量不利于糖分的積累，表現(xiàn)出一定的“稀釋效應(yīng)”，這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致，這可能是因?yàn)楸狙芯恐幸苑收{(diào)水削弱了灌水量多不利于糖分積累這一不利因素，從而使得在較高的灌水水平下葡萄果實(shí)依然獲得了較高的可溶性糖含量[19];在同一灌水水平下，隨著施肥量的增加，可溶性固形物、可溶性糖、固酸比、糖酸比與可滴定酸均呈現(xiàn)完全相反的變化趨勢(shì),這說(shuō)明葡萄果實(shí)中含糖量和含酸量之間存在一定的相互制約關(guān)系。本研究通過(guò)對(duì)葡萄多項(xiàng)品質(zhì)的主成分分析，得出了不同水肥處理下葡萄果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)判結(jié)果，即處理W2F3葡萄果實(shí)綜合品質(zhì)最優(yōu)，其次為處理W1F2、W1F2，綜合品質(zhì)最差的是處理W3F3，溝灌處理的果實(shí)品質(zhì)處于中下水平，這進(jìn)一步表明利用滴灌使肥隨水施入能夠明顯提升果實(shí)品質(zhì)，并且可以節(jié)約水肥用量，但應(yīng)該使水肥供給維持在一個(gè)適當(dāng)?shù)乃?，過(guò)多或過(guò)少的水肥用量反而會(huì)降低葡萄品質(zhì)。

4 結(jié) 論

本文針對(duì)不同水肥處理下溫室葡萄果實(shí)品質(zhì)的分析和討論，得出以下結(jié)論。

(1)與傳統(tǒng)溝灌施肥相比，滴灌施肥方式在顯著節(jié)約水肥用量的前提下，能夠顯著提升葡萄的綜合品質(zhì)，是一種更為高效合理的灌溉施肥方式。

(2)滴灌施肥條件下，除果實(shí)Vc含量外，不同的水肥處理對(duì)于葡萄各項(xiàng)果實(shí)品質(zhì)的調(diào)控均具有極顯著的影響，水肥交互作用明顯。

(3)通過(guò)對(duì)各處理多項(xiàng)果實(shí)品質(zhì)的主成分分析，對(duì)葡萄品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)判，得出滴灌處理中水低肥W2F3即灌水量為3 045 m3/hm2、施肥量為750 kg/hm2時(shí)葡萄果實(shí)綜合品質(zhì)最優(yōu)，是提高溫室葡萄品質(zhì)的有效灌水施肥模式，可為實(shí)際生產(chǎn)提供科學(xué)的理論支持和參考。

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