陳麗楠，劉秀春，韓曉日，孫占祥，榮傳勝

(1.遼寧省果樹科學(xué)研究所，遼寧 熊岳 115009； 2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧 沈陽 110866；3.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧 沈陽 110161)

遼寧省是我國葡萄的主要產(chǎn)區(qū)和優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)之一，鮮食葡萄面積和產(chǎn)量一直處于全國第1位[1]。葡萄因其生長量大、生長周期長、正常生長結(jié)果多，因此需要一定的灌溉條件，現(xiàn)在灌水方式多以傳統(tǒng)大水漫灌為主，灌溉水利用率極低，不僅造成了極大的水資源浪費，同時引起果樹營養(yǎng)生長旺盛。另外，部分果農(nóng)為了追求高產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益，過量使用化肥，導(dǎo)致果實品質(zhì)變差，化肥利用率極低，造成化肥資源的嚴重浪費，環(huán)境風險增加。因此，研究節(jié)水灌溉和合理施肥制度對提高葡萄園水肥利用效率、改善果實品質(zhì)等具有重要意義。

近年來，基于根系干旱信號傳遞與氣孔最優(yōu)調(diào)節(jié)理論的根區(qū)交替灌溉技術(shù)被證明是一種高效可行的節(jié)水技術(shù)[2]。目前，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于根區(qū)交替灌溉在促進果樹生長、光合特性、水分利用率等方面進行了報道。杜太生等[3]研究表明，在葡萄根系分區(qū)交替滴灌可以調(diào)控營養(yǎng)生長與生殖生長，減少生長冗余，提高水分利用效率。DE SOUZA等[4]、綦偉等[5]研究表明，分根交替灌溉可顯著降低氣孔開度，降低無效蒸騰，使水分利用效率提高。SHAO等[6]研究發(fā)現(xiàn)，分根交替灌溉處理在降低氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率的同時，植株冗余生長和修剪工作量也得到有效降低。馬懷宇等[7]研究表明，蘋果半根交替灌溉處理在減少灌水量的同時能維持較高的光合效率。畢彥勇等[8]研究發(fā)現(xiàn)，根系分區(qū)交替灌溉處理可抑制油桃新梢生長，果實成熟期較常規(guī)灌溉提前，產(chǎn)量未受影響，果實硬度降低，可溶性固形物含量高于常規(guī)灌溉，根系分區(qū)交替灌溉比常規(guī)灌溉節(jié)水且水分利用效率提高。ZEGBE等[9]研究表明，分根交替灌溉處理蘋果可溶性固形物含量比常規(guī)灌溉的高。氮素是果樹生長發(fā)育必需營養(yǎng)元素，不僅需求量較大，而且其吸收利用與水分供應(yīng)密切相關(guān)，灌溉方式和施氮量對果樹品質(zhì)起著決定性作用，在根區(qū)交替灌溉方式下，如何合理施肥、提高肥料利用效率和果實品質(zhì)成為水肥耦合研究的熱點，目前交替灌溉與施肥在蘋果、黃瓜等作物上已有研究報道[10-11]，但在葡萄生產(chǎn)中的相關(guān)研究尚鮮見報道。鑒于此，選擇遼寧省主栽葡萄品種遼峰葡萄為研究對象，研究根區(qū)交替灌溉和施氮量耦合對葡萄冗余生長、葉片光合特性以及果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為葡萄的優(yōu)質(zhì)高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

試驗于2018年在遼寧省果樹科學(xué)研究所進行。供試果樹為4年生遼峰葡萄(Vitisvinifera‘Liaofeng’)，單株雙蔓，試驗葡萄樹在新梢生長期每株兩側(cè)蔓各留取9個枝條，每側(cè)蔓留6串果，以確保枝量和掛果量一致性。株行距為0.5 m×5.0 m，東西行向，果園病蟲害防治、修剪等管理統(tǒng)一進行。果園地勢平坦，土壤類型為棕壤土，土壤含有機質(zhì)30.68 g/kg、全氮1.35 g/kg、有效磷88.6 mg/kg、速效鉀233.9 mg/kg，pH值6.86，容重1.73 g/cm3，田間持水量33%。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置2個灌溉方式：①常規(guī)灌溉(Conventional irrigation，CI)，即常規(guī)漫灌，采用澆灌模式在樹盤內(nèi)進行充分灌溉，每次灌溉量為40 L/株；②根區(qū)交替灌溉(Alternate partial root-zone drip irrigation，AI)，在距葡萄樹基部10 cm處的南北兩側(cè)鋪設(shè)2條滴灌管，每次灌水時打開一側(cè)滴灌管，另一側(cè)關(guān)閉，兩側(cè)滴灌管輪流交替灌水，灌水量為CI的1/2，每20 d灌溉1次，灌溉量采用安裝的水表進行計量。每個灌溉方式下設(shè)3個施氮水平：①不施氮肥(NN，0 kg/hm2純氮)；②推薦施氮量(RN，100 kg/hm2純氮，即減施氮肥)；③習慣施氮量(FN，200 kg/hm2純氮)。各處理施純磷75 kg/hm2、純鉀150 kg/hm2，于葡萄花后和果實膨大期各施入50%，氮肥為尿素(N 46%)，磷肥為過磷酸鈣(P2O518%)，鉀肥為硫酸鉀(K2O 50%)。常規(guī)灌溉量和施肥量通過調(diào)查農(nóng)民實際生產(chǎn)確定，優(yōu)化的氮肥施用量根據(jù)土壤養(yǎng)分平衡法公式計算，其中，計劃產(chǎn)量為16 000 kg/hm2。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 新梢生長量 在葡萄萌芽后每株選3個新梢標記，每個處理選擇10株求平均值。在新梢摘心前，測定葡萄新梢長度。在葡萄轉(zhuǎn)色期測定新梢粗度。新梢長度采用卷尺測量，新梢粗度用游標卡尺測定第4節(jié)位中部位置，精度0.01 mm。

1.3.2 修剪量 整個生育期間共修剪3次，時間分別為6月14日、7月13日和8月5日，對不同時期修剪的新梢分莖稈、葉片、葉柄、卷須等部位稱質(zhì)量，并測含水量，計算全年修剪總量。

1.3.3 光合參數(shù) 于果實膨大期在晴朗無云天氣9:30—11:00，選取葡萄上部結(jié)果枝新梢節(jié)間第5片健康葉片(標記)，使用Li-6400便攜式光合儀測定葉片凈光合速率[Pn，μmol/(m2·s)]、蒸騰速率[Tr，mmol/(m2·s)]、氣孔導(dǎo)度[Gs，mmol/(m2·s)]等光合參數(shù)，并計算瞬時水分利用效率(iWUE，mmol/mol)：iWUE=Pn/Tr，每個處理測定5株求平均值。

1.3.4 產(chǎn)量和品質(zhì) 于9月15日果實成熟期，將每個處理全株果取下稱質(zhì)量，取上中下3串果，將果實混合測定可溶性糖、可滴定酸、維生素C(Vc)含量等果實品質(zhì)指標?？扇苄蕴呛坎捎幂焱壬y定，可滴定酸含量采用NaOH滴定法測定，Vc含量采用2,6-二氯苯酚吲哚染料滴定法測定[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，DPS V 7.65軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 根區(qū)交替灌溉下減施氮肥對葡萄新梢生長的影響

由圖1可知，隨著施氮量的增加新梢長度呈現(xiàn)增加趨勢。在相同施氮量下，AI處理新梢長度低于CI處理，其中在RN和FN施氮量下2種灌溉方式間新梢長度差異顯著(P<0.05)。從水氮互作來看，以CIFN處理新梢長度最大，分別比AIRN和AIFN處理提高11.9%和6.8%。與CI處理相比，不同施氮量下AI處理新梢粗度增加，灌溉方式和施氮量對新梢粗度的影響均未達顯著水平。表明常規(guī)漫灌和高施氮量使葡萄新梢旺長，根區(qū)交替灌溉在節(jié)約50%的灌水量下，與推薦施氮量互作能夠調(diào)控新梢的生長，降低新梢長度。

不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05),下同Different small letter mean significant difference at 0.05 level among treatments.The same below圖1 不同灌溉方式與施氮量對葡萄新梢長度(A)和粗度(B)的影響Fig.1 Effect of different irrigation methods and N applied rates on new shoots length(A) and diameter(B)

2.2 根區(qū)交替灌溉下減施氮肥對葡萄新梢修剪量的影響

修剪量為衡量葡萄營養(yǎng)生長的指標，葡萄生長整個生育期共進行3次修剪，累加得到葡萄樹的周年冗余生長量。從表1可知，不同灌溉方式下，施氮處理新梢修剪量高于不施氮肥處理，CI處理下，F(xiàn)N比RN處理總修剪量高6.4%，AI處理下，F(xiàn)N比RN處理總修剪量高18.9%(P<0.05)。不同部位的修剪量總體以常規(guī)灌溉方式下習慣施氮處理最高。與CI相比，AI處理(氮素處理均值)葉片修剪量降低19.8%，葉柄修剪量降低17.0%，新梢莖稈修剪量降低26.5%，卷須修剪量降低20.8%，樹體總修剪量降低21.1%，差異均達顯著水平(P<0.05)。灌溉方式和施氮量對新梢修剪量的影響均達差異極顯著水平。表明常規(guī)漫灌和高施氮量引起了過量的營養(yǎng)生長，因此帶走的養(yǎng)分量也較多，根區(qū)交替灌溉處理能夠降低葡萄的冗余生長量。

表1 不同灌溉方式與施氮量對葡萄新梢修剪量的影響 g/株Tab.1 Effect of different irrigation methods and N applied rates on new shoot pruning quantities g/plant

注:同欄內(nèi)同列不同字母表示在0.05水平差異顯著，下同；*、**分別表示方差分析顯著、極顯著。
Note:Different letters in the same column mean significant difference at 0.05 level,the same below;* and ** respectively indicate that thePvalue reaches significant and extremely significant levels.

2.3 根區(qū)交替灌溉下減施氮肥對葡萄葉片光合特性的影響

從圖2可知，灌溉方式一定下，施氮處理Pn顯著高于不施氮處理，RN和FN處理葉片Pn差異不顯著。與CI處理相比，AI處理Pn提高，但差異不顯著。與CI處理相比，AI處理Tr降低8.9%，Gs降低18.8%(P<0.05)。葉片iWUE表現(xiàn)為AIRN處理最高，分別比CIRN和CIFN處理提高17.6%和34.0%(P<0.05)。表明，根區(qū)交替灌溉條件下葉片氣孔導(dǎo)度的適度下降，有利于減少奢侈蒸騰，提高水分利用效率，且與100 kg/hm2的施氮量耦合有利于葡萄葉片光合能力的提高。

圖2 不同灌溉方式與施氮量對葡萄葉片Pn(A)、Tr(B)、Gs(C)、iWUE(D)的影響Fig.2 Effect of different irrigation methods and N applied rates on Pn(A),Tr(B),Gs(C),iWUE(D)

2.4 根區(qū)交替灌溉下減施氮肥對葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

如表2所示，根區(qū)交替灌溉水氮互作可以顯著影響葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)。產(chǎn)量表現(xiàn)為施氮處理顯著高于不施氮處理，以AIRN處理產(chǎn)量最高，分別比CIRN和CIFN處理提高6.6%和8.6%。相同灌溉方式下，葡萄果實可溶性糖含量均以RN處理較高，RN與FN處理差異不顯著，顯著高于NN處理。在RN和FN施氮量下，AI處理可溶性糖含量顯著高于CI處理，從水氮互作來看，以AIRN處理可溶性糖含量最高。在相同施氮量下，AI處理可滴定酸含量較CI處理降低，在相同灌溉模式下，NN處理葡萄漿果的可滴定酸含量最高，F(xiàn)N處理葡萄漿果的可滴定酸含量高于RN處理。漿果中糖酸比以AI灌溉模式下的RN最高，糖酸比以CINN最低，其次是CIFN，說明高氮條件下有降低果實糖酸比的風險，從而降低果實的口感。葡萄果實Vc含量表現(xiàn)為施氮處理顯著高于不施氮處理，相同灌溉方式下2個施氮水平間差異不顯著，施氮量一定條件下，AI處理Vc含量比CI處理提高7.7%(P<0.05)。

表2 不同灌溉方式與施氮量對葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響Tab.2 Effect of different irrigation methods and N applied rates on yield and fruit quality of grape

3 結(jié)論與討論

灌水和施氮量是影響作物生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素，而采取科學(xué)合理的灌溉施肥技術(shù)是提高水肥利用效率的關(guān)鍵，分根灌溉技術(shù)在實現(xiàn)有效節(jié)水的同時能夠保障作物產(chǎn)量和品質(zhì)[13]。與大田作物相比，果樹具有較寬大的根系，且采用寬行距種植，果實品質(zhì)對灌溉調(diào)控的響應(yīng)更敏感，更具有進行根系分區(qū)交替灌溉的條件。本試驗結(jié)果表明，在新梢生長期根系分區(qū)交替灌溉處理(氮素處理均值)降低了葡萄新梢長度，減少了整個生育期的修剪量，說明全根區(qū)高灌水量條件下，不僅浪費了水分，而且導(dǎo)致新梢生長過旺，并且本研究通過適宜的灌水根域和氮肥施用量互作調(diào)控新梢生長達到較優(yōu)的生長狀態(tài)，在保證樹體良好生長的情況下減少了葡萄的修剪工作量，實現(xiàn)養(yǎng)分帶走量的減少。

許多研究證實，果樹進行分區(qū)交替灌溉能夠使植株蒸騰耗水有效減少，促進了果樹葉片的光合作用[14-16]，但是，根區(qū)交替灌溉需要在合理施肥的前提下才能取得較好的效果。本試驗中，根系分區(qū)交替灌溉處理降低了葡萄葉片蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，提高了葉片水分利用效率，在常規(guī)漫灌+高氮量下凈光合速率降低(P>0.05)，表明常規(guī)漫灌和過量氮肥供應(yīng)不利于光合物質(zhì)生產(chǎn)，而根區(qū)交替灌溉與推薦施氮量耦合有利于葡萄葉片光合能力的提高。

果實生長期是果實產(chǎn)量和品質(zhì)對水分脅迫反應(yīng)的敏感時期。一些研究發(fā)現(xiàn)，分區(qū)灌溉對產(chǎn)量影響不顯著，品質(zhì)顯著提高[17-18]，也有研究表明，分區(qū)灌溉施肥處理的產(chǎn)量、品質(zhì)均顯著高于不分區(qū)灌溉施肥[15]。相關(guān)研究表明，氮素過量還會引起果樹枝條生長過旺，果實著色差，果實品質(zhì)變差[19-20]。本研究在根區(qū)交替灌溉的條件下，減少氮肥供應(yīng)提高了葡萄產(chǎn)量和果實糖分的積累量，而過量施氮不利于果實可溶性糖含量提高，可滴定酸含量隨氮素施用量和水分供應(yīng)區(qū)域(量)的增加而增加，根區(qū)交替灌溉和中等施氮量耦合表現(xiàn)出更高的糖酸比，這與董少康等[21]在草莓上的研究結(jié)果一致。表明在根區(qū)交替土壤水分脅迫條件下，適量增加氮肥能夠顯著提高葡萄的果實品質(zhì)，在葡萄生產(chǎn)中應(yīng)控制氮肥的施用量并進行合理的水分調(diào)控。

在本試驗條件下，減少根系灌溉區(qū)域(量)和優(yōu)化施氮量，能夠有效地抑制葡萄新梢旺長，降低葡萄冗余生長量。根系分區(qū)灌水調(diào)控了氣孔行為，降低了蒸騰速率，較大幅度減少了植物體水分散失，但光合速率的變化較小，從而提高了葉片水分利用效率。根區(qū)交替灌溉與減量施氮耦合對于葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)具有積極作用。