王辉，臧兴隆，王杨，杜远鹏，翟衡*

（山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018)

随着我国人口的逐渐增多，耕地面积越来越少，人均土地和淡水越发短缺，海水灌溉农业就成为我国农业发展的新方向，特别是我国沿海地区年降雨量大，海水灌溉实施的可行性就大大增加。将耐盐植物种植于滨海滩涂地区，这些滩涂土壤被植物覆盖，土壤蒸发量减少，有利于保持土壤水分[1]，土壤积盐速率也随之减少，土壤含盐量和电导率均明显减小，土壤有机质和无机养分的增加，使土壤微生物数量也随之增加，从而达到改善滨海盐渍土的效果[2-6]。海水灌溉农业使得海陆资源相互利用、开发，并开拓了海洋资源使用的新方向，对农业内涵的丰富、拓宽和外延，具有深远的战略意义[7]，对于缓解我国日益短缺的淡水资源具有重要的意义[8]。

前人研究表明，土壤酸化是阻碍我国北方农业发展的重要因子，胶东半岛棕壤土大部分偏酸性，在胶东半岛等地的老果园土壤已经严重酸化，并且呈现越来越严重的态势[9]，严重制约了果树产业发展[10]，加之长期施用生理酸性肥料，过量施用氮肥，使硝态氮肥大量积聚，同时有机肥施用又偏少，土壤缓冲性差，造成土壤进一步酸化[11]。通过使用ph值较高离子含量丰富的海水灌溉，不仅可以有效遏制土壤酸化，还有利于改善果实品质[12]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

田间试验于2013—2015年在山东省蓬莱市国宾酒庄进行，位于蓬莱城南丘陵地，2005年建园，品种为酿酒葡萄‘赤霞珠’，篱架栽培，株行距为1.0 m×2.0 m。偏酸性棕壤土，比较瘠薄。蓬莱市地处胶东半岛最北端，濒临黄渤海，其海水基本性质如下：矿化度为1200，不同季节ph在7.8～8.2，各种离子（单位：mg/L）分别是Na+10 560； Cl-18 980；SO42-2560；hCO3

-142；Ca2+300；Mg2+1690。蓬莱属暖温带季风区大陆性气候，降雨主要分布在7～9三个月份，但不同年份旱涝不均。2013—2015年降水总量分别为774.3 mm、483.5 mm和669.8 mm，受厄尔尼诺现象影响，上半年严重干旱，一直到8月初才有大雨。

预试验及测定指标在山东农业大学园艺科学与工程学院葡萄抗逆栽培实验室进行。

1.2 试验设计

1.2.1 海水浇灌次数确定试验

本试验的目标是获得对土壤没有造成明显盐渍化，同时对葡萄没有造成明显伤害的浇灌次数。2013年春季采用20 cm×20 cm塑料盆，填充来自泰安徂徕山葡萄园的酸性土，分别浇灌0、1、2、4、6、8次10%浓度海水，每次浇灌后待自然蒸干进行下一次浇灌，其中每浇2次海水就浇透一次自来水。每次结束后各取3盆的土壤自然风干，研磨过筛，测定土壤ph、总盐量及电导率值。

1.2.2 蓬莱田间试验

以酿酒葡萄‘赤霞珠’为试材，用10%海水进行灌溉处理，灌溉时间分别为2013年9月25日、10月2日共计2次；2014年8月30日、9月10日、9月16日共计3次灌溉。经过对前期数据分析后2015年形成4次灌溉，时间分别于6月18日、7月30日、8月13日、9月10日，除了对上述处理地块继续灌溉外，同时新增加一个新地块形成1年海水灌溉处理，即形成3年、2年及1年的海水处理模式，统一于2015年取样测定。

采用沟灌的方式，平均每株每次灌溉量20 L，每处理至少保持4个立柱空，每柱空间5株葡萄树，即重复4次。对照为正常灌溉用水。灌溉后轻微划锄。

于采收期（10月15日前后）挑选树势和果实成熟度一致的10株葡萄，在不同结果母枝的相同节位各采摘3穗/株，带回山东农业大学实验室测定果实品质相应的指标，于落叶后采用五点取样法用取土器在距离主干40 cm处，分别在0～20 cm和20～40 cm土层取土，每处理混合取样2～3 kg，带回实验室风干后测定土壤理化性状。

1.3 测定方法

土壤ph值采用1∶1水土比浸提电位法，用ph数显式酸度计法测定；土壤电导率值按水土比5∶l混合，用FE30梅特勒电导率仪测定；土壤总盐量用残渣烘干-质量法测定，土壤水溶性盐含量/(g/kg)＝m1×1000/m2，式中m1为烘干残渣质量（g），m2为烘干土样质量（g），1000为换算系数。果实采摘后，每个处理选取30穗，每果穗分上、中、下3个部位各取3个果粒，采用便携式测色仪（Chroma Meter CR-400，日本KONiCA MiNOLTA公司）测定每个果实赤道处面的L、a、b值，其后直接挤汁用手持式折光仪测定总可溶性固形物含量，重复3×30次。单穗挤汁后采用菲林试剂测定可滴定糖，用氢氧化钠滴定法测定可滴定酸，重复5次。用hS-SPME-GC-MS（顶空固相微萃取-气质联用）方法测定果实香气成分。

1.4 数据统计与处理

采用Excel 2007和DPS 7.05软件对数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 海水灌溉次数的确定

从图1可以看出，浇灌海水到第2次，土壤ph值只提高了0.52个单位，与对照相比没有显著性差异；当浇灌到第4次时土壤ph比对照明显提高0.72个单位，而浇灌8次显著提高了1.07个单位，幅度显然过大。

配合测定土壤总盐量及电导率也可以看出，二者随着海水浇灌次数的增加而持续增加（表1）。浇灌第1、2、4次海水的土壤总盐量彼此没有显著性差异，但第4次浇灌海水土壤总盐量比对照增加253.7%，观察到盐分开始积聚，同时其电导率也比浇灌两次有大幅度提升，因此确定4次为年浇灌上限。

2.2 长期海水灌溉对葡萄品质的影响

2.2.1 长期海水灌溉对‘赤霞珠’果实糖酸水平的影响

2014年对田间海水灌溉1年和2年的果实进行测定，结果表明，2013年、2014年浇灌海水的果实可溶性固形物分别比对照提高1.1个单位、0.77个单位，2013年的可溶性固形物与对照差别显著，2014年的没有差别；可滴定酸分别比对照降低了2%、2.1%（图2A、2B）。而2015年对灌溉1～3年的葡萄果实进行测定表明，可溶性固形物含量分别比对照增加0.2、0.34、0.72个单位，即随着灌溉年限的增加有提高趋势；相反，可滴定酸含量有下降趋势，灌溉3年比对照显著降低了10.6%，灌溉二年降低了6.5%，灌溉一年没有明显变化（图2C）。

图1 海水灌溉次数对酸性土壤pH值的影响Figure 1 Effect of seawater irrigation times on soil pH of acid soil

表1 海水浇灌次数对土壤总盐量及电导率的影响Table 1 Effect of seawater irrigation on soil salt content and electrical conductivity

图2 长期海水灌溉对‘赤霞珠’果实糖酸水平的影响Figure 2 Effect of long term seawater irrigation on sugar and acid content of the 'Cabernet sauvignon'

2.2.2 海水灌溉对‘赤霞珠’果实着色的影响

色差仪中L、a、b构成一个空间直角坐标系，代表物体颜色的色度值，任何颜色都有唯一的坐标值，其中L值代表明暗度；a值代表红绿色，正值代表红色，负值代表绿色；b值代表黄蓝色，正值代表黄色，负值表示蓝色。绝对值越大代表色越强。

表2 海水灌溉对‘赤霞珠’葡萄果实色差的影响Table 2 Effects of seawater irrigation on berry color of'Cabernet sauvignon'

由表2可以知道，2013年、2014两年海水浇灌‘赤霞珠’L值比对照分别提高了0.6%、0.25%，即果实变亮了，但没有显著性差异；a值也没有显著性差异，但2014年比对照提高了3.2%，即红色开始加强；b值2014年比对照显著降低21%，即果实的蓝色加强。

2015年测定表明，不同灌溉年限的葡萄色差，L值及a值均无明显变化，仅b值有所降低，但并没有年际累加效应。此外不同年份着色的差异并不完全取决于海水浇灌与否，还与当年的气候条件特别是光照有关。

2.2.3 海水灌溉对葡萄果实挥发性香气的影响

表3是长期海水灌溉对‘赤霞珠’果实几种主要香气物质影响的分析。可以看出，长期海水灌溉显著提升了果实部分香气成分，灌溉3年与对照相比，1-己醇增加了64.5%，顺-2-已烯-1-醇增加了72.5%，涨幅明显，并且呈现出年际累加趋势；显著降低了己醛的含量，灌溉3年比对照降低了30.5%，己酸和苯并噻唑含量则在持续浇灌海水后降低。

表3 长期海水灌溉对‘赤霞珠’葡萄果实香气的影响 （单位：μg/L）Table 3 Effect of seawater irrigation on berry volatile aroma (Unit: μg/L)

3 讨论与结论

海水灌溉对环境、土壤以及作物的影响一直都是海水灌溉农业研究的重点，土壤、生态环境不被破坏以及作物的安全是海水高效安全利用的一个基础和前提[13]，研究者关注的重点是在确保作物丰产的条件下，选择适当的海水浓度以及合理的灌溉节律，使土壤内盐分一直保持平衡，使作物根层盐分不发生积累现象。本实验室开展的海水浇灌试验选择的是葡萄果实转色始期开始，到成熟前半月结束，可浇灌3～4次[14]，一方面希望适当胁迫有利于转向果实品质发育，另一方面是考虑夏季降雨较多，每次海水浇灌之后都会有降雨发生，雨水的淋洗将避免海水盐碱离子在土壤中的累积。

据测定，海水中含有80多中元素，其中植物生长不可缺少的氮磷钾钙镁铁等矿质元素比灌溉用的淡水要丰富的多，而胶东棕壤性酸性土恰恰缺乏钙元素和镁元素，从而导致果实缺钙和缺镁症状[15-17]。从本试验看，浇灌海水的确显著改善了葡萄品质，田间观察发现，灌溉海水的葡萄上色明显比对照要早，因此同一时间测定，葡萄的糖度较高，酸度较低，红色和蓝色加深，这对改善胶东半岛酿酒葡萄着色困难的现状有积极作用，无疑也将有利于改善葡萄酒的品质。土壤酸化所导致的土壤性状恶化，已经对主要农作物特别是经济作物造成了明显的负面影响，除了科学合理的控制化肥使用量，适当采用微咸水灌溉可能是一个值得探索的方法。从本试验看，海水灌溉有遏制土壤酸化的作用，这种缓慢而有效的遏制土壤ph下降的方式恰恰适宜于海水的长期应用，值得进一步尝试。