陈丽楠，刘秀春，韩晓日，孙占祥，荣传胜

(1.辽宁省果树科学研究所，辽宁 熊岳 115009； 2.沈阳农业大学 土地与环境学院，辽宁 沈阳 110866；3.辽宁省农业科学院，辽宁 沈阳 110161)

辽宁省是我国葡萄的主要产区和优势产区之一，鲜食葡萄面积和产量一直处于全国第1位[1]。葡萄因其生长量大、生长周期长、正常生长结果多，因此需要一定的灌溉条件，现在灌水方式多以传统大水漫灌为主，灌溉水利用率极低，不仅造成了极大的水资源浪费，同时引起果树营养生长旺盛。另外，部分果农为了追求高产，提高经济效益，过量使用化肥，导致果实品质变差，化肥利用率极低，造成化肥资源的严重浪费，环境风险增加。因此，研究节水灌溉和合理施肥制度对提高葡萄园水肥利用效率、改善果实品质等具有重要意义。

近年来，基于根系干旱信号传递与气孔最优调节理论的根区交替灌溉技术被证明是一种高效可行的节水技术[2]。目前，国内外学者关于根区交替灌溉在促进果树生长、光合特性、水分利用率等方面进行了报道。杜太生等[3]研究表明，在葡萄根系分区交替滴灌可以调控营养生长与生殖生长，减少生长冗余，提高水分利用效率。DE SOUZA等[4]、綦伟等[5]研究表明，分根交替灌溉可显著降低气孔开度，降低无效蒸腾，使水分利用效率提高。SHAO等[6]研究发现，分根交替灌溉处理在降低气孔导度和蒸腾速率的同时，植株冗余生长和修剪工作量也得到有效降低。马怀宇等[7]研究表明，苹果半根交替灌溉处理在减少灌水量的同时能维持较高的光合效率。毕彦勇等[8]研究发现，根系分区交替灌溉处理可抑制油桃新梢生长，果实成熟期较常规灌溉提前，产量未受影响，果实硬度降低，可溶性固形物含量高于常规灌溉，根系分区交替灌溉比常规灌溉节水且水分利用效率提高。ZEGBE等[9]研究表明，分根交替灌溉处理苹果可溶性固形物含量比常规灌溉的高。氮素是果树生长发育必需营养元素，不仅需求量较大，而且其吸收利用与水分供应密切相关，灌溉方式和施氮量对果树品质起着决定性作用，在根区交替灌溉方式下，如何合理施肥、提高肥料利用效率和果实品质成为水肥耦合研究的热点，目前交替灌溉与施肥在苹果、黄瓜等作物上已有研究报道[10-11]，但在葡萄生产中的相关研究尚鲜见报道。鉴于此，选择辽宁省主栽葡萄品种辽峰葡萄为研究对象，研究根区交替灌溉和施氮量耦合对葡萄冗余生长、叶片光合特性以及果实产量和品质的影响，以期为葡萄的优质高效栽培提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

试验于2018年在辽宁省果树科学研究所进行。供试果树为4年生辽峰葡萄(Vitisvinifera‘Liaofeng’)，单株双蔓，试验葡萄树在新梢生长期每株两侧蔓各留取9个枝条，每侧蔓留6串果，以确保枝量和挂果量一致性。株行距为0.5 m×5.0 m，东西行向，果园病虫害防治、修剪等管理统一进行。果园地势平坦，土壤类型为棕壤土，土壤含有机质30.68 g/kg、全氮1.35 g/kg、有效磷88.6 mg/kg、速效钾233.9 mg/kg，pH值6.86，容重1.73 g/cm3，田间持水量33%。

1.2 试验设计

试验设置2个灌溉方式：①常规灌溉(Conventional irrigation，CI)，即常规漫灌，采用浇灌模式在树盘内进行充分灌溉，每次灌溉量为40 L/株；②根区交替灌溉(Alternate partial root-zone drip irrigation，AI)，在距葡萄树基部10 cm处的南北两侧铺设2条滴灌管，每次灌水时打开一侧滴灌管，另一侧关闭，两侧滴灌管轮流交替灌水，灌水量为CI的1/2，每20 d灌溉1次，灌溉量采用安装的水表进行计量。每个灌溉方式下设3个施氮水平：①不施氮肥(NN，0 kg/hm2纯氮)；②推荐施氮量(RN，100 kg/hm2纯氮，即减施氮肥)；③习惯施氮量(FN，200 kg/hm2纯氮)。各处理施纯磷75 kg/hm2、纯钾150 kg/hm2，于葡萄花后和果实膨大期各施入50%，氮肥为尿素(N 46%)，磷肥为过磷酸钙(P2O518%)，钾肥为硫酸钾(K2O 50%)。常规灌溉量和施肥量通过调查农民实际生产确定，优化的氮肥施用量根据土壤养分平衡法公式计算，其中，计划产量为16 000 kg/hm2。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 新梢生长量 在葡萄萌芽后每株选3个新梢标记，每个处理选择10株求平均值。在新梢摘心前，测定葡萄新梢长度。在葡萄转色期测定新梢粗度。新梢长度采用卷尺测量，新梢粗度用游标卡尺测定第4节位中部位置，精度0.01 mm。

1.3.2 修剪量 整个生育期间共修剪3次，时间分别为6月14日、7月13日和8月5日，对不同时期修剪的新梢分茎秆、叶片、叶柄、卷须等部位称质量，并测含水量，计算全年修剪总量。

1.3.3 光合参数 于果实膨大期在晴朗无云天气9:30—11:00，选取葡萄上部结果枝新梢节间第5片健康叶片(标记)，使用Li-6400便携式光合仪测定叶片净光合速率[Pn，μmol/(m2·s)]、蒸腾速率[Tr，mmol/(m2·s)]、气孔导度[Gs，mmol/(m2·s)]等光合参数，并计算瞬时水分利用效率(iWUE，mmol/mol)：iWUE=Pn/Tr，每个处理测定5株求平均值。

1.3.4 产量和品质 于9月15日果实成熟期，将每个处理全株果取下称质量，取上中下3串果，将果实混合测定可溶性糖、可滴定酸、维生素C(Vc)含量等果实品质指标。可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，可滴定酸含量采用NaOH滴定法测定，Vc含量采用2,6-二氯苯酚吲哚染料滴定法测定[12]。

1.4 数据处理

采用Excel 2010进行数据处理，DPS V 7.65软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 根区交替灌溉下减施氮肥对葡萄新梢生长的影响

由图1可知，随着施氮量的增加新梢长度呈现增加趋势。在相同施氮量下，AI处理新梢长度低于CI处理，其中在RN和FN施氮量下2种灌溉方式间新梢长度差异显著(P<0.05)。从水氮互作来看，以CIFN处理新梢长度最大，分别比AIRN和AIFN处理提高11.9%和6.8%。与CI处理相比，不同施氮量下AI处理新梢粗度增加，灌溉方式和施氮量对新梢粗度的影响均未达显著水平。表明常规漫灌和高施氮量使葡萄新梢旺长，根区交替灌溉在节约50%的灌水量下，与推荐施氮量互作能够调控新梢的生长，降低新梢长度。

不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05),下同Different small letter mean significant difference at 0.05 level among treatments.The same below图1 不同灌溉方式与施氮量对葡萄新梢长度(A)和粗度(B)的影响Fig.1 Effect of different irrigation methods and N applied rates on new shoots length(A) and diameter(B)

2.2 根区交替灌溉下减施氮肥对葡萄新梢修剪量的影响

修剪量为衡量葡萄营养生长的指标，葡萄生长整个生育期共进行3次修剪，累加得到葡萄树的周年冗余生长量。从表1可知，不同灌溉方式下，施氮处理新梢修剪量高于不施氮肥处理，CI处理下，FN比RN处理总修剪量高6.4%，AI处理下，FN比RN处理总修剪量高18.9%(P<0.05)。不同部位的修剪量总体以常规灌溉方式下习惯施氮处理最高。与CI相比，AI处理(氮素处理均值)叶片修剪量降低19.8%，叶柄修剪量降低17.0%，新梢茎秆修剪量降低26.5%，卷须修剪量降低20.8%，树体总修剪量降低21.1%，差异均达显著水平(P<0.05)。灌溉方式和施氮量对新梢修剪量的影响均达差异极显著水平。表明常规漫灌和高施氮量引起了过量的营养生长，因此带走的养分量也较多，根区交替灌溉处理能够降低葡萄的冗余生长量。

表1 不同灌溉方式与施氮量对葡萄新梢修剪量的影响 g/株Tab.1 Effect of different irrigation methods and N applied rates on new shoot pruning quantities g/plant

注:同栏内同列不同字母表示在0.05水平差异显著，下同；*、**分别表示方差分析显著、极显著。
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 根区交替灌溉下减施氮肥对葡萄叶片光合特性的影响

从图2可知，灌溉方式一定下，施氮处理Pn显著高于不施氮处理，RN和FN处理叶片Pn差异不显著。与CI处理相比，AI处理Pn提高，但差异不显著。与CI处理相比，AI处理Tr降低8.9%，Gs降低18.8%(P<0.05)。叶片iWUE表现为AIRN处理最高，分别比CIRN和CIFN处理提高17.6%和34.0%(P<0.05)。表明，根区交替灌溉条件下叶片气孔导度的适度下降，有利于减少奢侈蒸腾，提高水分利用效率，且与100 kg/hm2的施氮量耦合有利于葡萄叶片光合能力的提高。

图2 不同灌溉方式与施氮量对葡萄叶片Pn(A)、Tr(B)、Gs(C)、iWUE(D)的影响Fig.2 Effect of different irrigation methods and N applied rates on Pn(A),Tr(B),Gs(C),iWUE(D)

2.4 根区交替灌溉下减施氮肥对葡萄产量和品质的影响

如表2所示，根区交替灌溉水氮互作可以显著影响葡萄产量和品质。产量表现为施氮处理显著高于不施氮处理，以AIRN处理产量最高，分别比CIRN和CIFN处理提高6.6%和8.6%。相同灌溉方式下，葡萄果实可溶性糖含量均以RN处理较高，RN与FN处理差异不显著，显著高于NN处理。在RN和FN施氮量下，AI处理可溶性糖含量显著高于CI处理，从水氮互作来看，以AIRN处理可溶性糖含量最高。在相同施氮量下，AI处理可滴定酸含量较CI处理降低，在相同灌溉模式下，NN处理葡萄浆果的可滴定酸含量最高，FN处理葡萄浆果的可滴定酸含量高于RN处理。浆果中糖酸比以AI灌溉模式下的RN最高，糖酸比以CINN最低，其次是CIFN，说明高氮条件下有降低果实糖酸比的风险，从而降低果实的口感。葡萄果实Vc含量表现为施氮处理显著高于不施氮处理，相同灌溉方式下2个施氮水平间差异不显著，施氮量一定条件下，AI处理Vc含量比CI处理提高7.7%(P<0.05)。

表2 不同灌溉方式与施氮量对葡萄产量和品质的影响Tab.2 Effect of different irrigation methods and N applied rates on yield and fruit quality of grape

3 结论与讨论

灌水和施氮量是影响作物生长、产量和品质的主要因素，而采取科学合理的灌溉施肥技术是提高水肥利用效率的关键，分根灌溉技术在实现有效节水的同时能够保障作物产量和品质[13]。与大田作物相比，果树具有较宽大的根系，且采用宽行距种植，果实品质对灌溉调控的响应更敏感，更具有进行根系分区交替灌溉的条件。本试验结果表明，在新梢生长期根系分区交替灌溉处理(氮素处理均值)降低了葡萄新梢长度，减少了整个生育期的修剪量，说明全根区高灌水量条件下，不仅浪费了水分，而且导致新梢生长过旺，并且本研究通过适宜的灌水根域和氮肥施用量互作调控新梢生长达到较优的生长状态，在保证树体良好生长的情况下减少了葡萄的修剪工作量，实现养分带走量的减少。

许多研究证实，果树进行分区交替灌溉能够使植株蒸腾耗水有效减少，促进了果树叶片的光合作用[14-16]，但是，根区交替灌溉需要在合理施肥的前提下才能取得较好的效果。本试验中，根系分区交替灌溉处理降低了葡萄叶片蒸腾速率和气孔导度，提高了叶片水分利用效率，在常规漫灌+高氮量下净光合速率降低(P>0.05)，表明常规漫灌和过量氮肥供应不利于光合物质生产，而根区交替灌溉与推荐施氮量耦合有利于葡萄叶片光合能力的提高。

果实生长期是果实产量和品质对水分胁迫反应的敏感时期。一些研究发现，分区灌溉对产量影响不显著，品质显著提高[17-18]，也有研究表明，分区灌溉施肥处理的产量、品质均显著高于不分区灌溉施肥[15]。相关研究表明，氮素过量还会引起果树枝条生长过旺，果实着色差，果实品质变差[19-20]。本研究在根区交替灌溉的条件下，减少氮肥供应提高了葡萄产量和果实糖分的积累量，而过量施氮不利于果实可溶性糖含量提高，可滴定酸含量随氮素施用量和水分供应区域(量)的增加而增加，根区交替灌溉和中等施氮量耦合表现出更高的糖酸比，这与董少康等[21]在草莓上的研究结果一致。表明在根区交替土壤水分胁迫条件下，适量增加氮肥能够显著提高葡萄的果实品质，在葡萄生产中应控制氮肥的施用量并进行合理的水分调控。

在本试验条件下，减少根系灌溉区域(量)和优化施氮量，能够有效地抑制葡萄新梢旺长，降低葡萄冗余生长量。根系分区灌水调控了气孔行为，降低了蒸腾速率，较大幅度减少了植物体水分散失，但光合速率的变化较小，从而提高了叶片水分利用效率。根区交替灌溉与减量施氮耦合对于葡萄产量和品质具有积极作用。