不同灌溉和施肥方式对酿酒葡萄生长及产量的影响

不同灌溉和施肥方式对酿酒葡萄生长及产量的影响

兰芝以东是国内外公认的优质葡萄酒产区之一，也是中国三大“原产地”之一。近年来,宁夏将酿酒葡萄列为了重点培育和农业特色优势产业建设行列,目前酿酒葡萄种植面积已达2.133万hm2,计划到“十三五”末发展到6.667万hm2。然而,贺兰山东麓酿酒葡萄产区土壤瘠薄,保水保肥性能差,且种植方法还多停留在大水漫灌和重施化肥的传统管理上,水肥利用率低,产量低而不稳。研究如何提高贺兰山东麓酿酒葡萄生产中土肥水管理水平,是贺兰山东麓酿酒葡萄和葡萄酒产业发展十分迫切的课题。解决贺兰山东麓水肥渗漏的首选技术是实行节水灌溉。滴灌可提供均衡水肥供应,协调土壤中的水、肥、气、热,有利于酿酒葡萄的生长发育及品质的提高。类似荒漠地区研究表明,滴灌在节水率达到30%的同时还能提高17%的产量和1.9%的含糖量,葡萄可溶性固形物和Vc含量显著增加,果酸降低,明显改善和提高了葡萄口感和营养价值。葡萄生长过程中叶片的营养成分、光合能力与产量之间存在一定的相关性,极端干旱区的葡萄滴灌量设定为750mm时,新梢长势最旺盛,葡萄品质最佳。高品质酿酒葡萄原料是贺兰山东麓葡萄酒产业的突出优势。在常规施肥的基础上增施中微量元素和腐植酸肥等,能够进一步提升酿酒葡萄的品质。腐植酸肥作为一类新型肥料,其腐植酸类物质具有较高的生物活性和生理刺激作用,能促进葡萄叶片的叶绿素合成代谢,降低叶片气孔的阻力,提升蒸腾速率,增加超氧化物歧化酶和过氧化物酶等活性,从而能明显促进葡萄对N、P、K的吸收和运转。石灰性土壤金属离子常被固定而失去活性,对河北昌黎赤霞珠葡萄叶柄Mg含量分析发现,不同葡萄园没有显著差异,但均接近标准值下限,说明3种葡萄园Mg供应不足,因此增施钙镁硫肥具有很好的营养作用。施肥与葡萄叶片养分含量有较高的一致性,葡萄叶柄内的矿质元素能反应树体对各矿质营养的需求状况,从而对叶片和叶柄中元素含量分析可较准确地反映营养元素的丰缺状况。前人相关研究主要集中在鲜食葡萄节水措施以及氮磷钾化肥的合理利用上,对不同灌溉和施肥措施下酿酒葡萄的生长和品质研究较少。本试验以宁夏贺兰山东麓3年生初果期酿酒葡萄为研究对象,设置不同灌水和施肥处理,探讨在贫瘠土壤下灌水方式和肥料品种对酿酒葡萄的综合效应,以期为提高酿酒葡萄土肥水管理水平,并形成产业优势提供科学依据。1材料和方法1.1土壤理化性质试验于2011年5月10日至10月10日在宁夏贺兰山东麓玉泉营葡萄与葡萄酒教育部工程研究中心基地进行,该地区气侯干旱,年均温度7℃~9℃,年均降水量200mm。按中国土壤分类系统(1992)分研究区土壤为初育土土纲,土质初育土亚纲,风沙土土类。研究区基本土壤理化性质见表1。按照全国第二次土壤普查土壤肥力分级标准可知供试土壤除速效钾含量达到中等水平外,其余各类养分均属于低肥力水平,尤其是有机质含量小于5g/kg,表现出半干旱区贫瘠沙土低有机碳累积特征。因葡萄实行沟栽,逐年施肥覆土,碱解氮和速效钾次表层含量高于表层。pH值较高,沙化严重,土壤容重较大,田间持水量较低。1.2地灌草护坡酿酒葡萄为当地主栽品种之一的3年生赤霞珠。试验采用水肥二因素随机区组设计,分别设置1:沟灌+常规施肥(CK);2:滴灌+常规施肥;3:滴灌+常规施肥+钙镁硫肥;4:滴灌+常规施肥+腐植酸肥共四种处理,每处理重复3次,小区面积大小为150m2;其中,沟灌为大水漫灌,全年灌水11次,每667m2总灌水量880m3;滴灌材料选用16寸内镶式滴灌带,用铁丝钩将地管带平行挂于葡萄架离地20cm的最下层铁丝上。单次灌水量由水表计量,土壤田间持水量的55%和90%作为灌溉下限和上限,因开春第一次灌水和冬灌均为沟灌,每667m2总灌水量为545m3。常规施肥为葡萄出土后4月底施75kg/hm2尿素,5月下旬花后追施尿素和二铵各150kg/hm2,6月下旬追肥氮磷钾三元复合肥300kg/hm2,8月底追肥硫酸钾300kg/hm2。钙镁硫肥由硫酸钙和硫酸钾镁肥掺混;腐植酸为陕西鑫田富农牌腐植酸有机肥,有机质>30%,腐植酸>15%,NPK>4%。1.3全氮、全钾的测定叶片成熟时,在大田测量中上部成熟部位叶片叶绿素含量、新梢长、百叶鲜重等生长发育指标;在实验室测定叶柄、叶片中的全氮、全磷和全钾含量。全氮的测定用H2SO4-H2O2消煮,蒸馏法;全磷的测定用钒钼黄比色法;全钾的测定用火焰光度计法。葡萄于2011年9月24日收获,产量为小区实际产量折算后的公顷产量。葡萄收获后当天测定品质。随机采集每处理10个有代表性果穗上的20粒葡萄用于品质测定,可溶性固形物含量用手持糖量计测定,果实酸度采用NaOH滴定法测定,可溶性糖用苯酚法测定,维生素C用2,4-二硝基苯肼比色法测定。1.4酿酒葡萄的显著性分析利用SAS8.1统计软件进行统计分析,采用邓肯多重极差对不同处理下酿酒葡萄长势、品质进行显著性检验,显著性水平为P<0.05,n=5。2结果与分析2.1加强中量元素和腐植酸肥对酿酒葡萄生长和干物质的影响从表2可见,常规施肥下,滴灌和沟灌对新梢的促长作用无显著差异,而增施中量元素或腐植酸肥,能够进一步促进新梢的生长;灌溉方式对葡萄叶绿素含量没有显著影响,但增施中量元素或腐植酸肥,均能显著促进叶片叶绿素的增加。叶片是植物进行光合作用的基础,叶片形状大小、薄厚、鲜重和干重等发育程度的好坏直接决定了葡萄的产量和品质。滴灌条件下叶片百叶鲜重均显著高于沟灌方式,说明滴灌均匀补水有利于葡萄叶片的发育;滴灌下,不同施肥方式差异极显著,以增施腐植酸肥百叶鲜重最高。该处理下酿酒葡萄叶片肥厚,叶色深绿,叶面积大,叶柄粗壮,表明腐殖酸对叶片的生长及光合作用有明显效果;滴灌且增施Ca、Mg、S肥百叶重次之,该处理下叶面积较大,颜色及叶片大小均匀,表明中量元素的施用能使酿酒葡萄叶片平衡生长。百叶干重体现的是叶片干物质积累的程度。滴灌补水均匀,显著提高葡萄叶片干重;而施用中量元素和腐植酸肥进一步显著促进葡萄叶片干物质的积累。植物叶片鲜干比能很好地表征叶片中水分和营养物质的比例,鲜干比越大表明叶片中的营养物质所占比例越小。通过研究鲜干比,发现常规施肥沟灌处理下,灌水量大,叶片徒长,叶片含水多而干物质累积少,鲜干比最大。施肥促进了叶片营养物质的累积,鲜干比降低,尤其是施用腐植酸肥作用最显著。2.2不同肥料对酿酒葡萄叶片全氮、钾、总总氮的影响测定叶部营养被认为是诊断葡萄营养水平高低的重要手段,叶柄是最受推荐的叶部营养诊断采样部位。低氮水平下随着施氮量的增加叶片含氮量上升。过量施氮肥会引起旺长,营养分配不当,降低产量,与氮、钾相比,叶片全生育期内磷含量变化很小,表明酿酒葡萄需磷量相对较少。表3看出,滴灌有促进叶片全氮累积的趋势,滴灌叶片全氮含量均高于沟灌。滴灌+常规施肥方式下,叶片全磷含量最高,显著高于沟灌,说明滴灌水分分布均匀,有利于磷的迁移和吸收.滴灌促进葡萄均衡发育,显著提高叶柄全氮含量;滴灌条件下进一步增施中量元素和腐植酸肥,更好地促进了葡萄生长发育,稀释效应使得单位质量叶柄含氮量反而降低。在滴灌供水下,不同肥料施处理对酿酒葡萄叶片氮素积累影响显著。滴灌施肥水分分布均匀,有利于促进磷的吸收,叶柄磷含量显著增加;进一步增施中量元素和腐植酸肥,因促长作用显著,单位质量叶柄磷含量反而下降。在滴灌供水下,不同肥料施用处理对酿酒葡萄叶片磷素积累影响显著,说明叶柄磷含量对施肥敏感。滴灌显著促进了叶柄钾素的累积。进一步增施中量元素和腐植酸肥,增强了供钾能力,叶柄中钾累积量显著升高。因此在滴灌供水下,不同肥料施用处理对酿酒葡萄叶片钾素积累影响显著,叶柄钾含量对肥水管理敏感。2.3加强改土和灌溉对酿酒葡萄可溶性糖和糖含量的影响红酒产业开始被越来越多的人关注,酿酒葡萄的品质直接决定着红酒品质。中量营养元素及养分全面的腐植酸肥应该能够促进浆果成熟,改善浆果品质。干旱区砂质土壤栽培酿酒葡萄,灌水和肥料类型共同决定着葡萄的产量。表4看出,沟灌常规施肥下,在砂质土上大水漫灌,养分淋溶损失严重,水肥利用率低,产量较低;滴灌常规施肥下,虽然实现节水的目标,但单支滴灌管供水数量及范围有限,水分蒸发强烈,产量未增加。滴灌条件下进一步增施钙镁硫后产量虽高于滴灌常规施肥,但差异不显著。而滴灌条件下进一步增施腐植酸肥,产量显著提高。相同灌溉条件下,适当施用钙镁硫等中量元素和腐植酸肥,水肥协同效应对砂质土地上酿酒葡萄的增产效果明显。在常规施肥下,滴灌比沟灌条件下可溶性固形物含量要高,相同滴灌条件下,增施钙镁硫肥和腐植酸肥后,酿酒葡萄果实可溶性固形物含量显著增加。常规施肥营养有保障基础上改大水漫灌漏水漏肥为节水滴灌,能够小幅度增加葡萄可溶性固形物含量。表4可知,常规施肥条件下,滴灌对比沟灌,可溶糖含量有增加的趋势;滴灌条件下,增施钙镁硫肥和腐植酸肥,均能显著提升可溶性糖含量,说明砂土地保障供水的基础上增施中量元素肥料和腐植酸肥料均能改善葡萄糖分转运过程,从而提高可溶性糖含量。换言之,在常规施肥营养有保障基础上改大水漫灌漏水漏肥为为节水滴灌,能够小幅度增加葡萄可溶性糖含量;而在保障基础水肥供应条件下,进一步增施砂质土最缺乏的钙镁硫肥和有机类的腐植酸肥,能够大幅度提升可溶糖含量;单滴灌有限水源保障下,肥的作用大于水的作用。常规施肥满足营养条件下,滴灌对比沟灌能够显著降低葡萄果实总酸度;在滴灌有限满足水分的条件下,增施的钙镁硫肥中钙和镁的移动性差,总酸度未发生显著变化,而增施腐植酸肥,有机类物质含钾丰富,总酸度进一步降低。滴灌对比沟灌提高了果实Vc含量,但不同处理间变异大,差异不显著,沟灌葡萄果实糖酸比最小,滴灌因提升了果实可溶性性固形物含量并降低了总酸度,糖酸比显著提高;进一步增施钙镁硫肥和腐植酸肥,均显著提高了糖酸比,尤其是增施有机类的腐植酸肥,糖酸比高达34.42%,达到了理想风味状态。3不同施肥对酿酒葡萄叶绿素的影响酿酒葡萄的新梢作为表征葡萄生长状况的一个指标,受灌水方式和施肥处理影响明显,王利军研究发现,灌水处理对新梢生长量影响差异不显著,一定范围内减少灌水量并采用滴灌技术对葡萄的营养生长没有明显的影响。本试验结果表明滴灌和沟灌的新梢长差异也不显著,但滴灌条件下增施中量元素钙、镁、硫或腐植酸后,新梢有显著增加。由此可见肥料对于新梢的贡献大于水的作用。许咏梅认为腐植酸的施用能显著增加植物叶片叶绿素,相比常规施肥叶绿素a和b含量一般均能增加30%以上,腐植酸复合肥对叶片P累积量明显高于相应的无机肥处理,且随施肥量的增大P累积量增加。本研究得出施用腐植酸后,叶绿素显著高于常规施肥,表明施用该类肥料对促进葡萄叶片的正常生长有很大促进作用。棉花施用腐植酸后叶柄的全钾高于其他施肥处理方式,但施用腐植酸对叶片氮磷钾含量并无影响。本研究也证实葡萄叶片养分吸收过程中,氮主要集中在叶片部位,钾主要集中在叶柄部位,叶片中氮磷钾含量不受钙镁硫肥和腐殖酸肥施用的影响,而叶柄中的氮、磷、钾均对不同施肥或灌水处理敏感,从而表明以叶柄作为酿酒葡萄氮磷钾三要素营养诊断部位在葡萄园土肥水管理中具有重要的应用价值。葡萄施用多元中微量元素能提高叶绿素含量,增加光合作用,增强树势,提高坐果率、单果重和产量,促进着色、早熟,提高含糖量,改善果品质量。Ca与葡萄的甜度相关,Mg有利于调节葡萄的酸度。钾镁肥配合后,可以明显提高钾肥的增产量,表现出交互效果。与单施钾肥比较,每公斤K2O多增产葡萄11.55kg。本研究得出,施用钙镁硫肥促进了葡萄的生长发育,从而提高葡萄产量,尤其是施用营养元素全面的腐殖酸肥,在显著提升葡萄生理功能后,产量显著增加。这一结果表明,缺乏有机质的低肥力砂质土壤,施用腐植酸类肥料改良培肥土壤是实现葡萄较高产量的有效措施。此外,施用钙镁硫后可溶性糖含量和可溶性固形物显著增加,总酸明显