北京综合试验站

王晓玥 任建成 戚元勇 彭义杰 张国军

　　据联合国粮农组织( U n i t e dNa t i o n s Food & Ag r i c u l t u r eOrganization)的最新数据表明，2014年我国葡萄种植面积已达1.19千万亩，占世界种植面积的11%。

　　随着我国葡萄种植面积的不断扩大，用水量也急剧增长，但我国水资源紧缺，人均水资源仅为世界平均水平的28%(张亚哲等2007)。然而，我国葡萄生产上大多采用大水漫灌、沟灌和穴灌等较落后的方法(郭慧滨和史群1998；殷飞2014)，用水浪费现象相当严重，灌溉水的利用率仅为43%左右，远低于发达国家70%-80%的水平(张亚哲2007；汪恕诚)。不合理的灌溉方式和制度不仅导致水资源的浪费，还使土壤发生次生盐碱化，环境受到污染，也严重制约了葡萄产量和质量的提高。

　　除此之外，我国典型的大陆性季风气候也并不是葡萄最适宜的气候类型——降水分布不均，夏季高温多雨，冬季少雨干燥，使得我国大部分葡萄种植区极易受到自然集中降水的不利影响。主要表现为树体营养生长过旺，正常生长节律紊乱，不利于葡萄品质的提升以及树体营养的积累。针对这一问题，可通过避雨栽培(高东升和李宪利1997；方建林等2015)和合理的水分管理方式(陈晓东等2014；李洪艳2009)来解决，以达到抑制植株营养生长，调节树势至中庸状态，保证产量稳定及果实品质优良的目的，从而将气候对葡萄栽培的不利影响降到最低。葡萄避雨栽培在应对雨热同季气候时的效果，正在被越来越多的产区认同，推广速度很快，已经成为我国葡萄设施栽培的一种主要形式(魏玲玲2012)。这也给我们进一步按葡萄生长发育需求进行合理的葡萄园水分管理提供了条件，打破传统的灌溉思路后，新的水分管理理论和技术的提出伴随产生了多种新的灌溉方式和灌溉制度，若能确立适宜的灌溉方式和灌溉制度，我国葡萄产业的发展定能突飞猛进。

　　作为一种新型的节水灌溉方式，滴灌是目前国内外研究普遍认为的最节水的灌溉技术，且有利于葡萄产量和品质的提高(Chaves et al2007； Boesveld et al 2011；于振洲等1988；杨昌轻和徐教风1995)。

　　在滴灌方式下有多种灌溉制度，比如常规滴灌，调控亏缺灌溉，固定部分根区灌溉和交替根区灌溉等等。生产者们选择并建立最优化的葡萄灌溉制度，不仅对我国葡萄产业的发展有积极的促进作用，也对我国水资源的可持续发展意义重大。因此，本文就目前滴灌方式下研究最多的调控亏缺灌溉（RDI）和交替根区灌溉（APRI）对葡萄生长发育的影响进行了讨论和比较，为生产者们制定合理的灌溉制度提供理论依据。

　　1　调控亏缺灌溉（RDI）对葡萄生长发育的影响

　　近年的大量研究表明(程福厚等2003；李光永等；Miller et al1998)，在果树需水的非敏感期主动施加一定的水分亏缺，将会提高果树的水分利用效率，抑制树体营养生长，提高果实的产量和品质。调控亏缺灌溉(Regulated deficitirrigation, 简称RDI)技术由澳大利亚维多利亚持续农业研究所的科学家Chalmers 和Wilson等于2005年在研究桃树和梨树的过程中首次提出，其原理是在作物的某一或者某几个生长阶段施加合适的水分亏缺度，控制植物营养生长和生殖生长的速率，调节光合产物的流向，影响植物体内化合物合成的进程, 进而达到预先设定的目标(庞秀明等;Kriedemann et al)。当作物在某阶段处于适宜的水分亏缺范围内时，重新进行灌溉后可以产生生理和产量上的补偿效应，所以调亏灌溉能够维持甚至是提高产量(山仑等2006；周磊等2011)。

　　（1）调亏时期和调亏程度的确定

　　由于葡萄在生育期内各个阶段的需水量不同，对水分亏缺的敏感度也不同，因此，调亏灌溉技术的关键点就是调亏时期的选择和调亏程度的确定。以萌芽期、初花期、坐果期、转色期和收获期将生育期划分开，目前关于调亏时期的研究和争议集中在从初花期到坐果期，从坐果期到转色期和从转色期到收获期。很多研究认为在坐果期到转色期之间施加水分亏缺，可以显著地抑制营养生长，有利于光合产物的重新分配和维持产量(Santestebanl et al 2011； Acevedo-Opazo et al；Buss et al 2005)。但是McCarthy和Ojeda的研究表明坐果后马上进行调亏灌溉会影响细胞的扩大(Mccarthy et al 2002；Ojeda etal 2001)，因为细胞在分化过程中对水分非常敏感，在该时期进行不适宜的水分亏缺对果实的后续生长影响甚大(李雅善等2013)。因此，对鲜食葡萄而言，水分亏缺的施加适宜在坐果期之前，而酿酒葡萄则可在坐果后迅速施加水分亏缺。同样的，刘洪光等(刘洪光等2010)在2010年的试验表明，在克瑞森无核的萌芽期和抽穗期控制灌水下限为田间持水率的40%可发挥调亏后的补偿生长效应,使葡萄产量增加4.6%；在花期进行调亏，可以起到疏花的效果,使葡萄单粒重和果实直径增加, 优化葡萄果穗的空间分布,但单位产量下降12%。在生育期后期进行适当调亏对产量影响不大。

　　因此, 若以保证单位产量为目标, 宜在葡萄生长发育的前期进行调亏，而花期和果实膨大期需保证灌溉。调亏程度的设定同样关键，通常以午时叶片水势决定。Basinger(2004)综合前人的研究表明，在非胁迫期间，当水势达到-1.0MPa时即要进行充分灌溉；在水分胁迫期间则是调控叶片水势使之维持在-1.2至-1.4MPa，在此范围内，坐果期到转色期间的水分亏缺并不会影响产量和品质，灌溉量则是通过ETc决定。一旦检测或预测到植株水势会低于预设值，要及时停止水分亏缺，进行灌溉。在生产实践中，也可根据土壤含水量或蒸发量对植株水分状况进行判断(Kriedemann and Goodwin 2003)。

　　澳大利亚的K r i e d emann和Goodwin (2003)综合前人关于酿酒葡萄的大量研究得出以下土壤水分管理策略：萌芽期至初花期：确保土壤水势不超过30kPa,同时避免涝根；初花期至坐果期：根区的土壤水势保持10kPa；坐果期至转色期：在沙土地及蒸发量大的地区，土壤水势增加至60-80kPa，在壤土地及蒸发量较弱的地区，土壤水势维持在100-200kPa为宜，若胁迫过重，对根区四分之一范围进行灌溉，使土壤水势降至10kPa；转色期至收获期：若水源充足，使土壤水势维持在80kPa，若水源稀缺则不超过200kPa。此法适用于澳大利亚的各种气候类型，土壤类型及修剪方式，4个生长季后产量会增加60%以上。

　　（2）对生理生态指标和果实品质的影响

　　大多试验表明，在转色期之前进行调亏对植株营养生长和光合作用(李雅善等2014，Edward andClingeleffer 2013；李雅善等2015)有显著抑制作用。但是，有试验表明前期调亏会产生补偿效应，如刘洪光等(2010)对克瑞森的研究表明在萌芽期和抽穗期施加水分亏缺，控制灌水下限为田间持水率的40%时，对抑制枝条生长和叶面积效果显著，但是开始正常灌溉后叶面积指数迅速升高至与其他处理无显著差异，且单穗重和产量显著提高。

　　孔维萍等(2014)的试验结果也表明萌芽期的调亏处理可显著提高产量。而在花期施加水分亏缺，其果粒直径和单粒重最大，但是单位产量显著降低(刘洪光等2010)；坐果期到转色期的水分亏缺也会使产量降低，而转色期到收获期的亏缺则能维持产量(Basinger 2004)。对果实品质的研究结果表明，在葡萄生长发育前期如萌芽期至初花期进行水分亏缺有利于提高果实内在品质,具体表现在果实的可溶性固形物、总糖、维生素C含量升高,可滴定酸含量和糖酸比下降，而在果实转色期进行水分调亏则有利于果实外观品质提高，表现在果皮花青素含量显著高于未亏缺植株(王开荣等2008)。也有研究表明在转色期进行调亏也可提高果实中可溶性总糖的含量，但是对可滴定酸影响不显著(黄学春等2013)。Basinger于2004年分别对从坐果期到转色期，转色期到收获期以及采后期施加水分胁迫进行了研究，结果表明三者的Brix，TA和pH无显著差异。

　　同时，坐果期至转色期的水分亏缺可使周皮形成速度显著加快(Basinger 2004)，周皮的及时形成有利于枝条抗寒越冬。

　　2　交替根区灌溉（APRI）对葡萄生长发育的影响

　　调亏灌溉是从时间上对用水量进行调亏和优化，而在生产实践中,尤其在干旱、半干旱地区因土壤的空间变异性和降水在时间上的分配不均使作物的部分或整个根系在生长发育过程中经常处于阵发性的短暂或长期的水分亏缺情况, 即作物的根系不可能总是处于均匀湿润或均匀干燥的状态。调亏灌溉只考虑在时间上的调亏和水量的优化分配, 没有从空间上考虑植物根系的功能对提高水分利用效率的作用。

　　而在生产实践中, 尤其在干旱、半干旱地区因土壤的空间变异性和降水在时间上的分配不均使作物的部分或整个根系在生长发育过程中经常处于阵发性的短暂或长期的水分亏缺情况, 即作物的根系不可能总是处于均匀湿润或均匀干燥的状态(丁三姐2006)。为此，在进行了大量研究之后，人们基于节水灌溉技术原理和作物感知缺水的根源信号理论而提出了根系分区交替灌溉(APRI)——在植物某些生育期或全部生育期交替对部分根区进行正常灌溉, 其余根区则受到人为的水分胁迫的灌溉方式(康绍忠等1997；Kang and Zhang 2004)。

　　（1）对根区土壤和根系的影响

　　葡萄根系具有明显的趋水性，滴灌方式与传统灌溉方式相比，虽然吸收根总量显著增加(张新宁等2005)，但是由于灌水量的减少，导致水分在土壤中的分布空间缩小，根系分布范围也受到相应限制(毛娟等2013)，根系分区交替灌溉（APRI）可以解决这一问题。

　　APRI下的土壤含水量变化范围主要集中在0-60cm的浅中层土壤(杜太生等2007；王卫华等2014)，可以保证葡萄根系一部分处于相对湿润区, 而另一部分处于相对干燥区，在下一次灌水时干湿区域交替，上一次经受干旱锻炼的部分根区复水, 而上一次处于湿润区的部分根系又得到了干旱锻炼。在此过程中湿润区的根系活力旺，新生根量明显多于干燥区的新生根量，而干旱区由于受到土壤水分条件的限制，根系木栓化的速度和程度高，但是即使完全木栓化一段时间后，一旦复水，只要土壤条件合适，根系就会重新活动或产生新根(周青云等2011)。因此，与常规滴灌相比，APRI可使土壤通透性增加，促进根系生长，增加新根重量和根冠比(綦伟等2007)，且耗水量和棵间蒸发量减小(周军2001)，从而可以达到提高植株水分利用效率的目的。

　　（2）对生理生态指标和果实品质的影响

　　周军(2001)的研究结果表明交替滴灌下的气孔开度日变化幅度小于常规滴灌，且显著提高了葡萄果皮花色苷和果实中铁的含量。Loveys等(1997)在澳大利亚的研究表明，APRI下的水分利用效率比普通滴灌提高了58.97%，需水量减少了46%，而产量仅减少13.8%，但是葡萄品质大大改善。Tiago P dosSantos等(2003)则发现APRI可使水分利用效率提高80%，而产量基本相当。Claudia R de Souza等研究表明采用APRI技术能保持植株水势与充分灌溉相当，但可以降低气孔开度而不明显降低光合产物，使水分利用效率提高1倍(Souza et al2003)。但是Gu等(2000)在美国的实验发现APRI（坐果期开始实施）下的气孔导度、蒸腾速率、植株修剪量，果实品质和产量差异与常规灌溉差异并不显著。Basinger(2004)的研究也表明APRI下的产量、果穗重，单粒重和果实品质与常规滴灌无显著差异。此外，APRI下周皮形成速度显著高于普通滴灌(Basinger2004)，有利于植株越冬。

　　（3）生产上应注意的问题

　　APRI技术大多采用双管交替滴灌，在使用中要根据树冠大小、蒸腾量以及土壤结构状况及时进行调整以避免以下问题的发生：由不及时交替导致的干旱带水分胁迫过重，由交替过频繁导致的湿润带灌溉量不足而干旱带胁迫不够以及灌溉范围和深度不足等(Kriedemannand Goodwin 2003)。