北京综合试验站

张国军 王晓玥 任建成 戚元勇 彭义杰

　　摘 要：为明晰北京典型冲积平原葡萄耗水规律，为该区葡萄水分高效管理提供试验依据，利用水分监测仪器记录6年生V形篱架（行株距3m×2m）栽培的 ‘瑞都香玉’葡萄全年不同土壤深度下的土壤相对含水量变化，利用软件计算出逐小时各土层土壤含水量的减少量，当夜间土壤含水量也在减少时，不计算为根系耗水，按下渗计，最终得出不同土层不同物候的葡萄耗水量，并与近30年北京自然月降雨量相比较一并分析北京平原区典型冲积平原葡萄耗水规律。结果表明： (1)北京平原区7-9月自然降雨量与葡萄耗水量差别巨大，量级在300mm以上；(2)葡萄树在生长季的前半期耗水量和日耗水强度变化明显，耗水量和日耗水强度最大期均出现在果实发育期，中后期耗水变化较平稳；(3)浅层土壤（10-50cm）根系耗水占比量大于深层土壤（70-110cm），由浅入深表现出典型的对数变化趋势；(4)根系耗水量存在时空顺序变化，浅层土壤根系主要在生长季前半期耗水，深层土壤根系主要在后期耗水。

　　关键词： 葡萄；耗水规律；土壤相对含水量；北京；冲积平原

　　我国是世界第一鲜食葡萄生产大国，酿酒葡萄也居前列。在当代农业结构调整与转型过程中，由于葡萄树有占天不占地、结果早、产量稳定和适应性强等特点，面积和产量持续快速增长，尤其在我国东部和南部产区发展迅猛。这些地区属于典型的大陆季风性气候，雨热同季现象明显。而葡萄属于浆果，是起源于近亚热带的藤本果树，其生长极性强旺，生长季节里对水分的反应较其它温带果树更敏感，喜欢‘夏干冬湿型’的地中海式气候。因此，我国的葡萄生产更易受到自然集中降水的不利影响，栽培上的难点之一是通过综合措施调控葡萄树体的生长势，其中，水分管理是重中之重。

　　明晰葡萄在特定产区和栽培模式下的耗水规律对我国葡萄生产意义深远，可据此制订葡萄园区的土壤和肥水管理制度和应急策略，减少雨热同季带来的负作用，实现葡萄园肥水高效管理，最终挖掘并获得各具地域特色的葡萄产区和产品，减少因集中降雨带来的品质同一性的现象。特殊地质构造形成的土壤的葡萄水分分布特性、不同灌水方式、供水量对葡萄树体生长和果实品质的影响以及各种胁迫处理对葡萄品质等的影响均有报道，但鲜有不同生育期和不同土层根系的耗水规律细化的研究报道，为此，我们开展了此项研究，拟摸清本区域葡萄的耗水规律，以期为葡萄园高效土肥水管理方案的制订提供试验依据。

　　1　材料与方法

　　本试验于2015年在北京平谷区北京农林科学院林业果树研究所试验基地进行，该区土壤为北京平原区典型沙壤土（土壤养份状见表1），葡萄架形为篱架V形，树形为顺行水平龙蔓形，水平主蔓距地高度70cm，株距为2m，采用简易避雨、地表园艺地布覆盖和滴灌供水栽培管理模式，种植行地面高于行间约20cm，全年滴灌供水，确保田间相对含水量达到最低要求。

　　利用水分监测仪器(北京东方润泽生态科技股份有限公司)记录6年生V形篱架（行株距3m×2m）栽培的‘瑞都香玉’葡萄全年不同土壤深度（10-30cm、30-50cm、50-70cm、70-90cm、90-110cm）下的土壤相对含水量变化。计算出逐小时各土层土壤含水量的减少量，白天的土壤含水量减少量认为是根系耗水，夜间的土壤含水量减少量认为是下渗，由此计算出不同土层不同物候期土壤含水量的减少量，计为葡萄耗水量 ，并与近30年北京自然月降雨量相比较一并分析北京平原区典型冲积平原葡萄耗水规律。

　　2 结果与分析

　　2.1　北京典型冲积平原葡萄耗水量与月降水分布

　　北京近30年自然月降水分布（数据来源：中国气象科学数据共享服务网（1981-2010））与我们监测的葡萄耗水量如图1所示。在11月中下旬至来年的3月下旬，葡萄经冬灌和春灌两次充足的水分补给，但葡萄枝蔓整体埋入土中，因此，我们末将此间的蒸散量计算为葡萄的有效耗水量。北京为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，降水季节分配很不均匀，全年降水的78%左右集中在7-9月。而葡萄生长季节的耗水量仅为270mm左右，不足降雨量的一半。在各月间的耗水量也与自然降雨差别巨大，3-6月，葡萄耗水量从12mm左右，稳步上升，到6月达到峰值73mm，随后开始缓慢下降。7-9月的自然降水比葡萄耗水量高出约300mm。月降水与葡萄耗水量间的差异表明，北京地区葡萄春夏时节需灌水，而夏秋季节需排水或避雨。

　　2.2　北京典型冲积平原葡萄耗水量在各物候期的变化

　　按物候期核算葡萄生长季节的耗水量如图2所示，萌芽期的耗水量为12mm，到新梢快速生长期迅速上升至24mm，到开花期达到30mm，表明葡萄生长前期的耗水变化较快。到达果实发育期时达到最大，为72mm，随后开始下降，果实转色成熟期为43，直至果实成熟期及树体养分回流期均保持在40mm左右的量。表明，中后期对水分的消耗比较稳定。

　　各物候期的葡萄耗水强度日变化如图3所示，萌芽期到新梢生长期间的日耗水量基本一致，每日为1mm左右；在开花期日耗水量升高至2.1mm左右，到果实发育期达到最大，平均日耗水2.24mm；随后开始下降，在果实转色期的日耗水约为1.34mm；在果实成熟期和养份回流期，回落到约1.0mm水平上。日耗水强度变化表明，开花期和果实发育期的耗水强度是一年中最大的，其它时间差别不大。

　　2.3　北京典型冲积平原葡萄耗水量在不同土层的变化规律

　　生长季节葡萄消耗的水分，通过监测与分析可得出不同土层的耗水量（如图4）。从中可以看出，土层由浅入深消耗的水量逐级递减，在距地表10-30cm处，累积耗水量为86mm，30-50cm深度时减少到69mm，到达50-70cm和70-90cm处时耗水量约为37mm左右，在90-110cm 处时为30mm。耗水量在由浅入深的土层中表现出典型的对数变化趋势（R2=0.9291），浅层区变化幅度较快，深层区趋于平稳。从不同土层的日耗水量变化（如图5）同样可以看出，土层由浅入深消耗的水量逐级递减。在距地表10-30cm处，日耗水强度为0.44mm，30-50cm深度时减少到0.35mm，到达50-70cm和70-90cm处时耗水量约为0.19mm左右，在90-110cm 处时为0.16mm。

　　2.4　北京典型冲积平原葡萄耗水量在不同土层和物候期的变化规律

　　将不同土层和物候期葡萄的耗水量绘在一张图中（图6）发现，葡萄耗水量存在时空交替现象，即不同物候期各层土壤的耗水量存在先后顺序。从萌芽期到果实发育期，浅层10-30cm和30-50cm深度根系的耗水量占据主导地位，葡萄萌芽期，10-30cm土层的耗水量占比达57.6%，30-50cm土壤耗水量占比达15.1%；在新梢生长期这两处土壤的耗水量为41.8%和27.6%；开花期时是38.4%和31.8%；果实发育期为42.3%和24.9%；可见，在葡萄生长季的前半期，浅层土壤耗水占比均起主导作用，10-50cm土壤根系的耗水量总和占比均接近70%左右。距地表50-70cm深的土壤耗水量，在萌芽期和新梢生长期较低，只占同期耗水量的8-10%左右，从开花期直至生长季结束的养份回流期，该层土壤的耗水量占比均比较稳定，保持在13-19%。在更深的70-90cm土层中，根系耗水量在整个生长期内均比较稳定，萌芽期至果实转色期间，保持在10-14%之间，果实成熟期开始到养份回流期占比升高到18-20%。90-110cm深度的土层，从萌芽期到果实转色期的根系耗水量均最低，只占同期耗水量的7%左右，但在果实成熟期直至养份回流期，耗水量升高至同期耗水量的20%以上，表明在生长季的后期，深层土壤根系的耗水占比大幅度提高，与浅层根系占比基本持平。

　　葡萄日耗水强度（如图7）在不同物候期和不同土层中的表现，与葡萄耗水量类似，也存在时空交替现象，即生长季前半期，浅层土壤（10-50cm）根系的日耗水强度大，占主导地位；生长季的后期，深层（50-110cm）土壤根系的耗水占比大幅度提高，并与浅层根系占比基本持平。

　　3　讨论

　　通常，绝大多数葡萄主产区均分布在生长季节雨水较少的地中海式气候类型区，少有葡萄种植在雨热同季的地方，我国例外。我国特殊的雨热同季气候类型，对葡萄栽培与生产提出了强大的挑战，单从水分方面来讲，生长季节需要排水、灌水及空气湿度的调控，以确保葡萄连年正常生长与结果，休眠季节需要保持枝蔓和芽眼的湿度以避免干枯。

　　葡萄需按照自身的生长节律正常生长，才能结出优质的葡萄果品。在我国大多数产区，因为雨热同季，夏季的葡萄水分供应常常无法按需调控，致使葡萄树体常常因水分供应过量，而表现出营养生长过旺，导致贮存营养和果实养分分配不均衡，果实品质无法进一步提高。从北京平原区自然降水的月度分布与葡萄耗水规律的季节变化来看，北京平原区的自然降水总量虽然并不大，仅有600mm左右，近30年在7-9月份的降水占比达78%，量级上达到约420mm左右，而同期葡萄的需水量仅有不足100mm，差别在300mm以上。此期正值北方葡萄转色和成熟时期，过多的水分会严重影响葡萄果实品质形成和树体贮存营养的转化与积累，这对树势极为敏感的葡萄正常生长节律影响极大，常常容易出现生长紊乱失调的现象，比如在生长的早期，应该迅速生长时受限于体内贮存营养的不足而无法正常构建枝叶，应该缓和营养生长转化为生殖生长或关键风味成分积累时受限于高土壤水分影响而无法正常启动等。

　　由此可见，在现阶段的高品质和高效益发展理念下，北京平原或类似气候区的葡萄栽培，应该将如何解决雨季里土壤水分含量持续过高问题作为主要突破口。首先，利用现代工业反哺农业的各种设施营造葡萄生长所需的良好环境是十分必要的，在有条件的地区大力发展葡萄设施栽培，即可减少雨水直接冲刷枝叶果后导致的各种病害，又可实现土壤水分完全可控，为生长高品质和高安全性的葡萄果品提供保障。其次，葡萄园在规划之初，需要做好排水方面的充分准备，定植行适当高出地面，在行间留出支沟，并与地块两端的支渠和排出园区的总渠相连通，将过多的集中降水在短时间内排出园区，减少雨季里田间持续高水位运行的状况。

　　在葡萄耗水规律研究方面，绝大多数学者均是在设定的灌水方式和灌溉额度下，比较分析不同的供水方式或给水量对葡萄树体营养生长、品质等相关指标的影响，设定的各处理也常常受到自然降雨等因素干扰，处理间的实际作用效果与期望值往往差距较大。较少有直接监测不同物候期、不同土层根系耗水规律。我们利用自动监测仪器，连续监测并通过软件计算出各层土壤中的根系在全生育期耗水规律，监测数据还包括定植行水平方向各点的数据，本文整理出的滴灌带正下方垂直方向上的各点位的耗水量变化与周青云和我们前期调查的根系分布规律研究结果高度一致，埋土防寒区葡萄主要吸收根系的垂直分布以浅层为主。这也从一个侧面证明，这种利用水分监测数据分析葡萄的耗水规律的可靠性，同时，在不破坏植株的情况下，可借助这种监测方法间接分析葡萄根系分布特性。

　　全球葡萄最适宜区大多集中分布在夏季较干旱地区，因此，国外大多数学者在研究葡萄与水分的关系时，多集中在水分亏缺或各种水分胁迫方面。而我国受到典型大陆季风性气候影响，很多产区存在着严重的‘雨热同季’现象，最热月也常常是一年雨水最多的时节，因此，我们的水分研究与国外典型产区存在较大差别，雨季里不是土壤水分不足，而常常是土壤水分持续过高。在相对较高土壤含水量葡萄的耗水规律与相对亏缺时的耗水是否有较大差别，与关键品质指标间的关联性等是今后进一步研究的主要课题之一。

　　4　结论

　　（1）北京平原区7-9月自然降雨量与葡萄耗水量差别巨大；

　　（2）葡萄树在生长季的前半期耗水量和日耗水强度变化明显，耗水量和日耗水强度最大期均出现在果实发育期，中后期耗水变化较平稳；

　　（3）浅层土壤（10-50cm）根系耗水占比量大于深层土壤（70-110cm），由浅入深表现出典型的对数变化趋势；

　　（4）根系耗水量存在时空顺序变化，浅层土壤根系主要在生长季前半期耗水，深层土壤根系主要在后期耗水。