石家庄综合试验站
调亏灌溉全称是调控亏水度灌溉( Regulated Deficit Irrigation，简称RDI)，是一种在非充分灌溉基础上发展延伸的新型灌溉技术。该技术的理论基础是通过控制作物灌溉量，在作物某个或几个生育期进行调亏处理，使得作物产生水分胁迫，在该时期的水分胁迫导致光合作用产物得以多分配至目的组织，或不分配、少分配至非目的组织，从而影响作物在该生育阶段的发育，最终可以达到不降低，甚至还有可能提高产量与品质的灌溉技术。目前，有研究表明葡萄在不同时期进行调亏处理会得到不同的结果。如抽蔓期的调亏处理会减少剪枝量，增加产量，花期的调亏处理会起到疏花作用，改变葡萄果实单粒大小。花期到果实转色期进行调亏处理会影响坐果数量, 但葡萄品质得到提高。坐果后轻度调亏处理能增加果实中可溶性固形物和花青素。从坐果到转色进行调亏处理可以节水30%, 增加果实质量和收益。在果实转色期到采收期进行的调亏处理可以显著提高赤霞珠花青素含量。
我国水资源匮乏是迫在眉睫的问题，大部分葡萄生产中依然停留在大水漫灌模式，极其浪费水资源，虽然已部分推广了各种新型灌溉措施如滴灌、喷灌、小管出流、渗灌，在一定程度达到了节水、提高水分利用的目的，但灌溉思路依然是供水大于需水，不能根据葡萄的生长条件进行调节，同样存在浪费水资源问题。而葡萄调亏灌溉技术是根据葡萄生长期特点，可通过调控水分亏缺在不降低品质与产量的前提下达到节水的目的。本试验通过研究调亏灌溉对夏黑葡萄营养生长与生殖生长生理指标的影响，为葡萄的优质、高效、节水栽培提供理论基础。
1 材料和方法
1.1 试验地概况
石家庄市是河北省省会，地处河北省中南部。属于暖温带大陆性季风气候。太阳辐射的季节性变化显著，地面的高低气压活动频繁，四季分明，寒暑悬殊，雨量集中于夏秋季节。干湿期明显，夏冬季长，春秋季短。总降水量为401~752mm，年总日照时数为1916.4~2571.2h，其中春夏日照充足，秋冬日照偏少，土壤属沙壤土。试验用为盆栽夏黑葡萄多年生，土壤最大田间持水量为32.8%，容重1.36g/cm3。
1.2 试验材料
取土环刀、取土器、烘箱、LI-6400XT便携式光合仪、烘箱、游标卡尺、皮尺、电子天平、糖度计、酸度计、TRIME-PICO-IPH土壤水分测量系统、离心机、分光光度计、电子分析天平、恒温水浴、研钵、试管、剪刀、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、石英砂。
1.3 试验设计
利室内环刀法测定盆内土壤最大田间持水率，及容重。利用TRIME-PICO-IPH土壤水分测量系统对盆内土壤进行水分检测。按照占田间持水率的不同分别设计五组试验处理，每组进行三个重复，见表1。
1.3 试验方法
（1）葡萄枝条生长量的检测在5组处理中，每组选定并标记3个枝条，从抽蔓期开始至果实膨大期为止，每周测量两次枝条长度，取平均数，进行正常的修剪管理工作时，需要在修剪前后立即进行测量。
（2）葡萄果实生长量的检测在5组处理中，每组选定3穗果实从坐果后至采收前，每穗果实选定并标记5粒果实利用游标卡尺对其直径进行测量，取平均数，每周测两次。
（3）光合参数的测定 选定发育良好的枝条，对该枝条果穗相对的叶片进行检测，分别在葡萄抽蔓期、花期、果实膨大期、果实成熟期对夏黑葡萄叶片于晴朗天气的上午9-10点进行光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率的测定，每个处理进行3组重复。
（4）丙二醛的检测 分别在葡萄抽蔓期、花期、果实膨大期、果实成熟期调亏时期即将结束时，采集各处理果穗相对的叶片，采用硫代巴比妥酸法进行检测。
（5）果实品质的检测 在果实成熟期测定不同处理的果实平均单株产量，以及果实品质（单粒重、穗重、可溶性固形物含量、含酸量）指标。
2 结果与分析
2.1 葡萄枝条生长量的检测结果
对夏黑葡萄枝条从抽蔓期到果实转色期进行了检测，记录了一定时间内不同处理方式下新梢生长量的变化，对枝条变化曲线见图 1。从图1中可以看出在各组调亏处理时期，新梢的日生长量明显低于其他处理，说明通过控制水分能够在一定程度上抑制枝条生长，调亏处理对降低营养生长调节葡萄树势具有重要意义，特别是在抽蔓期至果实膨大期前期，调亏处理对新梢日生长影响较大，而果实膨大期后期至成熟期调亏处理对新梢日生长量影响不大，这说明在新梢生长期至果实膨大期前期进行调亏处理有效降低了葡萄营养生长，而在果实膨大前期后，影响不明显，此时期夏黑葡萄主要进行生殖生长。
2.2 葡萄果实生长量的检测结果
对夏黑葡萄果实从坐果后到果实采收进行了检测，记录一定时间内不同处理方式下果实直径的生长变化，果实直径变化曲线见图2。从图中可以看出5组处理的夏黑葡萄果粒发育均呈现双“S”型，经历两次膨大过程，处理3在果实膨大期进行了水分调亏处理，从果实膨大期至果实采收期该处理的果粒直径均小于其他处理，尤其果实膨大1期表现明显，尽管在果实成熟前期恢复供水，其果粒直径依然小于其他处理。且处理3较其他处理在水分调亏状态下提前进入了果实膨大2期。而在果实转色期进行调亏的处理4，其果粒直径相较其他处理基本没有变化，说明在此时期进行调亏处理不会影响果粒直径。
2.3 光合参数的测定结果
通过利用LI-6400光合仪在夏黑果实关键生长期分别进行了气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、净光合速率的测定，测定结果见下图3。
从图3中可以看出，本试验中气孔导度、蒸腾速率、净光合速率在各调亏处理时期一般情况下均低于正常处理，从图3-a中可以看出，在夏黑葡萄调亏处理时期，感受到水分胁迫后气孔导度降低，在解除调亏处理后气孔导度可恢复到正常水平，气孔导度的降低可有效降低葡萄的蒸腾作用，阻止水分亏缺的加剧，调节由于水分亏缺对葡萄树体的影响。在果实转色期气孔导度对调亏处理反应不明显，这可能是由于该时期我地区气温较高导致气孔导度整体降低。从图3-b中可以看出，不同调亏时期对蒸腾速率影响变化趋势与气孔导度的变化趋势基本相一致，调亏时期蒸腾速率较低，恢复供水后蒸腾速率也得以恢复，说明气孔导度的降低导致蒸腾速率降低，气孔导度的恢复使得蒸腾速率得以恢复。
从图3-c中可以看出，净光合速率随着不同时期调亏处理而明显降低，而解除调亏处理后净光合速率可恢复到正常水平，说明通过调亏处理来调节树体生长会以牺牲光合效率为代价。从图3-d中可以看出，在抽蔓期至果实膨大期胞间CO2浓度在调亏处理时明显高于其他处理，胞间CO2浓度大小取决于周围空气的CO2浓度、气孔导度、叶肉导度和光合速率，该结果表明胞间CO2浓度与气孔导度、光合速率呈负相关。
2.4 丙二醛的检测结果
利用硫代巴比妥酸法，对各时期采集的样品进行了丙二醛的检测，检测结果见图4。从图4中可以看出，夏黑葡萄叶片丙二醛含量随着不同时期的调亏处理明显增高，各时期调亏处理与对照相比分别提高了30.6%、34.1%、167.8%、161.2%，在恢复正常灌水后MDA含量得以恢复与对照无显著性差异。
2.5 果实品质的检测结果
待夏黑葡萄果实成熟后进行采收，测定不同处理方式下的果实品质及产量，检测结果见表2。从表2中可知，处理3与处理4的可溶性固形物、糖酸比高于其他处理及对照，酸含量低于其他处理及对照，说明在果实发育时期进行调亏处理有助于可溶性固形物的积累，酸度的降低。处理3的粒重及产量明显低于其他处理及对照，其他时期的处理差别较小，说明在果实膨大期调亏处理会导致产量降低。
3 讨论与结论
本试验通过对夏黑葡萄生育期的调亏灌溉研究，可以看出水分调节可以影响夏黑葡萄的营养生长与生殖生长，在抽蔓期至果实膨大前期水分亏缺可直接导致营养生长的降低，且最终对果实产量与品质的影响并不明显，所以说在此时期进行水分调亏处理，可以在不降低果实产量与品质前提下达到减少用水量、降低修剪量的目的。在果实膨大期、与转色期进行调亏处理会影响葡萄生殖生长，其中果实膨大期会不可逆的降低果粒大小，促进果实提前进入成熟期，现有广泛接受的假说认为水分亏缺会影响葡萄第一次果实膨大期细胞分裂，减少细胞数量，即使在第二次果实膨大期进行充分灌溉，葡萄果实也不会恢复正常大小，从结果中可以看出在果实膨大期进行调亏处理会降低葡萄产量但品质提升最为明显，转色期的调亏处理不会明显降低产量且品质提升可观，所以在鲜食葡萄生产中可以重点将调亏灌溉时期锁定在抽蔓期与果实转色期。
许多环境因素都可以影响植物的光合作用，水分亏缺造成光合作用的下降，由气孔与非气孔因素造成的。气孔导度是植物对水分信号反应最为敏感的指标，当机体发生水分胁迫时气孔导度首先响应，当植物根系首先感知水分胁迫后，根系与叶片中ABA合成增加，CTK合成降低。ABA随着茎液流动被运送至地上部，引起叶片保卫细胞失水，气孔关闭 ，气孔的关闭可以有效降低葡萄的蒸腾作用，提高水分利用率，此时光合器官不受影响，气孔因素主要造成叶绿素的分解速率大于合成速率、类胡萝卜素降低，影响了原初反应和激发能的传递，导致光能吸收效率下降。但当胁迫加剧后，光合器官生理系统遭受破坏会引起非气孔因素的光合作用下降，严重影响净光合速率。在本试验中可以看出光合速率、蒸腾速率与气孔导度呈现明显正相关，胞间CO2浓度则与上述因素呈负相关规律，从相关性分析可以看出气孔因素是影响光合速率的主要因素。
丙二醛（MDA）是植物在受到伤害时细胞膜不饱和脂肪酸发生膜脂过氧化作用而形成的最终分解产物，可破坏细胞膜结构，MDA含量的多少可以代表植物遭受逆境伤害程度大小。本试验结果表明，在调亏处理时期，叶片中MDA含量高于其他处理及对照，其中果实膨大期MDA含量最高，这是由于在葡萄生长期内此时期历经时间最长。有研究表明随着干旱胁迫时间的延长，MDA含量会持续上升。