贺兰山东麓综合试验站

周丽娜 雷金银 雷晓婷 徐美隆

  摘要：通过对不同有机肥施用量条件下酿酒葡萄品质形成关键时期需水量的分析，探讨有机肥施用量与水分需求的关系，为制定科学高效的酿酒葡萄供水策略策略提供理论支撑。研究表明有机肥适量配施可以有助于提升酿酒葡萄土壤贮水保墒性能，液体纳米有机肥对于土壤表层（0-20 cm）的含水量增加明显，膨大期与转色期的T2、T3处理增加最为明显，相较于CK分别增加了70.77%、28.60%，贮水总量变化上，T1处理在膨大期具有较好的贮水性能，转色期则是T2处理土壤贮水量具有较为丰富，相较于CK，分别增加了14.85%与52.19%。利用Penman-Monteith公式和田间水量平衡法计算酿酒葡萄需水，膨大期的T1处理与转色期T2处理均存在进一步的节水潜力。

  关键词：酿酒葡萄 ;品质关键期 ；土壤含水量 ；贮水量 ；作物需水量

  宁夏贺兰山东麓是中国酿酒葡萄的优势产区之一，因其得天独厚的水土资源与气候资源赋予了酿酒葡萄优越的品质。酿酒葡萄在追求产量的同时，更注重品质的提高，酿酒葡萄品质形成关键期的精准水分管理既是是影响酿酒葡萄品质形成的关键因子，也是实现水分高效利用的关键举措。由于缺乏精准的水肥管理而导致的酿酒葡萄水分利用效率低下的问题事影响产业发展的重要问题之一。现有研究表明有机肥的施用可以有效的改良土壤结构，增强蓄水保墒能力，探究有机肥施用条件下的酿酒葡萄供水策略，对于提升酿酒葡萄品质以及农业水资源的节水高效集利用具有重要意义。

  参考作物蒸散量（ET0）和田间水量平衡法作为当前普遍认可和营养的作物水分管理以及灌溉制度重要依据和方法，通过参考作物作物蒸散量（ET0）计算而来的作物实际蒸散量（ETa）是制定作物灌溉制度的重要参数，ETa的准确计算对于提高水资源利用效率和灌溉制度具有重要意义。水平衡法是通过作物实际蒸散量（ETa）以及供水量的差值来衡量作物灌溉制度合理性的一种广泛运用方法。肥料与灌溉是农业生产中不可或缺的部分，通过水平衡法对施肥条件下的灌溉水进行定量分析，对于节约高效型农业的建设具有重要意义。

  酿酒葡萄果实膨大期与果实转色期是决定酿酒葡萄产量与品质的关键时期，本研究通过对贺兰山东麓酿酒葡萄品质形成关键时期不同有机肥施用量条件下对水分分布特征的探究，对灌溉水量进一步进行量化分析，旨在为高效灌溉计划的制定提供参考，对农业用水管理进行改善。

  1 材料与方法

  1.1 试验区概况

  试验区位于宁夏贺兰山东麓的观兰酒庄（N 38°43′，E 106°03′），土壤类型为砾质新积土，因靠近贺兰山，土壤砾石含量高，年降水量为150-200 mm，年平均日照时数2800-3000h，年平均气温8.5摄氏度，无霜期180d，气候干燥，年降水较少。

  1.2 数据来源与分析

  观兰酒庄气象资料选取中国气象局国家气象中心，为了保障时间段一致，选取2022年的逐日气候资料，选用气象站点的降雨量、最高气温、最低气温、风速、日照时数、相对湿度等数据。

  1.3 试验设计

  试验采用单因素完全随机设计（各处理氮含量一致），共设4个处理，各处理设3个重复，具体设置如下：

  T1：常规施肥（N:300kg·hm-2、P2O5:300kg·hm-2、K2O:270kg·hm-2）；

  T2：80%T1+液体纳米有机肥（用量为600L·hm-2）；

  T3：70%T1+液体纳米有机肥（用量为900L·hm-2）；

  T4：60%T1+液体纳米有机肥（用量为1200L·hm-2）。

  膨大期采样时间为7月5日，转色期采样时间为8月9日，生育阶段划分为6月27—7月30日为膨大期，7月31—8月25为转色期。

  1.4 作物实际蒸散量计算

  ET0为作物可能蒸散量，可采用联合国粮农组织(FAO，1998)推荐的Penman-Monteith公式计算。

  式中：ET0单位为mmd。Δ为饱和水汽压与温度关系曲线的斜率值(kPa/℃)；Rn代表地面净辐射量(MJ/m2 )；G 代表土壤热 通量(MJ/(m 2·d))，其值很小，可忽略不计；γ 代表湿度计常数(kPa/℃)；T 代表日平均温度(℃)；U2 代表2m高度处风速(m/s)；es代表饱和水汽压(kPa)；ea代表实际水汽压(kPa/℃)。

式中：ETa为作物实际蒸散量单位为mmd。根据FAO-56所示Kc在膨大期取0.70，转色期取生长后期系数0.45。

  1.5 土壤供水量以及缺水量计算

  土壤供水量计算公式：

式中：W为不同深度土壤贮水量（mm），r为土壤含水量（%），v为土壤容重（g·cm-3），h为土层深度（cm），0.1为换算系数。

  土壤缺水量计算公式：

  式中：Wa为不同深度土壤缺水量（mm）。

  2 结果与分析

  2.1 区域作物参考需水量分析

  作物蒸散量为植物水分吸收的关键指标。对酿酒葡萄品质关键时期蒸散量进行分析可知（图1），酿酒葡萄在果实膨大期的蒸散量要大于果实转色期的蒸散量，酿酒葡萄在膨大期的逐日ETa整体大于转色期。膨大期ET0总量为94.36，转色期ET0总量相较于膨大期减小了39.0%，ETa总量在膨大期与转色期分别为57.53 mm、25.89 mm，转色期的ETa相较于膨大期ETa减小了60.8%，说明转色期的酿酒葡萄水分消耗减小，水分需求减小。

  2.2 酿酒葡萄不同生育期土壤含水率变化

 

  不同施肥措施对土壤表层含水量影响显著，如图2（a）所示，膨大期的表层水（0-20 cm）随着液体有机肥对化肥的替代呈现“增加-减小”的变化趋势，施加有机肥处理的含水量均大于CK对照，随着有机肥的施加改良了表层土壤，增强了表层土壤的蓄水保墒能力，其中在T2处理下土壤含水量达到最大值，T2处理相较于CK含水量提高了70.77%。转色期土壤含水量分布特征，如图2（b）所示，表层（0-20 cm）土壤含水量随着有机肥的施加呈现逐渐增加趋势，施加有机肥的处理表层土壤含水量均大于CK对照，相较于CK，T1、T2、T3处理分别增加了17.68%、23.45%、28.60%。

  图（a）所示，土壤浅层（20-40 cm）土层深度下，膨大期的T1与T3处理含水量增加明显，深层土（40-60 cm）则是T1处理增加明显，相较于CK增加了14.85%。图（b）转色期浅层土（20-40 cm）与深层土（40-60 cm）含水量随着有机肥的均施加呈现了“增加—减小”的变化趋势，由大到小排列T2＞T1＞CK＞T3，为其中T2处理相较于CK增加最为明显，浅层土（20-40 cm）与深层土（40-60 cm）的T2处理相较于CK分别增加了31.16%、52.19%，过量的有机肥施用则不利于转色期的土壤墒情，相较于CK的土壤含水量，T3处理的浅层土（20-40 cm）与深层土（40-60 cm）含水量分别减少了4.57%、8.67%。

  2.3 不同有机肥施用条件下酿酒葡萄品质形成的关键时期土壤贮水量变化特征

 

  酿酒葡萄品质形成关键时期土壤供水量，如图3（a）所示，膨大期土壤贮水总量，由大到小为T1＞T3＞T2＞CK，有机肥的适量施加可以提高土壤的贮水总量，其中以T1处理增加最为明显，相较于CK，土壤供水总量增加了14.85%。0-20 cm土层贮水量为T2处理最高，其值为28.57 mm，由于表层土壤蒸发强烈，且降水易下渗，因此中间层20-40cm土壤贮水量要高于表层0-20 cm土壤贮水量，其中以T1处理与T3处理增加较为明显，40-60cm远离地表，因此入渗表现不明显。

  图（b）所示，转色期的土壤贮水总量由大到小为T2＞T1＞CK＞T3，相较于膨大期土壤贮水量相对较少，其中以T2处理土壤贮水量增加最为明显，相较于CK增加了。随着有机肥的施用量增加，表层土壤贮水量缓慢增加，由于地表蒸发强度较弱，因此，表层0-20 cm土壤贮水量变化并不明显，20-40 cm土层在T2处理下贮水量增加明显，相较于CK，增加了38.15%，T3处理下的有机肥施入则不利于转色期20-40 cm土壤深度下水分的贮存。

  2.4 不同有机肥施用量不同生育期供水决策

  通过对不同施肥条件下不同土层供水量与缺水量进行分析，膨大期供水量与缺水量，如表1所示，CK的土壤贮水量整体呈现“升高-降低”趋势，土壤贮水量在CK对照与T1处理下较为充盈，可以适当减少灌溉水量，T2处理与T3处理则呈现亏缺状态。转色期土壤贮水量相较于膨大期较少，但由于蒸发较小，因此也可以满足植物水分需求，并适当减少灌溉水量，以达到农业水资源高效集约化利用的目的。

 

 

  3 讨论与结论

  农业水资源的高效集约化利用一直是全球关注的热点问题，利用FAO Penman-Monteith公式计算的作物需水量被广泛应用，而有机肥由于其改良土壤理化性质的优越效果，近年来被大量施用，本研究对有机肥替代化肥条件下的用水进行了进一步量化，通过研究表明，有机肥的适量施用可以增加土壤的贮水保墒的能力，并在不同时期的有机肥的施用呈现不同的效果，这与前人的研究相一致。目前大量的关注于有机肥与化肥的配施问题，本文通过对有机肥配施与灌溉量进一步耦合，挖掘有机肥配施下的节水潜力，本文研究表明有机肥配施条件下可以进一步挖掘节水潜力。通过计算得出膨大期作物实际蒸散量（ETa）大于与转色期作物实际蒸散量（ETa），其值分别为57.53 mm、25.89 mm。液体纳米有机肥对于土壤表层（0-20 cm）的含水量增加明显，膨大期与转色期的T2、T3处理增加最为明显，相较于CK分别增加了70.77%、28.60%，适量的施加有机肥也可以提升浅层土（20-40 cm）与深层土（40-60 cm）的土壤含水量。随着液体纳米有机肥施用量的增加，贮水量主要体现在表层（0-20 cm）与浅层（20-40 cm）的增加，贮水总量变化上，T1处理在膨大期具有较好的贮水性能，转色期则是T2处理土壤贮水量具有较为丰富，相较于CK，分别增加了14.85%与52.19%。