水分和养分既是影响旱地农业生产的主要胁迫因子,也是一对联因互补、互相作用的因子,它们既有自己特殊的作用,又互相牵制、互相制约,影响着彼此效果的发挥[1].在影响葡萄生长的诸多因子中,水、肥两因子起着决定性作用,而且只有养分和水分最容易人为调控.不同养分在葡萄产量和品质形成中有不同的作用[2],施肥量越高,葡萄产量也就越高,但其糖度不一定高,着色不一定好[3].灌溉量和灌溉方式对葡萄产量品质形成均有影响,灌水量太大葡萄品质不好.滴灌有利于葡萄产量和品质的提高.关于水分和养分对葡萄产量、品质影响的研究已有一些报道[4],但关于水肥耦合效应的研究鲜见报道.本文中针对干旱区滴灌葡萄管理中注重氮肥施用[5-6],轻视氮磷钾的配合施用,造成树体营养不平衡,对产量、品质影响较大的问题[7],以及不能准确掌握生育期施肥量和灌水量,影响产量效益等问题,侧重研究水肥配合施用对葡萄产量和品质的影响,旨在为提升克瑞森葡萄管理技术提供参考.
1 材料与方法
1.1 材 料
试验点设在新疆博乐市南郊八十六团,属大陆性干旱荒漠气候,日照时间长,昼夜温差大.
春季气温冷暖多变,夏季高温,气候炎热,伴有干热风,秋季气爽,冬季长而寒冷,年均气温5.6 ℃,年均降水 181 mm,年平均蒸发量 1 562.4 mm.极端最高气温 44 ℃,极端最低气温- 36 ℃.年平均日照时长 2 815.8 h,≥ 10 ℃的积温 3 587.9 ℃,无霜期 187 d.光、热、水等要素配合良好,适宜种植葡萄等农作物.试验地系沙质壤土,pH 值为8.2 ~ 9.0,地下水位 1 m 以下,排灌条件良好.
地势平坦.0 ~ 40 cm 深度平均土壤有机质含量9.0 mg/kg,水解性氮含量 26.0 mg/kg,有效磷含量5.7 mg/kg,速效钾含量 108.0 mg/kg.
1.2 方 法
试验设 2 因素 3 水平,灌水 3 个水平,施肥 3个水平(N、P、K),1 个对照,总共 10 个处理(见表 1).毎小区设为 10 株,株行距为 1.0 m×3.5 m.
秋施基肥统一施果树专用肥:7 500 kg/hm2.追肥在 3 个时期进行:开花前、开花后幼果开始生长期和浆果着色初期.开花前期滴灌施入 46%的尿素 145.8 kg/hm2,开花后幼果开始生长期滴灌施入 46% 的尿素 194.4 kg/hm2、磷二胺肥 617.4kg/hm2、钾肥 257.7 kg/hm2(钾肥分 2 次施用),果实迅速膨大期滴灌施入磷肥 695.25 kg/hm2,钾肥 289.95 kg/hm2(钾肥分 3 次施用).全生育期共滴水 13 次,每次灌水量 300 ~ 375 m3/hm2.萌芽及新梢生长期滴水 4 次(萌芽前、萌芽后、开花前).浆果生长期每隔 10 ~ 15 d 滴水 1 次,共6 次,浆果成熟期 2 次,冬灌 1 次.
1.2.1 测定方法
葡萄成熟采摘时,调查分析克瑞森葡萄果实形状,包括果实纵径、横径、含糖量等果实性状和产量. 选择葡萄树蔓中部的果实,取样后立即用游标卡尺、测糖仪测定葡萄的果实性状含量,重复 5 次,取平均值.
1.2.2 数据处理
试验数据用 Excel 2003 和 DPS 7.55 等软件进行制图,用 Origin8.0 软件进行统计分析.
2 结果与分析
2.1 不同处理对克瑞森葡萄果实含糖量的影响
试验结果表明,克瑞森葡萄成熟期,平均含糖量为 21.75%,在成熟采收前达到最高值,为25.80%.这表明葡萄成熟时含糖量达到顶峰.田间调查分析结果表明,克瑞森葡萄果实糖分形成期集中在 8 月中旬~ 9 月下旬,主要表现在:酸度持续下降,糖分积累加速,维持在一个较高的增长速度,达到成熟采收的含糖量标准后,含糖量就会保持基本不变,维持在一个较高的水平上[8];不同处理的含糖量之间没有显著性差异,回归分析结果显示其相关系数小于 0.5,说明不同处理对葡萄的含糖量没有明显影响.
2.2 不同灌溉处理对克瑞森葡萄产量的影响
通过对克瑞森无核葡萄滴灌水肥耦合试验数据的采集分析,在 6 000 m3/hm2灌溉量条件下不同施肥量相关性分析和模型拟合,得出施肥与产量关系的模型:Y = 1 030.812 69 - 24.659 12X +2.003 18 X2,相关系数 R = 0.985 3,Y 表示葡萄产量,X 表示不同水平的施肥量,两者之间相关性差异极显著(见图 1).由图 1 可知,处理Ⅳ表现突出,即在灌溉量为 6 000 m3/hm2条件下,随着施肥量不断增加,产量提高,到420 kg/hm2施肥量时,产量开始有下降趋势,此时是水分利用率最佳点,拟合的模型也表现出此特点.
进行了葡萄产量与灌溉量之间的相关性分析,直线模型拟合的效果不理想,相关系数没有达到显著水平,抛物线型拟合的效果较为理想,相关系数为 R = 0.99999,达到了极显著水平,模型为:
Y =- 27 488.379 01 + 141.480 21 X - 0.171 42 X2,Y 表示葡萄产量,X 表示灌溉量(见图 2).由图2 可知,处理Ⅵ表现突出,即灌溉量 6 000 m3/hm2是葡萄滴灌灌溉的最佳值.同时施肥量 420 kg/hm2也是滴灌葡萄水分利用率最高点,在施肥量不变的情况下,灌溉量变化对产量的影响程度较大.
2.3 不同施肥处理对克瑞森葡萄产量的影响在施肥量为 330 kg/hm2的条件下,随着灌溉量不断增加,产量提高[9],到 6 000 m3/hm2灌溉量时,产量开始有下降趋势,拟合的模型也表现出此特点.
进行葡萄产量与施肥量之间的相关性分析,直线模型拟合的效果不理想,相关系数没有达到显著性,而抛物线模型拟合的效果较为理想,相关性达到了极显著水平,模型为:Y = 1 030.840 77 -16.643 16 X + 1.495 18 X2,R = 0.978 73,Y 表示葡萄产量,X 表示施肥量(见图 3).由图 3 可知,处理Ⅴ表现突出,即施肥量为 375 kg/hm2是葡萄滴灌施肥的最佳值,同时灌溉量为 6 000 m3/hm2也是滴灌葡萄肥料利用的最佳点.
2.4 水肥耦合对克瑞森葡萄品质效应的影响对水肥耦合试验中各处理葡萄品质性状进行F 检验和 T 检验以及回归分析和统计分析得知,各处理之间的可溶性固形物含量和果实硬度没有显著性差异;回归分析其相关系数小于 0.5,说明水肥耦合试验对葡萄的品质没有显著影响[10].
2.5 滴灌葡萄水肥耦合与克瑞森葡萄产量的关系
克瑞森葡萄滴灌水肥耦合试验结果表明,水肥耦合与产量之间的关系可建立二元二次回归模型 Y = - 1 504.180 6 + 4.270 X1+ 54.862 X2-1.036 X1X2+ X12+ X22.式中,X1表示灌溉量,单位为 m3/hm2;X2表示肥料用量,单位为 kg/hm2;Y 表示产量,单位为 kg/hm2;回归系数为 R =0.975,决定系数为 R2= 0.951.因此,滴灌葡萄产量形成是由灌溉量和施肥量2个重要因素决定的,滴灌葡萄产量也与不同品种、气候、地力、化控和田间管理有一定的关系,所以要将各个影响因素进行综合调控,才能达到增产和高产的目的.
如干旱因素造成土壤水分蒸发、损失比较快,而养分必须依赖水分的帮助才能被葡萄吸收,所以干旱区水往往是制约葡萄生长的因素.滴灌虽然能随时补充水分,但灌水量的大小和持续时间必须掌握好,使水分能湿润足够深的土层,保证养分能运输到葡萄根系.同时在滴灌葡萄管理中更应考虑土壤肥力对肥料效益的发挥的影响和肥料养分的特性.氮素在土壤中的易损失性使得必须在氮肥用量较高时水肥协同才能发挥效应,磷素在土壤中的难移动性和易固定性使得在管理中需要较大量的水才能发挥水磷协同效应,钾素在土壤中含量高所以高水高钾才能发挥协同效应[11].
因此,水肥的协同管理必须因地制宜.由于本研究中试验地受环境影响,有关数据和分析结果还有待进一步深入研究并接受实践的检验.
3 结 论
在水和肥配合的情况下,在一定的施肥水平下,增加灌溉量可以提高葡萄的产量.低灌溉量的条件下,增施肥料并不能提高葡萄的产量.高水高肥可以显著提高葡萄的产量.在高灌溉量的条件下,水分促进了葡萄植株对营养物质的吸收,从而增加了葡萄的产量.在灌水量不足的情况下,水分限制了葡萄植株对营养的吸收,增施肥料并不能达到提高葡萄产量的目的.说明灌溉量是通过影响植株对养分的吸收间接影响到葡萄产量.
水肥因素对葡萄产量的形成贡献不同,各因素按影响由高到低排列依次是:磷肥、氮肥、灌水、钾肥,实际上其影响与试验区的土壤肥力条件、地下水位等有关.从 3 种肥料与灌水之间的耦合作用对葡萄产量的影响可看出,水肥之间的耦合效应只有在一定范围内表现为协同效应.
施肥量 420 kg/hm2,灌溉量 6 000 m3/hm2处理的葡萄产量较好;施肥量 375 kg/hm2,灌溉量 6 000m3/hm2处理具有较高的产量和水分利用效率.综上所述,中等浇水量(6 000 m3/hm2)和高施肥量(375、420 kg/hm2)的处理是比较理想的水肥组合.
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