不同灌溉和施肥方式對釀酒葡萄生長及產(chǎn)量的影響

不同灌溉和施肥方式對釀酒葡萄生長及產(chǎn)量的影響

蘭芝以東是國內(nèi)外公認的優(yōu)質(zhì)葡萄酒產(chǎn)區(qū)之一，也是中國三大“原產(chǎn)地”之一。近年來,寧夏將釀酒葡萄列為了重點培育和農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)建設(shè)行列,目前釀酒葡萄種植面積已達2.133萬hm2,計劃到“十三五”末發(fā)展到6.667萬hm2。然而,賀蘭山東麓釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)土壤瘠薄,保水保肥性能差,且種植方法還多停留在大水漫灌和重施化肥的傳統(tǒng)管理上,水肥利用率低,產(chǎn)量低而不穩(wěn)。研究如何提高賀蘭山東麓釀酒葡萄生產(chǎn)中土肥水管理水平,是賀蘭山東麓釀酒葡萄和葡萄酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迫切的課題。解決賀蘭山東麓水肥滲漏的首選技術(shù)是實行節(jié)水灌溉。滴灌可提供均衡水肥供應,協(xié)調(diào)土壤中的水、肥、氣、熱,有利于釀酒葡萄的生長發(fā)育及品質(zhì)的提高。類似荒漠地區(qū)研究表明,滴灌在節(jié)水率達到30%的同時還能提高17%的產(chǎn)量和1.9%的含糖量,葡萄可溶性固形物和Vc含量顯著增加,果酸降低,明顯改善和提高了葡萄口感和營養(yǎng)價值。葡萄生長過程中葉片的營養(yǎng)成分、光合能力與產(chǎn)量之間存在一定的相關(guān)性,極端干旱區(qū)的葡萄滴灌量設(shè)定為750mm時,新梢長勢最旺盛,葡萄品質(zhì)最佳。高品質(zhì)釀酒葡萄原料是賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)業(yè)的突出優(yōu)勢。在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上增施中微量元素和腐植酸肥等,能夠進一步提升釀酒葡萄的品質(zhì)。腐植酸肥作為一類新型肥料,其腐植酸類物質(zhì)具有較高的生物活性和生理刺激作用,能促進葡萄葉片的葉綠素合成代謝,降低葉片氣孔的阻力,提升蒸騰速率,增加超氧化物歧化酶和過氧化物酶等活性,從而能明顯促進葡萄對N、P、K的吸收和運轉(zhuǎn)。石灰性土壤金屬離子常被固定而失去活性,對河北昌黎赤霞珠葡萄葉柄Mg含量分析發(fā)現(xiàn),不同葡萄園沒有顯著差異,但均接近標準值下限,說明3種葡萄園Mg供應不足,因此增施鈣鎂硫肥具有很好的營養(yǎng)作用。施肥與葡萄葉片養(yǎng)分含量有較高的一致性,葡萄葉柄內(nèi)的礦質(zhì)元素能反應樹體對各礦質(zhì)營養(yǎng)的需求狀況,從而對葉片和葉柄中元素含量分析可較準確地反映營養(yǎng)元素的豐缺狀況。前人相關(guān)研究主要集中在鮮食葡萄節(jié)水措施以及氮磷鉀化肥的合理利用上,對不同灌溉和施肥措施下釀酒葡萄的生長和品質(zhì)研究較少。本試驗以寧夏賀蘭山東麓3年生初果期釀酒葡萄為研究對象,設(shè)置不同灌水和施肥處理,探討在貧瘠土壤下灌水方式和肥料品種對釀酒葡萄的綜合效應,以期為提高釀酒葡萄土肥水管理水平,并形成產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢提供科學依據(jù)。1材料和方法1.1土壤理化性質(zhì)試驗于2011年5月10日至10月10日在寧夏賀蘭山東麓玉泉營葡萄與葡萄酒教育部工程研究中心基地進行,該地區(qū)氣侯干旱,年均溫度7℃~9℃,年均降水量200mm。按中國土壤分類系統(tǒng)(1992)分研究區(qū)土壤為初育土土綱,土質(zhì)初育土亞綱,風沙土土類。研究區(qū)基本土壤理化性質(zhì)見表1。按照全國第二次土壤普查土壤肥力分級標準可知供試土壤除速效鉀含量達到中等水平外,其余各類養(yǎng)分均屬于低肥力水平,尤其是有機質(zhì)含量小于5g/kg,表現(xiàn)出半干旱區(qū)貧瘠沙土低有機碳累積特征。因葡萄實行溝栽,逐年施肥覆土,堿解氮和速效鉀次表層含量高于表層。pH值較高,沙化嚴重,土壤容重較大,田間持水量較低。1.2地灌草護坡釀酒葡萄為當?shù)刂髟云贩N之一的3年生赤霞珠。試驗采用水肥二因素隨機區(qū)組設(shè)計,分別設(shè)置1:溝灌+常規(guī)施肥(CK);2:滴灌+常規(guī)施肥;3:滴灌+常規(guī)施肥+鈣鎂硫肥;4:滴灌+常規(guī)施肥+腐植酸肥共四種處理,每處理重復3次,小區(qū)面積大小為150m2;其中,溝灌為大水漫灌,全年灌水11次,每667m2總灌水量880m3;滴灌材料選用16寸內(nèi)鑲式滴灌帶,用鐵絲鉤將地管帶平行掛于葡萄架離地20cm的最下層鐵絲上。單次灌水量由水表計量,土壤田間持水量的55%和90%作為灌溉下限和上限,因開春第一次灌水和冬灌均為溝灌,每667m2總灌水量為545m3。常規(guī)施肥為葡萄出土后4月底施75kg/hm2尿素,5月下旬花后追施尿素和二銨各150kg/hm2,6月下旬追肥氮磷鉀三元復合肥300kg/hm2,8月底追肥硫酸鉀300kg/hm2。鈣鎂硫肥由硫酸鈣和硫酸鉀鎂肥摻混;腐植酸為陜西鑫田富農(nóng)牌腐植酸有機肥,有機質(zhì)>30%,腐植酸>15%,NPK>4%。1.3全氮、全鉀的測定葉片成熟時,在大田測量中上部成熟部位葉片葉綠素含量、新梢長、百葉鮮重等生長發(fā)育指標;在實驗室測定葉柄、葉片中的全氮、全磷和全鉀含量。全氮的測定用H2SO4-H2O2消煮,蒸餾法;全磷的測定用釩鉬黃比色法;全鉀的測定用火焰光度計法。葡萄于2011年9月24日收獲,產(chǎn)量為小區(qū)實際產(chǎn)量折算后的公頃產(chǎn)量。葡萄收獲后當天測定品質(zhì)。隨機采集每處理10個有代表性果穗上的20粒葡萄用于品質(zhì)測定,可溶性固形物含量用手持糖量計測定,果實酸度采用NaOH滴定法測定,可溶性糖用苯酚法測定,維生素C用2,4-二硝基苯肼比色法測定。1.4釀酒葡萄的顯著性分析利用SAS8.1統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析,采用鄧肯多重極差對不同處理下釀酒葡萄長勢、品質(zhì)進行顯著性檢驗,顯著性水平為P<0.05,n=5。2結(jié)果與分析2.1加強中量元素和腐植酸肥對釀酒葡萄生長和干物質(zhì)的影響從表2可見,常規(guī)施肥下,滴灌和溝灌對新梢的促長作用無顯著差異,而增施中量元素或腐植酸肥,能夠進一步促進新梢的生長;灌溉方式對葡萄葉綠素含量沒有顯著影響,但增施中量元素或腐植酸肥,均能顯著促進葉片葉綠素的增加。葉片是植物進行光合作用的基礎(chǔ),葉片形狀大小、薄厚、鮮重和干重等發(fā)育程度的好壞直接決定了葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)。滴灌條件下葉片百葉鮮重均顯著高于溝灌方式,說明滴灌均勻補水有利于葡萄葉片的發(fā)育;滴灌下,不同施肥方式差異極顯著,以增施腐植酸肥百葉鮮重最高。該處理下釀酒葡萄葉片肥厚,葉色深綠,葉面積大,葉柄粗壯,表明腐殖酸對葉片的生長及光合作用有明顯效果;滴灌且增施Ca、Mg、S肥百葉重次之,該處理下葉面積較大,顏色及葉片大小均勻,表明中量元素的施用能使釀酒葡萄葉片平衡生長。百葉干重體現(xiàn)的是葉片干物質(zhì)積累的程度。滴灌補水均勻,顯著提高葡萄葉片干重;而施用中量元素和腐植酸肥進一步顯著促進葡萄葉片干物質(zhì)的積累。植物葉片鮮干比能很好地表征葉片中水分和營養(yǎng)物質(zhì)的比例,鮮干比越大表明葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)所占比例越小。通過研究鮮干比,發(fā)現(xiàn)常規(guī)施肥溝灌處理下,灌水量大,葉片徒長,葉片含水多而干物質(zhì)累積少,鮮干比最大。施肥促進了葉片營養(yǎng)物質(zhì)的累積,鮮干比降低,尤其是施用腐植酸肥作用最顯著。2.2不同肥料對釀酒葡萄葉片全氮、鉀、總總氮的影響測定葉部營養(yǎng)被認為是診斷葡萄營養(yǎng)水平高低的重要手段,葉柄是最受推薦的葉部營養(yǎng)診斷采樣部位。低氮水平下隨著施氮量的增加葉片含氮量上升。過量施氮肥會引起旺長,營養(yǎng)分配不當,降低產(chǎn)量,與氮、鉀相比,葉片全生育期內(nèi)磷含量變化很小,表明釀酒葡萄需磷量相對較少。表3看出,滴灌有促進葉片全氮累積的趨勢,滴灌葉片全氮含量均高于溝灌。滴灌+常規(guī)施肥方式下,葉片全磷含量最高,顯著高于溝灌,說明滴灌水分分布均勻,有利于磷的遷移和吸收.滴灌促進葡萄均衡發(fā)育,顯著提高葉柄全氮含量;滴灌條件下進一步增施中量元素和腐植酸肥,更好地促進了葡萄生長發(fā)育,稀釋效應使得單位質(zhì)量葉柄含氮量反而降低。在滴灌供水下,不同肥料施處理對釀酒葡萄葉片氮素積累影響顯著。滴灌施肥水分分布均勻,有利于促進磷的吸收,葉柄磷含量顯著增加;進一步增施中量元素和腐植酸肥,因促長作用顯著,單位質(zhì)量葉柄磷含量反而下降。在滴灌供水下,不同肥料施用處理對釀酒葡萄葉片磷素積累影響顯著,說明葉柄磷含量對施肥敏感。滴灌顯著促進了葉柄鉀素的累積。進一步增施中量元素和腐植酸肥,增強了供鉀能力,葉柄中鉀累積量顯著升高。因此在滴灌供水下,不同肥料施用處理對釀酒葡萄葉片鉀素積累影響顯著,葉柄鉀含量對肥水管理敏感。2.3加強改土和灌溉對釀酒葡萄可溶性糖和糖含量的影響紅酒產(chǎn)業(yè)開始被越來越多的人關(guān)注,釀酒葡萄的品質(zhì)直接決定著紅酒品質(zhì)。中量營養(yǎng)元素及養(yǎng)分全面的腐植酸肥應該能夠促進漿果成熟,改善漿果品質(zhì)。干旱區(qū)砂質(zhì)土壤栽培釀酒葡萄,灌水和肥料類型共同決定著葡萄的產(chǎn)量。表4看出,溝灌常規(guī)施肥下,在砂質(zhì)土上大水漫灌,養(yǎng)分淋溶損失嚴重,水肥利用率低,產(chǎn)量較低;滴灌常規(guī)施肥下,雖然實現(xiàn)節(jié)水的目標,但單支滴灌管供水數(shù)量及范圍有限,水分蒸發(fā)強烈,產(chǎn)量未增加。滴灌條件下進一步增施鈣鎂硫后產(chǎn)量雖高于滴灌常規(guī)施肥,但差異不顯著。而滴灌條件下進一步增施腐植酸肥,產(chǎn)量顯著提高。相同灌溉條件下,適當施用鈣鎂硫等中量元素和腐植酸肥,水肥協(xié)同效應對砂質(zhì)土地上釀酒葡萄的增產(chǎn)效果明顯。在常規(guī)施肥下,滴灌比溝灌條件下可溶性固形物含量要高,相同滴灌條件下,增施鈣鎂硫肥和腐植酸肥后,釀酒葡萄果實可溶性固形物含量顯著增加。常規(guī)施肥營養(yǎng)有保障基礎(chǔ)上改大水漫灌漏水漏肥為節(jié)水滴灌,能夠小幅度增加葡萄可溶性固形物含量。表4可知,常規(guī)施肥條件下,滴灌對比溝灌,可溶糖含量有增加的趨勢;滴灌條件下,增施鈣鎂硫肥和腐植酸肥,均能顯著提升可溶性糖含量,說明砂土地保障供水的基礎(chǔ)上增施中量元素肥料和腐植酸肥料均能改善葡萄糖分轉(zhuǎn)運過程,從而提高可溶性糖含量。換言之,在常規(guī)施肥營養(yǎng)有保障基礎(chǔ)上改大水漫灌漏水漏肥為為節(jié)水滴灌,能夠小幅度增加葡萄可溶性糖含量;而在保障基礎(chǔ)水肥供應條件下,進一步增施砂質(zhì)土最缺乏的鈣鎂硫肥和有機類的腐植酸肥,能夠大幅度提升可溶糖含量;單滴灌有限水源保障下,肥的作用大于水的作用。常規(guī)施肥滿足營養(yǎng)條件下,滴灌對比溝灌能夠顯著降低葡萄果實總酸度;在滴灌有限滿足水分的條件下,增施的鈣鎂硫肥中鈣和鎂的移動性差,總酸度未發(fā)生顯著變化,而增施腐植酸肥,有機類物質(zhì)含鉀豐富,總酸度進一步降低。滴灌對比溝灌提高了果實Vc含量,但不同處理間變異大,差異不顯著,溝灌葡萄果實糖酸比最小,滴灌因提升了果實可溶性性固形物含量并降低了總酸度,糖酸比顯著提高;進一步增施鈣鎂硫肥和腐植酸肥,均顯著提高了糖酸比,尤其是增施有機類的腐植酸肥,糖酸比高達34.42%,達到了理想風味狀態(tài)。3不同施肥對釀酒葡萄葉綠素的影響釀酒葡萄的新梢作為表征葡萄生長狀況的一個指標,受灌水方式和施肥處理影響明顯,王利軍研究發(fā)現(xiàn),灌水處理對新梢生長量影響差異不顯著,一定范圍內(nèi)減少灌水量并采用滴灌技術(shù)對葡萄的營養(yǎng)生長沒有明顯的影響。本試驗結(jié)果表明滴灌和溝灌的新梢長差異也不顯著,但滴灌條件下增施中量元素鈣、鎂、硫或腐植酸后,新梢有顯著增加。由此可見肥料對于新梢的貢獻大于水的作用。許詠梅認為腐植酸的施用能顯著增加植物葉片葉綠素,相比常規(guī)施肥葉綠素a和b含量一般均能增加30%以上,腐植酸復合肥對葉片P累積量明顯高于相應的無機肥處理,且隨施肥量的增大P累積量增加。本研究得出施用腐植酸后,葉綠素顯著高于常規(guī)施肥,表明施用該類肥料對促進葡萄葉片的正常生長有很大促進作用。棉花施用腐植酸后葉柄的全鉀高于其他施肥處理方式,但施用腐植酸對葉片氮磷鉀含量并無影響。本研究也證實葡萄葉片養(yǎng)分吸收過程中,氮主要集中在葉片部位,鉀主要集中在葉柄部位,葉片中氮磷鉀含量不受鈣鎂硫肥和腐殖酸肥施用的影響,而葉柄中的氮、磷、鉀均對不同施肥或灌水處理敏感,從而表明以葉柄作為釀酒葡萄氮磷鉀三要素營養(yǎng)診斷部位在葡萄園土肥水管理中具有重要的應用價值。葡萄施用多元中微量元素能提高葉綠素含量,增加光合作用,增強樹勢,提高坐果率、單果重和產(chǎn)量,促進著色、早熟,提高含糖量,改善果品質(zhì)量。Ca與葡萄的甜度相關(guān),Mg有利于調(diào)節(jié)葡萄的酸度。鉀鎂肥配合后,可以明顯提高鉀肥的增產(chǎn)量,表現(xiàn)出交互效果。與單施鉀肥比較,每公斤K2O多增產(chǎn)葡萄11.55kg。本研究得出,施用鈣鎂硫肥促進了葡萄的生長發(fā)育,從而提高葡萄產(chǎn)量,尤其是施用營養(yǎng)元素全面的腐殖酸肥,在顯著提升葡萄生理功能后,產(chǎn)量顯著增加。這一結(jié)果表明,缺乏有機質(zhì)的低肥力砂質(zhì)土壤,施用腐植酸類肥料改良培肥土壤是實現(xiàn)葡萄較高產(chǎn)量的有效措施。此外,施用鈣鎂硫后可溶性糖含量和可溶性固形物顯著增加,總酸明顯