基于回归分析评价灌溉定额对滴灌葡萄生长及产量品质的影响.pdf

南方农业South China Agriculture第17卷第15期Vol.17 No.152023年8月Aug.2023新疆拥有我国典型的“荒漠绿洲灌区”1，农业用水占比大，用水效益较低，自20世纪末开始大力发展节水灌溉2。同时其独特的生态气候条件很适合林果生长，因此新疆也是我国重要的特色林果生产、加工出口基地。葡萄（Vitis vinifera L.）作为世界上最古老的果树树种之一3，其全球种植面积和产量都居首位，是世界性水果品种之一，在我国葡萄种植面积为 8.7105hm2，略低于西班牙。我国新疆地区具有昼夜温差大、光照时间长、有效积温高、生育期内降雨少等特点，非常适合葡萄生长。天山北坡经济带地区作为我国著名的特色瓜果生产基地，葡萄种植成为绿洲灌区的优势支柱产业，是区域内农民经济收入的主要来源。绿洲灌区虽然推广了滴灌等先进节水灌溉技术，但受传统思想限制和管理人员节水意识薄弱的影响，加之对葡萄品种的生长习性不熟、需水规律不明确导致水资源不同程度的浪费4-5。近几年关于灌水定额的研究较多，有研究表明灌水量不仅会影响植株生长，还会间接影响果实产量和品质6。国内外开展灌溉方式7-8、灌溉时间9及单一灌水量10对植株的影响研究较多，而通过数学统计方法11-12，利用响应指标来系统分析适宜葡萄灌水范围的研究较少。本文通过田间试验，以10年生“红提”葡萄为研究对象，基于回归分析法评价不同灌水量对滴灌葡萄生长、产量品质的影响，筛选出适宜的灌溉定额，以期为绿洲灌区葡萄在滴灌条件下水分合理调控提供理论支撑。1材料与方法1.1试验地概况试验于2020年410月在兵团灌溉中心试验站进行，该站位于准葛尔盆地南缘，天山北坡。属中温带大陆性半干旱气候区，59月平均气温为26.8，年收稿日期：2023-04-03基金项目：杨凌职业技术学院科技创新项目（ZK21-06）；兵团科技创新团队项目（2019CB004）。作者简介：贾浩（1993），男，甘肃山丹人，硕士，助教，主要从事节水灌溉理论与技术研究。E-mail:。*为通信作者，E-mail:。贾浩，王振华，李文昊，等.基于回归分析评价灌溉定额对滴灌葡萄生长及产量品质的影响J.南方农业，2023，17（15）：140-145.基于回归分析评价灌溉定额对滴灌葡萄生长及产量品质的影响贾浩1，王振华2,3*，李文昊2,3，王久龙2,3，赵英1，霍海霞1（1.杨凌职业技术学院，陕西杨凌 712100；2.石河子大学水利建筑工程学院，新疆石河子832000；3.现代节水灌溉兵团重点实验室，新疆石河子 832000）摘要为探索绿洲灌区滴灌葡萄适宜的灌溉定额，以10年生“红提”葡萄为供试材料，设定4个灌溉定额：7 000 m3hm-2（W1）、6 000 m3hm-2（W2）、5 000 m3hm-2（W3）、4 500 m3hm-2（W4），同时设置1个常规灌溉（6 500 m3hm-2）作为对照组（CK），基于回归分析法评价不同灌水量对滴灌葡萄光合指标、产量品质的影响。结果表明：在整个生育周期，灌水量对滴灌葡萄花期与果实膨大期各项光合指标的影响均达到了显著水平（p0.05）；W2水平下单株产量、总产量、WUE（3.94）、果实中维生素 C、可溶性糖、可溶性固体物含量均达到最高水平，而且其水分利用效率优于其他处理0.51%24.45%。基于回归分析法综合评价滴灌葡萄适宜的灌溉定额，并考虑水分利用效率、可溶性固形物含量、获得产量都较高的情况，最终确定研究年滴灌葡萄适宜的灌溉定额为6 000 m3hm-2。关键词绿洲灌区；滴灌葡萄；灌溉定额；产量；品质；回归分析中图分类号：S275.6；S663.1文献标志码：ADOI：10.19415/ki.1673-890 x.2023.15.031140南方农业South China Agriculture第17卷第15期Vol.17 No.152023年8月Aug.2023平均气温6.5，10 积温3 400。风向主要为西北风和东南风，年平均风速为2.6 ms-1，大风多发生在49月。年平均降水量194 mm，蒸发量2 647 mm，日照时数2 800 h，无霜期165 d。1.2试验设计通过调研了解当地滴灌葡萄种植的常规灌水情况，设定4个灌溉定额：7 000 m3hm-2（W1）、6 000m3hm-2（W2）、5 000 m3hm-2（W3）、4 500 m3hm-2（W4）等4个水平，同时设置1个常规灌溉小区（CK，灌溉定额6 500 m3hm-2）作为对照组，每组处理3个重复，整个试验周期灌13次水。每个小区布置3组土壤水分传感器。试验选已有红提葡萄品种，大沟定植，东西走向。葡萄采用滴灌铺设均为1行2管，即在树行两侧20 cm处各布置1根滴灌带，葡萄株距1 m、行距5 m，栽培方式为小棚架栽培。选用天业生产的单翼迷宫式滴灌带，外径16 mm，壁厚0.30 mm，滴头间距30 cm，滴头流量2.8 Lh-1。所有小区的除草、施药等田间农艺管理措施一致。1.3测定项目及方法1.3.1土壤含水率测定主要采用烘干法测定土壤含水率。滴灌葡萄每次灌水前24 h和灌水后48 h内采用取土钻分别在滴灌带下、距滴灌带20 cm位置处土壤0100 cm深度内取样，每10 cm取1个土样，每组3个重复，最后用加权平均法计算土壤含水率。作物耗水量的计算按照灌溉试验规范（SL132015）规定，通过测定所得的土壤含水率数据采用以下公式进行计算：生育期耗水量ET=10i=1niHi(Wi1-Wi2)+I+Pr（1）水分利用效率WUE=Y/ET（2）式中ET为作物耗水量，mm；Pr为作物生育期降雨量，mm；I为生育期灌水量，mm；Wi1和 Wi2分别为第 i 层某生育期土壤灌后和灌前时的土壤含水率，%；i为第i层土壤干容重，gcm-3；Hi第i层土壤的 厚 度，cm。水 分 利 用 率（Water use efficiency，WUE）为单位面积葡萄产量（Y，thm-2）除以作物耗水量，单位t(hm-2mm-1)。1.3.2光合指标测定葡萄共分为6个生育期：萌芽期、新梢期、花期、果实膨大期、果实完熟期、枝蔓成熟期。于每个生育期选择晴朗无云天气进行光合指标的测定，测定在10:0020:00时间段进行，每隔 2 h测定 1次，采用Li-6400便携式光合测定仪，测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）和叶片水分利用效率（WUEL）的日变化。光源采用自然光源，测试叶片为标记植株3片功能叶，每隔2 h测定1次并取其平均值。1.3.3产量和品质测定产量测定：在果实成熟期调查标定植株（3 株）的产量（单株产量和单果重采用天平称重法），然后折算成667 m2产量。品质测定：取新鲜的葡萄打成匀浆测定品质，可溶性固态物含量用手持糖量计（BG-111ATC，天津宝钢光学仪器有限公司）测定，可滴定酸含量用酸碱滴定法测定，可溶性糖用苯酚法测定，维生素C含量采用2,4-二硝基苯肼比色法来测得。1.4数据处理试验数据采用 Microsoft Excel 2016和 DPS 数据统计软件进行处理和分析，对测定结果进行方差分析(ANOVA)，并 用 LSD 法（Least significant difference）进行多重比较，每个处理重复3次。用Origin 2018进行绘图。2结果与分析2.1不同滴灌量对葡萄植株光合指标的影响滴灌葡萄的叶片是进行光合作用的主要场所，叶片的光合作用受到灌水量的影响，从而影响果实产量和品质。不同灌水量对绿洲灌区滴灌葡萄植株光合指标会产生不同的影响。由表1可知，不同灌水量对滴灌葡萄花期、果实膨大期的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）和叶片水分利用效率（WUEL）的影响差异均达到显著水平（pCKW2W3W4）。叶141南方农业South China Agriculture第17卷第15期Vol.17 No.152023年8月Aug.2023片Pn在果实膨大期达到最高水平，各处理的平均值为27.78 molm-2s-1，其中 W1、W2 处理分别比 CK 处理的叶片Pn大5.22%、-0.42%；叶片Tr在果实膨大期达到最高水平，各处理的平均值为5.66 mmolm-2s-1，其 中 W1、W2 处 理 分 别 比 CK 处 理 的 叶 片 Tr大2.58%、-0.52%；叶片Ci在花期与果实膨大期的平均值分别为223.45、153.14 molmol-1，其中W1、W2处理分别比CK处理的花期叶片Ci大2.58%、-0.52%；叶片Gs在果实膨大期达到最高水平，各处理的平均值为297.82 mmolm-2s-1，其中W1、W2处理分别比CK处理的叶片Gs大6.77%、-2.84%；叶片WUEL在果实膨大期达到最高水平，各处理的平均值为4.89 molmmol-1，其中 W1、W2 处理分别比 CK 处理的叶片 WUEL大2.63%、0.81%。不同水分处理条件下叶片Pn、Gs、Ci、Tr、WUEL变化存在明显规律性，说明Pn、Gs、Ci、Tr、WUEL可以较好地反映滴灌葡萄水分亏缺情况。表1不同灌水量对滴灌葡萄光合指标的影响生育时期花期果实膨大期处理W1W2W3W4CKW1W2W3W4CKPn/molm-2s-121.830.25a19.670.62bc19.280.31c18.160.71d20.430.78b30.240.95a28.620.27a26.421.00b24.670.57c28.741.11aTr/mmolm-2s-14.890.07a4.710.05b4.530.08c4.280.06d4.780.06ab5.960.06a5.780.03b5.570.04c5.200.04d5.810.05bGs/mmolm-2s-1240.672.08a225.254.02b212.366.51c188.377.58d231.754.53b327.133.61a297.676.52b286.358.18c271.575.56d306.383.51bCi/molmol-1184.345.13e217.045.29c246.274.04b267.353.51a202.232.65d135.692.08d149.174.25c160.913.65b175.563.08a144.363.64cWUEL/molmmol-14.460.11a4.180.17b4.250.08ab4.230.18ab4.260.16ab5.070.14a4.980.03a4.740.14b4.740.13b4.940.15ab注：同列不同小写字母表示差异显著（p0.05），下同。2.2不同滴灌量对葡萄产量品质的影响不同灌水量对滴灌葡萄果实产量有一定的影响，同时也存在适宜的灌水范围。表2是不同处理的葡萄果实产量及水分利用效率的变化情况，可以看出，不同灌水量对滴灌葡萄的单穗重、单株产量、总产量、果实干物质、WUE的影响均达到了显著水平（pCKW1W3W4，W1、W2、W3、W4处理的产量分别比CK处理增产-0.29%、6.29%、-11.82%、28.81%，单穗重与单株产量有类似的规律。果实干物质的最优处理是W4，最低是W1处理，分别较CK增加 0.82、-1.84个百分点。水分利用效率最优处理是W2，W1、W2、W3、W4处理的WUE分别比CK处理大-6.73%、15.20%、11.69%、2.92%。表2不同处理的葡萄果实产量及水分利用效率比较处理W1W2W3W4CK单穗重/g9641.2a9771.0a8121.5b7692.4bc9233.3ab单株产量/kg8.80.05a8.90.03a7.60.14b6.50.08b8.10.02ab产量/kghm-222 18513ab23 65015a19 62019b15 84017c22 25026ab果实干物质/%22.021.35b24.420.56ab24.670.75a24.680.38a23.860.82abWUE/gkg-13.19d3.94a3.92ab3.52c3.42cd表3是不同处理的葡萄果实品质变化情况，可以看出，不同灌水量对绿洲灌区滴灌葡萄的维生素 C、可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物含量的影响均达到了显著水平（p 0.05），其中维生素C、可溶性糖、可溶性固形物含量随灌水量增大呈现先增大后减小的趋势，而可滴定酸的变化规律跟其他品质指标不同，呈现随灌水量增大而逐渐增大的趋势。维生素C含量在W2处理下达到最高水平，为8.52 mg(100 g)-1，较最低水平 W4高 7.98%，较 CK高 0.71%；可溶性糖含量在W2处理下达到最高水平，为18.96%，较最低水142南方农业South China Agriculture第17卷第15期Vol.17 No.152023年8月Aug.2023平W4高2.46个百分点，较CK高0.98个百分点；可溶性固形物含量在W2处理下达到最高水平，为23.5%，较最低水平 W1 高 1.6 个百分点，较 CK 高 0.4 个百分点；可滴定酸含量在 W1 处理下达到最高水平，为0.514%，较最低水平W4高0.061个百分点，较CK高0.028个百分点。适宜的灌水量有利于提高果实的糖酸比，能显著提高果实的品质。2.3基于回归分析法的滴灌葡萄适宜灌溉定额综合评价为了解绿洲灌区滴灌葡萄各响应指标在灌溉水用量设置区间内的动态连续变化，对其适宜灌溉量综合量化评价，以灌溉定额为自变量，响应指标产量、水分利用效率、可溶性固形物为输出变量，进行回归分析并构建回归方程（见表4）。表3不同处理的葡萄果实品质比较处理W1W2W3W4CK维生素C/mg(100 g)-18.470.16ab8.520.21a8.010.08bc7.890.26cd8.490.31ab可溶性糖/%17.720.13ab18.960.24a16.860.08b16.500.11cd17.980.17ab可滴定酸/%0.5140.02a0.4820.01ab0.4680.03b0.4530.01c0.4860.05ab可溶性固形物/%21.90.24d23.50.41a22.90.52c22.40.23bc23.10.75b表4灌溉定额与滴灌葡萄各响应指标间的回归关系输出变量产量水分利用效率可溶性固形物回归方程Y=-0.002 44W2+30.416 61W-71 539.642 86WUE=-3.977 9210-7W2+0.004 38W-8.114 16P=-8.954 5510-7W2+0.010 19W-5.440 91R20.9710.9110.937显著性0.010.01W1CKW3W4，这主要是因为不同的灌水量会影响光合作用和/kghm-2/m3hm-2/kghm-3/%图1灌溉定额与水分利用效率、产量及可溶性固形物的关系143南方农业South China Agriculture第17卷第15期Vol.17 No.152023年8月Aug.2023呼吸作用，致使光合产物分配比例受到影响，W2水平下更有利于果实器官的累积，致使粒径优势明显，有利于增产。这与侯裕生等1、温越等16的研究规律相似。果实的产量、品质与灌水量紧密相关。本研究发现绿洲灌区滴灌葡萄的单穗重、单株产量、总产量、WUE随灌水量增大呈现先增大后减小的趋势，而果实干物质与其他指标的趋势相反。果实产量在W2灌水水平下达到最大，具体表现为 W2CKW1W3W4，单穗重与单株产量有类似的规律，这是由于在W2灌水水平下植株的呼吸作用和光合作用效率都是最高的，与葡萄粒径的变化规律相同。这与王连君等13、付诗宁等17的研究结果相似。本研究还发现绿洲灌区滴灌葡萄的维生素C、可溶性糖、可溶性固形物含量随灌水量增大呈现先增大后减小的趋势，都在W2灌水水平下达到最大，而可滴定酸含量则呈现出随灌水量增大而逐渐增大的趋势，这是因为过分的水分胁迫细胞的呼吸作用导致的，可滴定酸是检验果实品质的重要因素。对于加工品种的葡萄，高酸更利于其品质呈现，适宜的灌水量有利于提高果实的糖酸比，能显著提高果实的品质，这与李雅善等14的研究一致。通过回归方程分析，得出了与作物效应指标表现一致的灌水水平，说明基于回归分析法来评价绿洲灌区滴灌葡萄的适宜灌溉定额是可靠的。3.2结论1）灌水量对滴灌葡萄花期与果实膨大期的各项光合指标的影响均达到了显著水平（p0.05），叶片WUEL在果实膨大期达到最高水平，各处理的平均值为4.89 molmmol-1，其中W2处理分别比其他处理数值小1.67%6.69%。2）绿洲灌区滴灌葡萄的单穗重、单株产量、总产量、WUE随灌水量增大呈现先增大后减小的趋势，而果实干物质与其他指标趋势相反。果实产量与各项品质指标在 W2（6 000 m3hm-2）灌水水平下达到最大，W2 水平下水分利用效率优于其他处理 0.51%24.45%。3）基于回归分析法综合评价滴灌葡萄适宜的灌溉定额，综合考虑高糖中酸有益于果实品质，水分利用效率、可溶性固形物含量、获得产量都较高的情况，最终确定研究年滴灌葡萄适宜的灌溉定额为6 000 m3hm-2。参考文献：1侯裕生,王振华,李文昊,等.极端干旱区滴灌葡萄水肥适宜用量主成分分析法J.排灌机械工程学报,2021,39(1):89-95.2ABDELKHALIK A,PASCUAL B,NJERA I,et al.Effectsofdeficitirrigationontheyieldandirrigation water use efficiency of drip-irrigatedsweet pepper under Mediterranean conditionsJ.Irrigation Science,2020,38:89-104.3ZHAO F Y,SUN J L,JIANG 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