灌水量对鲜食葡萄生长及品质的影响

张彩仙，杨苗，杨萍果，杨明霞，董志刚, 5，龙怀玉

灌水量对鲜食葡萄生长及品质的影响

张彩仙1, 3，杨苗2*，杨萍果1，杨明霞4，董志刚4, 5，龙怀玉3*

（1.山西师范大学 生命科学学院，太原 030006；
2.山西农业大学 基础部物理系，山西 太谷 030800；
3.中国农业科学院 农业资源与农业区划研究所，北京 100081；
4.山西农业大学 果树研究所，太原 030031；
5.山西省葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，太原 030031）

【目的】确定畦灌条件下鲜食葡萄的适宜灌水量。【方法】以多年生早熟品种无核翠宝和中熟品种晶红宝为试验材料，设置3种不同的灌水量：2 570 m3/hm2（CK）、2 056 m3/hm2（T1）、1 542 m3/hm2（T2），研究灌水量对山西省鲜食葡萄生长、产量及品质的影响。【结果】新梢生长期，减少灌水量不会影响无核翠宝与晶红宝新梢及茎的生长。果实膨大期灌水量会影响葡萄果粒的纵横径及果穗的长宽，进而影响产量。早熟品种无核翠宝在T1处理下的产量与CK相比增加了6.89%；
而T2处理与CK相比减产16.36%。减少灌水量会影响葡萄果实的营养品质和食用品质；
早熟品种无核翠宝的总酚和黄烷醇量逐渐减少，但T1处理与CK之间无显著差异。中熟品种晶红宝的产量在CK下最大，为22 555 kg/hm2，T1、T2处理与CK相比分别减产8.18%、14.05%。T1处理下晶红宝的总酚量增加4.55%，但总类黄酮量减少了52.83%；
T2处理下的总酚量最高为8.48mg/g，与CK相比显著增加了13.52%。随着灌水量的减少，无核翠宝与晶红宝的固酸比逐渐降低。【结论】综合比较，在新梢生长期不同灌水量对鲜食葡萄的生长无显著影响，果实膨大期不同灌水量会显著影响葡萄的产量与品质，早熟品种无核翠宝在果实膨大期适当减少灌水量T1处理（2 056 m3/hm2），可以增产提质；
在保证产量和品质的前提下，中熟品种晶红宝在果实膨大期的灌水量为2 570 m3/hm2，不能减少灌水量。

鲜食葡萄；
灌水量；
土壤含水率；
品质

【研究意义】气候变化加剧了全球水资源危机，多个国家和地区面临着严重的水资源短缺问题[1]。中国是农业和人口大国，对水资源有着极大的需求，据统计，2020年我国的农业用水为3 612.4亿m3，占全国用水总量的62.1%，但灌溉水的利用效率仅有40%～45%[2]。同时我国是世界上最大的鲜食葡萄生产国与消费国，葡萄产业已成为许多地方的支柱产业[3]。水分对葡萄的生长发育、果实品质有着十分显著的影响，尤其是在葡萄生长的关键期，保障水分供给对葡萄的生长发育，果实的高产优质至关重要。在减少农业用水的同时保证农产品的产量与品质对农业可持续发展有重要意义[4]。【研究进展】目前关于葡萄的节水灌溉研究，可分为灌溉方式（如滴灌、喷灌）与灌水量两方面[5-8]。王东等[9]研究了不同滴灌量对酿酒葡萄生长与品质的影响，发现当滴灌量为3 750 m3/hm2时，葡萄植株的养分吸收状况最好，且产量与品质最优。温越等[10]将无核白鲜食葡萄的生育期划分为新梢生长期、开花期、果实膨大期、着色成熟期，以试验地的田间持水率为基准，设置了灌水上限及不同的灌水下限，结果表明，在果实膨大期进行调亏灌溉会严重影响果实的发育；
而在着色成熟期进行调亏灌溉可提高葡萄的品质。马婷慧等[11]对5 a生赤霞珠进行了研究，发现适宜的调亏灌溉会增加酿酒葡萄的根系活力，提高酿酒葡萄的品质。沈甜等[12]以抽蔓期、开花坐果期、果实膨大期与着色成熟期为调亏灌溉时期进行研究，发现单个生育期进行水分亏缺处理（土壤含水率下限为田间持水率的55%～60%），对植株形态指标与果实品质指标无显著影响；
果实膨大期的亏水处理会使葡萄单穗质量减小，减产28.7%；
抽蔓期进行亏水处理，增产10.3%。【切入点】葡萄在山西省各地都有栽培，且以露地栽培和畦灌为主[13-14]。山西晋中地区是山西省葡萄的主产区之一，地处中纬度内陆黄土高原，属暖温带大陆性半干旱季风气候区，气候带的垂直分布和东西差异比较明显，尚未系统开展葡萄关键生育期不同灌水水平对鲜食葡萄生长发育影响的研究。【拟解决的关键问题】为此，以山西晋中市境内山西农业大学果树研究所自主培育的葡萄鲜食品种——无核翠宝与晶红宝为研究对象，研究需水关键期不同灌溉量对2个鲜食葡萄品种生长及产量与品质的影响。

1.1 研究区概况

试验于2021年4—9月在山西农业大学果树研究所的葡萄种植基地（37°20´N，112°29´E，海拔760 m）进行。试验区属于暖温带大陆性气候，年平均气温10.6 ℃，无霜期160～190 d，年平均降水量为456 mm。该地区土壤类型为砂壤土，表层土壤（0～40 cm）的田间持水率（体积含水率）为26.5%，体积质量为1.5 g/cm3，土壤pH值为8.13，有机质量为6.19 g/kg，全氮量为1.61 g/kg，有效磷量为19.12 mg/kg，全磷量为0.53 g/kg，速效钾量为215.13 mg/kg。

1.2 试验设计

供试品种为多年生‘无核翠宝’与‘晶红宝’，2个品种的品系来源及主要生育时期如表1所示。南北行向定植，株距0.8 m，行距2.5 m，葡萄架形为单臂水平篱架，各试验小区为长方形，面积15 m2，小区长15 m，宽为1 m，1个小区内有12株葡萄。试验设置了3种不同的灌水量：CK常规浇灌（2 570 m3/hm2）为当地实际生产中的多年平均灌水量；
T1轻度水分胁迫为常规灌溉量的80%（2 056 m3/hm2）；
T2中度水分胁迫为常规灌溉量的60%（1 542 m3/hm2）。灌溉时期为新梢生长期与果实膨大期，灌水方式为畦灌，在葡萄的生育期内共进行了2次灌水，分别是新梢生长期（5月12日）、果实膨大后期（8月3日），同一处理在不同时期的灌水根据试验设计，灌水定额相同。试验期间各处理的化肥、农药等田间管理措施完全一致。试验小区的东西方向上均有同品种葡萄种植，小区的南北方向上保护地离地边的距离大于5 m，2行之间的道路宽为2 m。

表1 试验品种特性

1.3 指标测定

1.3.1 土壤含水率

在距离葡萄根部50 cm处定点，用土钻进行分层采样，分别为0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土层。采样时期为新梢生长期（5月10日）、开花期（6月3日）、果实膨大期（7月16日）与成熟期（8月27日）。将土样装入铝盒带回实验室后，根据烘干法计算土壤含水率[15]。

1.3.2 生长指标

每个小区选取位于小区中部的植株3株，挂牌标记。考虑到边际效应，选择的观测小区离地边的距离大于5 m。使用卷尺与游标卡尺对新梢长度与茎粗进行测定（选择第6～第8片叶的位置），每隔7 d进行1次测量，葡萄打顶后结束测量，最终结果取平均值。

1.3.3 产量及品质指标

待葡萄成熟后，选择挂牌标记的葡萄树，每株上采摘1串，对穗质量、穗长及穗宽进行测量；
在每串果穗上按上、中、下随机选取10粒果实，对果实纵横径进行测量并称质量，最终结果取平均值，得到单粒的纵横径及质量。之后随机选取10粒，使用糖酸计进行可溶性固形物和可滴定酸量的测定，结果取平均值。再随机挑选30粒用液氮进行冷冻后放入-40 ℃冰箱进行保存，进行指标测定时随机选取果粒，最后取6 g果肉，并重复3次，总酚采用福林-肖卡法测定；
单宁采用福林-丹尼斯法测定；
总类黄酮采用氯化铝比色法测定；
黄烷醇采用香草醛-盐酸比色法测定[16]。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2010软件对数据进行处理，采用Origin 2018软件进行绘图，采用SPSS 22.0统计分析软件LSD显著性检验。

2.1 葡萄生育期土壤水分的变化规律

从葡萄出土至收获，期间共有27 d发生降雨，总降雨量为259.1 mm，最大日降雨量为88.2 mm，最高气温为34 ℃（图1）。新梢生长期间，5月15日的降雨量最大为29.3 mm；
果实膨大期，8月19日的降雨量最大为88.2 mm。从葡萄出土至收获期间的气象数据来自果树研究所的气象监测站。

在新梢生长初期，各处理间表层土壤（0～20 cm）的含水率均在13.90%～14.30%；
随着土层深度增加，土壤含水率逐渐增加。初期植株的生长速度较慢，对于水分的需求较少。当葡萄新梢开始快速生长时，对水分需求增大，土壤含水率有所减少。新梢生长结束后，0～60 cm土层的含水率有不同程度的下降，CK、T1、T2处理的表层土壤含水率较新梢生长期下降了1.10%、1.86%、0.94%。5月12日按照试验设计灌水后，受降雨影响，且5月15日的降雨量达29.3 mm，使得后期深层土壤（60～100 cm）含水率的变化不大。开花坐果期，不同处理对各土层土壤含水率无显著影响。果实膨大期，葡萄生长需要的水分较多，各土层的土壤含水率较开花坐果期下降，同时受降雨影响土壤含水率变化较大。T1处理与T2处理呈先减后增的趋势，而CK则是先增后减。果实成熟时，CK的土壤含水率与T1、T2处理相比显著增加了9.38%、12.44%。随着土层深度的增加，CK与T2处理呈先增后减的趋势，而T1处理则是先减后增。在灌水前未发生降雨，土壤较为干旱；
但灌水后降雨的发生，使得土壤含水率波动变小，降低了灌水对果实的影响，尤其是8月19日的降雨量达到最大（88.2 mm）。不同处理对深层土壤（60～100 cm）的含水率影响较小。从不同生育期的土壤含水率变化可知，对土壤含水率影响较大的时期为新梢生长期与果实膨大期（图2）。

图1 葡萄生育期内降雨量与最高气温

图2 葡萄不同生育期土壤水分变化

2.2 灌水量对葡萄茎粗及新梢长度的影响

葡萄植株的茎有着强大的支持作用，茎粗是衡量葡萄生长质量的重要指标。在新梢生长初期，无核翠宝在CK、T1、T2处理下的茎粗分别为3.22、3.07、2.97 mm，差异不显著。随着生育期推进，不同处理茎粗发生了显著变化，在新梢生长末期，T1处理的茎粗与CK之间差异不显著，但T2处理与CK相比，显著减少了17.53%。但在打顶后，受篱架高度的限制，CK、T1、T2处理的新梢长度分别为87.36、78.65、80.12 cm，无显著性差异。

在新梢生长初期，不同处理下晶红宝的茎粗，具体表现为T2处理>T1处理>CK。但随着生育期的进行，不同处理下晶红宝的茎粗无显著差异，均在8 mm左右。在整个新梢生长期，晶红宝的新梢长度，随着灌水量的减少整体呈先增加后减少的趋势，T1处理下的新梢长度略高于CK与T2处理，但差异不显著。新梢生长初期的灌水影响着植株的前期生长，但在新梢生长后期，降雨的发生使得灌溉对于植株的影响减弱，各处理间的差异不显著。

图3水分胁迫对无核翠宝与晶红宝茎粗及新梢长度的影响

2.3 灌水量对葡萄产量的影响

无核翠宝果实的纵径、横径均在T2处理下达到最大值，分别为2.29、1.93 cm，与CK及T1处理之间的差异达到了显著性水平。同样无核翠宝的平均粒质量在T2处理下达到最大值4.51 g，与CK相比增加了10.78%。随着灌水量的减少，无核翠宝的穗长逐渐变小；
穗宽则呈先增加后减少的趋势，T1处理与CK、T2处理之间差异显著；
与CK相比，T1处理的穗宽显著增加了14.05%。无核翠宝的穗质量在T1处理下，达到最大值492.83 g，与CK相比增加了39.90%；
随着灌水量的减少，无核翠宝的产量呈先增加后减少的趋势（表2）。

表2 灌水量对葡萄产量相关指标的影响

晶红宝的纵横径均随着灌水量的减少而减少，平均粒质量的变化趋势则相反，表现为T2处理>T1处理>CK。随着灌水量的减少，晶红宝穗长呈先增加后减少的变化趋势，而穗宽则表现出逐渐减少的趋势。晶红宝的穗质量在CK下达到最大值518.11 g，与CK相比，T1、T2处理的穗质量分别减少了8.20%、14.41%。晶红宝的产量随着灌水量的减少而降低，T1、T2处理与CK相比显著降低了8.18%、14.05%。

2.4 灌水量对葡萄果实营养品质的影响

酚类物质决定着葡萄的颜色、口感及氧化性能，使葡萄果实具有不同的风味特征[17]。灌水量对葡萄果实酚类物质有显著影响（表3）。随着灌水量的减少，无核翠宝的总酚量、黄烷醇量减少。与CK相比，T1、T2处理的总酚减少量分别为0.01、0.26 mg/g，无显著差异。总类黄酮量随着灌水量的减少而增加，与CK相比，T2处理下的总类黄酮量显著增加了12%。与CK相比，无核翠宝T2处理的黄烷醇量显著减少了6.51%。

在不同处理下，随着灌水量的减少，晶红宝的总酚量逐步增加，与无核翠宝的变化趋势相反，与CK相比，T1、T2处理的增加幅度分别为4.55%和13.52%。晶红宝在T1、T2处理下的总类黄酮量，与CK相比显著减少了52.83%、50.94%。不同处理对晶红宝的黄烷醇量无显著影响，在CK、T1、T2处理下的黄烷醇量分别为1.39、1.44、1.42 mg/g。

表3 灌水量对葡萄果实营养品质的影响

2.5 灌水量对果实食用品质的影响

无核翠宝的单宁量随灌水量的减少呈先减少后增加的趋势，T1处理下的单宁量达到最小值1.37 mg/g，与CK相比，减少了30.46%。随着灌水量减少，无核翠宝的可溶性固形物和可滴定酸量增加，T1、T2处理下的可溶性固形物量较CK分别显著增加了4.31%、7.76%；
与CK相比，T1、T2处理的可滴定酸量分别增加了5.13%、10.26%。固酸比对果实的酸甜风味有着很大影响，固酸比大，果实偏甜[18]。随着灌水量的减少，无核翠宝的固酸比逐渐减小，与CK相比，T1、T2处理的固酸比减少了0.38、1.02（表4）。

表4 灌水量对果实食用品质的影响

随着灌水量的减少，晶红宝的单宁和可滴定酸量表现出增加趋势，与CK相比，T2处理的单宁量显著增加了57.63%。其可溶性固形物量在T1处理下达到最大19.15%，与CK相比显著增加了1.59%；
CK与T2处理之间的差异性并不显著，可溶性固形物量分别为18.85%、18.90%。随着灌水量的减少，晶红宝固酸比的变化趋势与无核翠宝相同，不同处理之间无显著性差异。

本试验中降雨主要集中在果实生长期，从而使得灌溉对果实的影响减弱。且降雨会增加土壤含水率，从而对植株的生长发育产生补偿效应。葡萄的生长发育过程可分为2个阶段：营养生长与生殖生长，营养生长为生殖生长提供物质和能量基础，前期以营养生长为主，后期以生殖生长为主。在营养生长阶段，葡萄的新梢迅速生长，叶片逐渐增多，对于水分的需求增大，导致深层土壤含水率下降。果实膨大期，果实开始迅速生长，要累积糖分与养分，这个时期植株对于水分的需求较大，也会导致深层土壤含水率下降。当水分过多会造成植株生长旺盛，发生徒长，从而导致营养生长过剩，不利于花芽的分化与形成，从而影响葡萄的产量与品质[19]。打顶可以避免徒长现象的发生，因此受篱架高度的影响，无核翠宝与晶红宝在新梢生长末期，其新梢长度基本一致，均在80 cm左右。

产量是衡量果树种植优劣的重要指标之一[20]。灌水量过多虽会提高产量，但其品质会有所下降[21]。果粒大小、果实单粒质量、果穗长短等都会对葡萄的最终产量产生影响[22-24]。无核翠宝果实的纵径、横径在T2处理最大，分别为2.29、1.93 cm，因而在此处理下其单果粒也最大，但其穗长与穗宽在T2处理下最短，从而导致其穗质量减小，最终产量最少。而T1处理下的穗宽与CK相比较大，其余指标之间无显著差异，因此无核翠宝在T1处理下的产量最高，达到了19 723 kg/hm2，与CK相比增加了6.89%。而晶红宝的纵径、穗长、穗宽随着灌水量的减少而减少，导致其最终的穗质量在T2处理下最少，与CK相比，减少了14.41%。而晶红宝的产量同样随着灌水量的减少而降低，T1、T2处理与CK相比降低了8.18%、14.05%。

灌水量除对葡萄果穗的大小、质量及果粒质量产生影响外，也会影响葡萄果实的品质[25]。随着灌水量的减少，无核翠宝的总酚及黄烷醇量减少，总类黄酮量增加；
晶红宝的总酚及黄烷醇量随着灌水量的减少逐渐增加，但其总类黄酮量逐渐降低。单宁属于酚类化合物，口感苦涩，在葡萄成熟过程中会慢慢减少[26]。可溶性固形物量是衡量果实成熟情况的重要指标，同时固酸比也会对葡萄的口感产生影响[27]。随着灌水量的减少，无核翠宝的单宁量在T1处理下最低，而晶红宝则是呈逐渐增加趋势。随着灌水量的减少，无核翠宝的可溶性固形物及可滴定酸量减少，同时固酸比减小。晶红宝的可溶性固形物量随着灌水量的减少先增加后减少，而可滴定酸量逐渐增加，但其固酸比是逐渐减小的。

1）葡萄关键生育期，减少灌水量不会影响葡萄植株新梢与茎的生长；
但在果实膨大期减少灌水量会影响果实的纵横径及果穗的长宽，对早熟品种无核翠宝的平均粒质量影响显著，也显著影响了中熟品种晶红宝的产量。

2）灌水量会显著影响果实的营养品质与食用品质，早熟品种无核翠宝的总类黄酮和黄烷醇量受到显著影响，也显著影响中熟品种晶红宝的总酚和总类黄酮量。无核翠宝的单宁量呈先减少后增加的趋势；
而晶红宝则表现出增加的趋势。随着灌水量的减少，晶红宝可滴定酸量和固酸比的变化趋势与无核翠宝相同，不同处理之间无显著差异。

3）晶红宝的成熟时间晚于无核翠宝，减少灌溉量对其的影响较大，因此在新梢生长期无核翠宝与晶红宝的灌水量可在原先的灌溉基础上减少20%（2 056 m3/hm2）；
果实膨大期，无核翠宝可减少20%（2 056 m3/hm2），而晶红宝则不能减少（2 570 m3/hm2）。

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Effects of Irrigation Amount on Growth and Fruit Quality of Table Grape

ZHANG Caixian1,3, YANG Miao2*, YANG Pingguo1, YANG Mingxia4, DONG Zhigang4,5, LONG Huaiyu3*

(1. College of Life Science, Shanxi Normal University, Taiyuan 030006, China;2. School of Physics of Basic Department, Shanxi Agricultural University, Taigu 030800, China; 3. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 4.Pomology Institute, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, China;5. Grape and Wine Engineering Technology Research Center, Taiyuan 030031, China)

【Objective】Vineyards in north China require irrigation and the purpose of this paper is to experimentally study the effect of irrigation amount on fruit quality of table grape.【Method】The field experiment was conducted in Shanxi province in north China, in which the perennial early-ripening Emerald green and the mid-ripening Crimson were used as the model plants. They were both watered using border irrigation. For each variety, we compared three irrigation amounts: 2 570 m3/hm2(CK), 2 056 m3/hm2(T1), and 1 542 m3/hm2(T2). During the experiment, we measured the growth, fruit yield and quality of the grape. 【Result】 Reducing irrigation amount during the shooting stage did not result in a noticeable effect on stem growth and shooting of either variety, but a change in irrigation amount during the fruit expansion stage affected the length and width of both individual fruits and grape clusters, and the ultimate yield. Compared with CK, T1 increased the yield of the Emerald green by 6.89%, while T2 reduced its yield by 16.36%. Reducing irrigation amount also affected nutrient quality and edible quality of the grape, with the contents of total phenols and flavanols both decreasing as the irrigation amount decreased, despite the insignificant difference between T1 and CK. The yield of the Crimson maximized in CK, reaching 22 555 kg/hm2; compared with CK, T1 and T2 reduced its fruit yield by 8.18% and 14.05%, respectively. T1 increased the total phenolic content by 4.55% while increasing the total flavonoids content by 52.83%, compared to CK. The highest total phenol content in T2 was 8.48 mg/g, a 11.91% increase compared to that in CK. Decrease in irrigation amount led to a reduction in the sugar-acid ratio.【Conclusion】Change in irrigation amount did not have a significant effect on growth of the fresh grape during the shooting period, but significantly impacted fruit yield and quality of the grape during the fruit expanding stage. Reducing irrigation amount to 2 056 m3/hm2during the fruit expanding stage of the Emerald green can increase fruit yield and quality, while for the Crimson the optimal irrigation amount is 2 570 m3/hm2.

table grape; irrigation amount; soil moisture; quality

1672 - 3317（2022）09 - 0016 - 07

S663.1

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021619

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2021-12-12

国家重点研发计划项目（2018YFE0112300）；
山西省研究生创新教育计划项目（2021YJJG143）

张彩仙（1996-），女。硕士研究生，主要从事土壤生态学研究。E-mail: zcxv0220@163.com

杨苗（1978-），女。副教授，硕士，主要从事土壤物理学应用研究。E-mail: sxndym@126.com

龙怀玉（1969-），男。研究员，博士，主要从事土壤水肥调控研究。E-mail: hylong@caas.ac.cn

责任编辑：白芳芳

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