水肥耦合對設(shè)施葡萄產(chǎn)量 品質(zhì)和水肥利用的影響 曹 毅 1 2 鐘永紅 3 張 賡 3 張鐘莉莉 2 單飛飛 2 鄭 鑫 1 1 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 工程學(xué)院 黑龍江 大慶 163319 2 北京農(nóng)業(yè)智能裝備中心 北京 100091 3 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心 北京 100125 摘 要 為探究水肥耦合對設(shè)施葡萄產(chǎn)量 品質(zhì) 水肥利用效率的影響 以便得到符合當(dāng)?shù)仄咸焉L的最優(yōu)的水 肥組合 以扎娜葡萄為研究對象 設(shè)置不同的灌水施肥水平 灌水水平設(shè)置為 3 個水平 低水 W 1 中水 W 2 高水 W 3 灌溉量分別為 0 5ET 0 0 75ET 0 ET 0 施肥水平設(shè)置為 3 個水平 低肥 F 1 中肥 F 2 高肥 F 3 總施肥量分別為 450 675 900kg hm 2 共 9 個水肥組合處理 每個處理設(shè) 3 個重復(fù) 探索適合設(shè)施葡萄生長水肥一體化管理模 式 試驗(yàn)結(jié)果表明 水肥耦合效應(yīng)對產(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生了顯著性影響 P 0 01 且灌水量對產(chǎn)量 品質(zhì)的影響大 于施肥量的影響 在一定范圍內(nèi) 增加灌水量和施肥量 有利于果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的提高 通過計算機(jī)建模尋優(yōu) 考慮葡萄產(chǎn)量 品質(zhì) 灌溉水利用效率和肥料偏生產(chǎn)力等指標(biāo)因素 得到適合本地區(qū)溫室葡萄最優(yōu)水肥用量即灌 水量為 2844 3355m 3 hm 2 施肥量為 588 830kg hm 2 關(guān)鍵詞 水肥耦合 產(chǎn)量 品質(zhì) 灌溉水利用效率 肥料偏生產(chǎn)力 中圖分類號 S491 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1003 188X 2021 09 0186 08 0 引言 葡萄是世界的四大果樹之一 栽培面積和產(chǎn)量位 于世界第二位 在我國的種植面積為 79 92 萬 hm 2 我 國已成為葡萄生產(chǎn)大國 1 葡萄不僅具有良好的口 感和風(fēng)味 且具有很高的營養(yǎng)價值 其栽培已成為我 國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一 在葡萄生長發(fā)育過程 中 水和肥是提高葡萄產(chǎn)量 品質(zhì)最重要的兩大因素 有研究表明 2 5 當(dāng)土壤含水量過高時 會出現(xiàn)植物根 系氧含量不足 甚至?xí)l(fā)生爛根現(xiàn)象 土壤水分過小 時 根系所吸收的水分較少 作物轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)能力減弱 造成作物枯萎 當(dāng)施肥量過高時 容易出現(xiàn)破壞土壤 養(yǎng)分平衡 土壤板結(jié) 污染地下水情況 當(dāng)施肥量過小 時 作物無法獲得充足的養(yǎng)分 影響其生長發(fā)育 因 而 確定合理的水肥關(guān)系 實(shí)現(xiàn)精確的土壤水肥管理 水肥耦合技術(shù)是當(dāng)前提高葡萄產(chǎn)量 優(yōu)果率最有效的 手段之一 收稿日期 2020 01 03 基金項目 國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目 2016YFC0403102 國家自然科學(xué) 基金青年科學(xué)基金項目 51909007 北京市農(nóng)林科學(xué)院創(chuàng) 新能力建設(shè)專項 KJCX20180701 作者簡介 曹 毅 1995 男 黑龍江齊齊哈爾人 碩士研究生 E mail 2977120411 qq com 通訊作者 鄭 鑫 1974 男 黑龍江湯原人 教授 博士生導(dǎo)師 E mail zhxin aliyun com 目前 國內(nèi)外關(guān)于水肥耦合調(diào)控下作物產(chǎn)量及水 肥利用效率的研究已被廣泛報道 有研究表明 灌水 量和施肥量在一定程度內(nèi)對產(chǎn)量 水肥利用效率有一 定的促進(jìn)作用 超出此范圍 水肥則會對產(chǎn)量和水肥 利用效率產(chǎn)生負(fù)效應(yīng) 6 邢英英等人研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng) 地增加灌水量 降低施肥量能有效提高番茄的肥料利 用效率 7 李國棟等人以寧夏春玉米為研究對象 發(fā) 現(xiàn)水肥耦合效應(yīng)對產(chǎn)量有明顯的促進(jìn)作用 8 Badr 等人研究滴灌條件下 不同水肥組合的交互作用對馬 鈴薯產(chǎn)量 水利用效率 氮肥利用效率 以及總氮吸收 量的影響 試驗(yàn)結(jié)果表明 在充分灌溉條件下 作物 產(chǎn)量會達(dá)到最高的水平 當(dāng)灌水量下降時 作物產(chǎn)量 會減少 水利用效率隨著施氮量的增加 灌水水平的 增加而降低 在高水低肥條件下得到的作物最高的氮 肥利用率 9 前人研究對象多集中于番茄 玉米 馬鈴薯等蔬 菜和糧食作物上 對果樹涉及較少 尤其是針對設(shè)施 果樹栽培條件下的研究 10 11 近些年 設(shè)施果樹栽培 模式逐漸擴(kuò)張 為促進(jìn)周年生產(chǎn)效率的提高 急需開 展針對該生產(chǎn)模式下葡萄適宜水肥制度的研究 為 此 通過設(shè)置不同水肥組合處理 著重探究水肥耦合 作用對其葡萄果實(shí)產(chǎn)量 品質(zhì)及水肥利用的影響 得 到適合北京地區(qū)設(shè)施葡萄栽培生長的最優(yōu)水肥組合 為葡萄節(jié)水節(jié)肥和優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供相應(yīng)的理論依據(jù) 681 2021 年 9 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 9 期 DOI 10 13427 ki njyi 2021 09 034 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)場地簡介 試驗(yàn)于 2019 年 2 月 1 日 6 月 5 日在北京市大 興區(qū)田家營村綠禾都示公司種植基地 39 73 N 116 33 E 內(nèi)的溫室開展 試驗(yàn)地區(qū)位于華北平原 屬于 暖溫帶半濕潤季風(fēng)性氣候 年平均氣溫為 11 9 年 降雨量 575 5mm 年日照時數(shù) 2491 4h 以定植 9 年的 扎娜葡萄為試材 所施肥料為尿素 磷酸一銨及硫酸 鉀 大棚南北長 50m 東西寬 6m 葡萄行南北方向 共 1 行 株距 0 5m 供試土壤基本性質(zhì)如表 1 所示 表 1 供試土壤基本性質(zhì) Table 1 Basic l properties of the tested soil 土層 深度 cm 土壤 類型 田間 持水量 土壤 質(zhì)量 g cm 3 有機(jī)質(zhì) g kg 1 全氮 g kg 1 全磷 g kg 1 全鉀 g kg 1 0 20 砂土 22 41 1 30 32 85 2 04 1 18 20 00 20 40 砂土 20 78 0 96 8 86 1 34 0 88 19 80 40 60 砂土 23 47 1 49 5 21 0 5 0 91 18 95 60 80 壌砂土 30 96 1 46 8 86 0 48 0 74 20 15 80 100 壌土 32 63 1 50 20 25 0 82 0 83 21 05 1 2 試驗(yàn)方法及設(shè)計 試驗(yàn)灌溉施肥方式為小管出流 供試肥料分別為 尿素 磷酸一銨 硫酸鉀 裝有流量 30L h 穩(wěn)流器的 支管沿著葡萄種植行向布置 施肥量利用比例施肥泵 進(jìn)行控制 肥液比例準(zhǔn)確 肥液濃度恒定 各小區(qū)試 驗(yàn)處理均設(shè)有獨(dú)立的水表來準(zhǔn)確控制灌水量 試驗(yàn) 設(shè)計參照表 2 數(shù)據(jù)進(jìn)行 表 2 試驗(yàn)設(shè)計 Table 2 Experiment design 灌水水平 施肥水平 灌水量 mm 施肥量 N P 2 O 5 K 2 O kg hm 2 F 1 150 120 180 W 1 F 2 50 ET 0 225 180 270 F 3 300 240 360 F 1 150 120 180 W 2 F 2 75 ET 0 225 180 270 F 3 300 240 360 續(xù)表 2 灌水水平 施肥水平 灌水量 mm 施肥量 N P 2 O 5 K 2 O kg hm 2 F 1 150 120 180 W 3 F 2 100 ET 0 225 180 270 F 3 300 240 360 灌水周期為每 7 天灌溉一次 施肥周期則分為新 梢生長期 花期 果實(shí)膨大期 轉(zhuǎn)色期等 4 個周期進(jìn)行 施肥 其中 新梢生長期施入 N P 2 O 5 K 2 O 分別占總 施肥量的 40 15 15 開花期施入 N P 2 O 5 K 2 O 分 別占總施肥量的 20 20 20 果實(shí)膨大期施入 N P 2 O 5 K 2 O 分別占總施肥量的 20 35 35 果實(shí)轉(zhuǎn) 色期施入 N P 2 O 5 K 2 O 分別占總施肥量的 20 30 30 在試驗(yàn)過程中 按鮮食葡萄生育期需肥規(guī)律和需 肥量追加硼 鎂 鈣等微量元素 1 3 測定項目和相關(guān)計算方法 1 3 1 土壤含水率 土壤含水率是根據(jù)烘干法 每個處理取 3 次重復(fù) 取土深度為 1m 取土深度間隔 20cm 測定不同水肥組 合處理下 0 20 20 40 40 60 60 80 80 100cm 土 層含水率 以平均值作為該處理的土壤含水率 1 3 2 參考作物蒸發(fā)蒸騰量 利用溫室內(nèi)安裝的小型氣象站所收集的數(shù)據(jù)及結(jié) 合改進(jìn)后的 Penman Monteith 公式計算生育期內(nèi)葡萄 參考作物蒸發(fā)蒸騰量 12 1 3 3 生育期內(nèi)的作物耗水量 根據(jù) 灌溉試驗(yàn)規(guī)范 和其相關(guān)文獻(xiàn) 13 14 利用水 量平衡方程計算各個生育期階段耗水量 計算式為 ET 1 2 10 n i 1 H i W i1 W i2 M P K C 其中 1 2 為階段作物耗水量 mm i 為土壤 層次數(shù) H i 為第 i 層土壤厚度 cm W i1 和 W i2 分別為 第 i 層土壤在時段初和末的體積含水率 M 為時 段內(nèi)的灌水定額 mm K 為時段內(nèi)地下水補(bǔ)給量 mm C 為時段內(nèi)的排水量 mm 灌溉水利用效率計算公式為 灌溉水利用效率 kg m 3 產(chǎn)量 灌溉定額 肥料偏生產(chǎn)力 PFP 計算公式為 肥料偏生產(chǎn)力 kg kg 產(chǎn)量 施肥量 13 1 3 4 產(chǎn)量和品質(zhì) 1 產(chǎn)量 在果實(shí)轉(zhuǎn)色期末期 每個處理選取 3 棵 781 2021 年 9 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 9 期 葡萄進(jìn)行采摘 取平均值 再折合為公頃產(chǎn)量 2 品質(zhì) 測產(chǎn)后 每個處理取 50 粒新鮮葡萄 使 用 HB 90 手持折射測定儀測定可溶性固形物 用蒽 酮比色法測定可溶性糖含量 可滴定酸用酸堿滴定法 測定 VC 含量用鉬藍(lán)比色法測定 粒重采用精度為 0 01g 的天平稱量 利用果實(shí)硬度計對葡萄硬度進(jìn)行 測量 1 3 5 數(shù)據(jù)處理 使用 Miscrosoft Execl 2016 和 Matlab 2014 進(jìn)行數(shù) 據(jù)計算 SPSS 25 的統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析 Sig maplot 14 軟件進(jìn)行繪圖 2 結(jié)果與分析 2 1 水肥耦合對葡萄果實(shí)形態(tài)的影響 不同水肥耦合處理下葡萄外形特性如表 3 所示 由表 3 可知 水肥交互作用下對果實(shí)的形態(tài)指標(biāo)無顯 著影響 但灌水處理對果?？v徑 果形指數(shù) 單粒質(zhì) 量 穗長 穗重影響顯著 而施肥處理對果粒橫徑和單 粒質(zhì)量影響顯著 在中水及高水分處理下 葡萄果實(shí) 外形指標(biāo)達(dá)到較大值 在 W 2 F 2 處理下穗長 穗寬達(dá)到 最大值 分別為 30 00 17 00cm 在 W 3 F 1 處理下 果粒 縱徑 橫徑和果形指數(shù)均達(dá)到最大值 為 23 79 22 83 1 04 mm 單粒質(zhì)量最大的處理 W 3 F 2 達(dá) 8 22g 相對 于低水分處理下的最小值 W 1 F 2 增加了 37 9 灌水量 和施肥量對果實(shí)硬度沒有影響 表 3 不同水肥組合處理對葡萄形態(tài)指標(biāo)的影響 Table 3 The effect of different water and fertilizer combination on the shape index of grape 處理 果?？v徑 mm 果實(shí)橫徑 mm 果形指數(shù) 硬度 單粒質(zhì)量 g 穗長 cm 穗寬 cm 穗重 kg W 1 F 1 21 23bc 21 45a 0 99b 1 34b 6 40b 24 33f 14 33c 0 54de W 1 F 2 20 09bc 21 51ab 0 94b 1 27b 5 96c 25 83d 11 83f 0 55d W 1 F 3 20 93c 21 57ab 0 97b 1 27b 6 36b 23 33f 14 17cd 0 5f W 2 F 1 20 39c 22 47ab 0 91c 1 24b 6 47b 25 83d 14 27cd 0 52ef W 2 F 2 21 80c 22 22ab 0 98c 1 11a 7 24b 30 00a 17 00a 0 74ab W 2 F 3 21 02c 21 49ab 0 98b 1 26b 6 22b 29 67b 15 33b 0 73b W 3 F 1 23 79a 22 83ab 1 04a 1 24b 8 12b 28 00c 14d 0 62c W 3 F 2 23 06c 22 67b 1 02b 1 18b 8 22a 25 00e 13 67e 0 74ab W 3 F 3 19 90ab 20 5ab 0 97a 1 44ab 7 73a 24f 12f 0 76a 顯著性 P 值 W 0 036 0 762 0 001 0 378 0 018 0 02 0 051 0 036 F 0 071 0 015 0 877 0 324 0 031 0 405 0 759 0 084 W F 0 654 0 363 0 899 0 402 0 479 0 27 0 152 0 071 注 不同字母表示在多重因素方差分析 LSD 檢驗(yàn)下各處理間的差異水平 P 0 05 為 P 0 05 達(dá)到顯著水平 為 P 0 01 達(dá)到極顯著水平 以下皆相同 2 2 水肥耦合對溫室葡萄品質(zhì)的影響 不同水肥耦合處理下葡萄果實(shí)品質(zhì)如表 4 所 示 由表 4 可知 在 W 1 和 W 2 水平處理下果實(shí)可溶 性固形物含量 可溶性糖含量和 Vc 均大于 W 3 水平 處理下果實(shí)品質(zhì) W 2 F 2 處理下果實(shí)可溶性固形物含 量為 20 6 達(dá)到最高 相較于 W 3 F 2 處理增加 20 47 W 1 F 3 處理下可溶性糖含量和 Vc 含量為 19 53 和 38 17 均達(dá)到最高 相較于可溶性糖含量 最小值 W 3 F 1 處理增加 18 15 在 W 3 F 1 處理下 可滴定酸含量達(dá)到最大 最大值為 0 38 由此可 見 灌水處理對果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響 適當(dāng)?shù)乃?881 2021 年 9 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 9 期 分虧缺有利于提高果實(shí)品質(zhì) 在 W 1 低灌水水平下 隨著施肥量增加 可溶性糖 含量和 Vc 隨施肥量增大而增大 在 W 2 和 W 3 中高灌 水水平下 可溶性糖含量最大值出現(xiàn)在中等施肥量 F 2 處理 可溶性固形物含量在不同灌水處理下均在中等 施肥量 F 2 下達(dá)到最大值 不同施肥量對果實(shí)品質(zhì)產(chǎn) 生顯著影響 但針對不同的指標(biāo)影響效應(yīng)不同 通過 顯著性分析可以發(fā)現(xiàn) 灌水量 施肥量及水肥交互下 均對果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)生顯著差異性作用 因而通過調(diào)控水 肥處理是促進(jìn)果實(shí)品質(zhì)提升的重要手段 表 4 不同水肥組合處理對葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響 Table 4 Effect of different water and fertilizer combination on the quality of grape fruit 灌溉 水平 施肥 水平 可溶性 固形物 可溶性 糖含量 Vc mg kg 1 可滴 定酸 F 1 18 10d 17 67c 36 07ab 0 32bcd W 1 F 2 19 60b 18 27b 37 20ab 0 34abcd F 3 19 10c 19 53a 38 17a 0 29d F 1 19 00cd 17 77bc 28 57d 0 36ab W 2 F 2 20 60a 19 50a 35 03b 0 31cd F 3 18 70cd 17 60c 31 53c 0 35abc F 1 17 10cd 16 53d 28 37d 0 38a W 3 F 2 17 40e 17 67c 29 87cd 0 35abc F 3 17 40f 17 30c 31 43c 0 33bcd 顯著性 P 值 W 0 00 0 00 0 00 0 045 F 0 00 0 003 0 002 0 058 W F 0 00 0 00 0 007 0 032 2 3 水肥耦合對溫室葡萄產(chǎn)量及水肥利用影響 不同水肥耦合處理對葡萄產(chǎn)量 灌溉水利用效 率 肥料偏生產(chǎn)力影響情況如表 5 所示 由表 5 可 知 在 W 1 和 W 3 灌水水平下 隨著施肥量的增加 產(chǎn) 量出現(xiàn)先減小后增大趨勢 在 W 2 灌水水平下 隨著 施肥量的增加 產(chǎn)量呈現(xiàn)先增大后減小趨勢 在 F 1 和 F 2 施肥水平下 隨著灌水量的提高 葡萄產(chǎn)量出 現(xiàn)先增大后減小的趨勢 在 F 3 施肥水平下 產(chǎn)量隨 著灌水量不斷增大 W 2 F 3 處理下葡萄產(chǎn)量是最大 的 值為 22 981 47kg hm 2 相對于產(chǎn)量最小值 W 1 F 2 處理增產(chǎn) 20 34 W 2 和 W 3 灌水處理下的產(chǎn)量明顯 高于 W 1 處理下產(chǎn)量 在低施肥水平 F 1 下 灌溉水利用效率隨灌水量的 提高而呈現(xiàn)下降趨勢 在施肥水平 F 2 和 F 3 情況下 灌 溉水利用效率隨灌水量的提高先增大后減小 當(dāng)灌 溉水平為 W 1 處理 W 1 F 3 灌溉水利用效率為 3 60kg hm 2 達(dá)到最大值 最小值 W 3 F 1 處理灌溉水利用效率 為 2 02kg hm 2 在 W 3 灌溉水平下 各種施肥情況下 的灌溉水利用效率都較低 由此可見 在水分虧缺的 情況下 葡萄的灌溉水利用效率保持較高水平 在 W 3 F 1 處理下 肥料利用效率最高 達(dá)到了 46 47 而 W 1 F 3 處理下肥料利用效率最低 為 21 59 這是由于土 壤含水量虧缺 抑制植物生長和光合作用 光合作用 較弱 干物質(zhì)較小 肥料利用率較低 通過顯著性分 析發(fā)現(xiàn) 灌水量或水肥耦合作用對產(chǎn)量 灌溉水利用 效率 肥料偏生產(chǎn)力均有顯著性影響 但施肥量僅對 肥料偏生產(chǎn)力有顯著影響 表 5 不同灌水施肥處理對產(chǎn)量 灌溉水利用效率 肥料偏生生產(chǎn)力的影響 Table 5 Effects of different irrigation and fertilizer treatments on yield irrigation water use efficiency and fertilizer partial productivity 灌水水平 施肥水平 產(chǎn)量 kg hm 2 灌溉水利用效率 kg m 3 肥料偏生產(chǎn)力 kg kg 1 F 1 19 288 44c 3 58a 42 86b W 1 F 2 19 097 69c 3 54a 28 29e F 3 19 432 27c 3 60a 21 59g F 1 21 007 82c 2 64c 46 68a W 2 F 2 22 051 38ab 2 77b 32 67c F 3 22 981 47a 2 89b 25 53f F 1 20 911 38c 2 02d 46 47a W 3 F 2 21072 36bc 2 04d 31 22d F 3 22 006 13b 2 13d 24 45f 顯著性 P 值 W 0 003 0 001 0 000 F 0 623 0 561 0 000 W F 0 049 0 037 0 018 981 2021 年 9 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 9 期 2 4 基于主成分分析對水肥耦合組合方案綜合評價 龔萍等得出了可溶性固形物是衡量葡萄品質(zhì)的重 要指標(biāo) 16 史星雲(yún)等人指出 Vc 對預(yù)防心血管疾病 促進(jìn)骨骼生長 維持細(xì)胞代謝活動進(jìn)行發(fā)揮著重要作 用 是葡萄品質(zhì)的一個重要指標(biāo) 17 此外 侯裕生指 出可滴定酸含量和可溶性固形物都是影響果實(shí)口感 風(fēng)味品質(zhì)的重要因素 18 因此 將選擇評價指標(biāo)定為 產(chǎn)量 灌溉水利用效率 肥料偏生產(chǎn)力 可溶性固形 物 Vc 含量 可滴定酸 為了消除這種影響 更好地反 應(yīng)指標(biāo)變化 需要對指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 首先 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn) 化處理 表 6 為不同水肥組合處理下各項指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化 數(shù)據(jù) 表 7 為不同水肥組合處理下葡萄相關(guān)系數(shù)矩 陣 表 6 水肥耦合制度下葡萄標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù) Table 6 Standardized data of grape under water and fertilizer coupling system 灌溉 水平 施肥 水平 產(chǎn)量 灌溉水 利用效率 肥料偏 生產(chǎn)力 可溶性 固形物 Vc 含量 可滴 定酸 F 1 1 80 0 36 0 74 0 39 0 98 0 63 W 1 F 2 0 90 0 11 0 43 0 90 0 86 0 95 F 3 0 66 0 29 1 12 0 47 1 63 1 26 F 1 0 51 1 24 1 45 0 38 1 11 0 32 W 2 F 2 1 58 1 44 0 08 1 76 0 19 0 95 F 3 0 49 0 74 0 94 0 12 0 25 0 F 1 0 44 0 86 1 43 1 25 0 44 1 26 W 3 F 2 0 18 1 36 0 28 1 0 48 0 95 F 3 0 51 1 01 0 94 1 1 36 1 26 表 7 水肥耦合制度下葡萄相關(guān)系數(shù)矩陣 Table 7 Grape correlation coefficient matrix under water and fertilizer coupling system 指標(biāo) 產(chǎn)量 灌溉水 利用效率 肥料 偏生產(chǎn)力 可溶性 固形物 Vc 含量 可滴 定酸 產(chǎn)量 1 0 399 0 049 0 219 0 604 0 145 灌溉水 利用效率 0 399 1 0 097 0 840 0 143 0 287 肥料 偏生產(chǎn)力 0 049 0 097 1 0 151 0 256 0 227 可溶性 固形物 0 219 0 840 0 151 1 0 427 0 368 續(xù)表 7 指標(biāo) 產(chǎn)量 灌溉水 利用效率 肥料 偏生產(chǎn)力 可溶性 固形物 Vc 含量 可滴 定酸 Vc 含量 0 604 0 143 0 256 0 427 1 0 529 可滴定酸 0 145 0 287 0 227 0 368 0 529 1 根據(jù)表 6 表 7 通過計算可確定各個主成分貢獻(xiàn) 率及累計貢獻(xiàn)率 根據(jù)特征值大于 1 或是貢獻(xiàn)率的情 況 需要提取 2 個主成分 即 Y 1 0 026X 1 0 535X 2 0 3X 3 1 15X 4 1 701X 5 2 458X 6 1 Y 2 0 577X 1 0 449X 2 0 328X 3 0 458X 4 1 52X 5 0 93X 6 2 其中 Y 1 為第一主成分 Y 2 為第二主成分 根據(jù) 5 種指標(biāo)進(jìn)行主成分分析及計算 如表 8 所 示 表 8 葡萄各響應(yīng)指標(biāo)的不同水肥處理綜合評價 Table 8 Comprehensive evaluation of different water and fertilizer treatment of grape response index 灌水水平 施肥水平 Y 1 Y 2 Y 排名 F 1 0 25 1 84 0 47 9 W 1 F 2 0 52 0 72 0 02 5 F 3 1 95 1 44 0 33 4 F 1 0 14 1 91 0 53 2 W 2 F 2 2 15 1 88 1 43 1 F 3 0 47 0 58 0 36 3 F 1 2 19 0 37 0 75 6 W 3 F 2 0 93 1 02 0 68 7 F 3 2 08 0 28 0 74 8 由表 8 可知 利用主成分分析的方法 對葡萄產(chǎn)量 及品質(zhì)進(jìn)行分析后 得到最優(yōu)處理為 W 2 F 2 表明在日 光溫室微灌葡萄的 W 2 F 2 處理在產(chǎn)量 灌溉水利用效 率 肥料偏生產(chǎn)力 可溶性固形物 Vc 含量及可滴定酸 等 6 個指標(biāo)為最優(yōu)水肥制度 3 討論 水和肥是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)兩項重要因素 合 理協(xié)調(diào)的水肥關(guān)系有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè) 兩減一增 的目 標(biāo) 筆者研究發(fā)現(xiàn) 水肥交互作用下對葡萄產(chǎn)量 品 091 2021 年 9 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 9 期 質(zhì)與水肥利用效率產(chǎn)生顯著影響 這與侯裕生 水肥 耦合對吐哈盆地滴灌葡萄生理生長及產(chǎn)量品質(zhì)影響 效應(yīng)研究 研究結(jié)果一致 其中 灌水量的影響作用 大于施肥量 可能是由于葡萄對水分的需求較為敏 感 通過顯著性分析發(fā)現(xiàn) 灌水量對果實(shí)產(chǎn)量 品質(zhì) 水肥利用效率均有顯著性影響 在施肥量保持一定水 平時 隨灌水量的增加 產(chǎn)量呈現(xiàn)先增大后減小的變 化趨勢 適當(dāng)?shù)乃痔澣庇欣诖龠M(jìn)果實(shí)品質(zhì)與水肥 利用效率的提升 王連君認(rèn)為中水中肥處理下葡萄 果實(shí)可溶性固形物含量最大 其他果實(shí)品質(zhì)也較為優(yōu) 秀 19 研究結(jié)果與本文相近 為進(jìn)一步分析水肥耦合對產(chǎn)量及水肥利用效率的 影響規(guī)律 通過多元非線性回歸方法 建立了有關(guān)產(chǎn) 量 Y 產(chǎn) 灌溉水利用效率 Y 水 肥料偏生產(chǎn)力 Y 肥 與灌水 量 X 1 和施肥量 X 2 之間方程 即 Y 產(chǎn) 10356 6753 17 2025X 1 16 0039X 2 0 001283X 1 X 2 0 002652X 2 1 0 007052X 2 2 3 Y 水 2 4200 0 000415X 1 0 005553X 2 1 7381e 8 X 1 X 2 6 0943e 8 X 2 1 7 4117e 7 X 2 2 4 Y 肥 68 0656 0 021324X 1 0 148392X 2 9 9045e 7 X 1 X 2 3 5761e 6 X 2 1 7 6493 5 X 2 2 5 對以 上 方 程 進(jìn) 行 F 檢 驗(yàn) 發(fā) 現(xiàn) 式 3 F 12 8423 sig 0 0307 0 05 2 0 9554 達(dá)到顯著性水 平 式 4 F 17 8852 sig 0 0007 0 05 2 0 9965 達(dá)到顯著性水平 式 5 F 27 0844 sig 0 000027 0 05 2 0 9996 達(dá)到顯著性水平 因此 上述方程能夠較好地表現(xiàn)擬合效果 圖 1 圖 3 是根 據(jù)所建模型繪制出灌水量和施肥量對葡萄產(chǎn)量 灌溉 水利用效率 肥料偏生產(chǎn)力影響的三維圖形 由圖 1 可知 當(dāng)施肥量保持一定水平時 產(chǎn)量隨著 灌水量的增大而增大 達(dá)到最高值后開始減小 當(dāng)灌 水量保持一定水平 隨施肥量增加 產(chǎn)量隨施肥量先 增大而后減小 產(chǎn)量隨灌水量的變化趨勢比施肥量變 化趨勢更加明顯 當(dāng)灌水量達(dá)到 3355 14m 3 hm 2 施肥 量達(dá)到 830kg hm 2 時 葡萄產(chǎn)量將會達(dá)到最大值 其值 為 23 361 61kg 由圖 2 可知 灌溉水利用效率隨灌水 量和施肥量的變化呈現(xiàn)開口向下的拋物面狀 當(dāng)施肥 量保持一定水平時 灌溉水利用效率隨灌水量的增加 先緩慢減小 而后迅速減小 當(dāng)灌水量保持一定水平 時 且灌水量為 3302m 3 hm 2 施肥量為 690kg hm 2 時 灌溉水利用效率達(dá)到最高為 3 61 圖 1 水肥交互對葡萄產(chǎn)量影響分析 Fig 1 Effect of water and fertilizer interation on grape yield 圖 2 水肥交互對葡萄灌溉水利用效率影響 Fig 2 Effect of water and fertilizer interation on irrigation water use efficiency of grapevine 由圖 3 可知 在灌水量保持一定時 隨著施肥量增 加 肥料偏生產(chǎn)力一直在降低 當(dāng)施肥量保持一定水 平時 隨著灌水量的增加出現(xiàn)先增大后減小的變化趨 勢 當(dāng)灌水量為 2844 63m 3 hm 2 施肥量達(dá)到 588kg hm 2 時 肥料偏生產(chǎn)力達(dá)到最大為 48 1kg m 3 因此 綜合考慮葡萄產(chǎn)量 灌溉水利用效率 肥料偏生產(chǎn)力 情況 設(shè)定當(dāng)符合以下條件時 葡萄產(chǎn)量超過 21 000 kg hm 2 灌溉水利用效率超過 3 00 肥料偏生產(chǎn)力超 過 40 為本地區(qū)設(shè)施葡萄栽培適宜的水肥組合 計算 得出 灌水量為 2844 3355m 3 hm 2 施肥量為 588 830kg hm 2 191 2021 年 9 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 9 期 圖 3 水肥交互對葡萄肥料偏生產(chǎn)力影響 Fig 3 Effect of water and fertilizer interation on partial productility of grape fertilizer 4 結(jié)論 1 水肥耦合效應(yīng)對產(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生了顯著性影 響 且灌水量對產(chǎn)量 品質(zhì)的影響大于施肥量的影響 在一定范圍內(nèi) 葡萄產(chǎn)量 灌溉水利用效率隨水肥供 給量呈現(xiàn)開口向下的拋物線變化 即在一定程度內(nèi)水 肥供給量增加 有利于提高產(chǎn)量和水肥利用效率 而 過高的水肥供給則會產(chǎn)生不利的影響 2 建立灌水量 施肥量與葡萄產(chǎn)量 水肥利用效 率二元二次非線性回歸方程 經(jīng) F 檢驗(yàn)達(dá)到顯著性水 平 能夠較為準(zhǔn)確地反映出葡萄產(chǎn)量及水肥利用效率 與水肥施用量之間的影響關(guān)系 綜合考慮葡萄果實(shí) 產(chǎn)量大小 品質(zhì)優(yōu)良 水肥利用效率高低 得出適合北 京地區(qū)設(shè)施葡萄水肥用量為灌水量為 2844 3355m 3 hm 2 施肥量為 588 830kg hm 2 參考文獻(xiàn) 1 張江輝 劉洪波 白云崗 等 極端干旱區(qū)滴灌葡萄水肥耦 合效應(yīng)研究 J 土壤學(xué)報 2018 55 4 804 814 2 張興國 胡笑濤 冉輝 等 水肥耦合對溫室葡萄產(chǎn)量和水 肥利用的影響 J 中國農(nóng)村水利水電 2019 1 1 5 3 M A BAD W A El TOHAMY A M ZAGHIOUL Yield and water use efficiency of potato grown under different irri gation and nitrogen levels in an arid region J Agricultural water management 2012 110 9 15 4 DA WISH T M ATALLAH T W HAJHASAN S et al Ni trogen and water use efficiency of fertigated processing potato J Agricultural water management 2006 85 1 95 104 5 FABEI O C OLALLA F M D S JUAN J A D Yield and size of deficit irrigated potatoes J Agricultural water man agement 2001 48 3 255 266 6 施明 賀蘭山東麓風(fēng)沙土紅地球葡萄水肥耦合效應(yīng)與協(xié) 同管理 D 銀川 寧夏大學(xué) 2014 7 邢英英 溫室番茄滴灌施肥水肥耦合效應(yīng)研究 D 楊 凌 西北農(nóng)林科技大學(xué) 2015 8 李國棟 寧夏揚(yáng)黃灌區(qū)滴灌春玉米水肥耦合效應(yīng)研究 D 楊凌 西北農(nóng)林科技大學(xué) 2017 9 BAD M A ABOU HUSSEIN S D Fruit yield and water use efficiency of eggplant Solanummelongema L asinflu enced by different quantities of nitrogen and water applied through drip and furrow irrigation J Scientia horticulturae 2010 393 13 21 10 何建斌 極端干旱區(qū)滴灌葡萄水肥耦合效應(yīng)研究 D 石河子 石河子大學(xué) 2013 11 BACHCHAVE B J Fertigation versus conventional fertiliza tion of flatwood grapefruit J Scientia horticulturae 1995 2 123 128 12 王健 蔡煥杰 李紅星 等 日光溫室作物蒸發(fā)蒸騰量的 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Promotion Service Center Beijing 100125 China Abstract To explore the effect of water and fertilizer coupling on the yield quality and utilization efficiency of protected grape in order to determine the optimal combination of water and fertilizer suitable for the growth of local grape Zana grape was taken as the research object and the irrigation level was set to three levels that is low water W1 reclaimed water W 2 high water W 3 irrigation amount 0 5ET 0 0 75ET 0 ET 0 The fertilizer level was set to three levels that is low fertilizer F 1 medium fertilizer F 2 high fertilizer F 3 and the total amount of fertilizer was 450kg hm 2 675kg hm 2 900kg hm 2 respectively The results showed that the coupling effect of water and fertilizer had a significant effect on yield and quality P 0 01 and the effect of irrigation on yield and quality was greater than that of fertilizer the re sults showed that the coupling effect of water and fertilizer had significant effect on yield and quality P 0 01 and the effect of irrigation amount on yield and quality was greater than that of fertilizer applic