不同灌溉方式对干旱区幼龄葡萄生长影响的综合评价

王娟娟

（新疆金达鑫工程建设有限公司，新疆库尔勒841000）

不同灌溉方式对干旱区幼龄葡萄生长影响的综合评价

王娟娟

（新疆金达鑫工程建设有限公司，新疆库尔勒841000）

为探讨不同灌溉方式对幼龄葡萄生长的影响，筛选出适合干旱区酿酒葡萄生产的最佳灌溉供水模式。以左侧地下穴贮滴灌，右侧地表滴灌（SDI-DI）、两侧地下穴贮滴灌（SDI-SDI）、左侧地表滴灌，右侧地下穴贮滴灌（DI-SDI）与两侧地表滴灌（DI-DI）这4种滴灌处理对幼龄葡萄根冠生物量、根系活力及叶片生理功能的影响进行综合评价。结果表明：根冠比、蒸腾速率、净光合速率与瞬时水分利用效率这4项指标是影响灌溉方式评价的主要因素；采用一侧地表滴灌、一侧地下穴贮滴灌的根区交替滴灌（DI-SDI）供水模式为最佳处理。研究结果为提高西北干旱区果树水分利用效率提供了重要参考。

幼龄葡萄；根冠生长；灌溉方式；综合评价

新疆是中国重要的特色林果产业基地，2012年新疆林果面积已突破134万hm2，成为广大人民群众尤其是南疆少数民族致富增收的重要手段。但干旱缺水成为制约其可持续发展的关键因素，生产中迫切需要建立一种新的节水模式和标准以适应林果种植面积的快速扩大［1-2］。滴灌技术是在中国干旱半干旱区成功推广的主要节水方法之一，目前主要以地表滴灌（surface drip irrigation，DI）为主。生产中发现地表滴灌容易导致果树根系上浮，造成果树对低温、干旱等外源逆境的抵抗能力下降。中国新疆地区冬季冻土层较厚，根系上浮致使果树冻害严重，影响果实产量和品质提高，制约了滴灌技术在果树生产中的进一步推广。根系分区交替灌溉（alternate partial root-zone irrigation，APRI）是近年来针对水资源日益紧缺与植物水分利用效率较低这一矛盾而提出的一种新的节水灌溉模式，滴灌技术的推广为进行根区湿润方式和根系微域环境的调控提供了技术保障。先进的工程技术和精确的田间管理结合才能发挥更好的节水增产效应，因此开展以滴灌技术为工程基础的根区交替灌溉模式研究，筛选出滴灌技术与灌溉模式的最佳组合对于进一步提高果园水分利用效率和果树水分利用效率具有重要的理论价值和现实意义［3-4］。

地下滴灌（subsurface drip irrigation，SDI）作为新的工程节水方法已成为新的研究热点并在美国、西班牙等国进行了大面积推广，研究表明地下滴灌较地表滴灌具有更加节水、提高水分利用效率、增产、提高品质的特点。鉴于此，本文在前人研究的基础上，根据文献［5］资料，采用熵值模型对干旱区幼龄葡萄灌溉方式进行综合评价，以期筛选出适宜于干旱区酿酒葡萄生产的最佳滴灌模式和方法，为先进节水措施和技术的实际应用提供一定理论指导。

1 幼龄葡萄灌溉模式评价体系

根据文献［5］数据资料，干旱区幼龄葡萄灌溉模式评价体系包括根系生长与叶片生理功能2个方面。其中根系生长又包括根表面积指数、根长、根质量密度、根体积密度与根冠比这5项指标；叶片生理功能包括蒸腾速率、净光合速率与瞬时水分利用效率这3项指标。干旱区幼龄葡萄灌溉模式评价指标体系见表1。

表1 干旱区幼龄葡萄灌溉方式综合评价体系

2 熵值模型

2.1 熵权计算

假设幼龄葡萄灌溉模式的评价方案为m个，评价指标为n个，则可以构成评价指标矩阵X=（xij）m×n，将矩阵X=（xij）m×n按照下式进行归一化处理，形成判断矩阵B=（bij）m×n。

式中，i为评价方案，j为评价指标；xmax、xmin分别为第j个指标在各方案中最大、最小值。

第j个评价指标的熵值Hj计算如下。

则第j个评价指标的熵权βj，得权重向量β=（β1，β2，βj，…，βn），即：

2.2 贴进度值计算

2.2.1 构建加权决策矩阵

将判断矩阵B=（bij）m×n与评价指标权重相乘，得加权决策矩阵：R=（rij）m×n。

2.2.2 计算理想解和负理想解

根据加权决策矩阵，确定方案理想解S+与负理想解S-：

2.2.3 计算欧式距离

采用欧氏距离计算与理想解和负理想解的距离，计算式如下：

2.2.4 贴近度计算

根据式（10）计算相对接近度值ξi，该值越接近于1，表示评价方案越优，反之越劣。

3 模型应用

3.1 数据来源

根据文献［5］数据资料，采用熵值模型对幼龄葡萄不同灌溉模式进行综合评价。共设4个处理：处理I左侧地下穴贮滴灌，右侧地表滴灌（SDIDI）；处理Ⅱ两侧均为地下穴贮滴灌（SDI-SDI）；处理Ⅲ左侧地表滴灌，右侧地下穴贮滴灌（DI-SDI）；处理Ⅳ两侧均为地表滴灌（DI-DI）。各处理灌水时间相同，单次灌水量均为每株1L，生长期植株灌水总量为每株15L。灌水量通过水表和球阀控制，田间管理与当地栽培模式一致。各处理下的幼龄葡萄根系生长与叶片生理功能指标值详见表2。

表2 不同灌溉处理评价指标值

3.2 熵值计算

先将表2中指标数据按照指标类型（正指标与负指标）分别按照式（1）进行归一化处理（结果见表3）。

表3 不同灌溉处理评价指标归一化值

再按照式（2）～式（4）计算评价指标权重，得权重w=（0.113，0.112，0.119，0.110，0.144，0.133，0.127，0.142）。

3.3 贴进度计算

按照式（5）～式（9）计算评价方案与理想解和负理想解的距离，结果如下：

Sd+=（0.1383，0.0763，0.0417，0.2394）Sd-=（0.2336，0.2408，0.2107，0.1529）根据上述计算结果，利用式（10）计算得到评价方案贴近度值及方案排序，见表4。

表4 不同灌溉处理综合评价值及排序

3.4 评价结果分析

由表4可知，DI-SDI处理为幼龄葡萄最优灌溉方式，DI-DI处理为最劣灌溉方式。根据表2数据可知，DI-SDI处理的所有评价指标均处于最优或较优状态，表明该灌溉方式下的幼龄葡萄具有良好的根系生长与叶片生理功能优势。因此，综合评价DI-SDI处理为最优灌溉方案这是合理可信的。

4 讨论

4.1 不同灌溉模式对葡萄根冠生物量的影响

根区交替灌溉可有效调整作物营养生长与生殖生长的关系，调节光合产物在根冠间的比例和分配。本研究分析了植株生物量和根冠比对不同根区交替滴灌供水模式的响应，发现不同根区交替滴灌供水对植株根冠生物量和根冠比亦有影响。DI-DI处理根、冠生物量较SDI-SDI、DI-SDI、SDI-DI处理均受到明显的抑制，这可能是由于在灌水量固定的条件下，DI-DI处理较易受到水分胁迫处理，抑制了其正常的生长发育；SDI-SDI处理由于其根区左右两侧均为地下穴贮滴灌，能保持水分的稳定，受到胁迫程度较小，地上部生物量显著高于其他处理。

4.2 不同灌溉模式对葡萄冠层生理特性的影响

根区交替滴灌是利用干旱一侧根系产生信号调控叶片气孔的开闭，达到降低蒸腾并维持产量的目的。分根交替滴灌条件下同一灌水周期内不同滴灌方式处理的净光合速率呈先升高再降低趋势，表明虽滴灌方式不同，水分供给变化仍是决定植物光合性能的关键因素。DI-DI净光合速率低于其它处理，暗示在同一灌水量条件下DI-DI处理的光合性能受到水分限制较大；SDI-SDI、DI-SDI处理净光合速率变化幅度较小，SDI-DI、DI-DI处理净光合速率变化幅度较大。下一步应从生产成本与经济效益角度综合比对不同滴灌供水模式的优缺点，以为干旱区新型果园滴灌供水模式的推广应用奠定基础。

5 结语

本文构建了基于熵值模型的干旱区幼龄葡萄灌溉方式综合评价模型，主要结论如下：

（1）根冠比、蒸腾速率、净光合速率与瞬时水分利用效率这4项指标对干旱区幼龄葡萄灌溉模式评价的影响最大。

（2）综合考虑灌溉方式对幼龄葡萄根系生长与叶片生理功能的影响，DI-SDI处理为最优灌溉方式，即左侧地表滴灌，右侧地下穴贮滴灌（DI-SDI）是较优的灌溉模式，在该模式下，幼龄葡萄单次灌水量为每株1L，生长期植株灌水总量为每株15L。

（3）合理的灌溉方式能提高幼龄葡萄水分利用效率，实现节水、高效用水目的，这对西北干旱缺水地区葡萄种植具有重要意义。下一步应当重点研究灌溉方式对葡萄品质的影响以及水分调控与品质的响应机理，探寻葡萄节水、高产与优质的灌溉制度与模式。

［1］邵明星.风沙土微灌灌溉方式和水量对玉米生长的影响［J］.水利技术监督，2014（02）：79-82.

［2］齐肖华.棉花膜下滴灌与常规灌溉效益比较［J］.水利规划与设计，2014（07）：65-67.

［3］张军明.宁南山区马铃薯灌溉技术研究［J］.水利技术监督，2014（06）：53-56.

［4］韩万海.地下水限额控采条件下民勤红崖山灌区灌溉模式转型研究［J］.水利规划与设计，2010（05）：8-10.

［5］于坤，郁松林，刘怀锋.不同根区交替滴灌方式对赤霞珠葡萄幼苗根冠生长的影响［J］.农业工程学报，2015，31（04）：113-120.

S275

A

1008-1305（2017）01-0109-03

DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.033

2015-02-23

王娟娟（1981年—），女，工程师。