葡萄有着悠久的栽培历史，由于果实的美味和高营养价值，在世界范围内被广泛种植。近年来，我国葡萄栽培业发展迅速。中国西北地区日照时间长，光照充足，昼夜温差大，是葡萄的优良产地。
目前，该地区采用传统的沟灌施肥管理模式，水肥利用效率低。农民普遍认为，通过施用大量的水和肥料可以实现高葡萄产量，导致这些资源利用效率低下，水和肥料使用与葡萄产量增长的比例不成比例。
因此，这限制了西北地区葡萄产业的发展。因此，结合现代农业节水灌溉技术，研究葡萄产量与水肥的数量关系具有重要意义，可为合理制定高产高效灌肥方案提供重要指导。
灌溉和施肥是影响葡萄产量的主要因素。研究表明，过度灌溉是不利的，因为它会导致旺盛的营养生长和更密集的树冠，从而影响浆果的暴露，从而降低浆果质量。
相反，适当的赤字灌溉有助于实现葡萄营养和生殖生长之间的平衡，不仅可以提高果实产量和质量，而且显著提高水生产力。过量施肥不仅会导致葡萄藤生长和土壤养分失衡，使养分利用效率低下，还会破坏葡萄藤生长环境，污染地下水。
施肥不足导致葡萄根系对养分吸收不足，影响植物生长发育，导致产量和品质下降。此外，研究发现水和营养物质之间存在显著的相互作用。这反映在水生产力随着灌溉量的增加而逐渐降低，而肥料偏向生产力随着灌溉量的增加而逐渐增加。
虽然作物对土壤养分和水分的吸收是两个独立的过程，但土壤水分状况对养分利用效率有相当大的影响。具体而言，土壤水分分布影响作物养分的吸收和利用，适宜的土壤养分促进作物根系发育，进而提高作物水分生产力。
1. 材料与方法
1.1. 测试区域概述
葡萄田试验于2019年4月至2021年8月在中国陕西杨凌市韦尔葡萄园进行。本区地处关中平原中部，气候半湿润半干旱。
年平均日照时长1900 h，年平均气温12.9 °C，年有效累积气温3800 °C，年平均降水量559.1 mm，年蒸发量1500 mm。葡萄园的土壤类型为粘性黄土。
2019年、2020年和2021年葡萄生长季的降雨量分别为438毫米、544毫米和222毫米。过去30年葡萄生长季的平均降雨量为341毫米。
根据降水异常，以年平均降雨量偏差±15%为分界线，将降水年分为旱年和湿年。2019年、2020年和2021年葡萄生长季分别属于湿季、湿季和旱季。
实验材料为“沪太8号”品种，行距3.0 m，植株间距0.8 m。选取茎粗差较小的植株进行试验。每行种植约16-30株葡萄，共种植21行。
实验总面积约1370 m2.试验采用滴灌系统进行灌溉和施肥，滴灌管由陕西杨凌秦川省节水公司生产。滴灌管内径为0.016 m，相邻滴灌管间距为0.2 m。滴灌管沿葡萄种植行单侧布置。
葡萄架呈Y形。沿每行葡萄每6米设置一根高度为2.2米的水泥柱，并安装四层铁丝。其他农业管理措施，如病虫害防治和树枝修剪，则根据当地的生产管理模式进行。
1.2. 实验设计
试验设置了3个灌水处理和4个施肥处理。所有滴灌施肥实验均采用随机全块设计。此外，采用传统施肥和雨量处理作为对照处理，共计14个处理。每次处理一式三份进行，共计 42 个地块。
设置了三个等级，即常规灌溉，常规灌溉减少25%的灌溉和常规灌溉减少50%的灌溉。通过确定土壤湿度的上限和下限，为常规灌溉提供了指导。
2. 观察指标和方法
2.1. 降水
降水量由距离实验场2公里的标准自动气象站记录。
2.2. 土壤含水量
土壤含水量采用重量法测定。从距滴灌带约 20 厘米的距离处收集土壤样品。在0-100 cm的深度选择三个采样点，每个样地的增量为20 cm。采用3个点的平均土壤含水量来表示各样地的土壤含水量。
将湿土样品放入铝制容器中，并测量鲜重。随后，将样品放入烘箱中，在105°C下干燥12小时。从烘箱中取出后，将铝制容器和干燥的土壤样品迅速称重在一起。
2.3. 葡萄产量
在葡萄收获期间，从每个地块中随机抽取6个葡萄簇，测量其重量以计算每株平均产量。
3. 结果
3.1. 葡萄产量
在2019年、2020年和2021年葡萄生长季，灌溉对葡萄产量的影响分别为显著、显著影响和高度显著影响。2019—2021年施肥对葡萄产量影响显著，灌水与施肥的交互作用对2019—2021年葡萄产量影响不显著
葡萄产量随着施肥量的增加呈显著增加后逐渐下降的趋势。具体而言，F2施肥处理在所有处理中产量最高。2019年、2020年和2021年葡萄产量最高，为16379公斤/小时2， 15709 千克/hm2和 12728 kg/hm2分别在 W1F2、W1F2 和 W2F2 处理中。
在丰水年份，不同的灌溉和肥料管理措施对葡萄产量的影响是一致的。具体而言，在F0和F1处理下，灌溉对产量没有显著影响，而在F2和F3处理下，W1和W2处理的葡萄产量显著高于W3处理。
在干旱年份，在F1、F2和F3处理下，W2处理的葡萄产量显著高于W1和W3处理。此外，与滴灌施用相比，CK处理的葡萄产量显著低于F1、F2和F3施用处理;CG处理的葡萄产量显著低于F2和F3处理，显著高于F0和CK处理。
3.2. 耗水量和水生产力
在丰水年份，灌溉对ET的影响显著，灌溉对WP的影响显著。在干旱年份，灌溉对ET和WP的影响非常显著。2019—2021年，施肥对ET的影响不显著，但对WP的影响极显著。
在相同施肥水平下，ET随灌水量的增加而增加，湿年WP随灌水量的增加而降低，干旱年份WP随灌水量的增加呈先增加后减少的趋势。滴灌施肥下所有灌肥处理的ET差异无统计学意义，CK处理的ET显著低于滴灌处理和CG处理。
4. 讨论
水分和养分的运输是调节葡萄生长的关键因素，与产量的形成密切相关。不同降水年类型下作物实现高产高效所需的灌溉和施肥量存在差异。因此，可以探索每年降水、灌溉和施肥的模式，在提高水肥利用效率的同时实现高产。
4.1. 不同灌溉和肥料管理对葡萄产量的影响
在这项研究中，灌溉对葡萄产量有显著影响，而施肥对葡萄产量有显著影响。随着灌溉量的增加，干旱年份的葡萄产量先增加后减少。随着施肥量的增加，葡萄产量呈先增加后下降的趋势。
这表明葡萄树对水分和养分吸收具有阈值响应，因此，在阈值以下增加灌溉和施肥量可显着提高葡萄产量。然而，当灌溉和施肥量超过阈值时，进一步施用可能会导致过度生长和延迟成熟，最终导致收获时葡萄产量下降。
灌溉和施肥的相互作用对葡萄产量的影响不显著，这与先前研究的结果不一致，这些研究报告称灌溉和施肥的相互作用对作物产量有显著影响。这种差异可能是由于环境条件和实验材料的差异造成的。
4.2. 不同降水年份灌溉和肥料管理对葡萄WT、WP和FAUE的影响
葡萄灌溉管理应考虑多种生产因素，如耗水量、水生产力和肥料农艺利用效率，特别是在灌溉水供应有限的干旱和半干旱地区。本研究显示，不同降水方式下灌溉对ET、WP、NAUE、PAUE和KAUE的影响显著，施肥对ET的影响不显著，但不同降水方式下对WP、NAUE、PAUE和KAUE的影响显著。
灌溉和施肥的相互作用仅在干旱年份对ET和WP有显著影响。这些结果表明，在湿季和旱年双因素试验中，施肥对葡萄耗水量有一定的影响。然而，灌溉对葡萄耗水量的影响远大于施肥量，可能是因为灌溉的效果掩盖了施肥的效果，导致施肥对葡萄耗水量的影响不显著。
此外，在干旱年份，通过管理灌溉肥料的相互作用，可以提高葡萄的水分生产力。与干旱年份相比，葡萄树的耗水量和水分生产力分别增加了53.3%和43.1%。这些结果表明，在干旱条件下制定适当的灌溉策略可以有效利用水资源。
氮、磷、钾是葡萄生长发育的重要营养元素。养分缺乏和过剩都可能对农业生产造成不利影响。此外，养分利用效率与水肥施用量和降水模式密切相关。本研究结果表明，不同降水方式下灌溉和施肥对肥料农艺利用效率有显著影响。
湿年肥料农艺利用效率高于干旱年，表明较高的降水量可以加速土壤中的养分溶解，促进作物对养分的吸收和利用，促进产量形成。此外，F1和F2处理的肥料农艺利用效率显著高于F3处理。
这可能是因为F3处理施用了过多的肥料，导致葡萄藤营养生长过度，土壤养分失衡，养分利用效率低下。此外，传统施肥处理下的水分生产率和肥料农艺利用效率均显著低于滴灌施。
这可能是因为滴灌施肥可以将不同生育阶段葡萄藤所需的水分和肥料输送到根区，有利于作物水分和养分的吸收，可以提高水分和肥料的利用效率和产量。
综上所述，应根据不同降水年类型，根据更高的目标葡萄产量优化灌肥比例。通过使用滴灌施肥调节方案，可以实现高水平的水生产力和肥料农艺利用效率。
5. 结论
与雨养和传统施肥处理相比，滴灌施用显著提高了葡萄产量，提高了水分和肥料利用效率。不同降水年限、灌溉和施肥对葡萄产量形成和水分肥料利用效率有影响。
响应面法确定的最佳灌溉和施肥间隔为：雨季8-11 mm灌溉与适量氮、磷 和钾，干旱年份灌溉32-38毫米，施用适量氮、磷和钾有助于保持高葡萄产量，提高水分生产力和肥料农艺利用效率。本研究为陕西省官中平原滴灌施葡萄灌肥精准管理提供了指导。
