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Effect of deftcit irrigation on vine performance and grape composition of

Vitis vinifera L. cv. Muscat of Alexandria

I. BUESA¹ , D. PEacute;REZ¹, J. CASTEL¹, D.S. INTRIGLIOLO^1,2 and J.R. CASTEL¹

1 Centro Desarrollo Agricultura Sostenible, Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, 46113, Moncada, Valencia, Spain; 2 Departamento de Riego, Centro de Edafologiacute;a y Biologiacute;a Aplicada del Segura-Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CEBAS-CSIC), 30100, Espinardo, Murcia, Spain

Corresponding author: Mr Ignacio Buesa, email igbuepue@gmail.com

Abstract

Background and Aims: Previous research has investigated widely the effects of irrigation application in red winegrape cultivars; however, white grape cultivars have been the subject of a lesser number of field trials. An experiment was undertaken for three seasons in a drip-irrigated, cv. Muscat of Alexandria/161-49C vineyard to define the most sustainable irrigation strategy for white winegrapes in eastern Spain.

Methods and Results: The treatments were as follows: (i) Control, irrigated at 100% of estimated crop evapotranspiration (ET_c) for the entire season; (ii) sustained deficit irrigation (SDI), irrigated at 50% of Control; (iii) early deficit (ED), where pre-veraison irrigation was withheld, followed by 100% ET_c; and (iv) late deficit (LD), irrigated as for the Control until veraison and thereafter at 25% ET_c until harvest. Yield in ED and LD was reduced 25 and 15%, respectively, compared with that of Control. Yield under SDI did not differ significantly from that of the Control and was similar to that of the ED and LD treatments. All the deficit irrigation treatments had some carry-over effects because of a significant decrease in shoot fruitfulness and in bunch mass due to smaller berries. The ED treatment, however, led to a greater reduction in berry growth compared with that of LD. Full irrigation increased pruning mass and leaf area mainly due to larger secondary shoots, and besides delayed grape ripening.

Conclusions: The SDI treatment resulted in the greatest water use efficiency, ensuring the high yield potential of the cultivar, providing that a threshold value of water stress integral of 35 MPa day during the periods from anthesis to veraison and from veraison to harvest was not surpassed. Inaddition, it favoured an improved grape composition, particularly interms of grape sugar accumulation. Signiftcance of the Study: Sustained deficit irrigation at 50% of ET_c should be applied where water is scarce or expensive, paying attention to possible carry-over effects if water withholding has to be continued for more than three seasons.

Keywords: stem water potential, Vitis vinifera, water use efficiency, yield

Introduction Irrigation of crops tends to be a standard practice in Mediterranean viticulture as an effective means of regulating the water status of grapevines, and it is being favoured by the impact of global warming(Jones and Davis 2000, Petrieand Sadras 2008, Schultz and Jones 2010). Furthermore, global climate models predict higher evapotranspiration demands and longer drought periods in eastern Spain in the near future (Intergovernmental Panel on Climate Change 2012). Therefore, application of supplemental irrigation, if available, could mitigate the possible negative effects of climate change on vine productivity and fruit ripening (Sadras and Moran 2012). But in the context of water scarcity, an interesting strategy could be the application of deficit irrigation (DI) to improve water productivity while saving water (Bravdo et al. 1985, Intrigliolo and Castel 2010), as ensuring potential vine evapotranspiration may reduce wine quality (Williams and Matthews 1990). Thus, regulated deficit irrigation (RDI), which is based on reducing water supply at certain phenological stages, may lead to greater water use efficiency while improving grapequality (McCarthyet al. 2000).

In red grape cultivars, there is ample evidence that a moder-

ate water deficit, depending on the timing of its application, may not only reduce yield slightly but may also be beneficial for some wine quality parameters (Matthews and Anderson 1988, Jackson and Lombard 1993, McCarthy 1997, Intrigliolo

and Castel 2010). In white grape cultivars, however, there is less information available, and results are not so conclusive, as metabolic responses to water deficit may vary according to the cultivar and fruit pigmentation (Deluc et al. 2009). For example, Wample and Smithyman (2002) examined the effect of RDI applied prior to or after veraison on Vitis vinifera cv. Sauvignon Blanc in the Columbia Valley (USA) for 6 years. Their results indicated that RDI prior to veraison reduced shoot growth as well as pruning mass, while full irrigation prior to veraison resulted in excessive shoot growth. Thus, RDI applied after veraison to vines with large canopies resulted in greater plant water stress. Although there was some reduction in berry mass, yield was not always significantly reduced. Total acidity (TA) was increased by pre-veraison RDI as compared with post-veraison RDI, while TSS remained similar after both treat- ments. Also in Sauvignon Blanc grapes, but in a wetter region (Marlborough, New Zealand), Greven et al. (2005) found that during the 2 years of RDI, leaf area (LA) was reduced but none of the yield or quality parameters were affected. In Chardonnay grapevines grown under field conditions in Chile (Ferreyra et al. 2003), water deficit decreased shoot growth and also berry diameter, consequently reducing yield if applied from budburst to veraison. These authors reported that water stress did not increase the wine TA, concentration of phen

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葡萄柚的生物学特性及其成分的鉴定及其对蕨类植物的影响

I. BUESA¹ , D. PEacute;REZ¹, J. CASTEL¹, D.S. INTRIGLIOLO^1,2 and J.R. CASTEL¹

1可持续农业发展中心，瓦伦西亚农业研究所，46113，蒙卡达，巴伦西亚，西班牙;

2灌溉部，高等科学研究委员会的edafology和应用生物学中心(CEBAS-CSIC), 30100,埃斯皮纳多，穆尔西亚，西班牙

通信作者:伊格纳西奥·布埃萨先生，电子邮件igbuepue@gmail.com

摘要

背景和目的：以往的研究已经在广泛的范围内研究了灌溉应用对葡萄酒的影响; 然而，白葡萄品种已经成为较少数量的现场试验的主题。 在滴灌cv中三个季节进行了一项实验。亚历山大的马斯喀特/ 161-49C葡萄园为西班牙东部的白葡萄酒提供最可持续的灌溉策略。

方法和结果：处理方法如下：（1）控制，整个季节灌溉100％的估计的作物蒸发蒸腾（ETc）;（2）持续的淡水灌溉（SDI），以对照的50％灌溉; （3）早期亏缺(ED)，即不进行早春灌溉的，按100%等;后期亏缺(LD)，按25%等，按25%灌溉，直至收获。分别YieldinED和LD降低了25％和15％。与对照相比，两种处理的产率差异不显著，且与ED处理和LD处理相似。所有的亏灌处理都有一定的结转效应，主要原因是由于果实较小，导致枝条的果性和丛质量显著下降。然而，与ld相比，这种处理方法大大降低了浆果的生长。除延迟葡萄成熟外，补强主要是由于次生枝较大，增加了修剪量和叶面积。

结论:SDI处理水分利用效率最高，保证了该品种高产潜力，在这期间提供了至少35MP的水分阈值，并且在未来的过程中提供了更多的功能。此外，它有利于改进葡萄成分，特别是葡萄糖积累的中间层。研究的重要意义：在水资源稀缺或昂贵的情况下应该在50％的ETc下进行持续的灌溉，在注意力不集中的情况下，应该注意水的过度影响。

关键词:茎水势，黄连，水分利用效率，收益率。

介绍

地中海葡萄栽培作为调节葡萄水分状况的一种有效手段，正在受到全球变暖的影响(JonesandDavis2000，舒尔茨和琼斯2010)。外，全球气候模型预测，在不久的将来，西班牙东部将出现高蒸散发、高蒸腾和长干旱时期（政府间气候变化专门委员会，2012)。因此，补充灌溉的应用，如果可以的话，可以承担气候变化对生产力和果实成熟的可能的负面影响(2012年)。但在水资源短缺的背景下，一个有趣的策略可能是应用赤字灌溉(DI)来提高水的生产力，同时节约用水(Bravdo等人)。1985年，gliolo and Castel(2010年)，确保葡萄园的潜在蒸发可能会降低葡萄酒的质量(威廉姆斯和马修斯1990年)。因此，调节亏缺灌溉(RDI)是建立在一定物候期减少供水的基础上的，它可以在提高水分利用效率的同时提高水分的利用效率(mccarthyetal2000)。

在红葡萄栽培中，有充足的证据表明乙醇缺水，这取决于其应用的时间，可能不仅会轻微降低产量，还可能有利于一些葡萄酒的质量参数(马修斯和安德森1988年，杰克逊和隆巴德1993年，麦卡锡1997年，阴谋格里奥罗

和卡斯特尔2010)。然而，在白葡萄品种中，可获得的信息较少，结果也不是很确定，因为对水分缺乏的代谢反应可能会随着品种和果实色素沉着而变化（Deluc等，2009）。例如，Wample和Smithyman(2002)研究了在成熟期之前或之后应用RDI对黄连 cv的影响。在哥伦比亚谷(美国)长相思6年。他们的结果表明，RDI比成熟期更早地减少了枝条的生长和修剪量， RDI之前的RDI减少了生长以及修剪质量，而在成熟期之前的完全灌溉导致了过度的枝条生长。因此，在成熟期之后，将RDI应用于有大冠层的藤本植物，会产生更大的植株水分。虽然浆果的质量有所下降，但产量并不总是显著下降。与成熟期的RDI相比，预处理RDI增加总酸度（TA），而两种处理后TSS保持相似。同样在长相思葡萄中，但在一个更湿润的地区(新西兰马尔伯勒)，Greven等人(2005)发现，在rdi的两年时间里，叶子面积(LA)减少了，但产量和质量参数没有受到影响。在智利的田间条件下种植的霞多丽葡萄(Ferreyra et al. 2003)，水分缺乏降低了芽的生长和浆果直径，从而降低了从发芽到成熟的产量。这些作者报告说，水分胁迫并没有增加葡萄酒的TA，酚类物质的浓度和葡萄酒的浓度，显示出与一些红葡萄品种不同的水分（Bravdo等人1985，Matthews和Anderson 1988）。同样，在凉爽和潮湿的气候条件下，加拿大安大略省霞多丽葡萄园4年期间灌溉的影响与非灌溉相比增加了产量，因为植物产生更大的浆果，更高的助教和更高的需要 葡萄酒的感官属性没有任何TSS降低（Reynolds等，2007）。然而，Williams(2014)在美国加州纳帕谷的一项类似试验中发现，随着水分的增加，霞多丽葡萄的TSS会降低。此外，与雨水灌溉的葡萄藤相比，西班牙北部温和的气候也有其他优点（Cancela等人，2016年）。在本试验中，两种本地白葡萄品种戈代罗和阿尔巴利诺在某些季节产量略有增加，但必需成分没有变化。在西班牙南部的干旱气候,洛佩兹et al。(2007)发现,灌溉应用从fruitset到收获,与non-irrigation相比,修剪质量,增加产量,浆果大小和诱导更高的TA对TSS积累没有影响五白葡萄品种,巴拉迪,艾伦,Montepila,马斯喀特布兰科小谷物和Pedro Ximenez。

马斯喀特的亚历山大，一种白葡萄，是马斯喀特家族的成员。葡萄藤和Regina和Carbonneau（1996）已经将其鉴定为适应水分胁迫的栽培品种，因为碳同化速率对水分胁迫的敏感性较低。它是世界各地种植的葡萄和葡萄干生产和粉碎成葡萄酒。例如，在西班牙，它被用来酿造加强型葡萄酒(“mistella”)。在现场种植的马斯喀特亚历山大嫁接到1103 Paulsen，De Souza等人。 （2003年）和多斯桑托斯等人。 （2003年，2007年）研究了葡萄牙南部不同灌溉技术[即DI和部分根区干燥（PRD）]的影响，得出的结论是，50％的ETc足以保证完整的Muscatelyieldpotential。此外，他们发现PRD有所改善 与DI相比，由于对营养生长的抑制作用更强，而且对气孔导度（gs）的调节略有增加，因此葡萄水的状态。因此，考虑到该品种对水分胁迫条件的高度生理适应性，我们决定评估葡萄藤对不同物候期（RDI）应用的DI策略的响应，因为与PRD相比，这种灌溉策略更容易转移给农民。在此背景下，我们工作的目的是了解DI策略对亚历山大麝香葡萄的水分状况、产量、成熟过程和葡萄成分的影响。更具体地说，对季节性缺水的反应进行了调查，以便确定在西班牙东部应用缺水的最适当物候阶段。

材料和方法

葡萄园场地及实验设计

实验是在2012-2014年的原因中，在位于西班牙巴伦西亚的Vilamarxant（39°330N，0°420W，海拔197米）附近的商业马斯喀特亚历山大葡萄园（V. vinifera L.）中进行的。该葡萄园于1996年种植，根茎161-49C，间距2.75times;1.8 m(2020藤蔓/公顷)。该砧木(滨水V. ripariatimes;滨水V. berlandieri)很好地适应了石灰粘土和土壤的敏感性; 它具有中等活力，稳定的产量，促进早熟(Chome Fuster 等人. 2003)。冬季，在罗亚特双侧警戒线上修剪葡萄藤，使每棵葡萄藤的芽数达到20个，并训练成垂直的格架系统，面向北23°西方向。维尼亚道纳公司开展的林冠管理实践在该地区尚属首次。这些包括在开花前人工修剪变薄，当浆果开始变软时，葡萄的东侧没有修剪和基底层的叶子。摘除叶片不仅是为了防止葡萄真菌疾病，通过有利于气流通过束，而且由于阳光照射增加了果实的芳香成分(Belancic等，1997)。冠层高度和宽度平均分别约为1.1 m和0.40 m。研究区土壤质地为壤土(含砂56.5%，粉砂32.0%，粘土11.5%)，钙质高，肥力中等。土壤剖面较深(1.5-2 m)，有效含水量约为200mm /m，容重1.26 ~ 1.47 t/m3。试验期间土壤没有耕作;如果有必要，每年割两次草和在葡萄藤上施用除草剂可以控制行与行之间的自发杂草。气象条件在距地块1.4公里处建成自动气象站。参考蒸散发(ETo)采用Penman-Monteith公式计算(Allen et al. 1998)，生长期(GDD)计算为4月1日至收获季节(Amerine and Winkler 1944) 10℃以上的日平均气温之和。蒸汽压差是根据Buck(1981)计算的。降雨量是由位于实验葡萄园内的自动雨水收集器测量的。亚马逊河流域马斯喀特在该地区的爆发通常发生在4月中旬，并在6月初开始蔓延; 8月初达到预期，9月份收获。气候为典型的地中海半干旱气候，年平均降雨量422毫米，其中约55%在休眠期下降。根据Tonietto和Carbonneau（2004）提出的气候培育区域的气候分类系统，实验区的生物气候指标表现出温暖的气候，温带的夜晚，同时中度干燥。

灌溉处理

葡萄园自2005年开始实行滴灌，2012年初对灌溉系统进行了改造，采用四种处理方式:(1)对照灌溉，以100%的作物蒸散量(ETc)为基准，采用Lopez-Urrea etal.(2012)和picon - toroetal .对类似气候条件下Tempranillo的作物系数值进行量化。(2012)，根据物候期和叶面积发育的预期模式，直到叶落为止;此外，还利用土壤含水量和植物水分状况的测量来修改灌溉调度，使葡萄藤保持在最佳水分状态下，同时避免过度灌溉;（2）持续亏缺灌溉(SDI)，灌溉50%，直到收获为止;(3)早期赤字(ED), 预转色期灌溉扣留直到茎水势(Psi;stem)值到1.0 MPa,此后,100%等;(iv)晚亏缺期(LD)，对照灌溉至野牛尾期(所有浆果都是软的，发芽后约108天)，然后25%，直至收获。

灌溉开始中午Psi;stem值达到0.65 MPa时,发生budburst后40天左右。收获后，暂停不同的灌溉处理，对所有葡萄植株进行100%等恢复期灌溉2-3周。尽管如此，在收获后只有大约18毫米的降雨量，因为降雨记录在秋季，这通常是下雨的试验场。过度灌溉背后的一个原因是，一旦在收获时已经记录了农业反应，我们就不想引起早期休眠和对营养储备积累的不平等影响(Ferreyra等，2003)。实验设计是一个随机的完全块布局与四个复制。每一个实验单元(EU)由24-48株葡萄树和作为边界的周边葡萄树组成(5-6行times;10 -12株/行)。2012 - 2014年和2015年采用了不同的灌溉制度，并在收获时测定了对地上部果实的结转效应。

灌溉水由聚合物压力网络生成，具有足够的质量，电导率(EC25°C)为1.07 dS/m，氯离子浓度为2.6 meq/L。灌溉采用4 L/h压力补偿发射器，沿单排沿100厘米的距离进行。遇雨时调整灌溉调度，降雨小于2 mm时取消降水，行距两侧0.5m以内时才考虑有效。此外，通过电容探头(频域反射法、环境扫描法、Sentek Sensor Technologies、Stepney、SA、澳大利亚)对三个葡萄植株的土壤含水量进行一年四季的连续监测。这些措施被用来计划灌溉的时间和频率，通过保持第一米的深度接近田间容量，以避免过量和随后的淋滤损失。夜间浇水，各处理时间相同，频率不同，从m3到5天不等。水表测量了每个欧盟国家的用水量。所有处理的N、P2O5、k2o和MgO的发酵率分别为111-73、-214-24 kg/ha。

水关系

在5月至10月中午（太阳时间1130-1230），每周欧盟四个代表性葡萄藤的袋盖叶片上用压力室测定Ѱ茎值。从该行的西侧取出叶子，并且在测量之前至少1小时将覆盖在绝缘塑料袋中的白色铝箔覆盖。

水分亏缺的添加剂效果持续时间和强度占了水压力积分(SPsi;)计算的和植物水势每天测量给定时期迈尔斯(1988)。它从Psi;stem计算值确定每周,减去最少的负值注册在赛季中(0.24 MPa),乘以天数。

产量和营养生长

在商业采收(约22°Brix)条件下，测定每棵试验葡萄的产量、每棵葡萄的成束数和平均成束质量。此外，2015年在试验结束后，统计每枝成束数，并以整块地灌溉作为对照。从6月中旬到收获季节，每棵葡萄树上定期采集250个浆果(每棵葡萄树上有5-10个浆果)，随机抽取每个EU的浆果样本，测定浆果鲜质量(BM)。每棵葡萄树的平均落叶量是在每棵欧洲葡萄树上的8棵选定的葡萄树的平均落叶量后2-3周测定的，此时主茎的生长已经停止，第二次枝条的生长已经放缓，但在基叶开始掉落之前，也就是落叶松最大的时候。利用LI-3100面积仪(LI-COR Biosciences, Lincoln, NE, USA)测定了主侧枝(Y = 16.719times; 486.64,r2 = 0.95***， Y = 19.129times;，r2 = 0.97*** *)测定的每枝(Y, cm2)与枝长(X, cm)和叶面积(Y, cm2)之间的同长关系(X, cm)，分离主侧枝(Y = 16.719times; 486.64,r2 = 0.95*** *， Y = 0.97*** *， r2 = 0.97*** *)。成熟期基生叶的LA值也是按照同样的方法估算的。这些关系是从20个不同活力的芽的取样中得到的。叶面积指数(LAI)计算为单位地表面积单侧绿色LA。此外，还计算了这8个葡萄品种的叶面积与产量比(LA/Y)。水分利用效率(WUE)被估计为每一个EU的产量与总降雨量加上灌溉量的比值。

葡萄成分

必须在两个重约250g的子样品中测定必

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