本文共2619字 | 內容深度：★★★★☆
作者：胡心浩（技術員胡）
阿德萊德大學葡萄栽培與釀酒專業碩士，
專注於葡萄與葡萄酒行業的前沿科技領域的真·極客，開發和創造低成本可部署的葡萄園/釀酒車間科技產品
本文首發於作者個人公眾號「技術員胡的資訊站」(ID: vineyard_sensors), 原文標題「滴灌葡萄園的赤霞珠，根能扎多深？ -- 以甘土葡萄園為例」
水對於葡萄樹乃至於任何植物的重要性都不言而喻。今天結合咱自己的葡萄園，來跟大家談談葡萄和水的故事。
在葡萄樹不同的生理期，水起到的作用會稍有不同，而如何在各個階段掌控水，則可以影響到葡萄果實和葡萄酒的質量。
葡萄樹的水分狀態，和土壤和氣候有關。舉個例子，如果我們人類，處於特別熱特別幹的空氣中，首先會出汗，來降低體溫，但是乾燥的空氣又會讓汗液很快蒸發，於是我們就很容易失水。而此時，如果我們沒有水喝，或者喝的是類似海水（高滲透壓）的液體，那麼內環境的水分並不能得到有效地補充。葡萄樹也一樣，空氣是環境，土壤中的水分是補充。
在我的例子裡，我特別提到了海水，這是因為我要引出一個概念 -- 土壤水勢。很多時候，我們可以聽到，某某葡萄園擁有土壤水分含量的傳感器，並依賴這類傳感器來決策灌溉，有時候這並不十分科學（尤其是在鹽鹼程度較重的地區）。回到海水的例子，我們可以喝大量的海水，但是量大並不代表我們可以吸收，海水的滲透壓很大，喝海水甚至可以讓我們失水更快。植物根系也一樣，就算土壤裡有大量的「水」，但如果這樣的「水」滲透壓特別高，根系還是不能有效地吸收到水分，繼而失水而死。比如我們平時說的「燒根」，就是因為肥料溶液滲透壓太高導致的植物不能吸收水分而死。
而土壤水勢，是一個能量狀態，也就是說把滲透壓等等因素都納入了考慮，直接反映了水的勢能，反映了水分能不能進入到葡萄根系裡。
兩個月前，甘土葡萄園安裝了一些土壤水勢傳感器，試圖在數據積累的基礎上，制定合適的灌溉策略，甚至是調虧灌溉（簡單來說就是給葡萄樹適當的水分壓力，反而可以獲得更優質的葡萄果實）的策略。
這一類土壤水勢傳感器（這裡隱去品牌型號，避免廣告嫌疑），在美國某些農業大州，已經被成熟地應用了許久。而在寧夏的葡萄園，則有可能是首次。
這類傳感器的好處呢，包括成本低，相當準確，安裝使用容易，壽命長，免維護還抗鹽鹼。基本原理是把傳感器的電阻值轉換成土壤水勢，如果需要更準確的值，還需要土壤溫度來做校正。
甘土葡萄園一期安裝了 12 個傳感器，於 4 個灌區，每個灌區 3 個傳感器位於不同的深度：0.5 米，1 米和 1.5 米，同時安裝了一個溫度探頭來獲取土壤溫度。
現在我們是每天採集一次數據，兩個月以來，每個傳感器積累了大概 60 條記錄。數據量雖然不是特別大，但是畫出來的圖像還是很讓技術員胡滿意的。（點擊圖像查看大圖）
這三幅圖像呢，反映了在 3 個不同深度，不同灌區土壤水勢的表現情況：橫軸是日期，從 7 月 20 日開始記錄；縱軸是土壤水勢，數值越大，表示土壤越乾旱，注意單位是 - kPa （土壤水分飽和，水勢為零；含水量低於飽和狀態，水勢為負值，土壤越乾旱，負值越大）。
首先呢，我們可以看到，在 0.5 米處（較淺層），土壤是越來越幹的，這很自然，因為水分在蒸發，植物在蒸騰，綜合起來土壤就是會越來越幹。但是大家能明顯注意到 8 月 13-15 日左右，某些傳感器的陡降，原因就是那場給賀蘭山東麓帶來不小損失的暴雨和山洪。兩個數值陡降的灌區，正巧是兩個地勢稍低的灌區（4 區和 8 區），於是 0.5 米出的土壤水分接近飽和，對於轉色後期的葡萄來說並不是一件好事。
現在我們看 1 米處的圖像，明顯可以看到兩條幾乎沒有變化的直線和兩條很有意義的變化的曲線。這兩條變化的曲線可以代表 1 米處有大量的根系！在 1 米深度，土壤水分可以說不存在蒸發，引起變化的就是植物的蒸騰作用和根系吸收水分，兩條幾乎不變的直線（2 區和 8 區），代表的就是沒有根系存在情況下的土壤水勢，如果你夠細心，你可能會注意到 8 區中點處一個小小的下降，這說明了暴雨積水已經足夠讓 1 米處的土壤水分更加飽和。繼續看圖，我們甚至可以推測土壤質地，在 0.5 米圖和 1 米圖中，暴雨過後，曲線變化的斜率，有助於推斷土壤的排水性，尤其是 0.5 米圖暴雨過後，3 區和 4 區曲線上揚的速度要比 2 區和 8 區快，我們合理假設 0.5 米處根系的發育和密度基本一致（對於滴灌葡萄園，根系的確比較集中在 0.3-0.6 米深度的區域），那麼這樣的變化說明了 3 區 4 區土壤的排水性更好。
對於 1.5 米深度曲線變化，解讀基本上和 1 米處一致，不過我們欣喜地看到，3 區真的有根系可以達到 1.5 米的深度！
問題 1： 通過不同深度傳感器，估計每個灌區根系深度
對於 2 區，根系主要還是在 0.5 米處左右，因為曲線變化主要還是體現在 0.5 米曲線上，1 米和 1.5 米曲線幾乎沒有變化。
對於 3 區，喜聞樂見啊，三條曲線變化的劇烈程度，非常合理，0.5 米處變化最快，根系分布最多，1 米處次之，而 1.5 米處也的確有明顯的變化趨勢，說明了根系的確存在於 1.5 米深處。
對於 8 區，暴雨前，0.5 米處曲線變化很明顯，說明根系密度不錯。但是暴雨後變化較慢，實地勘察後，發現是地勢較低，水分的轉移較其他區慢。
對於 4 區，0.5 米處的曲線變化非常劇烈，說明根系密度很大，1 米處也存在根系分布，但 1.5 米處就看不出跡象了。
問題 2： 如何通過曲線變化，確定灌溉時機
甘土葡萄園一直是採用調虧灌溉的，之前只是通過控制每次灌溉的量，但是現在得益於這些傳感器，我們可以充分控制灌溉的時機。
技術員胡通過查閱文獻，初步制定方案：針對轉色後期直至採摘，1）0.5 米深度水勢達到閾值 -120 kPa，2）1 米深度水勢達到 -60 kPa，這兩個條件同時滿足時，進行灌溉。
如果你現在回顧 0.5 米曲線變化，可以發現在暴雨前，8 區和 4 區在 110-120 區域的微小波動，那就是我們少量多次的灌溉。甘土葡萄園遠程分區灌溉的好處，就是可以針對每個灌區不同的水分情況，來制定確切的灌溉方案。
而另外一個令人欣喜的點，就是我們仔細觀察 4 區和 8 區 0.5 米處的曲線變化，曲線在接近 110-120 的地方，斜率越來越小，曲線越來越平，如何解讀呢，就是說水分勢能變化的速度越來越慢，水分越來越難以進入根系，如果曲線變成平的，水分就不再進入傳感器和根系而引起水分變化了。而此刻正是我設置的灌溉閾值（其實正巧也是著名赤霞珠產區 Coonawarra 的調虧灌溉閾值）。不過沒維持幾天，就遇到了大暴雨，一下把這兩個區的土壤水分拉到了飽和狀態。
於 1 米深度變化，當 3、4 區曲線接近 -60 kPa 時，也因為遇到了暴雨，幹擾了分析。
問題 3： 如何刺激根系扎得更深？
我們都知道根系的向水向肥性，如果我們能夠得知不同深度的水勢狀態，那麼我們就可以通過特殊的灌溉策略，來刺激根系向更深處發展。
簡單舉個例子，如果我知道 1 米處水分足夠多而且可以被吸收，那麼就算 0.5 米處非常幹了，我們也不必澆水，放心地讓根系自己去尋找深處的水分，而不是急於澆水來妨礙根系深扎。這也是我同時制定 0.5 米處和 1 米處兩個深度的灌溉閾值的道理之所在。只有當 1 米處也非常幹了，我們才進行灌溉。
相 關 閱 讀
↓ 我聽到滿片葡萄園裡，隱約有水的歌唱 ↓
本文受權轉載自微信公眾號「技術員胡的資訊站」(ID: vineyard_sensors)；
作者：胡心浩；編輯：嶧峰
點擊閱讀原文關注小酌日曆