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蓄水坑灌法是一种适合于我国北方果园,具有节水保水优势的中深层立体灌溉方法。近年来,针对蓄水坑灌法,国内外学者在土壤水、热、气及根系生长等方面已经开展了大量深入的研究并取得丰硕成果,然而土壤水热气三因素相互作用下对果树整体的生长指标（光合作用、根系生长）方面的研究鲜有报道,有待进一步的研究。本论文采用田间试验和理论分析相结合的方法,以地面灌溉（CK）为对照,设置三个灌水处理:W50-80%、W60-90%和W70-100%,即土壤含水量分别控制在田持的50%-80%、60%-90%和70%-100%。对蓄水坑灌条件下果园土壤水热气时空分布及对果树光合作用、根系生长之间的耦合效应进行了研究,主要研究成果如下:（1）对不同灌水处理下,果园根区土壤水分时空分布规律进行了研究,结果表明,空间上,蓄水坑灌下的土壤水分呈以蓄水坑为中心向四周逐级递减的变化趋势,而地面灌溉下的土壤水分呈随土层深度的增加而逐渐递减的变化趋势。时空耦合下,蓄水坑灌的水分高值区域为“椭圆式”交替变化,地面灌溉为“锯齿式”变化。蓄水坑灌下水分高值区域的时空分布范围（24～30%）更广。且蓄水坑灌下土壤水分控制水平在W50-80%～W60-90%～W70-100%之间变化时,水分在时空分布上的高值区域也逐步增大。建立了不同灌水方式（地面灌溉、蓄水坑灌）下的土壤水分空间分布数学模型,决定系数R2在0.7665～0.8998之间,模拟效果较好。（2）对不同灌水处理下,果园根区土壤温度时空分布规律进行了研究,结果表明,空间上,蓄水坑灌下的土壤温度呈以土层表面和蓄水坑为中心,随土层深度的增加向四周逐级递减的变化趋势,而地面灌溉呈随土层深度的增加而逐渐递减的变化趋势。时空耦合下,蓄水坑灌和地面灌溉下的土壤温度均呈先升高后降低的变化趋势。蓄水坑灌下土壤温度中值区域的时空分布范围（15～25℃）更广。且蓄水坑灌下土壤水分控制水平在W50-80%～W60-90%～W70-100%之间变化时,温度在时空分布上的高值区域逐步降低。建立了不同灌水方式（地面灌溉、蓄水坑灌）下的土壤温度空间分布数学模型,决定系数R2在0.7124～0.7891之间,模拟效果较好。（3）对不同灌水处理下,果园根区土壤氧气时空分布规律进行了研究,结果表明,空间上,灌水前后的土壤氧饱和度的变化不明显,而土壤绝对含氧量的变化差异较大。在灌水后,蓄水坑灌下的土壤绝对含氧量呈以蓄水坑为中心向四周逐级增加的变化趋势,而地面灌溉呈随土层深度的增加而逐渐增加的变化趋势。时空耦合下,蓄水坑灌的土壤绝对含氧量高值区域为“椭圆式”交替变化,地面灌溉为“锯齿式”变化。蓄水坑灌下土壤绝对含氧量的高值区域的时空分范围（4～6%）更广。蓄水坑灌在W50-80%～W60-90%～W70-100%之间变化时,土壤绝对含氧量在时空分布上的高值区域逐步降低。建立了不同灌水方式（地面灌溉、蓄水坑灌）下的土壤氧气空间分布数学模型,决定系数R2在0.7123～0.7456之间,模拟效果较好。（4）对蓄水坑灌(W50-80%、W60-90%、W70-100%)下的土壤水分与氧气,土壤水分、温度与氧气的分布与相关关系进行了研究,结果表明,蓄水坑灌下的土壤水分和氧气均呈互补分布。温度在水氧之间的变化趋势较为相似。水分和氧气之间关联性较好,且水分和氧气之间具有明显的负相关性。温度和氧气之间关联性良好,灰色关联度较高。水分、温度耦合下与氧气之间具有密切的联系,水热与氧气之间的关联度较高。并建立了水氧相互关系下的数学模型,决定系数R2在0.7765～0.8998之间,建立了水热与氧气相互关系下的数学模型,决定系数R2在0.7612～0.7904之间,模拟效果较好。（5）对不同灌水处理下,土壤水热气与果园光合作用之间的关系进行了研究,结果表明,净光合速率表现为:W50-80%>W70-100%>W60-90%>CK。蓄水坑灌下的果树净光合速率情况均优于地面灌溉。对蓄水坑灌(W50-80%、W60-90%、W70-100%)下土壤温度与净光合速率的关系进行了相关分析,发现净光合速率随水分的增加呈指数型降低,随土壤温度的增加呈逐渐增加,随氧气的增加呈逐渐增加的趋势。土壤水分和净光合速率呈负相关,土壤温度和净光合速率呈正相关,土壤氧气和净光合速率呈正相关。分别建立了土壤水分、温度、氧气和和净光合速率相互关系下的数学模型,决定系数R2分别在0.7124～0.8541、0.7654～0.8752和0.7504～0.8452之间,模拟效果较好。（6）对不同灌水处理下,土壤水热气与根系生长之间的关系进行了研究,结果表明,细根生长量表现为:W70-100%>W60-90%>W50-80%>CK。蓄水坑灌下的果树细根生长情况优于地面灌溉。对蓄水坑灌(W50-80%、W60-90%、W70-100%)下土壤水热气与根系的关系进行相关分析,根系随土壤水分的增加呈指数型增加,随土壤温度的升高呈指数型降低,随土壤绝对氧含量的增加呈先增加后减少的变化趋势。土壤水分和根系之间呈正相关,土壤温度和根系之间呈负相关。分别建立了土壤水分、温度、氧气和根系相互关系下的数学模型,决定系数R2分别在0.7856～0.9578、0.9003～0.9603和0.9504～0.9652之间,模拟效果较好。建立了土壤水热气耦合与根系之间的相互关系的耦合模型,模拟精度较高,效果较好。