黄土高原地区为我国苹果种植优势产区,但当地面临水资源匮乏和生态环境恶化等突出问题,且多数果园仍在采用地面灌溉,灌溉水利用效率低下,这严重制约了本地区苹果产业的健康发展。蓄水坑灌法是一种在黄土高原地区具有广泛应用前景的新型节水灌溉技术,探索蓄水坑灌条件下幼龄苹果树的适宜灌水下限指标,充分发掘幼树的节水抗旱潜能,对于科学、合理的制定蓄水坑灌幼龄苹果树的最优灌溉制度,推进本地区苹果园节水、优质、高效建设等具有重要的理论与实践意义。本文以三年生矮砧红富士为试验材料,采用大田试验与理论分析相结合的方法,以灌水下限和蓄水坑深为控制因子,并以地面灌溉为对照,分析不同处理苹果园土壤水分动态变化规律及幼龄苹果树的需水特性、植株生长发育状况、叶片光合生理特性、叶片水分利用效率等对不同灌水下限的响应;在此基础上,基于Logistic方程构建了幼树各项生长动态指标的生长模型,并结合理论分析与主成分分析法确定了本地区蓄水坑灌幼龄苹果树适宜的灌水下限指标,获得以下主要研究结论:1、蓄水坑灌条件下不同处理果园土壤水分动态变化规律的研究不同处理计划湿润层土壤含水率均在试验设计的灌水上下限范围内波动;5~7月,降雨较少,含水率主要受灌水控制,不同处理间差异显著;8~9月,降水充足,满足了幼树的需水需求,不同处理土壤含水率的变化趋于同步;9~10月,幼树需水减少,不同处理土壤含水率的变化基本一致。年内计划湿润层平均含水率按由大到小的顺序排列,依次为灌水下限70%?田>灌水下限60%?田>灌水下限50%?田。越接近地表土壤水分运动越活跃,距地表140cm深度处土壤含水率基本不受试验处理的影响,可认为此深度不发生深层渗漏。2、蓄水坑灌条件下不同处理幼龄苹果树需水特性的研究(1)不同处理幼树全生育期需水量均呈中间大,两边小的“纺锤形”分布,需水量峰值出现在7月(灌水下限50%?田)和8月(灌水下限60%?田、70%?田)。全生育期需水总量呈灌水下限60%?田>灌水下限70%?田>灌水下限50%?田的分布特征,且不同处理间的差异主要出现在5~8月。各处理7~9月的需水模数为68.77%~73.41%,此阶段是幼树的需水关键期。灌水下限相同时,坑深20cm的处理幼树需水量比坑深30cm的处理大。(2)不同处理幼树单作物系数年内基本呈双峰分布,各处理均在9月达到主峰值,除灌水下限50%?田的处理在7月达到次峰值外,其余处理均在6月达到次峰值。坑深20cm的处理幼树单作物系数普遍比坑深30cm的处理大。3、蓄水坑灌条件下不同处理幼龄苹果树生长动态的研究(1)灌水下限不同导致幼树计划湿润层土壤水分状况不同,进而影响了幼树生长发育的节律,不同处理幼树株高、茎粗间的差异达到显著水平,新梢长、新梢粗和新梢叶片数间的差异不显著。蓄水坑灌条件下,幼树各生长动态指标对不同灌水下限的响应不完全相同:蓄水坑深为20cm时,灌水下限越高,幼树株高越高,新梢叶片数越多,但茎粗、新梢长、新梢粗却以灌水下限为田间持水率50%的处理最优;蓄水坑深为30cm时,灌水下限越高,幼树茎粗越粗,但株高、新梢长、新梢粗、新梢叶片数却以灌水下限为田间持水率60%的处理最优;且整体上坑深20cm的处理幼树生长动态指标的表现优于坑深30cm的处理。蓄水坑深为30cm时,以田间持水率的50%作为灌水下限,幼树受到了一定程度的水分胁迫,其生长受到明显抑制。(2)logistic生长模型可以准确地模拟幼龄苹果树株高累计增长量、茎粗累计增长量、新梢长生长量、新梢粗生长量、新梢叶片数生长量的变化趋势,模型拟合程度优良。4、蓄水坑灌条件下不同处理幼龄苹果树叶片光合生理特性的研究(1)年内不同处理幼树净光合速率的变化规律基本一致,差异不显著。8~9月是本地区幼龄苹果树光合作用最旺盛的时期,各处理净光合速率均在9月中旬达到峰值,生育期内呈单峰分布。蓄水坑深为20cm时,幼树净光合速率按由大到小的顺序排列,依次为灌水下限50%?田>灌水下限70%?田>灌水下限60%?田;蓄水坑深为30cm时,为灌水下限60%?田>灌水下限50%?田>灌水下限70%?田;且整体上坑深20cm的处理幼树净光合速率大于坑深30cm的处理。通径分析的结果表明,幼树净光合速率主要受土壤含水率、光合有效辐射和气孔导度的影响,而这种响应过程可能是幼树通过调节其叶片气孔开度的变化实现的。(2)不同处理幼树气孔导度、蒸腾速率及胞间co2浓度间的差异不显著。通径分析表明,幼树气孔导度主要受土壤含水率的影响,土壤含水率越高幼树气孔导度越大,且气孔导度也是控制幼树蒸腾速率及胞间co2浓度变化的主要因子。蓄水坑深为20cm时,幼树气孔导度、蒸腾速率及胞间CO2浓度以灌水下限为田间持水率70%的处理最大;蓄水坑深为30 cm时,则以灌水下限为田间持水率60%的处理最大,且整体上坑深20 cm的处理表现优于坑深30 cm的处理。(3)各处理幼树叶片水分利用效率的季节变化特征均表现为开口向上的抛物线,7月份各处理叶片水分利用效率最低,10月份最高,不同处理间的差异显著。不同坑深条件下幼树全生育期叶片水分利用效率均随灌水下限的降低而增大,且整体上坑深30 cm的处理幼树叶片水分利用效率大于坑深20 cm的处理。基于主成分分析方法,综合以上各项试验结果认为,在当地典型气候条件下,灌水上限取田间持水率的90%时,适用于本地三年生矮砧红富士蓄水坑灌苹果园优质、节水、高效的灌水下限指标为:当蓄水坑深为20 cm时,灌水下限应为田间持水率的50%;当蓄水坑深为30 cm时,灌水下限应为田间持水率的60%。