我国是世界上苹果产量最大的国家,而山西是国内优质苹果生产基地之一。在华北地区,水资源紧缺已成为限制果园产业发展的主要问题。蓄水坑灌是一种保水、抗旱的新型立体灌溉方式。本文在分析蓄水坑灌研究现状的基础上,对山西省农业科学院苹果园的果树设定了6个蓄水坑灌下的灌水处理,并以当地传统的地面灌溉为对照处理。其中蓄水坑灌T1处理在果树全生育期的灌水上、下限为田间持水量的70%与100%;T2处理在果树全生育期的灌水上、下限为田间持水量的60%与90%;T3处理在果树全生育期的灌水上、下限为田间持水量的50%与80%;T5、T6与T7处理分别在苹果树特定生育期充分灌水而其余生育期胁迫灌水,T5处理在果树萌芽花期(4月1日至5月20日)的灌水上、下限为田间持水量的70%与100%,而在其余生育期为50%与80%;T6处理在新梢旺长期(5月21日至7月20日)的灌水上、下限为田间持水量的70%与100%,而在其余生育期为50%与80%;T7处理在果实膨大期(7月21日至10月22日)的灌水上、下限为田间持水量的70%与100%,而在其余生育期为50%与80%。地面灌溉T4处理为对照灌水处理,其灌水时间与灌水量主要参考当地果园的灌溉制度。T1~T7处理在全生育期的灌水量分别为3200L/株(267m3/亩)、1600L/株(133m3/亩)、800L/株(67m3/亩)、2160L/株(180m3/亩)、1200L/株(100m3/亩)、1600L/株(133m3/亩)、1600L/株(133m3/亩)。本文通过氢氧稳定同位素技术得出的蓄水坑灌不同灌水处理下苹果树根系的吸水深度规律,并结合不同灌水处理下苹果树的SPAC系统水势、苹果树蒸腾耗水规律、苹果树新梢生长、果树产量与果实品质的分析结果,综合比较得出适合当地苹果园的蓄水坑灌灌水处理,为今后蓄水坑灌灌溉制度的制定与推广提供科学依据与参考。论文主要研究结论如下:(1)通过对比目前氢氧稳定同位素水源分析常用的4种方法的假设条件、模型原理与输出结果,得出多元线性模型是目前氢氧稳定同位素水源分析中适用性强且较准确的分析方法。根据多元线性模型得出的根系吸水位置结果,蓄水坑灌与地面灌溉下苹果树根系的吸水深度变化规律为在萌芽花期集中在表层土壤,在新梢旺长期逐渐加深,而在果实膨大期8月后开始逐渐变浅。蓄水坑灌适度灌水t2处理与地面灌溉t4处理在萌芽花期根系的主要吸水深度与水分贡献率分别为0~20cm(51.3%)与0~20cm(59.5%);新梢旺长期6月为0~20cm(33.4%)、20~40cm(19.6%)与0~20cm(42.9%)、20~40cm(11.1%)。在这两个时期,t2与t4处理的根系主要吸水深度相同,但蓄水坑灌t2处理对40cm以下土壤水的水分利用率高于t4处理。t2处理与t4处理在新梢旺长期7月根系的主要吸水深度与水分贡献率分别为20~40cm(14.3%)、60~80cm(14.6%)、80~100cm(14.8%)与0~20cm(24.3%)、20~40cm(29.1%);果实膨大期8月为40~60cm(13.5%)、60~80cm(14.5%)、80~100cm(14.7%)与0~20cm(23.6%)、20~40cm(37.1%)、40~60cm(11.6%);果实膨大期9月为0~20cm(18.9%)、20~40cm(19.1%)、60~80cm(16.3%)与0~20cm(26.3%)、20~40cm(27.3%)、40~60cm(13.8%)。在后三个时期,蓄水坑灌t2处理的根系主要吸水深度均深于地面灌溉t4处理,更多的吸收利用了深层土壤水。对比不同灌水处理下苹果树根系的主要吸水深度,发现相比于地面灌溉t4处理,蓄水坑灌t2处理与t6处理既节省了560l/株(47m3/亩)的灌溉水又促进了根系吸收60cm以下的中深层土壤水。(2)蓄水坑灌与地面灌溉下,根长密度与根系活力都基本在新梢旺长期7月达到全生育期峰值。而蓄水坑灌t2与t6处理在减少灌水量的基础上,显著促进了根系深扎与提升根系整体发育情况。根据苹果树根系吸水深度与根系活力、根长密度、土壤含水率在苹果树不同生育期的相关性分析结果,苹果树根系吸水深度在萌芽花期与新梢旺长前期主要受根长密度与根系活力影响;在新梢旺长后期主要受根长密度、根系活力与土壤含水率影响;在果实膨大前期主要受土壤含水率影响;在果实膨大后期主要受根长密度影响。(3)蓄水坑灌t2处理在比地面灌溉减少560l/株(47m3/亩)灌水量的基础上,与地面灌溉下苹果树的叶水势、土水势未达到显著性差异,维持了良好的水势梯度;蓄水坑灌充分灌水t1处理的土-叶水势梯度最大,但其灌水量比地面灌溉处理多1040l/株(87m3/亩)。蓄水坑灌不同灌水处理下果树的水势比较得出新梢旺长期的充分灌水对苹果树维持良好的叶水势状况影响最大,而萌芽花期影响最小。此外,蓄水坑灌下的苹果树相比于地面灌溉有更低的水势阈值(低于-0.48mpa),这说明了蓄水坑灌可以提升苹果树的抗旱性,对水分胁迫的抵抗能力更强。(4)蓄水坑灌充分灌水t1处理、适度灌水t2处理、胁迫灌水t3处理与地面灌溉t4处理的单位边材面积液流通量均在7、8月份达到峰值,说明苹果树在该时期耗水量最大,需要充分灌水。t1处理在各个生育期液流速率显著高于其它处理。t2处理与地面灌溉t4处理基本未达到显著性差异,t2处理既减少了灌水量又维持了相近的液流速率。对比5月至10月不同灌水处理下苹果树灌水量与蒸腾耗水量,发现蓄水坑灌t1处理下苹果树蒸腾耗水量与灌水量最大,未显著提升果树水分利用效率;t3处理下苹果树蒸腾耗水量较地面灌溉t4处理大幅度下降,影响了苹果树的正常生长发育;t2与t6处理苹果树的蒸腾耗水量接近地面灌溉t4处理,且灌水量减少了560l/株(47m3/亩),有利于提升果树水分利用率。(5)蓄水坑灌不同灌水处理下苹果树的新梢在萌芽花期生长缓慢,在新梢旺长期6月、7月上旬生长速率最大,而在7月下旬之后基本稳定。不同灌水处理中,蓄水坑灌充分灌水T1处理的新梢生长长度最大,但过度的新梢生长可能会引起树体郁闭;T3、T5与T7处理由于在新梢旺长期水分亏缺,新梢生长长度均低于地面灌溉T4处理。T2、T6处理与地面灌溉T4处理的新梢生长长度相近。果树产量与品质分析得出,蓄水坑灌T6处理在减少传统地面灌溉灌水量的前提下,显著提升了果形指数、单株产量、单果重、可溶性固形物与糖酸比;蓄水坑灌T2处理未能显著提升果实的果形指数,但在其它指标上仍显著高于地面灌溉T4处理。(6)通过对蓄水坑灌不同灌水处理下苹果树根系分布、根系吸水深度、SPAC系统水势、蒸腾耗水量、新梢生长、果实产量与品质的分析结果,可以得出蓄水坑灌下的T2处理(全生育期以田间持水量的60%与90%为灌水上、下限灌水)与T6处理(在苹果树新梢旺长期以田间持水量的70%与100%为灌水上、下限灌水,其余生育期以田间持水量的50%与80%为灌水上、下限灌水)在减少传统地面灌溉灌水量560L/株(47m3/亩)的基础上,维持了适中的苹果树SPAC系统水势与蒸腾耗水量,促进了根系深扎与对60cm以下中深层土壤水的吸收,提升了苹果树单株产量、果实单果重、可溶性固形物与糖酸比等指标,是本试验得出最适合当地果园的蓄水坑灌灌水处理。