楸树(Catalpa bungei)是我国暖温带和亚热带传统栽培的珍贵优质用材树种和著名园林观赏树种,素以材质优良,树姿优美而深受群众喜爱,一直以来,国家和政府十分重视其推广和发展。目前来看,与之配套的灌溉和施肥等栽培技术比较缺乏,而且,楸树作为一种珍贵速生树种,在进行大面积种植时,尤其在干旱地区,其水肥资源消耗问题很容易受到社会的普遍关注。此外,种植地不同的光照条件以及不同的种植密度通常会造成楸树生长过程中光照环境的差异,而且这种差异是否会影响楸树的水肥响应规律,也是一个值得探讨的科学问题。基于此,及时开展楸树水肥光互作效应机制相关研究具有重要的理论意义和实践价值。本文的研究成果可以为楸树人工林水肥管理、立地筛选和密度调控提供理论支持。本文分别以楸树无性系004-1和008-1幼苗为研究对象,采用两种试验设计:三因素(土壤水分、施氮量和施磷量)五水平二次回归通用旋转组合设计和三因素(光照强度、土壤水分和施氮量)完全随机试验设计(3×2×2),通过人工控制盆栽试验,监测不同处理下苗木的关键生长、形态和生理指标,并通过数学模型和数理统计方法分析水肥耦合效应和水肥光互作效应对楸树苗木生长、形态和生理特征的影响。主要研究结果如下:(1)水肥耦合效应方面,土壤水分、施氮量和土壤水分×施氮量均显著正向作用于楸树苗期生长、生物量、叶片SPAD值(SPAD-502叶绿素仪读数)和净光合速率,其中,施氮量效应程度更高。基于4个生长指标(苗高、地径、生物量和单株叶面积)的多目标决策模型优化结果表明,当水肥组合为:土壤水分为田间持水量(FC)的74.605%,施氮量为4.710 g/株,施磷量为2.009 g/株时,楸树苗期生长最佳。此外,研究发现,土壤水分和施氮量均显著正向作用于新叶单叶面积和展叶速率;施氮量、施磷量和土壤水分×施氮量均显著正向作用于细根生长和形态特征值;土壤水分和土壤水分×施氮量均显著负向作用于叶片长期水分利用效率(δ13C值),而施氮量显著正向作用于叶片δ13C值。非结构性碳水化合物(NSC)储存方面,个体水平上的NSC含量与器官水平上的NSC浓度对土壤水肥因子的响应规律有所差异,不同器官NSC浓度对土壤水肥因子的响应规律也有所不同。就NSC含量而言,土壤水分、施氮量、施磷量和土壤水分×施氮量均显著正向作用于苗木体内NSC含量,当土壤水分=69.25%FC、施氮量=4.84 g/株和施磷量=2.03 g/株,苗木体内NSC含量最高。总体来讲,土壤水分和施氮量是楸树苗木生长、形态和生理特征的重要影响因子,而且两者之间存在显著的耦合效应。但是,施磷量、施磷量×土壤水分和施氮量×施磷量对楸树苗期生长、形态和生理特征的影响相对有限。(2)水肥光互作效应方面,光照强度也是影响楸树苗木生长、形态和生理特征的重要环境因子,并且光照强度与土壤水分之间存在显著的交互效应。此外,研究发现,光照强度×施氮量、光照强度×土壤水分×施氮量对各项测定指标产生了不同程度的影响。总体来看,高光+高水+高氮组合处理下楸树苗期生长更好,而弱光和水氮不足环境下楸树苗木生长不佳。光照条件会显著影响楸树苗期的水肥因子响应规律,总体来讲,与强光相比,弱光下土壤水氮因子对楸树生长、形态和生理指标的效应程度相对较低。(3)环境适应策略方面,楸树苗木主要通过提高叶片叶绿素含量、增加比叶面积和限制生长来维持器官NSC代谢来适应弱光环境;主要通过降低比叶面积、气孔控制和延长细根长度和增加细根表面积来适应干旱胁迫逆境。(4)总体而言,楸树是喜水肥光型树种,只有处于充足的光照和良好土壤水肥环境下,才能保持较快的生长速度,但是,如果灌溉和施肥过量,楸树的生长也会受到明显抑制。楸树是一种环境适应性较强的速生树种,可以通过自身的形态和生理调整机制来适应弱光和干旱等不利环境。此外,本文研究结果表明,不同光照条件下,灌溉和施肥措施对楸树生长的促进效果存在明显差异。具体来讲,强光环境下,通过合理水肥配施措施可以明显促进楸树生长,但弱光环境下,灌溉和施肥对楸树的增产效果较差,并且可能会造成水肥资源的浪费,应当引起重视。