吐鲁番地区是我国新疆严重资源性缺水的极端干旱区,针对该地区葡萄进行生长模拟模型与水分高效利用开展研究,对提高水分利用效率、制定合理有效灌溉制度以及预测产量具有重要意义。在2009年~2012年野外试验的基础上,本文开展了葡萄生长特征和水分高效利用机理的研究,提出适合于葡萄的生长模拟模型,主要研究成果如下:　　1.根据1952-2000年49年气象数据,在最大有效积温和相对有效积温的基础上,本文提出了一种计算年内有效积温的形式简单而便于计算的新方法。同时,基于相对有效积温,提出了一种计算累积潜在蒸散量的方法,即在萌芽至果粒成熟期期间,累积潜在蒸散可以采用相对有效积温的三次多项式函数描述。采用不同模型对吐鲁番地区的光合作用光响应曲线进行了模拟,其中非直角双曲线模型在曲线形状和参数值上均最符合葡萄生理意义。　　2. Logistic模型可较好地描述葡萄生长的增长阶段,但相对稳定期后期及衰退期的下降过程必须采用修正logistic模型对整个生育期动态变化模拟。进一步分析发现,可以忽略不同灌溉方式及灌水量对葡萄叶片数和叶面积指数变化的影响,通过标准化处理从而构建统一的叶片数和叶面积指数增长模型。在没有气象灾害影响的条件下,采用有效积温能够很好的模拟不同年间叶面积指数的变化趋势,最大叶面积指数与灌水量之间具有线性关系,并基于有效积温和灌水量建立了葡萄叶面积指数普适模型。　　3.采用无网格法建立了一维根系吸水条件下的土壤水分运动数学模型,并将根据根长实测值拟合的根长密度函数和经验根长密度函数带入该数学模型,模拟结果证明该方法能够很好的模拟根系吸水条件下的土壤水分运动。　　4.通过对2010年和2012年葡萄耗水量和产量分析,建立了三种全生育期腾发量的产量模型、水分生产函数的加法模型以及乘法模型。同时,采用累积函数对Jensen模型的水分敏感指数进行了分析。结合收获指数、最大叶面积指数和葡萄收获时所需的有效积温,提出了葡萄产量预测模型。　　5结合葡萄生物量增长模型、根区水量平衡计算方法和产量预测模型,建立了葡萄生长模拟模型,开发了相应的计算机模拟软件。并将该模型扩展于棉花,提出了相应的棉花生长模型和模型参数。