【摘 要】
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黄土高原地区是全球最大的苹果连片种植区,苹果种植已经成为当地经济发展的重要支柱产业,但该地区果园管理模式不科学,加之降水稀少,果树生长耗水强烈,导致当地旱作果园深层土壤水分亏缺严重,严重影响了果园的持续稳定发展。本研究在黄土高原地区依据降水梯度自南向北选取不同研究区域（扶风、长武、洛川、延安、子长、米脂）,围绕研究区内苹果园水分生产力和土壤水分变化,在实地调查和定点检测的基础上,结合基于Windo
【基金项目】
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国家重点研发计划课题（编号:2016YFC0400204）陕北黄土高原特色经济林节水增效技术研究与集成应用； 国家自然科学基金项目（编号:41771316）黄土丘陵区苹果园深层水分补给消耗过程、驱动机制与调控；
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黄土高原地区是全球最大的苹果连片种植区,苹果种植已经成为当地经济发展的重要支柱产业,但该地区果园管理模式不科学,加之降水稀少,果树生长耗水强烈,导致当地旱作果园深层土壤水分亏缺严重,严重影响了果园的持续稳定发展。本研究在黄土高原地区依据降水梯度自南向北选取不同研究区域（扶风、长武、洛川、延安、子长、米脂）,围绕研究区内苹果园水分生产力和土壤水分变化,在实地调查和定点检测的基础上,结合基于Windows版本的EPIC模型,长周期定量模拟黄土高原不同区域内苹果产量与深层土壤水分变化动态,对比不同区域的降水情况,评估自然与人为管理因子对果园产量的影响,确定黄土高原不同区域果园适宜种植密度与合理水分补给水平,探究未来气候情境下降水和温度的变化对各地区苹果园产量和土壤水分变化的影响,为黄土高原地区苹果园地土壤水分可持续利用和苹果产业稳定发展提供科学依据,本研究主要结论如下:（1）通过野外实验和调查的手段获取相关研究区苹果园模型运行需要参数,本研究对模型进行了模型校正与验证,EPIC模型在扶风、长武、洛川、延安四地的产量与土壤水分模拟值的模拟精度（R~2）分别为0.992、0.960、0.982、0.983和0.860、0.878、0.860、0.866,其模拟精度为产量>土壤水分。虽然EPIC在不同地区的产量与土壤水分含量的模拟值上精确度较高（RRMSE<10%）,但EPIC模型在模拟苹果园生长过程中仅针对成熟期的作物参数制定生理参数,对果树生长的幼龄期与衰退期的模拟效果存在一定问题,往往会高估这两个时期的果园产量,因此在模拟时应尽量保证只模拟生理参数对应的生长期以保证模型模拟的准确性。（2）根据不同研究区内1980-2020年期间苹果园的水分生产力和土壤水分变化模拟结果表明:扶风、长武、洛川、延安苹果园地产量均呈现先升高达到最大值后再波动性降低趋势,其产量的年平均值分别为27.52 t·hm-2、26.75 t·hm-2、26.41 t·hm-2、25.81 t·hm-2,平均产量高低与当地多年平均降水量大小呈正相关;四地分别于21年生、18年生、18年生、16年生相继出现干旱胁迫,其年均干旱胁迫天数13.31、16.37、15.55和27.08d,深层土壤干层出现时间分别第16、13、13和8年;其深层土壤有效储水量下降值分别约为1417.0mm、1468.5 mm、1540.5 mm、1573.0mm,下降速率分别为64.41mm·a-1、81.58mm·a-1、85.58 mm·a-1、98.31 mm·a-1,下降速度大小依次为延安>长武>洛川>扶风;随着研究区内年均降水量水平的升高,各研究区内果园干旱胁迫出现的时间越为靠后,稳定土壤干层形成的年限也相应延后,果园年均产量升高,18～25年为果园土壤水分较为合理的利用区间。（3）在模拟过程中,降水不断升高的条件下,果园产量并非不断提升,过低和过高的降水量均会影响果园产量,较为适宜的降水区间为500～800mm,在此降水区间内果园能够的到最优的生产条件;在不同管理措施下扶风、长武、洛川、延安四地果园产量与土壤水分呈现不同的规律性,高的种植密度并不能得到最好的产出效果,四个地区分别最适宜的种植密度为1143株·hm-2、1000株·hm-2、1000株·hm-2和833株·hm-2,种植密度的变化未能影响果园土壤水分含量的消耗速率,各种植密度下土壤水分下降速率较为一致,只不过随着果园种植密度的增加,导致其土壤干层出现的时间更加提前;扶风、长武、洛川、延安四个地区最适宜的补灌水平分别为100mm、150mm、150mm和200mm,随着灌水量水平的升高,果园整体土壤含水量消耗速率差显著,但灌水量水平的提高延缓了土壤干层的出现时间,且对果树生长中后期产量影响较为明显,灌水量水平较高的果园,其果树高产的年限以及年均单产量均较高。（4）在未来气候情境下,扶风、长武、延安三地温度与降水均教当前气候水平下有所升高,其温度升高幅度为0.57～5.66℃,降水升高水平为34.20～80.57mm;降水量的升高对产量的升高和延缓土壤水分消耗具有有促进作用;温度的升高会造成多年平均产量的降低和土壤稳定干层形成的时间提前;温度的升高对温度较高的地区的产量的消极影响要大于降水升高的积极影响,尤其是在当前气候条件下平均温度较高且降水稀少的地区,在未来气候情境下产量会大幅度缩减,土壤干层出现时间大幅度提前;在RCP4.5和RCP8.5两种情境下,降水的升高对于深层土壤水分的影响有限,因为降水无法补充深层土壤的消耗,反而在温度升高的情况下给予了果树更加适宜的成长条件,这种影响总体而言不利于果树的高产年限的维持,尤其在更加干旱的地区这种消极影响更为明显。综上,校准后的EPIC模型可用于黄土高原地区苹果园生长的模拟,且模拟效果较好,从增产、土壤水分持续利用、果园经济效益角度综合考虑,其合理的果树利用年限为18～25年,合理的种植密度为833～1143株·hm-2,水分补给不宜超过800mm·a-1。
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