渭北旱塬是我国的优质苹果生产区,该地海拔高,光照充足,拥有苹果绿色健康生长的优厚条件。但渭北旱塬降雨量相对较小、分布不均匀以及果农果园管理不合理,导致果园水分过耗,土壤板结,肥力减弱,养分失衡,严重限制苹果生产的高效发展。通过对渭北旱塬具有代表性的果园土壤水分的实地测定以及长周期土壤水分生产力模型模拟研究,揭示旱作果园土壤水分变化特征,促进渭北旱塬苹果产业的可持续发展。本研究以渭北旱塬苹果生产典型区域洛川、白水、长武和延安为试点,测定了不同生长年限果园的深层土壤水分,分析了旱作果园深层土壤干层形成进程及其区域分布规律;并以渭北旱塬苹果核心产区洛川和长武为研究区域,定量模拟了不同有机肥与化肥配施比和补灌定额处理下旱作果园水分生产力的响应,对比分析了各施肥配比和补灌处理下苹果园产量、耗水量、干旱胁迫、土壤含水量、土壤湿度剖面分布等动态变化规律,探求适应当地苹果生产的合理有机肥与化肥配施比例和补灌定额,为提高旱作果园土壤水分生产力提供了支撑。取得的主要研究进展如下:(1)洛川、长武、白水和延安不同旱作果园0~1500cm土壤湿度平均值依次为13.90%、15.53%、12.77%和7.95%,土壤有效贮水量平均值依次为1151.5、1371.0、734.9和184.5 mm,总体看来,随降雨量减少果园土壤湿度和土壤有效贮水量呈下降趋势。降雨量与果园土壤水分过耗量之间呈现显著的负相关,同时呈现出随着区域降雨量减少干燥化速率加快的趋势。人工补灌、苹果树龄、种植密度和地貌类型等因素影响果园土壤湿度和土壤干燥化程度。洛川、长武、白水和延安旱作苹果园地土壤平均干燥化指数分别为29.41%、25.28%、46.16%和83.52%,分别属于中度干燥化、中度干燥化、中度干燥化和强烈干燥化,果园干燥化程度随着区域降水量下降而表现为加剧趋势。(2)在45a模拟研究期间,各施肥处理下果品产量随树龄增长呈现出前期快速增加后期波动下降,土壤含水量波动性下降,土壤有机碳逐渐积累的趋势。不同施肥处理下,土壤含水量与果园利用年限间呈显著负相关,土壤有机碳含量与果园利用年限间呈正相关,随着有机肥施用比例的增加,这两个相关系数均变大。与单施化肥处理比较,5种有机肥施用处理均有利于提高土壤含水量和有机碳含量,且M1~M3处理4种有机肥与化肥配施处理均能够不同程度增加果园产量,综合0~15m土层土壤有效含水量和4~45年生果园产量模拟结果考虑,在折算纯氮360kg·hm-2用量条件下,66.67%~150%(2:3~3:2)的有机肥与化肥配施比例(N 144~216 kg·hm-2,P 72~108 kg·hm-2,有机肥24000~36000 kg·hm-2)是渭北旱塬果园较适宜的可持续施肥模式。(3)补灌定额处理下果园模拟研究期间,洛川和长武果园产量均表现为生长初期快速增加,在较高水平波动性维持5年左右,最后逐渐降低并稳定在一定的产量水平。两个研究区域的果园平均产量均在I4处理下最高,分别为34.48 t/hm2和29.99 t/hm2。在研究区域果园,随着补灌定额量的增加,果园产量均呈现提高的趋势。不同补灌处理间,果园产量增加量由初期不断提高,直至果园25年生左右时,处理间差异开始减小,最后到果园生长后期,各补灌处理间不存在差异。在果园耗水量较小的生长初期,土壤有效含水量能够维持在较高水平,随着果树树体生长与成熟,果树耗水能力增强,土壤有效含水量出现快速下降和缓慢下降的变化动态。不同补灌处理间,两个研究区域果园土壤有效含水量表现为初期和末期作用影响较大,随补灌定额量的增加而增加,果树生长中期补灌对土壤有效含水量影响不显著。土壤干层的形成时间随补灌定额增加推迟,果园补灌定额量越高,土壤干层发生推迟,干层增厚速度减缓。综合考虑果园产量、干旱胁迫日数、土壤有效含水量以及土壤湿度剖面特征等各方面,洛川果园的适宜补灌定额为800m3/hm2~1600m3/hm2,长武果园的补灌定额以1600~2400m3/hm2为宜。(4)以土壤贮水恢复量和土壤干层恢复厚度两个指标为基础,可以预估洛川、长武和白水的26、27和23年生果园土壤湿度恢复至当地粮田水平所需年限依次为5、8和9年。不同降雨量区的果园土壤干燥化恢复速率不同,且土层恢复方向有自上而下和自下而上2种形式,这同降雨量、土壤质地和深层土壤水分运行等多种因素相关。