针对新疆果树灌溉技术相对落后,灌溉水利用效率低,林果产业健康发展严重受阻等问题。本文开展了成龄核桃树微灌技术与根区土壤水分模拟研究,系统分析了干旱区微灌成龄核桃树耗水特性、并对微灌技术进行了筛选,利用HYDRUS-2D模拟了核桃树根区土壤水分动态变化,制定了合理的微灌灌溉制度,以期为核桃产业的发展提供技术支撑。通过试验和数值模拟研究得到主要结论如下:(1)灌水技术和灌水定额对核桃树的耗水强度和生育期总耗水量均有重要影响。整个生育期日耗水强度总体表现为先增后减的趋势,采用微灌技术后核桃树的日耗水强度和生育期总耗水量均小于地面灌。不同灌水技术下核桃树日均耗水强度从3.82mm/d增加到5.36mm/d,生育期总耗水量也会有最大270mm的变幅。不同灌水定额下微灌成龄核桃树日均耗水强度在5mm/d以下,生育期总耗水量大体在950mm左右,而地面灌日均耗水强度在5mm/d以上,相应的生育期总耗水量增加约150mm。微灌成龄核桃树全生育期作物系数cK在萌芽期、开花结果期、果实膨大期、硬核及油脂转化期、成熟期,其值分别为1.02、1.14、1.18、1.32和1.12。(2)微灌对核桃树叶温、细胞液浓度及叶水势的影响不尽相同,微灌可明显降低核桃树叶温和细胞液浓度、提高叶水势。微灌条件下核桃树叶温和细胞液浓度较地面灌处理分别降低了0.4%~3%,7.9%~12.6%,叶水势增加了8.2%~30.4%,其中灌水技术下的3管处理和灌水定额60mm的叶温和细胞液浓度最低,叶水势最高。(3)微灌处理有利于提高核桃树光合作用。微灌处理下净光合速率、气孔导度、蒸腾速率较地面灌提高了17.3%~22.8%、22.2%~35.2%、22.3%~39.2%,胞间CO2浓度降低了8.2%~14.9%。净光合速率和大气温度、蒸腾速率、气孔导度呈正相关关系,与空气相对湿度、胞间CO2浓度呈负相关关系。(4)不同灌水技术下,3管处理的水分利用效率最高(0.57 kg/m3),对应的产量最大(5393.8 kg/hm2),综合产量和水分利用效率两个指标,成龄核桃树微灌技术宜采用3管布置,即一行三管布置方式。不同灌水定额处理下,灌水定额60mm的水分利用效率最高(0.68 kg/m3),对应的产量最大(6271.0 kg/hm2)。(5)微灌成龄核桃树全生育期耗水量与产量之间呈二次抛物线关系,产量随水量的增加而增大,当耗水量达到950~1000mm时,产量最大,此后随着耗水量的继续增加产量反而下降,呈明显的“报酬递减”现象。(6)微灌减小了核桃树主要根系的分布区。在水平方向0~120cm之间,微灌和地面灌的有效根系分别占总根系(150cm)的90.1%和86.2%;在垂直方向0~90cm之间分别占总根系(150cm)的90.6%和56.1%。(7)根据实测数据验证了HYDRUS-2D模型,并利用该软件模拟了核桃树根区土壤水分动态变化,优化了核桃树全生育期的灌溉制度,优化后的核桃树灌溉制度共计灌水11次(冬灌不计),可比初期试验方案减少2次灌水。(8)综合以上研究表明,砂壤土质条件下微灌成龄核桃树高产的耗水量为900~1000mm,在与研究区——环塔里木盆地类似地区,推荐其灌溉定额为950mm左右,灌水定额为60mm,灌水周期需水关键期宜为10~12天,非需水关键期宜为15~18天,成龄核桃树可达到节水高产的目的。