目前,我国积极引进国外矮砧苹果集约化栽培技术,着力实现国内苹果产业的过渡转型和升级。但由于我国苹果优质产区渭北旱塬地区存在季节性干旱少雨问题,与新型矮砧苹果集约化栽培技术配套引进的生草覆盖技术并不能完全适应当地气候环境条件。此外,渭北苹果产区土壤有机质含量普遍偏低,仅为1.0%左右,土壤肥力较低,与欧美国家苹果园土壤条件相差甚远。因此,针对上述问题,急需研究更有效的保墒节水、提高土壤综合肥力的方法。农作物秸秆因其具有保墒节水、培肥地力的效应,已被广泛应用于改善土壤。渭北地区作为粮食主产区,果园周边有大量废弃的农作物秸秆可用于果园秸秆覆盖。矮砧苹果栽培技术也为机械化作业带来了便利条件。但截至目前,国内外还没有果园秸秆机械化覆盖技术和装备,因此,研究矮砧苹果园秸秆机械化覆盖技术具有重要的理论价值和应用前景。本研究采用响应面法中的Box-Benhnken-Design(BBD)试验设计方案和L9(34)的正交试验方案,在矮砧苹果园开展了薄土-秸秆分层覆盖试验、秸秆旋耕混合覆盖、生草覆盖和清耕对照四种覆盖模式的对比试验,分析了四种覆盖模式下土壤各参数的变化情况,系统研究了分层覆盖的秸秆覆盖厚度、秸秆长度和覆土层厚度对土壤理化参数的影响规律,确定了果园秸秆分层覆盖的最佳参数,给出了矮砧苹果园秸秆机械化覆盖装备设计的关键参数。取得的结论如下:(1)秸秆分层覆盖条件下的土壤含水率高于其他覆盖模式。尤其在旱季,分层覆盖条件下土壤表层含水率维持在17%,秸秆旋耕混合和生草覆盖条件下土壤含水率低至14~15%,清耕对照条件下土壤含水率达到最低13.5%。各种覆盖模式下,以分层覆盖条件下土壤含水率随时间的变化最为平缓,秸秆分层覆盖表现出良好的保墒节水效果。(2)分层覆盖条件下,土壤日间温度变化最为平缓。高温季节时,分层覆盖条件下8:00与14:00两个时间点土壤表层温差为1.5~2℃,秸秆旋耕混合和生草覆盖条件下温差达到2.5~3℃,而清耕对照条件下温差则达到4~5℃。低温时,分层覆盖条件下的土壤表层温度则明显高于其他覆盖模式,高出秸秆旋耕混合与生草覆盖约1℃,比清耕对照高出1~1.5℃。秸秆分层覆盖表现出明显的“平抑地温”的作用。(3)分层覆盖条件下土壤有机质含量增幅最大,其土壤有机质含量增加了0.14%,秸秆旋耕混合条件下,土壤有机质含量增幅略低于分层覆盖为0.06%,清耕对照和生草覆盖条件下土壤有机质含量则降低了0.07%。(4)秋后杂草生长旺盛期,分层覆盖的shannon多样性指数和Margalef物种丰富度指数分别为0.2923、0.3107,低于清耕对照0.4408、0.3612以及秸秆旋耕混合0.4562、0.4724和生草覆盖0.6194、0.7391。春季时各覆盖模式表现出相同规律,秸秆分层覆盖表现出良好的抑草效果。(5)基于Design Expert软件对土壤各项参数进行响应面分析、正交试验极差法分析,确定土壤各参数下优方案,运用基于变异系数权重的TOPSIS法计算各优方案参数权重,确定了果园秸秆覆盖的最佳方案为:覆土厚度3cm、秸秆长度3cm和秸秆厚度12cm。(6)根据试验研究,确定了秸秆覆盖机设计的关键参数和果园机械化作业关键参数。果园秸秆机械化覆盖量为943~1084kg/667m2,覆土量为35m3/667m2。设计覆盖机整体尺寸为4m×2m×2.3m;设定出料口宽度为1.8m。设定覆盖机行走速度1.5km/h。推荐于每年6月进行第一次覆盖,二次覆盖间隔为180d。本试验研究为在矮砧苹果园中进行秸秆机械化覆盖提供了理论基础和技术支撑。