我国苹果树的种植面积以及苹果的年产量均处于世界首位,为了解决苹果主要产区水资源紧缺、干旱和水土流失等问题,孙西欢教授于1998年提出了蓄水坑灌法。冬灌作为蓄水保墒的一项重要措施,保水防冻,有利于新根发生,花芽分化。而蓄水坑灌由于蓄水坑的存在,增加了土壤与大气的接触面积,改变了土壤中的水热动态变化规律,所以进行蓄水坑灌条件下果园冬季土壤的水热动态研究,对蓄水坑灌果园安全越冬和水分高效利用有重要意义。本文采用田间试验和理论分析相结合的方法,以地面灌溉为对照,设置不同冬灌水量(不灌水、灌水60L/株、180L/株和300L/株)和坑口覆盖(覆盖和不覆盖),对果园不同处理下冬季土壤的冻融过程、土壤含水率和温度随时间空间的动态变化规律进行研究。主要研究成果如下:(1)蓄水坑灌条件下果园土壤冻融过程可以分为不稳定冻结、稳定冻结和消融解冻3个阶段。随着灌水量的增加,起始冻结时刻和达到稳定冻结延迟,稳定冻结深度减小,稳定冻结的时间缩短;坑口覆盖可以推迟土壤的冻结时间,减小冻深,缩短稳定冻结时间;蓄水坑灌较地面灌溉起始冻结深度大,消融解冻速度快。(2)蓄水坑灌条件下土壤剖面质量含水率的空间分布特征为:在不稳定冻结阶段,含水率随土层深度和与坑壁距离的增加均呈现先升高后降低的趋势,整体上水分分布呈椭圆形;随着灌水量的增加土壤含水率增大,湿润范围扩大;坑口是否覆盖对灌后含水率分布影响不大;地面灌溉含水率随土层深度的增加不断降低,水平分布均匀。在稳定冻结阶段,含水率随土层深度和与坑壁距离的增加均不断降低,整体上沿着蓄水坑呈U型分布;随着灌水量的增加,40cm以上土层土壤含水率不断升高;坑口有覆盖土壤含水率较坑口无覆盖高;地面灌溉水分分布较均匀。在消融解冻阶段,垂向上土壤含水量自上而下先升高后降低,径向上随着与树干距离的增加而增大;灌水量对土壤含水率影响不大;坑口有覆盖土壤含水率较无覆盖大,增加了土壤保水性;蓄水坑灌水分集中分布在中深层土壤,地面灌溉自上而下含水率逐渐降低。(3)蓄水坑灌条件下土壤含水率随时间的动态变化特征为:在不稳定冻结阶段土壤含水率随深度的增加先升高后降低,随着时间推移,大气温度降低,表层土壤水开始冻结,在冻结区域土壤含水率逐渐增大,到稳定冻结阶段,冻结深度达到最大,土壤含水率分布变为随深度的增加不断降低;到了消融解冻阶段,土壤消融,含水率分布又变为随深度的增加先升高后降低;整体上看,随着时间的变化,60cm以上土层的含水量呈现先升高后降低的趋势。随着灌水量的增加,表层含水率增高的时间推迟,含水率高值区的范围缩小;坑口覆盖推迟了水分突增的时间,缩小了水分高值区的范围;蓄水坑灌较地面灌溉土壤含水率随时间变化平缓。(4)蓄水坑灌条件下果园土壤温度的日变化特征为:土壤温度随着时间的推移先降低后升高又逐渐降低;在同一天内土壤温度的变化幅度随着土层深度的增加而不断减小;在不稳定冻结阶段和稳定冻结阶段,40cm以上土层随灌水量的增加温度升高;在消融解冻阶段,40cm以上土层温度随灌水量的增加温度降低。在整个冻融期10-20cm土层的温度日变化都可以用正弦函数公式进行拟合,其拟合相关系数R~2较高,均在0.76以上。(5)蓄水坑灌条件下果园土壤温度的日际变化规律为:随着时间的推移,土壤温度先降低后升高,变化幅度随土层深度增加变小;在同一土层深度随着灌水量的增加,极差有所下降,均值不断升高,标准偏差不断降低。(6)蓄水坑灌条件下果园土壤温度的空间分布规律为:在不稳定冻结阶段,土壤温度随土深的增加不断升高,随与蓄水坑坑壁距离的增加先升高后降低;随着灌水量的增加,土壤温度不断升高,靠近坑壁处的低温范围不断减小,剖面上的温差也不断减小。在稳定冻结阶段,随着土层深度的增加温度升高,随着与坑壁距离的增加先升高后降低;随着灌水量的增加,靠近坑壁处的低温范围不断减小。在消融解冻阶段,土壤温度剖面的空间分布特征与前两个阶段的分布特征一致,随着灌水量的增加,同一点处的土壤温度基本不变,除表层土壤外,土壤剖面的温度基本达到0℃以上;坑口覆盖可以升高土温,缩小低温范围,减小温差。