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本书选择具有典型代表性的吐哈盆地滴灌葡萄和南疆沙区滴灌红枣为对象，采用资料分析、水分定点监测、田间调查、模型构建等方法，研究新疆特色林果滴灌毛管布置方式，探究滴灌葡萄、红枣耗水规律、适宜灌溉制度以及水肥耦合效应。
1.哈密地区不同滴灌毛管设计对葡萄、大枣耗水规律和生长情况、产量及品质的影响
通过监测滴灌葡萄、大枣不同生育阶段土壤水分及养分的变化，计算不同滴灌毛管设计葡萄、大枣各阶段的耗水强度、耗水量、耗水模数等耗水特征，分析不同毛管铺设对其耗水的影响，分析各生育阶段土壤水分指标，制定适宜的滴灌毛管设计方案。通过不同的毛管设计条件控制葡萄、大枣的水肥消耗量，通过对葡萄、大枣产量及其品质的观测对比，分析不同毛管设计对葡萄、大枣吸收水分和养分的影响。根据果树的产量和水肥利用效率，确定各阶段需水需肥规律，探求适宜果树生长所需最佳灌水量和施肥量、最优的滴灌毛管设计方案。
2.吐哈盆地滴灌葡萄耗水规律及灌溉制度研究
针对吐哈盆地极端干旱气候下葡萄滴灌技术应用存在的问题，以提高水分生产效率为目标，研究葡萄滴灌下的耗水规律。根据葡萄生育期的耗水特性，研究在棚架栽培模式下成龄葡萄滴灌的灌水定额及灌水频率，确定该地区滴灌葡萄的适宜灌溉制度，从而为极端干旱区葡萄的节水丰产提供理论参考。
3.吐哈盆地滴灌葡萄水肥耦合效应研究
通过对不同水肥处理下葡萄生长指标（新梢长度、新梢茎粗）、生理指标（叶片含水率、叶绿素相对含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO 2 浓度、叶片水分利用效率、原初光化学的最大产量、PSⅡ潜在光化学效率、光化学淬灭系数、非光化学淬灭系数、光抑制程度、PSⅡ实际光化学量子效率及表观电子传递速率）、产量和品质（可溶性固形物、维生素C及可滴定酸）的测定，评价分析水肥耦合对滴灌葡萄生理生长及产量品质的影响。选择生理指标（净光合速率、原初光化学的最大产量）、产量和品质（可溶性固形物、维生素C及可滴定酸）作为评价水肥耦合效应的指标，使用主成分分析法和灰色关联法确定最优水肥处理，使用回归分析和空间分析法综合评价计算出滴灌葡萄适宜水肥用量区间。
4.南疆沙区成龄红枣漫灌改滴灌耗水规律及灌溉制度研究
通过测定不同灌水处理下红枣的土壤含水率和盐分以及生理生长及产量品质指标，揭示不同灌溉定额和灌水次数组合下红枣土壤水分和盐分动态变化规律、土壤水分和盐分空间分布特征和一次灌水前后土壤水分、盐分变化规律，探讨不同灌溉定额和灌水次数对漫灌改滴灌红枣自然环境影响因子、叶片净光合速率、叶片蒸腾速率、叶片胞间CO 2 浓度和叶片气孔导度的影响，揭示不同灌溉定额和灌水次数组合下红枣土壤水分和盐分动态变化规律、土壤水分和盐分空间分布特征和一次灌水前后土壤水分、盐分变化规律，研究不同灌溉定额和灌水次数对漫灌改滴灌红枣干周、株高、新梢生长速率等生长指标的影响，对总糖、总酸和维生素C等果实品质指标的影响，以及对产量的影响，研究南疆沙区成龄红枣漫灌改滴灌条件下的耗水规律，确定最优需水量，为南疆沙区成龄红枣漫灌改滴灌高效灌溉技术提供理论依据。
5.南疆沙区滴灌红枣水肥耦合效应研究
通过对滴灌不同水肥组合的红枣土壤含水率、含盐量、全氮含量、有效钾含量、有效磷含量、生长指标（梢长、梢径）和生理指标（净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO 2 浓度、叶片水分利用效率、叶绿素相对含量）的测定，从中选择最优指标以及最佳诊断时期，得出水肥耦合对南疆红枣吸收养分影响效应，探明不同水肥组合对南疆沙区滴灌红枣土壤水分及盐分时空变化的影响规律。探求滴灌红枣所需最佳灌水量和施肥量，寻求水、肥在南疆地区对红枣产量及品质的影响的最佳水肥量。运用回归方法及归一化处理建立水肥投入与产量的数学模型，得出适宜的水肥区间。
本书针对吐哈盆地葡萄种植技术、南疆沙区枣树栽培技术滴灌应用存在的问题展开研究论述，提出滴灌条件下当地葡萄及红枣最优毛管设计参数、灌溉制度以及水肥高效利用模式。相关研究成果对提高东疆及南疆灌溉水利用系数，为当地农业及社会经济发展提供水资源保障，对指导当地葡萄、红枣种植，优化当地林果业结构，促进当地特色林果业发展，增加农民收入具有重要作用。
（1）滴灌工程的设计需要结合工程地的地理、人文、资源等特点按照滴灌系统的设计原则和规范要求进行科学合理布设。在像哈密这样极端干旱气候下发展经济林果业，尤其要采用比较先进的高效节水技术，即科学合理的果树滴灌系统。果树的生长量随着毛管铺设数量的增多而表现出更快更好的增长态势，但并非呈标准线性增长，而是趋于平缓，说明果树的生长状况并不是灌水量或者铺设的毛管越多越好。在单纯的工程投资效益方面分析：对于葡萄，在1行1管、1行2管、1行3管和1行4管4种毛管铺设方式下，滴灌系统管带及水电的投入分别为1245元/hm 2 、2400元/hm 2 、3480元/hm 2 、4545元/hm 2 ,与传统的沟灌4950元/hm 2 的投入而产量为32.25t/hm 2 相比，其产量分别为27.9t/hm 2 、34.97t/hm 2 、36.3t/hm 2 、37.8t/hm 2 ,故1行3管的毛管铺设方式最为经济合理；而对于红枣,4种毛管铺设方式下滴灌系统管带及水电的投入分别为1080元/hm 2 、1860元/hm 2 、2565元/hm 2 、3375元/hm 2 ,与传统的沟灌3225元/hm 2 的投入而产量为12t/hm 2 相比，其产量分别为 10.35t/hm 2 、13.95t/hm 2 、14.4t/hm 2 、20.55t/hm 2 ,故1行4管的毛管铺设方式最为经济合理。土壤中垂向含水量随着毛管铺设数量的增多也是增大的，水分主要集中在 20~70cm的土层深度，被果树的根系所吸收，而且每次灌水前土壤含水率都较低，建议把灌水周期适当缩短。哈密葡萄和大枣应用该滴灌系统，其生长发育状况较使用传统沟灌并无明显差异，但节水增产效益显著。葡萄和大枣的最优毛管设计和最优灌溉定额分别是 1 行 3 管的 915mm和 1 行 4 管的675mm,葡萄和大枣的纯经济效益可以分别提高4%和8%左右，而且还节约了大量的劳动量。
（2）灌水量对吐哈盆地滴灌葡萄土壤水分含量有显著影响（ P <0.05），灌水量越大，土壤含水率越大。当地葡萄吸收根系在垂直方向上主要分布在0~60cm土层内时，水平方向上主要分布在1m宽度内。在葡萄生育期内各灌水处理灌前土壤含水率偏低，应适当缩短灌水周期。葡萄在全生育期的耗水量是个动态变量，在浆果生长期耗水量最大，浆果成熟期次之，然后是新梢生长期和枝蔓成熟期，萌芽期和花期的耗水量较小；葡萄滴灌下各生育期耗水强度分别为：萌芽期 3.14~3.7mm/d,新梢生长期 4.38~5.44mm/d,花期 4.66~5.94mm/d,果实膨大期6.32~8.02mm/d,成熟期6.02~6.67mm/d,枝蔓成熟期2.66~3.58mm/d。利用彭曼—蒙蒂斯（Penman—Monteith）公式计算了当地参考作物需水量，得出了当地葡萄滴灌不同灌水量下的作物系数，其变化趋势是两头小，中间大，在浆果生长期的作物系数最大，峰值为1.34,在浆果成熟期开始减小，枝蔓成熟期剧减。葡萄在滴灌下的生长发育正常，在生育前期生长较快，后期较慢；葡萄产量不随灌水量的增加而增加，当灌水量为750mm时，产量达到最大。结合当地丰产经验，通过理论分析计算得到吐哈盆地滴灌葡萄全生育期适宜灌溉定额为745mm,总灌水次数为27次。其中，萌芽期2次，灌水量为44mm;新梢生长期5次，灌水量为140mm;花期1次，灌水量为28mm;浆果生长期 7 次，灌水量为 196mm;浆果成熟期 8 次，灌水量为224mm;枝蔓成熟期3次，灌水量为78mm;冬灌1次，灌水量为35mm。
（3）灌水因素对葡萄树耗水量的影响显著（ P <0.05），灌水因素及水肥耦合效应对耗水强度的影响极显著（ P <0.01），施肥对耗水量、耗水强度的影响不显著（ P >0.05）。不同水肥处理下葡萄全生育期总耗水量维持在665.96~902.9mm之间。浆果生长期和浆果成熟期为葡萄需水的高峰期。耗水强度随生育期的推进总体呈先增大再减小的趋势。其中W3F2处理下的耗水规律可视为区域内葡萄需水规律，结合气象数据计算的葡萄作物系数萌芽期为0.80,新梢生长期为1.09,花期为1.13,浆果生长期为1.07,浆果成熟期为1.03,枝蔓成熟期为0.82,随生育期的推进总体呈先增大再减小的趋势。水肥耦合效应及灌水因素对不同时间节点下滴灌葡萄新梢长度和茎粗的影响均达到极显著水平（ P <0.01），施肥因素对不同时间节点下滴灌葡萄新梢长度和茎粗的影响均达到显著水平（ P <0.05），不同时间节点下滴灌葡萄新梢长度和茎粗在不同水肥处理下表现为：同一施肥条件下，葡萄新梢长度和茎粗随灌水量的增加呈先增大再减小的趋势；同一灌水条件下，葡萄新梢长度和茎粗随施肥量的增加而增加。水肥耦合效应对滴灌葡萄叶片相对含水率的影响达到显著水平（ P <0.05），对叶片饱和含水率的影响达到极显著水平（ P <0.01），叶片含水率在水肥区间内呈规律性变化趋势。不同水肥处理下滴灌葡萄叶片叶绿素相对含量随生育期的推进总体呈现逐渐增大的趋势，增长速率则呈现逐渐降低趋势，且同一时间节点下，叶片叶绿素相对含量与水肥用量呈正相关。水肥耦合效应对不同生育期滴灌葡萄叶片净光合速率（ P n ）、蒸腾速率（ T r ）、气孔导度（ G s ）、胞间CO 2 浓度（ C i ）和叶片水分利用效率（ WUE ）的影响均达到极显著水平（ P <0.01），不同水肥处理滴灌葡萄 P n 、 T r 、 G s 和 WUE 均随生育期的推进呈现先增大再减小的趋势，在浆果生长期达到最大， C i 表现出相反趋势；不同生育期内各指标随水肥用量的增减均呈规律性变化趋势。水肥耦合效应对不同生育期滴灌葡萄叶片原初光化学的最大产量（ F v / F m ）、PSⅡ潜在光化学效率（ F v / F 0 ）、光化学淬灭系数（ q P ）、非光化学淬灭系数（ q N ）、光抑制程度（1— q P / q N ）、PSⅡ实际光化学量子效率（ΦPSⅡ）和表观电子传递效率（ ETR ）的影响均达到极显著水平（ P <0.01）；不同水肥处理下滴灌葡萄叶片 F v / F m 、 F v / F 0 、 q P 、ΦPSⅡ和ETR均随着生育期的推进呈现先增大再减小的趋势，在浆果生长期达到最大。而 q N 和1— q P / q N 表现出相反趋势；不同生育期内各指标随水肥用量的增减均呈规律性变化趋势。水肥耦合效应对滴灌葡萄产量、水肥利用效率及品质的影响均达到极显著水平（ P <0.01），品质指标总体在灌水量为750mm、施肥量为750kg/hm 2 时达到较优水平。基于主成分分析法和灰色关联分析法对滴灌葡萄响应指标净光合速率（ P n ）、原初光化学的最大产量（ F v / F m ）、产量、灌溉水利用效率、肥料偏生产力、可溶性固形物、可滴定酸及维生素C进行综合评价，得出最优水肥处理为灌水量 750mm、施肥量 750kg/hm 2 ,其中N300kg/hm 2 、P 2 O 5 150kg/hm 2 、K 2 O300kg/hm 2 。运用多元回归法构建滴灌葡萄各响应指标与水肥用量的二元二次回归方程，结合归一化方法，将≥0.85区域定义为合理的可接受范围，最终确定极端干旱区滴灌葡萄水肥适宜用量为：灌水量725~825mm;施肥量684~889kg/hm 2 ,其中N273.6~355.6kg/hm 2 、P 2 O 5 136.8~177.8kg/hm 2 、K 2 O273.6~355.6kg/hm 2 。
（4）灌溉定额和灌水次数对漫灌改滴灌红枣的土壤水分时空分布影响显著（ P <0.05）。时间尺度上增加灌水次数和灌溉定额有利于土壤水分保持在均衡和充足的状态,1050mm灌溉定额、18次灌水频率处理和1200mm灌溉定额、18次灌水频率处理下，在整个观测期内土壤平均含水率始终保持在较高水平。垂直分布上，灌溉定额越大，水分入渗深度越深；水平分布上，距离滴灌带越远，土壤含水率越低，在900mm、1050mm灌溉定额条件下，灌水次数越多，这种变化幅度明显。灌溉定额和灌水次数对漫灌改滴灌红枣的土壤盐分时空分布影响显著（ P <0.05）。时间尺度上各灌溉定额及灌水次数处理新梢期或花期含盐量最大，当灌溉定额和灌水次数增大时首先降低0~100cm土层深度的含盐量，灌溉定额继续增大时开始显著降低100cm以下土层深度盐分含量。垂直分布上，灌溉定额越大，淋洗深度越深，灌溉定额由900mm增加至1200mm时盐分淋洗深度由50cm增加至90cm。水平分布上，距离滴灌带越远，盐分含量越高，灌溉定额主要影响0~20cm土层深度盐分分布，灌溉定额越大，土壤平均含盐量越高，水平方向上的含盐量差值越大；灌水次数主要影响0~80cm土层深度盐分分布，灌水次数越多，水平方向含盐量差值越小。灌溉定额和灌水次数对漫灌改滴灌红枣的光合特性影响十分显著。净光合速率和气孔导度日变化呈“上升—下降—上升—下降”的双峰变化规律，两峰值相差不大，各灌水处理“光合午休”现象明显,10次灌水处理光合午休时间出现在16:00时,14次、18次灌水处理光合午休时间出现在14:00时；蒸腾速率日变化呈“上升—下降”的单峰变化趋势；胞间CO 2 浓度呈“下降—上升”的日变化规律。净光合速率日均值随着灌溉定额的增大而增大，增加灌水次数可以明显提高净光合速率，特别是在低、高灌溉定额水平条件下。灌溉定额和灌水次数对漫灌改滴灌红枣的耗水规律影响十分显著。各灌水处理耗水强度呈先增大后减小的变化趋势，表现为：白熟期>花期>膨大期>新梢期>萌芽期>完熟期，花期、膨大期阶段耗水量占整个生育期比重较大。相同灌水次数时各灌水处理整个生育期耗水量均随着灌溉定额的增加而增大，在整个生育期内增大灌溉定额显著提升了花期和膨大期的阶段耗水量。漫灌改滴灌枣树的需水关键期是花期、膨大期，要及时灌水施肥，满足水分和养分需求。灌溉定额和灌水次数对漫灌改滴灌红枣的生长和品质影响十分显著。900mm灌溉定额显著抑制了漫灌改滴灌红枣株高的生长发育，灌水次数对株高没有显著影响。1050mm、1200mm灌溉定额条件下，增加灌水次数可以减少枣树干周的生长发育速度，将更多的水分和养分供给于枣树新梢，增加新梢发生率，加快新梢生长速度。增加灌溉定额和灌水次数有利于提高红枣产量，但不利于糖分和维生素C的积累，品质会略有下降。灌溉定额和灌水次数对漫灌改滴灌红枣的产量和水分利用效率影响显著（ P <0.05）。在节约农业用水的前提下，合理的灌水组合是产出最佳的经济效益的有效方法。本试验条件下，灌溉定额1050mm、灌水次数18次处理的产量连续两年最高，水分利用效率最好,2015年为7148kg/hm 2 ,2016年为7549kg/hm 2 ,相比漫灌有效节约灌溉水量30%，提高水分利用效率50%以上。
（5）在0~40cm土层，灌水对南疆沙区滴灌红枣萌芽新梢期、花期土壤含水率，全生育期土壤含盐量的影响显著（ P <0.05），施肥对红枣萌芽新梢期土壤含盐量的影响显著（ P <0.05），水肥耦合效应对红枣全生育期土壤含水率、含盐量的影响显著（ P <0.05）；在40~100cm土层中，灌水对萌芽新梢期土壤含水率影响显著（ P <0.05），施肥对红枣全生育期影响不显著（ P >0.05），水肥交互作用对红枣全生育期的影响达到极显著水平（ P <0.01）；不同水肥处理的土壤水盐空间变化均为中等变异。对于土壤养分而言，灌水或施肥单因素对红枣花期、膨大期土壤养分的影响为显著性差异（ P <0.05）；水肥耦合效应对土壤全氮量、速效钾、速效磷均达到显著性水平（ P <0.05）或极显著水平（ P <0.01）；不同水肥处理的土壤养分空间变化均为中等变异；本试验条件下，灌水量820mm、施肥量765kg/hm 2 能使作物保持一个适宜生长的土壤养分环境。灌水因素对红枣叶片光合特性[净光合速率（ P n ）、蒸腾速率（ T r ）、气孔导度（ G s ）、胞间CO 2 浓度（ C i ）、水分利用效率（ WUE ）]、叶绿素相对含量及氮含量、红枣梢径和梢长增加量的影响显著（ P <0.05），水肥交互作用对红枣光合特性、叶绿素相对含量及氮含量、红枣梢径和梢长增加量的影响显著（ P <0.05），红枣叶片净光合速率（ P n ）与气孔导度（ G s ）日变化呈“双峰型”，蒸腾速率（ T r ）日变化呈现“单峰型”，胞间CO 2 浓度（ C i ）和叶片水分利用效率日变化呈现“单谷型”。本试验条件下，灌水量820mm、施肥量765kg/hm 2 最有利于红枣生长发育。灌水对红枣灌溉水利用效率（ iWUE ）影响达到显著性水平（ P <0.05），施肥对肥料偏生产力（ PFP ）影响达到显著性水平（ P <0.05），水肥耦合效应对红枣产量及品质指标影响均达到显著水平（ P <0.05），灌水量820mm、施肥量765kg/hm 2 组合产量最高。红枣净光合速率与蒸腾速率、气孔导度之间密切相关，叶片通过控制气孔导度的开放大小来影响红枣净光合速率和蒸腾速率，其归因于气孔因素；红枣产量与红枣梢径增加量有较好的相关关系，红枣梢径增加量在一定程度上能反映红枣产量。综合水肥耦合对滴灌红枣生理生长、产量及品质的影响，本试验条件下，最优水肥组合为灌水820mm、施肥量765kg/hm 2 （F3）。通过建立水肥投入与产量、品质回归方程，模拟计算出适宜灌水施肥量分别为 651~806mm和 708~810kg/hm 2 ,其中N311~345kg/hm 2 、P 2 O 5 156~178kg/hm 2 、K 2 O233~267kg/hm 2 ,该水肥灌溉制度为南疆地区红枣优质高效生产提供重要依据。