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石羊河流域是甘肃省河西走廊三大内陆河流域之一，该流域有限的水资源承载了过多的人口与经济活动，造成了水资源的严重匮乏。酿酒葡萄种植产业是石羊河流域乃至整个河西走廊地区重点发展产业。作为典型的内陆干旱地区，水资源匮乏、土壤盐碱化等环境条件与当地不合理的灌溉、施肥管理制度之间的矛盾严重制约了当地酿酒葡萄产业的健康发展。本文以当地酿酒葡萄“梅鹿辄”为研究对象，通过利用热平衡原理的茎流计对不同水氮条件下的酿酒葡萄在2010-2012年间进行了连续三年的茎流观测，并通过对葡萄植株叶片生长、生理，果实性状及产量和耗水的监测与测量，研究荒漠绿洲区不同水氮条件下酿酒葡萄耗水机制、生理特征及干物质积累规律，在此基础上，对不同氮素条件下的水碳耦合模拟进行了深入研究和探索。具体的研究结果如下：（1）酿酒葡萄植株对不同水分、氮素条件表现出不同的响应特征。施氮量的增加会促进植株叶面积的生长和叶绿素含量的升高，但会降低作物根系的生长量，而一定程度上的水分亏缺会导致葡萄的细根向深层方向增长；在传统灌溉方式下，一定程度上施氮量的增加会提高作物的产量，并降低作物耗水，但同时会有限降低酿酒葡萄可溶性固形物含量；水分亏缺会在降低作物产量的同时提高浆果可溶性固形物含量，而小管出流灌溉会在一定范围内提高高氮条件下的可溶性固形物含量。（2）酿酒葡萄液流在生育初期与叶面积呈很强的线性关系，而在中后期，各环境因子成为影响液流的主要因素。通过区分晴天（日照百分率＞60%）和阴天（日照百分率＜60%）后发现，在生育中后期，葡萄植株液流对净辐射、大气温湿度和土壤水分在不同天气下的响应形式存在显著差异：阴天液流与辐射和大气温湿度的相关性明显高于晴天，而液流与土壤水分的相关性则明显低于晴天；不同天气条件下影响液流的主要气象因子亦有所不同：晴天主要为净辐射，阴天则主要为空气相对湿度。（3）在全生育期内，酿酒葡萄茎液流量的日变化都表现出明显的呈单峰或双峰曲线而变化的规律；酿酒葡萄生育期内的日茎液流量呈现明显的季节变化特征，生育前期和后期液流较低，中期液流较高。适量的提高施氮量会提高茎液流速率，而当年总施氮量达到260kg/ha以上时，土壤氮素过多导致的土壤基质势降低会降低酿酒葡萄的茎液流速率，如2011年，全生育期高(HN)、中(MN)、低氮(LN)的单位茎干截面积累加量分别为：20.30L/cm~2、30.94L/cm~2和34.70L/cm~2，中氮和低氮处理的液流量累加值分别是高氮的1.52倍和1.71倍。（4）土壤水分亏缺会导致叶片光合速率的降低，但适度水分亏缺会提高酿酒葡萄的叶片水分利用效率。在果实生长前期，高氮条件下水分亏缺会有限降低光合速率，但叶片水分利用效率提高1.7%，而在果实生长中后期，土壤含水量在55%θf条件下光合速率不仅略有提升，且水分利用效率达到1.70μmol·CO2·(mmol·H2O)-1，高于其他各处理。通过光合、气孔导度、蒸腾速率以及叶片水分利用效率对光强响应曲线的研究可以看出，氮素通过控制气孔的开度，调节蒸腾速率，并在改善植株生理特性的基础上提高植株的最大净光合速率、表观量子效率等光合指标，从而达到提高叶片水分利用效率的目的。（5）通过对西北旱区不同氮素条件下的酿酒葡萄采用MAESTRA模型模拟蒸腾速率和净同化速率后发现，对不同氮素条件下的酿酒葡萄参数化后会得到不同的模型参数，氮素的提升改变了植株的叶面积、光合行为及气孔行为，因此，本文在对不同氮素条件下酿酒葡萄的模型模拟过程中，考虑了氮素对模型生理参数和物理参数两方面的影响，且在酿酒葡萄全生育期内不同的时间采用不同的生理参数可以提高模型精度。从模拟结果可以看出，不同氮素条件下的全生育期净光合速率在初期并无太大差别，从7月开始，由于氮素对植物生理指标和物理指标的影响， HN净光合速率逐渐高于其它处理，直至生育期末，施氮量的不同也影响了植株干物质量的积累。