黄土高原是我国苹果的主产区之一,水分和氮肥在苹果树的生理生长和产量等方面均发挥着重要作用。通过大田试验,研究不同肥液浓度涌泉根灌自由入渗和双点源交汇入渗土壤水氮运移的特性,研究灌水器埋深对双点源入渗土壤水氮运移特性的影响,并以黄土高原陕北山地苹果树为研究对象,研究水氮耦合对苹果树生理生长、产量、净效益以及水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(NPFP)的影响,在此基础上对苹果树的水氮耦合效应进行综合评价。主要研究成果如下:(1)肥液浓度对涌泉根灌单点源入渗以及双点源交汇入渗土壤水氮运移特性均有明显影响。累计入渗量与入渗历时符合Kostiakov模型,肥液浓度对土壤累计入渗量和入渗率均有明显的促进作用,并使土壤入渗迅速达到稳定。肥液浓度能明显促进湿润锋运移,湿润锋运移距离与入渗历时之间呈幂函数关系;肥液浓度越高,双点源入渗就越早交汇,肥液浓度与交汇时间之间呈幂函数关系。肥液明显提高了土壤含水率,与自由入渗相比,交汇面处土壤含水率明显提高;再分布期间,含水率峰值逐渐下移,分布也趋于均匀。灌水结束时,铵态氮主要分布在灌水器附近,肥液浓度越大,铵态氮的浓度也越高,肥液对铵态氮的分布范围有明显的促进作用;再分布期间,浅层土壤中铵态氮浓度逐渐降低,而深层土壤中铵态氮的浓度逐渐增大。灌水结束时,硝态氮分布与土壤水分的类似,再分布期间,浅层土壤中硝态氮浓度先降低后增加,而深层土壤中硝态氮的浓度逐渐增加。(2)灌水器埋深对涌泉根灌双点源交汇入渗土壤水氮运移特性有明显影响。埋深越大,累计入渗量及稳渗率越小,累计入渗量与入渗历时之间呈幂函数关系。埋深越大,交汇入渗时间越短,且交汇时间与灌水器埋深之间呈对数函数关系。埋深相同时,灌水器外侧湿润锋运移距离与入渗历时之间呈幂函数关系,而交汇面处湿润锋运移距离与入渗历时之间呈对数函数关系,且埋深越大,湿润锋在灌水器内外两侧的运移距离均越小。在灌水器外侧,埋深越大,土壤水分、铵态氮和硝态氮的平均含量均越小,而埋深对铵态氮的分布起促进作用;在灌水器内侧,距离灌水器越近,埋深对含水率的影响越大,且对浅层的影响要大于深层。再分布期间,在灌水器内外两侧,含水率分布均趋于均匀,铵态氮的平均浓度随着埋深的增大而有所下降,埋深增大,铵态氮在再分布期间的降幅就越小,而埋深越大,其对深层硝态氮的浓度变化影响就越大。(3)以肥液浓度为15 g/L为例,运用Hydrus-3D软件对涌泉根灌自由入渗及双点源交汇入渗土壤水氮运移过程进行了模拟,并对模拟精度进行了验证。结果表明Hydrus-3D软件对涌泉根灌自由入渗和双点源交汇入渗土壤水分运移的模拟效果均较好。对自由入渗,Hydrus-3D软件对0～80 cm铵态氮和硝态氮运移的模拟效果均较好,对80～100 cm 土层,Hydrus-3D软件对铵态氮的模拟精度较高,而对硝态氮的模拟精度较低;对双点源交汇入渗,Hydrus-3D软件对0～80 cm铵态氮和硝态氮的运移模拟精度均较高,而对80～100cm铵态氮和硝态氮的模拟效果均较差。(4)在2017年和2018年,土壤水分处理对苹果树萌芽展叶期内土壤含水率的影响均最大。在一定范围内增加水氮投入可以促进苹果树的新稍生长,当土壤含水率和施氮量分别为75%～90%θ田和0.50 kg/株时,新稍长度最大;苹果树叶面积指数(LAI)对应的最优施氮量为0.50 kg/株,而土壤含水率梯度对LAI的影响不大。施氮量0.50 kg/株能显著促进苹果树单果体积(SFV)增大;而土壤水分对SFV的影响与施氮量密切相关,当施氮量超过0.50 kg/株时,SFV在75%～90%θ田和60%～75%θ田之间差异不显著,但显著大于45%～60%θ田所对应的SFV,当施氮量小于0.40 kg/株时,SFV在不同土壤含水率梯度之间差异不显著。(5)水氮耦合对苹果树的产量、净效益以及水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产(NPFP)影响显著。产量随施氮量的增加而先增大后减小,施氮量相同时,当土壤含水率梯度从45%～60%θ田增大至60%～75%θ田时,产量显著增加,当土壤含水率梯度从60%～75%θ田继续增大至75%～90%θ田时,产量的变化与施氮量有关,但差异不显著。与增加灌水量相比,增施氮肥对净效益的促进效果更显著;当土壤含水率梯度相同时,随着施氮量的增加,WUE先增大后减小,而NPFP逐渐减小;当施氮量相同时,随着土壤含水率梯度的增加,WUE和NPFP均先增加后减小。(6)运用灰色关联模型、模糊评判法以及极大似然法对苹果树水氮耦合效应进行了综合评价,并对水氮投入方案进行了优选,结果表明,该三种模型均可用于苹果树水氮投入量的优选。综合分析表明,当土壤含水率处于75%～90%θ田,施氮量为0.50 kg/株时,可以实现苹果树产量、净效益以及WUE和NPFP综合效益的最大化。