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改善西北黄土高原旱地果园水分条件的途径和方法一直是该地区果树稳产丰产的核心问题。利用不同地表覆盖方式旱作技术在甘肃中东部黄土高原旱地果园的示范推广较大程度地缓解了该区域降水有限及季节性干旱对果树生产的限制。本研究采用大田定位试验方法,在年均降雨量500 mm左右的西北黄土高原半干旱丘陵沟壑区选择成龄桃园,研究了垄膜保墒集雨技术(PFM)、麦草覆盖(SM)和清耕(CT)处理条件下土壤水热调控、水分平衡利用、水分利用效率、果实产量,测定分析了果实膨大期桃叶片叶绿素荧光特性、光合作用及果实品质的变化。同时对垄膜保墒集雨全年覆盖(PFM)、垄膜保墒集雨3~6月底覆盖(JM)及清耕(CT)条件下不同土层(0~30 cm和30~60 cm)土壤水热时空变化与土壤养分、矿化特性、微生物生物量、酶活性等进行了研究。研究结果与结论如下:1、与CT相比,PFM处理增加土壤温度、SM处理(P<0.05)降低了土壤温度。两种覆盖处理均增加了土壤重量含水量绝对值1.9~2.9%;年蒸散量(ET)降低了82.5 mm(SM)和49.3 mm(PFM)。覆盖条件下,水分利用效率由对照CT的5.7 kg m-3提高到了8.1(PFM)和9.0 kg m-3(SM),产量由25.2 t ha-1(CT)提高到了32.2 t ha-1(PFM)和32.5 t ha-1(SM)。2、果实迅速膨大期PFM和SM处理净光合速率日均值(PN)分别为13.1μmol m–2 s–1和12.2μmol m–2 s–1较CT 11.4μmol m–2 s–1提高了14.9%和7%;正午13:00叶绿素荧光动力学分析表明,PFM和SM与CT比较发现OJIP曲线显示CT处理J点明显升高,不同处理之间相对可变荧光强度VI差异不显著;PFM和SM较CT最大光化学效率(TR0/ABS)升高了3.8%~5.1%,光化学性能指数(PI abs)升高了36.4%~41.2%。3、土壤有机质含量的变化不同深度土壤养分含量各处理间存在差异。0~30cm土壤有机质含量PFM与CT比显著降低,JM处理变化不大;全氮含量的变化与有机质含量变化规律基本一致;土壤全磷PFM、JM与CT比均有所增加。30~60 cm土层PFM和JM土壤全磷明显较CT低。4、PFM和JM两种处理均显著提高了果园土壤有效养分成分,但两种处理之间存在差异。0~30cm土层,土壤碱解氮PFM和JM分别较对照增加了27.7%和14.6%;其中0~30cm土层有效磷PFM较JM减少了31.0%、速效钾增加了5.0%;在30~60cm土层,碱解氮PFM较JM增加了9.7%,有效磷减少了11.5%、速效钾减少了12%。5、不同深度土壤有机碳、氮、磷矿化速率不同,处理间存在差异。0~30cm土壤中有机碳、氮、磷矿化速率明显大于30~60 cm土壤的矿化速率,其中JM有机碳矿化速率最大,PFM最小;0~30cm土壤PFM和JM氮矿化速率较CT分别增加41.4%和23.7%,PFM和JM磷矿化速率较CT分别增加23.8%和10.2%,PFM氮、磷矿化速率较JM增加12.5%和11.1%;30~60cm土壤PFM氮矿化速率较JM增加10.1%。总体上PFM和JM处理土壤养分矿化速率明显高于CT。6、PFM、JM显著提高了土壤脲酶、磷酸酶的活性,降低根际过氧化氢酶活性,增加了微生物碳氮含量。其中0~30cm土壤PFM和JM较CT尿酶活性分别增加21.5%和51.42%,磷酸酶活性分别增加11.2%和21.4%,JM较PFM更有利于微生物和酶活性的提高。综上所述,PFM、SM显著提高了桃园根际土壤含水量,PFM处理提高了土壤温度,SM处理土壤温度有所降低;PFM、SM显著提高了土壤水分利用效率和产量。果实迅速膨大期PFM和SM处理提高了叶片净光合速率日均值PFM、JM提高土壤酶活性并促进了土壤有机质分解,加速了氮磷钾矿化速率,增加了土壤速效氮、磷、钾含量;提高了果品产量、改善了果实品质。垄膜保墒集雨技术JM处理(6月底揭膜)更有利于土壤环境的改善。