全 文 ：书不同覆盖措施下苹果园土壤水文差异
张义１，２，谢永生１
（１．西北农林科技大学，中国科学院水利部水土保持研究所，陕西 杨凌７１２１００；２．中国科学院
地球环境研究所 黄土与第四纪地质国家重点实验室，陕西 西安７１００７５）
摘要：为探清不同地表覆盖措施（清耕处理、生草处理、地膜覆盖、秸秆覆盖和砂石覆盖）对苹果园土壤水文状况的
影响，利用水分中子仪于２００７年１０月－２００９年１０月对黄土高原红富士苹果园土壤水分状况进行定位监测，并同
时调查苹果产量。结果表明，果园土壤水分年周期可划分为春夏失墒期、夏秋增墒期和冬春稳墒期３个时期；３个
时期中０～６００ｃｍ深土壤剖面水分均为砂石覆盖处理最低，地膜覆盖处理最高；雨季后，不同覆盖的土壤水分均得
到恢复，其中，砂石覆盖处理恢复率最高（１０．５２％），其次为秸秆覆盖处理（９．４７％），清耕处理恢复率最低
（６．５３％），最大恢复深度（年周期最大入渗深度）可达２６０ｃｍ上下；结合产量因素得出，各处理的水分利用效率分
别为，清耕处理３５．７５ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２）、生草处理４０．３１ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２）、地膜覆盖４７．８１ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２）、秸秆覆
盖５８．９９ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２）、砂石覆盖８０．２５ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２）。所以，在黄土高原地区，砂石覆盖应是改善果园土壤
水文状况的适宜地表覆盖措施。
关键词：苹果园；土壤水分；地表覆盖；产量；水分利用效率
中图分类号：Ｓ１５２．７　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１１）０２００８５０８
　 黄土高原地区是我国重要的优质苹果（犕犪犾狌狊狆狌犿犻犾犪）产区，以渭北旱塬为代表的黄土高原苹果产业已成为
促进该区域经济发展、改善生态环境的支柱产业［１］。然而由于该地区处于半湿润易旱地区，土壤水分成为限制果
品质量和产量的关键因子［２］。多年来，众多科学工作者为保蓄土壤水分，提高水分利用率做了大量卓有成效的研
究［３５］，其中之一就是采用地表覆盖技术［６］。
地表覆盖技术是改善农田小气候的重要措施之一，不仅具有明显的蓄水保墒、保持水土的功能，还有保护土
壤结构、调节地温、抑制杂草等多种作用［７９］，在生产应用中效果、效益显著，深受世界各国重视，覆盖材料和技术
迅速发展，应用面积不断扩大，为旱地农业持续发展发挥了重大作用。Ｓｉｒｒｉｎｅ等［１０］研究证实，通过地表覆盖管理
技术，在化肥施用量减少一半的情况下，果实产量不会降低。曹李兴等［１１］对闽北地区地膜覆盖葡萄园的研究指
出，不同材料的地膜均能够提高土壤浅层地温，并改善葡萄（犞犻狋犻狊狏犻狀犻犳犲狉犪）品质。孟林等［１２］在苹果园间种三叶
草（犜狉犻犳狅犾犻狌犿狉犲狆犲狀狊），并与传统清耕果园小环境作对比指出，间种三叶草能有效改善园区地温和气温，提高园
区空气相对湿度。崔向新等［１３］在内蒙古希拉穆仁草原对秸秆覆盖下土壤物理性质的差异进行研究指出，秸秆覆
盖的调温效应表现为高温时具有“降温作用”，低温时具有“保温效应”。
国内外有关果园地表覆盖技术的研究多是单一覆盖措施的环境效应分析，而对于同一地区同一生态系统下
不同覆盖措施间的环境响应研究不多。本研究通过分析不同覆盖措施（清耕处理、生草处理、地膜覆盖、秸秆覆盖
和砂石覆盖）对果园土壤水分的影响及产量差异，来探究地表覆盖技术对果园土壤水文状况的影响，以期提出改
善该区域果园土壤水文状况的适宜技术，为实现该区域果业的健康持续发展提供科学指导。
１　材料与方法
１．１　试验区自然概况
试验在位于陕西省长武县的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行。该站海拔１２００ｍ，地貌类型
第２０卷　第２期
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２
草　业　学　报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ 　　
８５－９２
２０１１年４月
 收稿日期：２０１００２２３；改回日期：２０１００３２６
基金项目：国家科技支撑计划项目农田水土保持关键技术研究与示范（２０１１ＢＡＤ３１Ｂ０１），水利部公益性行业科研专项经费项目（２０１００１０３６）和
水利部公益性行业科研专项经费项目（２００９０１０５１）资助。
作者简介：张义（１９８４），男，河南郑州人，硕士。Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙｉ．ｚｙ＠ｍｓｎ．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｙｓｘｉｅ＠ｍｓ．ｉｓｗｃ．ａｃ．ｃｎ
为黄土高原南部典型高塬沟壑地貌，属暖温带半湿润大陆性季风气候，年均气温９．１℃，无霜期１７１ｄ，年平均降
水量５７８．５ｍｍ，≥１０℃年积温３０２９℃，极端最高气温３２．４℃，极端最低气温－１９．６℃，年日照时数２２３０ｈ，日
照率５１％，年辐射总量４８３７ｋＪ／ｃｍ２。土壤为中壤质黑垆土，总孔隙度４７．５％～５６．０％。０～１，１～２，２～３和３
～６ｍ剖面内平均容重分别为１．３４，１．２８，１．３１和１．３０ｇ／ｃｍ３［１４］。根据实测水分特征曲线得出的水分常数分别
是：田间持水量２３％ （３×１０４Ｐａ时的含水率），萎蔫系数１０．６％ （１．５×１０６Ｐａ）［１５］。
试验果园面积９３３ｍ２，建园时间为２０００年，主栽品种为长枝红富士，株行距３．５ｍ×４．０ｍ，南北走向，无灌
溉条件，主要依靠天然降水补充水分。园区果树生长健壮，树势中等，无病虫害，果树生长管理状况在该区域具有
代表性。
１．２　试验设计
本试验于２００６年４月布设，共设５个处理，分别为清耕处理、生草处理、地膜覆盖、秸秆覆盖和砂石覆盖，其
中，将清耕处理设为对照。完全随机排列，各试验小区施肥量一致，各小区面积均为１８６ｍ２，树体管理统一按一
般方法进行，全部进行套袋生产。
清耕处理为无任何覆盖措施的苹果栽培，试验期间人工除草；生草处理采用草种为白三叶草，撒播草籽量为
５０ｋｇ／ｈｍ２，全园生草，于每年３月根据三叶草生长状况适当补栽；地膜覆盖处理选用厚度为０．０１５ｍｍ的无色透
明聚乙烯塑料膜，在行间树冠正投影区域覆盖，并于每年１１月更换地膜，重新铺设；秸秆覆盖处理材料为小麦秸
秆，覆盖厚度为１５ｃｍ，于每年１１月适量增加以保证１５ｃｍ的覆盖厚度；砂石覆盖处理的砂石直径为２～５ｃｍ，覆
盖厚度为４ｃｍ左右。
１．３　测定项目和方法
１．３．１　土壤水分监测　采用美国ＣＮＣ５０３Ｂ（ＤＲ）型中子仪定位测定６ｍ深度范围内的土壤含水量（容积含水
量，下同），全园按“Ｓ”形路线埋设１５个６３０ｃｍ长铝制中子管（地表外露３０ｃｍ），其中每试验小区埋设３个，于每
月１日和１５日测定土壤水分，若遇雨雪天气后延。０～１００ｃｍ土层每１０ｃｍ测定１次，１００～６００ｃｍ土层每２０
ｃｍ测定１次，每个处理３次重复。
１．３．２　其他数据来源　在果实采收季节，实地调查不同处理的果实产量。大气降水量由中国科学院长武黄土高
原农业生态试验站提供。
１．４　数据处理
土壤水分计算公式：θ狏＝犪＋犫·（犮狀狋／狊狋犱），式中，θ狏 为土壤容积百分含量（％）；犪、犫分别为标定方程的截距和
斜率；犮狀狋为中子仪在土壤中测定的原始数据；狊狋犱为中子仪在室内标准条件下的标准计数；犮狀狋／狊狋犱为计数比。
水分利用效率（ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ＷＵＥ）计算公式［１６］：犠犝犈 （ｋｇ／ｍｍ·ｈｍ２）＝犢／犈犜，式中，犢 为经济产
量（ｋｇ／ｈｍ２）；犈犜为果树生长活动期内的蒸散量（ｍｍ）。犈犜＝犘－Δ犛，式中，犘 是果树生长活动期的降水量
（ｍｍ），犛是果树生长活动期土壤剖面水分含量（ｍｍ）之差。
采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２００７软件进行数据处理及作图，采用ＤＰＳｖ３．０１软件进行单因素方差分析（ＡＮＯＶＡ）
及多重比较（Ｄｕｎｃａｎ法）。
２　结果与分析
２．１　不同覆盖措施土壤贮水量的动态变化
黄土高原地区土壤水分主要依靠大气降水补偿［１７］，因而受降水季节性分布的影响，土壤水分也发生相应的
季节性变化。然而土壤水分的这种季节变化虽与气候上的干湿季有一致性，但并不完全吻合（图１），不同覆盖措
施下，土壤水分补偿效果显现的时间均比降水量最大值出现的时间滞后１个月左右。这主要是由于土壤水分的
垂直输送具有滞后性引起的，并说明土壤水分向下再分配可持续较长的时间，不过覆盖没有影响土壤水分补偿的
滞后时间。
根据果园土壤贮水量的动态变化（图１），各处理土壤贮水量在年周期内的变化趋势一致，年际间重现性较
好，果园土壤水分在年周期内经历３个时期：１）春夏失墒期（４－７月），此期，土壤水分一直处于下降阶段，这主要
是由于该时段内果树生长需水量增加，而该时期及其前期降水稀少，加之空气温度和地面温度升高，加剧了土壤
６８ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２
毛管水分运动和土壤蒸发。而且在冬春连旱年份（２００９年），土壤失墒现象更为明显。２）夏秋雨季增墒期（７－１０
月），７月黄土高原地区进入雨季［１８］，该时期的平均降水量可占全年平均降水量的６７．６０％，而果树需水量逐渐减
小［１９］，土壤水分开始恢复与积累，随着这一时期的结束，土壤剖面含水量达到年内的最高值。３）冬春稳墒期（１１
月－翌年３月），冬季气温较低，降水极少，土壤封冻后蒸发缓慢，且果树处于休眠期，需水量较少，土壤水分呈稳
定状态；春季解冻后果树处于萌芽期，需水量也不大，导致土壤墒情较为稳定。
研究时段内（２００７年１０月－２００９年１０月）不同覆盖措施果园土壤平均贮水量，地膜覆盖（１５７０．１８ｍｍ）＞
生草处理（１５４０．９８ｍｍ）＞秸秆覆盖（１５１９．９６ｍｍ）＞清耕处理（１４９９．８６ｍｍ）＞砂石覆盖（１４８０．９０ｍｍ）。经
Ｄｕｎｃａｎ新复极差法检验显示，除砂石覆盖与清耕处理差异不显著（犘＞０．０５）外，其他覆盖措施土壤贮水量均显
著多于清耕处理的土壤贮水量（犘＜０．０５）。
图１　试验区月降水量及不同覆盖措施土壤６犿月贮水量动态变化（２００７年１０月－２００９年１０月）
犉犻犵．１　犕狅狀狋犺犾狔狏犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳狉犪犻狀犳犪犾犪狀犱狊狅犻犾狑犪狋犲狉狊狋狅狉犪犵犲狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋
犿狌犾犮犺犻狀犵犳狉狅犿犗犮狋狅犫犲狉２００７狋狅犗犮狋狅犫犲狉２００９犻狀犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾犪狉犲犪
２．２　土壤水分在不同时期不同覆盖措施下的剖面分布
土壤水分的剖面分布主要受降水、土壤蒸发、植物耗水等相互作用的影响，同时不同植被覆盖也对其具有重
要的影响［２０，２１］。结合土壤贮水量年周期内的３个时期，选择７月、１０月和１月分别代表春夏失墒期、夏秋增墒期
和冬春稳墒期进行剖面典型分析。
２．２．１　春夏失墒期（７月）土壤剖面水分变化　４－７月果树生长旺盛，需水量持续增加，但大气降水较少，只占年
降水量的２７％，使该时期末土壤水分含量降到一年中的最低值（图１），所以选择７月的土壤水分剖面分布作为该
阶段的代表进行典型分析。
将观测期内各年７月份的土壤含水量平均后进行分析（图２ａ），各处理的土壤水分从表层到深层均呈增－减
－稳的变化趋势，但变化差异较小（平均变异系数１０．３０％）。在０～１００ｃｍ剖面内，受降水和土壤蒸发的影响，
土壤水分先后经历了增－减剧烈变化；该层生草处理的土壤含水量显著低于其他处理（犘＜０．０５），这主要是由于
三叶草的蒸腾作用而导致土壤失水，其他各处理间土壤水分差异均不显著（犘＞０．０５）。１００ｃｍ以下剖面各处理
的土壤水分趋于稳定，且随土层的加深各处理土壤水分含量均略有增加；在该层次的不同覆盖措施中，砂石覆盖
土壤含水量显著低于其他各处理（犘＜０．０５）。
该时期０～６００ｃｍ深剖面各处理各层次的土壤平均含水量在２０％～２６％波动，且果树在该时期耗水量较大
而补充量较小，导致土壤水分相对于其他时期含量整体偏低，但上下均一，变异较小。此时，剖面平均含水量：砂
石覆盖（２２．１２％）＜清耕处理（２３．１３％）＜生草处理（２３．１５％）＜秸秆覆盖（２３．４５％）＜地膜覆盖（２４．２４％）。
７８第２０卷第２期 草业学报２０１１年
２．２．２　夏秋增墒期（１０月）土壤剖面水分变化　７－１０
图２　不同覆盖措施土壤水分的剖面分布
犉犻犵．２　犜犺犲犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狅犳狊狅犻犾狑犪狋犲狉犮狅狀狋犲狀狋犻狀
狊狅犻犾狆狉狅犳犻犾犲狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犿狌犾犮犺犻狀犵
月为黄土高原地区的雨季，降水量可占全年总降水量
的６７．７％，加之此时期果实趋于成熟，生理蒸腾耗水
减少，土壤水分得以逐渐恢复，使该时期末土壤水分含
量达到一年中的最大值（图１），所以选择１０月的土壤
水分剖面分布作为该阶段的代表进行典型分析。
通过观测期内各年１０月份的土壤平均含水量剖
面分布（图２ｂ）可以看出，０～１００ｃｍ内的土壤水分得
到明显恢复，并不断向下渗透。该层次不同覆盖土壤
平均含水量：清耕处理 （２９．６２％）＞生草处理（２９．５９％）
＞秸秆覆盖（２９．５６％）＞地膜覆盖（２９．５４％）＞砂石覆
盖（２８．３８％），说明砂石覆盖和地膜覆盖土壤水分向下
渗透量最大，而且各处理的土壤水分已基本达到田间
持水量的水平。１００～２６０ｃｍ为苹果树根系的主要吸
水区域，在该区域土壤水分由于被根系吸收尚未恢复
而迅速减少，不同处理的平均水分含量为：地膜覆盖
（２５．８８％）＞砂石覆盖（２５．１７％）＞秸秆覆盖（２５．００％）
＞生草处理（２４．４９％）＞清耕处理（２４．２１％），其排序基
本与０～１００ｃｍ的土壤水分排序相反，间接说明此层
水分来源于土壤上层水分的下渗。另外，该层次是苹
果树根系的集中分布区域，提高该层次的土壤含水量
可以起到提高土壤水分利用率的作用。２６０ｃｍ以下
剖面，各处理的土壤含水量随土层深度的加深而增加；
在该层次的不同覆盖措施中，砂石覆盖土壤含水量显
著低于其他各处理（犘＜０．０５），地膜覆盖土壤含水量
显著高于其他各处理（犘＜０．０５）。
该时期０～６００ｃｍ剖面各处理各层次的土壤平均
含水量在２０％～３５％波动，变异较大，剖面平均含水
量：砂石覆盖（２４．６６％）＜清耕处理（２５．４７％）＜秸秆
覆盖（２５．７５％）＜生草处理（２５．８２％）＜地膜覆盖
（２６．５０％）。
２．２．３　冬春稳墒期（１月）土壤剖面水分变化　１１月
－翌年３月为苹果树的休眠期和萌芽初期，果树所需
水分极少，同时该时期的大气降水量也仅占全年总降
水量的５％左右，土壤水分总量较为稳定（图１），剖面
水分分布主要表现为上层水分的下渗。选择该时期的
中期１月土壤水分剖面分布作典型分析。
结果显示，各处理的土壤水分恢复深度已基本达
到１８０ｃｍ上下（图２ｃ）。由于此时苹果树对土壤水分
的影响已经很小，土壤水分的差异主要受到不同覆盖
处理的作用，所以此时期０～１８０ｃｍ的剖面区间最能
说明不同覆盖措施的蓄水保水效应。在该区间内各处
８８ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２
理的平均含水量：地膜覆盖（２７．１６％）＞秸秆覆盖（２６．７０％）＞砂石覆盖（２６．６０％）＞生草处理（２６．２４％）＞清耕
（２５．４７％），可见各覆盖措施均能不同程度的提高土壤保水能力。１８０～２６０ｃｍ土壤含水量与上层相比虽有降
低，但与前一时期相比又有提高，说明此时土壤水分仍在继续下渗，不过尚未恢复至最佳水平。２６０ｃｍ以下剖
面，各处理的土壤含水量随土层深度的加深而增加；在该范围的不同覆盖措施中，地膜覆盖和生草处理土壤含水
量显著高于清耕处理（犘＜０．０５），而砂石覆盖和秸秆覆盖与清耕相比差异不显著（犘＞０．０５）。
随着土壤水分的持续下渗，该时期０～６００ｃｍ剖面内各层次间土壤水分含量差异趋于减小；各处理的剖面平
均含水量：砂石覆盖（２４．４２％）＜清耕处理（２５．５２％）＜秸秆覆盖（２５．５６％）＜生草处理（２６．２４％）＜地膜覆盖
（２６．７２％）。
２．３　雨季降水对土壤水分的补偿作用
大气降水是黄土高原地区土壤水分的重要来源，
且降水季节性分布不均。７－９月的降水量可占全年
降水量的６０％以上，是黄土高原地区的雨季。因此，
雨季降水的补偿作用使得果园土壤水分得以补充和恢
复。
各覆盖措施在２００８和２００９年雨季后土壤水分的
恢复率均高于清耕（表１），并且砂石覆盖和秸秆覆盖
在这两年的水分恢复率与清耕相比，差异均达到显著
水平（犘＜０．０５），表明进行地表覆盖管理可有效的减
少土面蒸发，提高降水在土壤中的保蓄，且砂石覆盖效
果最为显著。
２．４　不同覆盖措施对果树水分利用效率的影响
表１　不同覆盖措施雨季后比雨季前土壤水分增加的百分率
犜犪犫犾犲１　犐狀犮狉犲犪狊犻狀犵狆犲狉犮犲狀狋犪犵犲狅犳狊狅犻犾犿狅犻狊狋狌狉犲犪犳狋犲狉狋犺犲
狉犪犻狀狔狊犲犪狊狅狀狋犺犪狀狋犺犲犫犲犵犵犻狀犵狉犪犻狀狔狊犲犪狊狅狀
狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犿狌犾犮犺犻狀犵 ％
处理Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
年Ｙｅａｒ
２００８ ２００９ 平均 Ｍｅａｎ
清耕Ｃｌｅａｎｔｉｌａｇｅ ５．５０ｂ ７．５７ｃ ６．５３
生草Ｇｒａｓｓｃｏｖｅｒ ６．２０ｂ ８．８４ｂ ７．５２
地膜覆盖Ｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇ ５．６６ｂ ９．３３ｂ ７．４９
秸秆覆盖Ｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ ８．６２ａ １０．３３ａ ９．４７
砂石覆盖Ｇｒａｖｅｌｍｕｌｃｈｉｎｇ ９．２０ａ １１．８５ａ １０．５２
　同列不同小写字母表示差异显著（犘＜０．０５）。下同。
　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｍｅａｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ
ａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
　　水分利用效率是衡量植物耗水量与物质生产量之间关系的重要参数，也是节水农业的重要指标［２２，２３］。２００８
年果树生长期降水量为４５８．９ｍｍ，２００９年为４０２．４ｍｍ。不同覆盖措施果树的产量及对水分的利用率见表２。
２００８年，砂石覆盖处理的果实产量最高，为２６６５５ｋｇ／ｈｍ２，比清耕处理高１３５．６３％；生草处理的果实产量最
低，仅为１０７７０ｋｇ／ｈｍ２。２００９年各处理的果实产量均明显低于２００８年，其最高产量为地膜覆盖，也仅为１２１５０
ｋｇ／ｈｍ２，２年间各处理的产量均出现明显的“大小年”现象。２年的产量取平均值，得出砂石覆盖产量最高，生草
处理产量最低，两者相差９０．３６％，其主要原因是由于果园地表生草吸收了土壤中的一部分养分，草与果树在营
养吸收上形成了一定的竞争关系。
２年间不同覆盖措施下果树的水分利用率均高于清耕（表２），并且砂石覆盖的水分利用率均是最高，而蒸散
量最低。说明进行地表覆盖可以减少蒸散量，提高水分利用率。但是在降水量较少的２００９年砂石覆盖和秸秆覆
盖的水分利用率分别比降水量较多的２００８年降低４３％和３５％，而其他处理却略有提高，这其中的原因尚不明
确。２年的水分利用率取平均值可以得出，生草处理、地膜覆盖、秸秆覆盖和砂石覆盖处理分别比清耕处理的水
分利用率提高１２．７４％，３３．７１％，６５．００％和１２４．４４％。方差分析与多重比较结果显示，砂石覆盖降低蒸散量，提
高水分利用率的作用最为显著。
３　讨论
土壤水分是黄土高原地区农业生产的主要限制因子［２４］，在有限的水资源条件下利用适宜的生产技术提高土
壤水分的利用率是提高当地农业生产效益，降低生产耗能的关键。胡实等［２５］研究表明生草和秸秆覆盖能够提高
桔园旱季土壤的贮水能力。李玲玲等［２６］研究发现秸秆覆盖可以提高小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）水分利用率和产
量。本研究通过选取５种地表管理措施，将其水文状况作对比分析得出，地表覆盖技术能够显著减少苹果园土壤
蒸发，提高水分利用率。其中，地膜覆盖土壤含水量最高，但其水分利用率较低，这可能是由于覆膜影响了土壤通
透性，造成根系活力的降低。砂石覆盖在果树生长的各个时期土壤含水量虽然都是最低的，但其产量却是最高，
９８第２０卷第２期 草业学报２０１１年
表２　不同覆盖模式下果树的产量及水分利用效率
犜犪犫犾犲２　犢犻犲犾犱犪狀犱狑犪狋犲狉狌狊犲犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犿狌犾犮犺犻狀犵
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
２００８年 Ｙｅａｒ
产量
Ｙｉｅｌｄ
（ｋｇ／ｈｍ２）
耗水量 Ｗａｔｅｒ
Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ
（ｍｍ）
蒸散量
ＥＴ
（ｍｍ）
水分利用率
ＷＵＥ
（ｋｇ／ｍｍ·ｈｍ２）
２００９年 Ｙｅａｒ
产量
Ｙｉｅｌｄ
（ｋｇ／ｈｍ２）
耗水量 Ｗａｔｅｒ
Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ
（ｍｍ）
蒸散量
ＥＴ
（ｍｍ）
水分利用率
ＷＵＥ
（ｋｇ／ｍｍ·ｈｍ２）
平均 Ｍｅａｎ
产量
Ｙｉｅｌｄ
（ｋｇ／ｈｍ２）
水分利用率
ＷＵＥ
（ｋｇ／ｍｍ·ｈｍ２）
清耕Ｃｌｅａｎｔｉｌａｇｅ １１３１０ １１２．４８ ３４６．４２ ３２．６５ｄ ９０００ １７０．７９ ２３１．６１ ３８．８６ｃ １０１５５．０ ３５．７５
生草Ｇｒａｓｓｃｏｖｅｒ １０７７０ １３３．１１ ３２５．７９ ３３．０６ｄ ９０００ ２１３．１７ １８９．２３ ４７．５６ｂ ９８８５．０ ４０．３１
地膜覆盖
Ｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇ
１４８７３ １２４．５０ ３３４．４０ ４４．４８ｃ １２１５０ １６４．７９ ２３７．６１ ５１．１３ａ １３５１１．５ ４７．８１
秸秆覆盖
Ｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ
２３８４３ １４８．７６ ３１０．１４ ７６．８８ｂ ９７５０ １６５．２１ ２３７．１９ ４１．１１ｂ １６７９６．５ ５８．９９
砂石覆盖
Ｇｒａｖｅｌｍｕｌｃｈｉｎｇ
２６６５５ １９８．１４ ２６０．７６ １０２．２３ａ １０９８０ ２１３．９５ １８８．４５ ５８．２７ａ １８８１７．５ ８０．２５
　蒸散量：ＥＴ，ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ；水分利用率：ＷＵＥ，ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．
较高的产量自然会增加土壤水分消耗的绝对量，综合看来在几种覆盖措施中砂石覆盖的水分利用率是最高的，达
到８０．２５ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２），而且它对土壤水分的补偿率也最高，蒸散量最低。所以，在黄土高原地区，砂石覆盖应
是改善果园土壤水文状况的适宜技术。
通过年周期内土壤水分在剖面上的补偿及恢复状况可以推知，果园土壤水分下渗深度可达２６０ｃｍ上下，虽
与郝明德［２７］研究的该地区农田土壤水分下渗深度为３００ｃｍ的结论相比偏低，但已超过了果树根系的主要吸水
区，因此从土壤水分空间变化来讲，土壤水分的恢复深度有利于果树翌年生长期对土壤水分的吸收。在果园土壤
水分变化的３个时期中，夏秋增墒期和冬春稳墒期土壤墒情较好，春夏失墒期墒情较差，而此时又是苹果树生长
的关键时期，提高该时期的土壤水分对增强树势，提高果实品质的作用最为显著［２８］。因此借助一定的调控技术
以改善此时期的土壤水分状况具有重要意义，而这一技术方法还有待探索。
本研究得出砂石覆盖不仅能够提高水分利用率，还能提高果实产量，尤其是丰水年，增产效果最为显著，其产
量可比清耕提高１３５．６３％。但是较高的产量就需要消耗较多的水分，导致砂石覆盖的土壤水分总量最低，若遇
欠水年，果实产量与其他处理相比降低幅度最大，果树生产稳定性受到影响，因此，就需要对其进行生产力调控，
通过控制果树的产量来降低果树对土壤水分消耗的绝对量，实现果树的持续优质稳产，这方面的研究目前正在进
行中［２９］。
４　结论
本研究对黄土高原地区不同地表覆盖措施下果园土壤水文状况进行分析，结果显示，土壤水分补偿效果显现
的时间均比降水量最大值出现的时间滞后１个月左右，但覆盖没有影响土壤水分补偿的滞后时间。根据果园土
壤水分年周期的变化，可划分为春夏失墒期、夏秋增墒期和冬春稳定期３个时期，各时期土壤６００ｃｍ剖面含水量
均为砂石覆盖最低，地膜覆盖最高。
雨季后，各处理的土壤水分均得到显著恢复，恢复深度（年周期最大入渗深度）可达２６０ｃｍ上下。与雨季前
各处理的土壤水分含量相比，清耕处理、生草处理、地膜覆盖、秸秆覆盖和砂石覆盖的土壤水分含量分别增加了
６．５３％，７．５２％，７．４９％，９．４７％和１０．５２％。
与清耕处理相比，除生草处理果实产量降低外，其他覆盖措施均能不同程度的提高果实产量，尤以砂石覆盖
效果最为明显。进行地表覆盖均能不同程度的降低土壤蒸发，并提高水分利用效率，各处理的水分利用效率如
下：清耕处理３５．７５ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２）、生草处理４０．３１ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２）、地膜覆盖处理４７．８１ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２）、秸
秆覆盖处理５８．９９ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２）、砂石覆盖处理８０．２５ｋｇ／（ｍｍ·ｈｍ２）。与清耕处理对比，分别提高１２．７４％，
３３．７１％，６５．００％和１２４．４４％。
０９ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２
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１９第２０卷第２期 草业学报２０１１年
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犪狋狋犲狉狀狊狅犳狊狌狉犳犪犮犲犿狌犾犮犺犻狀犵狅狀狊狅犻犾犺狔犱狉狅犾狅犵狔犻狀犪狀犪狆狆犾犲狅狉犮犺犪狉犱
ＺＨＡＮＧＹｉ１，２，ＸＩＥＹｏｎｇｓｈｅｎｇ１
（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ＆ ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＷａｔｅｒ
Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ７１２１００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙ
ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬｏｅｓｓａｎｄＱｕａｔｅｒｎａｒｙＧｅｏｌｏｇｙ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥａｒｔｈＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，
ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉ’ａｎ７１００７５，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：ＡｐｐｌｅｓａｒｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｃｒｏｐｓｏｎＣｈｉｎａ’ｓＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ．ＴｈｉｓｓｔｕｄｙｔｏｏｋａＦｕｊｉａｐｐｌｅ
ｏｒｃｈａｒｄｉｎｔｈｉｓｒｅｇｉｏｎａｓａｔｅｓｔｏｂｊｅｃｔｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｍｕｌｃｈｉｎｇ（ｃｌｅａｎｔｉｌ
ａｇｅ，ｇｒａｓｓｃｏｖｅｒ，ｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇ，ｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ，ａｎｄｇｒａｖｅｌｍｕｌｃｈｉｎｇ）ｏｎｔｈｅｓｏｉｌｈｙｄｒｏｌｏｇｙａｎｄａｐｐｌｅｙｉｅｌｄ．
Ｂａｓｅｄｏｎｓｏｉｌｗａｔｅｒｓｔｏｒａｇｅ，ｔｈｒｅｅｓｅａｓｏｎａｌｐｅｒｉｏｄｓｃａｎｂｅｒｅｃｏｇｎｉｓｅｄａｎｎｕａｌｙ；Ｗａｔｅｒｄｅｃｒｅａｓｅｓｉｎｓｐｒｉｎｇ＆
ｓｕｍｍｅｒ，ｉｎｃｒｅａｓｅｓｉｎｓｕｍｍｅｒ＆ａｕｔｕｍｎ，ａｎｄｓｔａｂｉｌｉｚｅｓｉｎｗｉｎｔｅｒ＆ｓｐｒｉｎｇ．Ｗｉｔｈｉｎｔｈｅ０－６００ｃｍｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅ，
ｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔａｖｅｒａｇｅｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｉｎｔｈｅｆｉｌｍ ｍｕｌｃｈｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｓｔｗａｓｉｎｔｈｅｇｒａｖｅｌ
ｍｕｌｃｈｉｎｇｉｎａｌｔｈｒｅｅｐｅｒｉｏｄｓ．Ａｆｔｅｒｒａｉｎｆａｌ，ｔｈｅｒｅｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｓｏｉｌｗａｔｅｒｒｅｃｏｖｅｒｙｉｎｔｈｅｇｒａｖｅｌｍｕｌｃｈｉｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（１０．５２％），ｗｉｔｈｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇｓｅｃｏｎｄ（９．４７％），ａｎｄｌｅａｓｔｓｏｉｌｗａｔｅｒｒｅｃｏｖｅｒｙｗｉｔｈｃｌｅａｎｔｉｌａｇｅ
（６．５３％）．Ｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｄ２６０ｃｍ．Ｂａｓｅｄｏｎａｐｐｌｅｙｉｅｌｄ，ｔｈｅｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎ
ｅａｃｈｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓ：Ｃｌｅａｎｔｉｌａｇｅ：３５．７５ｋｇ／（ｍｍ·ｈａ），ｇｒａｓｓｃｏｖｅｒ：０．３１ｋｇ／（ｍｍ·ｈａ），ｆｉｌｍ ｍｕｌｃｈｉｎｇ：
４７．８１ｋｇ／（ｍｍ·ｈａ），ｓｔｒａｗｍｕｌｃｈｉｎｇ：５８．９９ｋｇ／（ｍｍ·ｈａ），ａｎｄｇｒａｖｅｌｍｕｌｃｈｉｎｇ：８０．２５ｋｇ／（ｍｍ·ｈａ）．Ｉｎ
ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｏｆｔｈｅｍｕｌｃｈｉｎｇｐａｔｔｅｒｎｓｔｅｓｔｅｄ，ｇｒａｖｅｌｍｕｌｃｈｉｎｇｗａｓｔｈｅｍｏｓｔｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒａｐｐｌｅｏｒｃｈａｒｄｓｉｎｔｈｅ
ｇｕｌｙｒｅｇｉｏｎｏｆｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ，Ｃｈｉｎａ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ａｐｐｌｅｏｒｃｈａｒｄ；ｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ；ｓｕｒｆａｃｅｍｕｌｃｈｉｎｇ；ｙｉｅｌｄ；ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
２９ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２