全 文 ：第 52 卷 第 1 期
2 0 1 6 年 1 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 52，No. 1
Jan．，2 0 1 6
doi:10．11707 / j．1001-7488．20160115
收稿日期: 2015 － 03 － 12; 修回日期: 2015 － 12 － 08。
基金项目: 国家自然科学基金项目(41390463，51239009)。
* 王力为通讯作者。
黄土塬区盛果期苹果园的蒸散特征*
王石言1，2 王 力1，2 韩 雪2 张林森3
(1．中国科学院水利部水土保持研究所 杨凌 712100; 2．黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 杨凌 712100;
3．西北农林科技大学园艺学院 杨凌 712100)
摘 要: 【目的】水分是黄土高原地区植被恢复与农林产业持续发展的主要限制因子，通过对半湿润长武塬区苹
果经济林的蒸散研究，掌握苹果林生长季的蒸散耗水规律，为区域性苹果经济林的科学管理及充分挖掘苹果林的
生产潜力提供依据。【方法】运用水量平衡法于 2012—2014 年生长季期间(4 月 15 日—10 月 15 日)对苹果园进行
蒸散量估算。其中，降水量由自动气象站实时观测，并结合人工观测数据，保证降水数据的连续性; 同时，于每月
15 日和 30 日利用中子仪(CNC503B)监测 0 ～ 6 m 特定土层的土壤贮水量，其中 0 ～ 100 cm 阶段土层按每 10 cm 记
录读数 1 次，100 ～ 600 cm 土层按每 20 cm 记录读数 1 次，并利用土钻法进行校准。【结果】盛果期苹果园在生长
季内蒸散量呈明显的双峰曲线，第一峰值出现在 7 月后半月或者 8 月前半月，第二峰值出现在 9 月前半月; 2012，
2013 和 2014 年苹果生长季内的蒸散量占降水量的比例分别为 103%，104%与 99% ; 2012 年的蒸散量高出降水量
12. 1 mm，2013 年的蒸散量高出降水量 18. 2 mm，2014 年的蒸散量小于降水量 1. 2 mm; 苹果园蒸散量在生长季内
的变异系数为 1. 0 左右。【结论】在属于典型雨养农业区的长武塬区，自然降水是苹果经济林生态系统蒸散耗水
的主要水分来源，降水量的多少直接影响着苹果的质量与数量。在枯水年(2012 年)和偏枯的平水年(2013 年)，蒸
散量大于降水量，即降水输入不能满足果园蒸散需水，土壤贮水表现为亏缺状态; 在平水年(2014 年)，当年降水量
可以满足果园蒸散耗水的要求。黄土塬区苹果园土壤水及蒸散对降雨产生快速水文响应机制，降落到林地的雨水
迅速以土壤蒸发、植被蒸腾等形式进行水分输出。
关键词: 黄土塬区; 苹果园; 水量平衡; 蒸散; 降水; 土壤贮水量
中图分类号:S161. 4 文献标识码:A 文章编号:1001 － 7488(2016)01 － 0128 － 08
Evapotranspiration Characteristics of Apple Orchard at Peak Period of
Fruiting in Loess Tableland
Wang Shiyan1，2 Wang Li1，2 Han Xue2 Zhang Linsen3
(1 ． Institute of Soil and Water Conservation，Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Ｒesources Yangling 712100;
2 ． State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Tableland Yangling 712100;
3 ． College of Horticulture，Northwest A＆F University Yangling 712100)
Abstract: 【Objective】Water is the main factor limiting vegetation restoration and sustainable development of agriculture
and forestry in Loess Tableland． The main purpose of this study was to investigate the evapotranspiration of an apple
orchard in the growth cycle，in order to provide a theoretical basis for scientific management of regional apple orchards and
the improvement of potential productivity． 【Method】Water balance method was used to calculate the evapotranspiration of
a young apple orchard in the Loess Tableland during growing season ( from Mid-April to Mid-October) in 2012 － 2014．
Ｒainfall was recorded in real time by automatic weather station in real time and calibrated in combination with manual
observation to ensure the continuity of rainfall data． The water storage capacity of soil in a profile of 6 m was measured
using a neutron probe (CNC503B) on the 15 th and 30 th day of each month，for the 0 － 100 cm soil layer，the readings
were recorded by every 10 cm，and for the 100 － 600 cm soil layer，the readings were recorded by every 20 cm． Then the
soil water storage was calibrated with soil-auger-drilling method． 【Ｒesult】The evapotranspiration of the apple orchard
showed an obvious bimodal curve，with first peak in the second half of July or the first half of August，and the second peak
in the first half of September; The evapotranspiration accounted for 103%，104% and 103% of the total rainfall during
the growing seasons in 2012 － 2014，respectively． In addition，the evapotranspiration of the young apple orchard was
第 1 期 王石言等: 黄土塬区盛果期苹果园的蒸散特征
12. 1 mm greater than rainfall in 2012，18． 2 mm greater in 2013，but 1． 2 mm lower in 2014． The variation coefficient of
evapotranspiration within a growth cycle was about 1． 0． 【Conclusion】The loess tableland is a typical rain-fed agricultural
area，where the water for evapotranspiration mainly comes from natural rainfall． Thus，the amount of rainfall could directly
affect the quality and quantity of the production of apple orchard． In dry (2012) and relatively dry (2013) years，as the
evapotranspiration was greater than the rainfall，the water supply from rainfall could not meet the water consumption by
apple orchard，resulting in deficit of soil water content． However，in a normal year (2014) with average precipitation the
water consumption of young apple orchard can be met． The soil water and evapotranspiration of apple orchard had a rapid
hydrological response to rainfall in the loess tableland，and rain water in the apple orchard can be rapidly transformed into
evaporation and vegetation transpiration．
Key words: Loess Tableland; apple orchard; water balance; evapotranspiration; precipitation; soil water storage
蒸散是维持陆面水分平衡的重要组成部分，也
是维持地表能量平衡的主要部分，是陆地表层水分
循环过程中最大与最难估算的量。水量平衡是水文
现象与水文过程分析研究的基础，也是水资源数量
和质量计算及评价的依据。Grier 等(1977)首次提
出“水量平衡”以来，基于水量平衡法估算蒸散得到
了广泛应用 (Yaseef et al．，2010; 于红博，2009 )。
王彦辉等(2005)采用“多树水分平衡法”研究了宁
夏固原市赵千户林场 14 年生华北落叶松 ( Larix
principis-rupprechtii)的蒸散，结果显示蒸腾估算值与
热脉冲法的计算值相近。近几年，一系列研究表明，
蒸散组分在水量平衡中所占比例最大，是林分水分
损失的主要环节，并与降水相关 ( Yaseef et al．，
2010; 叶 兵，2007; 杨 帆 等，2007 )。 Yaseef 等
(2010)对半干旱地区 40 年生人工地中海松(Pinus
halepensis)林进行了 4 年蒸散研究，指出林地蒸散是
水量平衡中的最大组分，蒸散量与降水量的比值为
85% (降水大于 300 mm) ～ 100% (降水小于 250
mm)，平均值为 94%，并且随年降水量降低而增大;
叶兵 ( 2007 ) 对北京延庆地区 7—10 月小叶杨
(Populus simonii)林与刺槐(Ｒobinia pseudoacacia)林
进行水量平衡计算，结果表明自然降水量不能满足
树木生长蒸散耗水水分需求。
目前水资源缺乏地区的蒸散研究是生态水文领
域的热点，也是探究林分耗水规律及水分利用效率
的关键，国内外关于森林、草地与农田等生态系统方
面的蒸散研究已取得较多成果(Wang et al．，2012;
Katul et al．，2012; ElMaayar et al．，2006; Pauwels et
al．，2006)。黄土高原气候干燥，水资源匮乏，水土
流失严重，生态环境脆弱，是退耕还林(草)的重点
地区。在黄土高原典型塬区———长武塬，以苹果
(Malus pumila) 为主的林业得到快速发展。截至
2012 年底，长武县苹果林面积已发展到 1. 7 万 hm2，
占耕地面积的 76%，苹果经济林成为了全县农业发
展的主要产业(张义等，2011; 张英明，2008);但
是，目前关于该地区苹果经济林的蒸散研究还相对
较少。鉴于此，本研究基于水量平衡原理，在生长季
期间对长武塬区旱果园进行蒸散量测定，分析不同
的降水年型果园生长季的蒸散规律及其与降水和土
壤贮水量间的关系，探讨其生态水文响应机制，旨在
为区域性苹果经济林的可持续发展与管理提供科学
指导，同时也是对黄土高原不同立地蒸散研究的有
益补充。
1 研究区概况
研究区位于陕西省咸阳市长武县以西 12
km 的陕甘交界处 ( 107 ° 40 30 ″ — 107 ° 42 30 ″
E，35°1216″ —35°1600″N)。该地区是典型的黄土
高原丘陵沟壑区，塬面地势平坦，土层深厚，海拔
1 220 m。属暖温带半湿润大陆性季风气候，最大年
降水量 813. 2 mm，最小年降水量 369. 5 mm，多年平
均降水量 584. 0 mm，且多集中在 7—9 月，占全年降
水量的 54. 9% ; 年均气温 9. 1 ℃，全年无霜期 171
天，年辐射总量为4 837 kJ·m － 2 (宋孝玉等，2005)。
森林植被属暖温带落叶阔叶林，多数分布在沟壑坡
地，主要树种有油松(Pinus tabulaeformis)、刺槐、杨
树(Populus)等(边亮等，2009); 农林作物主要是苹
果经济林、小麦 ( Triticum aestivum ) 与玉米 ( Zea
mays)等，主要分布在塬面上。土壤类型为黏黑垆
土，母质为中壤质马兰黄土，全剖面土质均匀疏松，
土壤侵蚀严重; 地下水埋深 50 ～ 80 m，不参与水分
循环。
长武塬区光照充足、海拔高、温差大，是我国苹
果最佳适生区之一。中国果树所在全国苹果区划报
告中指出，以陕西渭北旱塬为代表的西北黄土高原
是全球唯一 7 项指标全部达标的苹果适生区，其中
包括长武县(朱海霞，2004)。自 20 世纪 90 年代以
来，随着农村产业结构不断调整，加之实施退耕还林
921
林 业 科 学 52 卷
工程，长武县耕地大部分转为苹果园，苹果产业已成
为全县经济发展与农业生产的支柱产业(张英明，
2008)。
本研究选择 7 ～ 9 年生已进入盛果期的苹果园，
林地呈南北走向，长 70 m、宽 16 m，面积1 120 m2。
果树品种为红富士，平均树高 3. 0 m，平均冠幅 3. 2
m，平均胸径 8 cm; 株行距 3. 5 m × 4. 0 m，林分密度
720 株·hm － 2。林内地势平坦，无灌溉水输入。果园
的培育及管理模式均采取当地常规方法，定期进行
病虫害防治、保墒追肥、清除杂草，适时拉枝剪梢与
套袋。
2 研究方法
2. 1 基于水量平衡法的蒸散估算 将地表至果树
冠层的地上部分与 0 ～ 600 cm 深的土壤综合体看作
一完整黑箱，运用水量平衡法，于 2012—2014 年生
长季期间(4 月 15 日—10 月 15 日)对苹果园的蒸
散量进行估算。特定时空尺度条件下水量平衡公式
(Yaseef et al．，2010; Ｒosenqvist et al．，2010; 王彦辉
等，2005; Boulet et al．，2000; 林耀明等，2000; 孙
长忠等，1996)为:
P + U + Ｒ i － ET － I － Ｒ o － D = ΔS。 (1)
式中:P 为降水量(mm); U 为地下水上升到目标土
壤的量(mm); Ｒ i为径流流入量(mm); ET 为蒸散
量(mm); I 为冠层截留量(mm); Ｒ o为径流流出量
(mm); D 为深层渗漏量(mm); ΔS 为研究时段内
土壤贮水量的改变量(mm)。
由于研究区气候干旱及地下水埋深在 50 m 以
下，因此地下水上升量 U 可忽略; 又由于研究区土
质疏松、地势平坦，入渗能力较强，因此径流量 Ｒ i与
Ｒ o可忽略; 另外，张义等(2011)研究得出长武塬面
果园土壤水分下渗深度约为 260 cm，而本研究中土
层深度为 6 m，故深层渗漏量 D 可略去不计(王安志
等，2002); 由于冠层截留的水分会以气体形式进
入大气，因此蒸散量在包括植被蒸腾及林地土壤蒸
发的基础上，增加冠层截留项。蒸散量估算的简化
水量平衡方程(Boulet et al．，2000; 康绍忠等，1990)
如下:
ET + I = P － ΔS。 (2)
2. 2 降水量测定及降水年型划分 由距试验样地
50 m 处的自动气象观测站对 2012—2014 年的降水
量 P(mm)进行连续监测，每小时记录 1 次。为保证
降水数据的连续性，在试验林外空旷处放置简易雨
量筒，在单次降水事件结束 30 min 内观测降水量，
人工记录降水起止时间，计算降水历时。本研究采
用常用降水年型标准来划分降水年型 (张北赢等，
2008; 陶林威等，2000)。
丰水年:Pi ＞ P
－ + 0. 33δ;
枯水年:Pi ＜ P
－ + 0. 33δ。 (3)
式中:Pi 为当年降水量(mm); P
－
为多年平均降水量
(mm); δ 为多年降水量的均方差(mm)。
根据长武地区 1957—2006 年多年降水资料计
算得出降水均方差为 133. 3 mm(陈杰等，2009)，即
降水量小于 540. 0 mm 为枯水年，大于 628. 0 mm 为
丰水年。
2. 3 土壤贮水量测定 在试验林内由南向北呈
“一”字形依次布设 6 个土壤水分监测点，距东、西
边缘均为 8 m。土壤含水量测定采用中子仪法，仪
器型号为 CNC503B，测定深度为 6 m，于 2012—2014
年 4—10 月每月 15 日和 30 日(5，7 月和 8 月为 31
日)测定土壤水分。0 ～ 100 cm 阶段土层按每10 cm
记录读数 1 次，100 ～ 600 cm 土层按每 20 cm 记录
读数 1 次，采用用 6 个测点数据的平均值作为该层
土壤含水量值。土壤贮水量采用水深 W (mm)表
示，计算公式为:
W = ∑θmρh。 (4)
式中:W 为土壤贮水量(mm);θm为各土层土壤质量
含水量(% ); ρ 为各土层土壤密度( g·cm － 3 ); h 为
土层厚度(mm)。
果园相邻 2 次测定的土壤贮水量的变化量
( ΔW )计算公式如下:
ΔW = W2 － W1。 (5)
式中: W1为相邻 2 次中前 1 次的土壤贮水量(mm);
W2 为相邻 2 次中后 1 次的土壤贮水量(mm)。
苹果园 4 月 15 日—10 月 15 日的土壤贮水量
变化量( ΔS )计算公式如下:
ΔS = ΣΔW。 (6)
2. 4 数据处理 运用 Microsoft Excel 2010、SPSS
17. 0 软件对试验数据进行统计分析及图形绘制。
3 结果与分析
3. 1 降水量及变化规律 2012 年降水量为 480. 8
mm，是多年平均降水量的 82. 3%，为枯水年; 2013
年降水量为 547. 6 mm，接近枯水年与平水年的划分
线，是多年平均降水量的 93. 8%，为平水年; 2014
年降水量为 578. 8 mm，与多年平均降水量持平，是
多年平均降水量的 99. 1%，为平水年(表 1)。试验
区降水量年内分布不均，脉动性大，集中在 7—9 月
(图 1)。2012 年 7—9 月降水量为 305. 2 mm，占全
031
第 1 期 王石言等: 黄土塬区盛果期苹果园的蒸散特征
年降 水 量 的 63. 5% ; 2013 年 为 392. 2 mm，占
70. 3% ; 2014 年为 350. 0 mm，占 59. 7%。1—3 月
为降水第一阶梯，降水最少，为枯水期;4—6 月为降
水第二阶梯，降水量开始增多，为过渡期;7—9 月降
水量最大，处在第三阶梯，为丰水期;10—12 月降水
量又迅速降低至最低水平，为枯水期。降水事件主
要发生在苹果营养生殖旺盛期，有利于树木有效利
用。长武塬区 2012—2014 年降水量动态变化显示，
3 年平均降水量为 535. 7 mm，未达到枯水年与平水
年界线降水量(540. 0mm)，水分供给不足。
表 1 2012—2014 年降水量统计
Tab． 1 Statistics of the precipitation data in 2012—2014
年份
Year
年降水量
Annual precipitation /mm
最小值
Min． /mm
最大值
Max． /mm
幅度
Ｒange /mm
均值
Mean /mm
SD /mm CV
2012 480. 8 0. 6 116. 6 116 40. 1 41. 7 1. 04
2013 547. 6 0 237. 0 235. 3 45. 6 68. 2 1. 49
2014 578. 8 0 195. 3 194. 4 48. 2 61. 0 1. 27
图 1 各年份苹果园月降水量动态变化
Fig． 1 Monthly variation of precipitation of apple orchard in
three years
3. 2 土壤贮水量及变化规律 2012 和 2013 年降
水量均未达到多年平均降水水平，根据式(5)和(6)
计算果园生长季土壤贮水量变化量分别为 － 12. 1和
－ 18. 2 mm，土壤水分出现亏缺，果树以消耗前期土
壤储水来保持正常生长; 2014 年降水量接近多年平
均降水水平，土壤贮水变化量为 1. 2 mm，略有增加
(表 2 )。2012 和 2014 年苹果园生长季 ( 4 月 15
日—10 月 15 日)土壤贮水量变化不明显 (图 2)，
0 ～ 6 m土壤贮水量为 160 ～ 200 mm，变化幅度小;
同时，4 月 16—8 月 30 日，苹果处于叶幕形成等营
养生殖阶段，水分需求量大于降水补给量，土壤贮水
量整体略呈下降趋势; 9 月 1 日—10 月 15 日，果树
对水分蒸散消耗降低，加之降水补给，土壤贮水量增
加。从整体来看，2013 年土壤贮水量较 2012 和
2014 年变化幅度大。2013 年 4 月 16 日—7 月 16 日
间土壤贮水量变化曲线与 2012，2013 年的变化规
律相似，整体呈下降趋势; 但是从 7 月中旬开始，土
壤贮水量由 176. 4 mm 增至 219. 8 mm，7 月降水量
为 237. 0 mm，较大的降水量满足了蒸散需求，同时
使土壤贮水量迅速增加(图 1，2); 2013 年 8 月前半
月土壤贮水量迅速下降，一方面是因为 8 月降水少，
仅为 38. 4 mm，土壤水分补充量小，另一方面是苹果
处于果实膨大期及枝叶茂盛阶段，蒸散达到高峰期，
导致该期土壤贮水量下降; 2013 年 8 月 15—9 月
15 日，由于 8 月后半月的降水量为 12. 0 mm，9 月前
半月的降水量为 24. 0 mm(表 3)，降水未形成土壤
储水而直接以蒸散形式输出，致使土壤贮水量维持
在较低水平; 随着 9 月后半月降水量增多(表 3)，
一部分降水进入土壤，土壤贮水量有所增加(表 2)。
综上所述，土壤贮水量变化与降水量密切相关，降水
量较小时，降水主要被植被吸收利用，土壤贮水量变
化幅度较小; 只有在降水量骤增骤减时，土壤贮水
量才对降水有显著的响应。
表 2 苹果园土壤贮水量的生长季变化
Tab． 2 Variation of soil water storage of apple orchard in half month scale
年份
Year
04 －
15—30
Apr．15
-30
05 －
01—15
May 01
-15
05 －
16—31
May16
-31
06 －
01—15
Jun． 01
-15
06 －
16—30
Jun． 16
-30
07 －
01—15
Jul． 1
-15
07 －
16—31
Jul． 16
-31
08 －
01—15
Aug． 01
-15
08 －
16—31
Aug． 16
-31
09 －
01—15
Sept． 01
-15
09 －
15—30
Sept． 15
-30
10 －
01—15
Oct． 01
-15
合计
Sum
2012 － 4. 2 － 5. 3 0. 1 － 5. 3 － 0. 6 － 3. 8 0. 2 － 0. 8 － 2. 8 8. 4 2. 0 — － 12. 1
2013 1. 0 2. 6 － 4. 6 － 4. 6 － 2. 3 1. 6 43. 4 － 92. 0 12. 1 － 20. 2 46. 9 － 2. 1 － 18. 2
2014 0. 1 0. 3 － 5. 5 － 2. 7 － 0. 3 － 1. 2 3. 7 － 5. 7 － 2. 0 10. 2 2. 2 2. 0 1. 2
3. 3 果园蒸散特征 1) 基于水量平衡法的蒸散估
算 据统计，2012 年 4 月 16 日—9 月 30 日，降水
430. 2 mm，蒸散 442. 4 mm，蒸散量是降水量的 1. 03
倍，蒸散耗水大于降水输入; 2013 年 4 月 15 日—10
131
林 业 科 学 52 卷
月 15 日，降水 499. 4 mm，蒸散 517. 6 mm，蒸散量是
降水量的 1. 04 倍，蒸散耗水大于降水输入; 2014 年
4 月 17 日—10 月 16 日，降水 486. 0 mm，蒸散 484. 8
mm，蒸散量占降水量的 99%，几乎接近 (表 3 )。
2012 年属枯水年，果园靠消耗前期土壤储水来保证
林木水分需求; 2013 年虽为平水年，但降水量比多
年平均降水量小 36. 4 mm，接近平水年下限，果园蒸
散耗水量仍大于降水量，土壤储水出现亏缺; 在平
水年(2014 年)，降水量与多年平均降水量接近，可
保证果园的水分需求。综上可知，当年降水量与多
年平均降水量相近时，降水输入可满足林分蒸散消
耗; 枯水年或降水量低于多年平均降水量较多的平
水年，果园均会受水分胁迫，降水补充无法满足果园
蒸散消耗。
2012 年生长季的蒸散最大值出现在 9 月前半
月，第二大蒸散值出现在 7 月后半月，变化幅度为
77. 3 mm，均值与标准差分别为 40. 2 和 23. 4 mm，变
异系数为 0. 58; 在 2013 年，最大值出现在 7 月后半
月，第二大蒸散值出现在 9 月后半月，变化幅度为
135. 1 mm，均值与标准差分别为 43. 1 和 42. 3 mm，
变异系数为 0. 98; 在 2014 年，最大值出现在 9 月前
半月，第二大蒸散值出现在 8 月前半月，变化幅度为
130. 6 mm，均值与标准差分别为 40. 4 和 42. 4 mm，
变异系数为 1. 05。综合看来，在受水分胁迫的半干
旱塬区，降水输入是林地系统水分利用的主要来源;
黄土塬区苹果园半月蒸散量高峰期出现在 8 月前后
及 9 月初，蒸散脉动性较大。降水因子对蒸散及其
变化起到关键作用(图 3)，2012 和 2014 年降水对
蒸散的决定系数在 0. 99 左右，但在降水变异性很大
的 2013 年是 0. 52。
图 2 果园生长季土壤贮水量动态变化
Fig． 2 Variation of soil water storage of apple
orchard in growing seasons
表 3 基于水量平衡法的蒸散估算
Tab． 3 Calculations of evapotranspiration based on the water balance method
时间
Time
2012 2013 2014
降水量
Precipitation /
mm
贮水量
变化量
Water storage
variable
quantity /mm
蒸散量
Evapotran-
spiration /
mm
降水量
Precipitation /
mm
贮水量
变化量
Water storage
variable
quantity /mm
蒸散量
Evapotran-
spiration /
mm
降水量
Precipitation /
mm
贮水量
变化量
Water storage
variable
quantity /mm
蒸散量
Evapotran-
spiration /
mm
04 － 15—30 12. 8 － 4. 2 17. 0 16. 0 1. 0 15. 0 60. 2 0. 1 60. 1
05 － 01—15 38. 0 － 5. 3 43. 3 19. 4 2. 6 16. 8 18. 0 0. 3 17. 7
05 － 16—31 22. 2 0. 0 22. 2 13. 1 － 4. 6 17. 7 11. 2 － 5. 5 16. 7
06 － 01—15 0. 8 － 5. 3 6. 1 22. 3 － 4. 6 26. 9 24. 2 － 2. 7 26. 9
06 － 16—30 51. 2 － 0. 6 51. 8 22. 2 － 2. 3 24. 5 31. 8 － 0. 3 32. 1
07 － 01—15 41. 8 － 3. 8 45. 6 58. 6 1. 6 57. 0 17. 8 － 1. 2 19. 0
07 － 16—31 63. 6 0. 2 63. 4 178. 4 43. 4 135. 0 4. 0 3. 7 0. 3
08 － 01—15 26. 0 － 0. 8 26. 8 26. 4 － 92. 0 118. 4 105. 6 － 5. 7 111. 3
08 － 16—31 57. 2 － 2. 8 60. 0 12. 0 12. 1 － 0. 1 9. 2 － 2. 0 11. 2
09 － 01—15 91. 8 8. 4 83. 4 24. 0 － 20. 2 74. 2 140. 2 10. 2 130. 0
09 － 15—30 24. 8 2. 0 22. 8 92. 8 46. 9 45. 9 62. 5 2. 2 60. 2
10 － 01—15 — — — 14. 2 － 2. 1 16. 3 1. 4 2. 0 － 0. 6
合计 Sum 430. 2 － 12. 1 442. 3 499. 4 － 18. 2 517. 6 486. 0 1. 2 484. 8
2) 蒸散规律 长武塬区苹果园蒸散规律为双
峰曲线，第一峰值首次出现在 7 月后半月或 8 月前
半月，第二峰值出现在 9 月前半月(图 4)，该时段是
降水发生集中期及果实膨大期，前者为蒸散过程提
供了水分来源，后者为蒸散耗水作用提供了动力。
在 2 个峰值之间，存在蒸散低谷，主要发生在 8 月后
半月(2012 年出现于 8 月前半月)，一方面是因为该
阶段降水量较少，林地水源补给不足，另一方面因为
前期降水未充分储存在土壤中。2013 年 8 月前半
月降水明显减少，但并未出现蒸散低谷，这是因为 7
231
第 1 期 王石言等: 黄土塬区盛果期苹果园的蒸散特征
图 3 不同年份降水量与蒸散量的关系
Fig． 3 Ｒelation ship between the half-month precipitation and
evapotranspiration in growing season of different years
月后半月降水量高达 178. 4 mm，有足够多的降水转
换为土壤水，用于以后的蒸散; 而在 8 月后半月，降
水量仍持续较小，土壤贮水不足，导致蒸散低谷出
现。为更明确地分析长武塬区苹果园生长季内蒸散
变化，将 3 年蒸散平均值绘于图 5。从图中可看
出，，4 月 15 日—6 月 30 日，蒸散较低且程下降趋
势，因为该阶段降水量较少，土壤水分补给不足，植
被蒸腾和土壤蒸发等过程受到了水分胁迫，从而蒸
散量逐渐降低; 7 月 1 日—8 月 15 日，果树处在挂
果阶段，生理需水量增多，蒸散能力达到最大，同时，
降水进入雨季，无水分胁迫，此阶段的实际蒸散达到
最大; 8 月后半月，出现蒸散低谷; 9 月 1 日—10 月
15 日，蒸散逐渐下降至较低水平。
2013 年 8 月前半月与 2014 年 10 月前半月的蒸
散估算值为接近于零的微小负值 ( － 0. 1 和 － 0. 6
mm)，属于理论上讲的不可能事件，这可能与忽略
水量平衡方程中的径流项等有关。一方面，果园样
地虽地表平坦，但也可能存在少量径流; 另一方面，
长武塬区海拔1 220 m，9 月末及 10 月初昼夜温差
很大，经常出现晨雾现象，枝叶上易形成凝结水，滴
入土壤，导致对蒸散量的低估。
3. 4 降水和土壤水与蒸散间的关系 降水、土壤水
及蒸散为果园水文循环的 3 个主要环节，其中土壤
水可看作中间连接环节。由图 2，4 和 5 可知，对于
较小的降水，在土壤中的储存时间不会很长，短时间
内即可蒸散输出;对于较大的降水，如 2013 年 7 月
后半月，土壤储存雨水时间较长，可被后期蒸散利
用。综述所述，黄土塬区苹果园对降水响应快速，且
降水几乎全部用于蒸散。
图 4 2012—2014 年苹果园蒸散量生长季变化
Fig． 4 Variation of evapotranspiration of the apple orchard in
growing seasons in 2012—2014
图 5 苹果园蒸散量生长季动态变化
Fig． 5 The variation of averaged half-month evapotranspi-
ration of apple orchard in growing season
4 讨论
本研究基于水量平衡原理探讨了黄土塬面苹果
园生长季的蒸散规律，4—6 月随着叶芽生长、果实
膨大，林木对水分需求开始增加，此时降水及土壤水
分是蒸散的主要限制因子; 7—9 月进入雨季，水分
胁迫相对降低，植被蒸腾增大，同时太阳辐射增强，
空气温度升高等环境因子致使土壤蒸发也增大，导
致实际蒸散量增大。杨帆等(2007)研究表明，年内
蒸散高峰期出现于植被生长旺盛及水分相对充足的
331
林 业 科 学 52 卷
7—9 月; 陈锡云等 (2000)对黄土高原丘陵区山地
果园 4—10 月期间的蒸散研究也表明其蒸散规律呈
双峰型，分别出现在 6—7 月和 8—9 月。本研究结
果有效地反映了果园系统蒸散过程与降水和土壤水
间的相关性，确定了水分因子在蒸散过程中的重要
性。阳伏林等 (2014)对黄土高原春小麦 ( Triticum
aestivum)的研究结果表明，蒸散量占降水量的比值
高达 95. 7% ;Yaseef 等(2010)同样指出多数森林蒸
散占降水比例在 90% 以上，尤其在干旱环境中，蒸
散所占比例更大; Ｒoserberg 等(1983)研究显示，降
水有 70%通过蒸散返回大气，干旱区可达 90% 以
上。本研究中，2012—2014 年整体的降水都未达到
多年平均降水量，果园系统的水分输入小于水分的
输出，从长远来看，若土壤贮水连续出现亏缺，可能
发生土壤干化现象，造成果园水分供需矛盾，降低林
分生产力，影响苹果的产量和品质 ( Naor et al．，
2008; Zofia et al．，2004)，因此，需采取合理举措，保
证果园的水分需求。
5 结论
1) 黄土高原丘陵沟壑区的长武塬苹果园在生
长季的蒸散规律为双峰曲线，第一峰值出现在 7 月
后半月或 8 月前半月，第二峰值出现在 9 月前半月，
且在 2 个蒸散高峰间存在“蒸散低谷”。
2) 塬面苹果园蒸散与降水密切相关。当降水
量较小时，降水几乎全部消耗于蒸散; 当降水量较
大时，多余降水转化为土壤水，供后期苹果园的蒸散
消耗。苹果园以蒸散形式对降雨的输入快速做出生
态水文响应，是经济林系统对水分胁迫环境的适应
能力，保证了果树生长对水分的要求。
3) 在不同降水年型，苹果园蒸散存在差异，枯
水年或偏枯的平水年的苹果园蒸散量大于降水量，
需要消耗前期土壤储水; 平水年的降水输入与林分
蒸散持平，即降水量可满足苹果园蒸散需求。
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