全 文 ：第 49 卷 第 7 期
2 0 1 3 年 7 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49，No. 7
Jul．，2 0 1 3
doi:10．11707 / j．1001-7488．20130703
收稿日期: 2012 － 04 － 20; 修回日期: 2013 － 02 － 18。
基金项目: 农业部现代苹果产业技术体系(CARS － 28) ; 陕西省科技统筹创新工程计划项目(2011KTZB02 － 02 － 05) ; 陕西省科技创新项
目(2011NXC01 － 03) ; 陕西省科技攻关项目(2009K01 － 19)。
* 韩明玉为通讯作者。
陕西黄土高原苹果园土壤水分分异特征*
王延平1 韩明玉2 张林森3 毛晨鹏1 雷玉山4
(1．西北农林科技大学资源环境学院 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室 杨凌 712100; 2．西北农林科技大学科技
推广处 杨凌 712100; 3．西北农林科技大学园艺学院 杨凌 712100; 4．陕西省农村科技开发中心 西安 710054)
摘 要: 采用定点监测法，对陕西省不同区域、生长年限、立地类型以及乔矮化果园的土壤水分分异特征进行研
究。结果表明: 陕西苹果园由南向北土壤贮水量逐渐降低，土壤水分亏缺加重; 在干旱季节，北部丘陵沟壑区果园
土壤水分亏缺度高达 18. 5% ～ 47. 5%，黄土残塬区为 7. 8% ～ 20. 3%，关中平原仅有 1. 2% ～ 6. 3% ; 在生长季内，
随土壤深度增加，土壤含水量变异程度减弱; 北部丘陵沟壑区的变化主要发生在 2. 2 m 以上土层内，CV 值达
12. 67% ～ 35. 32% ; 黄土残塬区主要在 1. 8 m 以上土层内，CV 值 11. 72% ～ 24. 54% ; 关中平原主要在 1. 2 m 以上
土层内，CV 值 13. 63% ～ 20. 76% ; 同一区域的果园土壤剖面贮水量随果树年龄增大而下降; 在北部丘陵沟壑区，
坡地的土壤水分含量最高，台地次之，梯田地相对较低; 在残塬沟壑区，塬地的土壤水分含量最高，川地次之，台地
相对较低; 同一密度矮化果园的土壤含水量高于乔化果园，但栽培密度大的矮化果园土壤贮水量低于密度小的乔
化果园。
关键词: 陕西黄土高原; 苹果园; 土壤水分; 土壤干化
中图分类号: S159 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2013)07 － 0016 － 10
Spatial Characteristics of Soil Moisture of Apple Orchards in the
Loess Plateau of Shaanxi Province
Wang Yanping1 Han Mingyu2 Zhang Linsen3 Mao Chenpeng1 Lei Yushan4
(1 ． College of Resources and Environment，Northwest A ＆ F University Key Laboratory of Plant Nutrition and the
Agri-Environment in Northwest China，Ministry of Agriculture Yangling 712100; 2 ． Division of Science and Technology，
Northwest A ＆ F University Yangling 712100; 3 ． College of Horticulture，Northwest A ＆ F University Yangling 712100;
4 ． Rural Science and Technology Development Center of Shaanxi Xi’an 710054)
Abstract: By means of fixed-point monitoring，in this paper，we investigated variation in soil moisture at apple orchards
in different regions，with different growth years and different site types，as well as ordinary and dwarf apple trees were
studied in Shaanxi Province by fixed spot surveillance． The results showed that soil water storage of the apple orchards in
Shaanxi reduced gradually from south to north，and the soil water deficit was exacerbated． In the dry season，the degree of
soil water deficit was up to 18． 5% － 47． 5% in hilly and gully regions of Northern Shaanxi，was 7. 8% － 20. 3% in valley
and gully region of the Loess Plateau，and was only 1． 2% ～ 6． 3% in Guanzhong Plain． In growth season，variation range
of soil moisture content reduced with increased soil depth in the apple orchards． The change of soil moisture content
mainly occurred in 0 － 2． 2 m in hilly and gully region of Northern Shaanxi and the coefficients of variation (CV) were 12．
67% － 35． 32%，in 0 － 1． 8 m in valley and gully region of the Loess Plateau with CV of 11． 72% － 24． 54%，and in
0 － 1. 2 m in Guanzhong Plain with CV of 13． 63% － 20． 76% ． Soil water storage declined with increase of growth years in
the apple orchards within a region． In hilly and gully region of Northern Shaanxi，soil moisture content was highest in
sloping land，followed by platform，and then terraced field． In valley and gully region of the Loess Plateau，soil moisture
content in highland was highest，followed by flat land，and then platform． Soil moisture of dwarfing orchards was higher
than ordinary orchards with the same stand density，but soil water storage of dwarf orchard with higher stand density was
lower than ordinary orchards with lower stand density．
第 7 期 王延平等: 陕西黄土高原苹果园土壤水分分异特征
Key words: Loess Plateau of Shaanxi Province; apple orchards; soil water; soil desiccation
苹果(Malus pumila)产业是陕西省农业经济发
展的四大支柱产业之一。2009 年，陕西苹果面积发
展到 56. 49 万 hm2，产量达到 805. 2 万 t，均居全国
首位，分别占世界苹果总面积、总产量的 11. 47%和
12. 82%，渭北苹果优生区已成为世界最大的苹果集
中产区。按照“十二五”陕西果业发展规划要求，
“十二五”末苹果面积将达到 73. 33 万 hm2，产量将
达到 1 000 万 t(郭民主，2011)。陕西苹果广泛分
布于干旱半干旱气候的陕北黄土丘陵沟壑区、渭北
残塬沟壑区和关中平原。苹果产区大气降水量小，
北部年降水量仅 400 ～ 560 mm，南部 530 ～ 700 mm，
且年际变化大，季节分配不均，65% 以上集中在汛
期。产区水分蒸发量大，北部达 1 400 ～ 1 600 mm，
南部为 1 200 ～ 1 500 mm(何瑞林等，2005)，加之苹
果树强烈的蒸腾耗水作用，地面蒸发大于降水补给，
造成苹果园水分供需矛盾十分突出，严重影响苹果
产量和品质 ( Zydlik et al．，2004; Nemeskéri，2007;
Naor et al．，2008)。
由于陕西省北部丘陵沟壑区光照充足、温差大、
通风好，生产的苹果色艳、质佳、效益高，但该区降水
量少，干旱加剧，几乎都是无灌溉条件的雨养果园，
土壤水分不足且水分利用率不高，已经成为制约苹
果产业可持续发展的最大障碍之一。如何合理高效
利用有限的水资源，对保证果树高产、优质有着十分
重要的意义。因此，全面系统地掌握全省果园的土
壤水分环境特征，对陕西全省实现苹果提质增效具
有重要意义。
苹果园土壤水分特征及其时空变化规律一直受
到关注，相关人员对黄土高原果园土壤水分状况进
行了有益探索(刘贤赵等，2004; 殷淑燕等，2005;
赵景波等，2005; 王健等，2006; 高利峰等，2007;
张义等，2011; 邹养军等，2011)。但多集中在土壤
水分的调控管理、局部区域和不同类型果园的差异，
还不够全面、系统，对陕西全省苹果产区的土壤水分
环境认识不足。果园土壤水分含量受到大气降水、
气候、地形地势、土壤特性、果树生理耗水和人为活
动等因素的共同影响 (魏钦平等，1999; 张扬等，
2010; Levin et al．，1979; Walsh et al．，1996; Ro，
2001; Radersma et al．，2004; Chen et al．，2008;
Celano et al．，2011)，为此，需从不同区域、生长年
限、立地类型和乔矮化 4 个方面系统性地定量研究
苹果园土壤水分环境特征。本研究由北向南在 7 个
县区选定了具有较好代表性的不同类型的苹果园，
比较了不同区域、不同类型果园的土壤水分环境状
况，以期对水资源有限条件下的苹果发展的科学布
局、强化土壤水分管理和挖掘苹果生产潜力提供理
论依据。
1 材料与方法
在分析陕西省苹果分布现状和全面实地踏查的
基础上，本着涵盖各个生态类型区的原则，由北向南
选定丘陵沟壑区的米脂、安塞，黄土残塬沟壑区的洛
川、白水、印台、淳化和关中平原的凤翔 7 个县区具
有较好代表性的不同类型苹果园样地(表 1)，品种
均为红富士 ( Malus domestica cv． Red Fuji)。于
2009 年苹果幼果期(4 月底至 5 月初)、果实膨大期
(7 月初至 7 月中)、采收前期(10 月初)和落叶期
(11 月中)，在样地的中心位置土钻取土测定土壤水
分，钻深为 5 m，并在持续干旱期末(6 月中)增测 1
次，每次取样重复 3 次。用烘箱在 105 ℃条件下烘
干至恒质量，再用精度 0. 001 g 的电子天平称质量，
计算土壤水分的质量百分含量。土壤密度和土壤田
间持水量用环刀法测定(王高英等，2011)。土壤贮
水量按 SWS = 0. 1θVH 计算，式中:SWS为土壤贮水量
(mm)，θ 为质量含水量 (% )，V 为土壤密度 ( g·
cm － 3)，H 为土层深度 ( cm)。土壤水分亏缺量按
SWD = 0. 6F c － SWS计算，式中:SWD为土壤水分亏缺量
(mm)，F c 为土壤田间持水量 (mm)。土壤水分亏
缺度按 DD = SWD / 0. 6F c － 100%计算，式中:DD为土
壤水分亏缺度 (% )。使用 Microsoft Office Excel
2003 软件进行数据处理及作图; 使用 DPS 软件进
行相关数据分析。
2 结果与分析
2. 1 不同区域果园土壤水分的总体环境特征
土壤水分含量对果树的生长发育有直接影响。
一般认为，当土壤相对含水量小于 40% 时，果树受
旱严重; 40% ～ 60%时，果树呈现旱象; 60% ～ 80%
为果树生长适宜含水量(袁文平等，2004; 王劲松
等，2007)。表 2 表明，陕西成熟苹果树大都处在水
分亏缺状态，表现为由南向北土壤贮水量逐渐降低、
土壤水分亏缺加重的特征。
苹果树 80%的根系集中分布于 0 ～ 60 cm 土层
(郝仲勇等，1998)，该层土壤水分在雨季来临前(4
月初至 7 月中)普遍亏缺: 位于北部丘陵沟壑区的
71
林 业 科 学 49 卷
米脂、安塞两地，年降雨量仅有 420. 3 和 505. 3 mm，
亏缺最为严重，亏缺量 20. 6 ～ 41. 3 mm，亏缺度高达
18. 5% ～ 38. 6% ; 位于黄土残塬区的洛川、印台两
地，年降雨量达 622. 3 和 617. 7 mm，土壤水分亏缺
也较为严重，亏缺量 18. 8 ～ 25. 2 mm，亏缺度
15. 2% ～ 20. 3% ; 而位于关中平原的凤翔，年降雨
量虽然仅有 610. 0 mm，但由于其土壤为质地相对更
细、保水力相对更强的塿土，土壤水分亏缺较轻，亏
缺量 1. 5 ～ 7. 4 mm，亏缺度仅 1. 2% ～ 5. 7%。雨季
末(10 月初)，各区域果园该层土壤水分都得以大幅
度回升，北部丘陵沟壑区的米脂、安塞两地盈余
13. 7 ～ 14. 5 mm，黄土残塬区的洛川、印台两地盈余
27. 2 ～ 34. 2 mm，关中平原的凤翔盈余 49. 1 mm。
落叶期(11 月中)，各区域果园该层土壤水分都又有
所回落，北部丘陵沟壑区的米脂、安塞两地亏缺 3. 0
～ 5. 5 mm(可能是米脂、安塞两地气候干燥、风大、
蒸发强烈所致)，黄土残塬区的洛川、印台两地盈余
0. 2 ～ 3. 4 mm，关中平原的凤翔盈余 17. 7 mm。
表 1 样地概况
Tab． 1 Survey of sample plots
样地
编号
No．
地点
Sample
site
纬度
Latitude
(N)
经度
Longitude
(E)
海拔
Elevation /
m
立地
Site
土壤类型
Soil type
年降
雨量
Annual
precipit-
ation /
mm
年均
气温
Mean
annual
temper-
ature /
℃
全年无
霜期
Annual
frost-free
period / d
树龄
Tree
age / a
栽植
密度
Planting
density
树形
Shape
1
米脂泉家沟
Quanjiagou，
Mizhi
37°4648″ 110°1540″ 1 078 梯田
Terrace
黄绵土
Loessi-orthic
primosols
420. 3 8. 9 165 15 4 m × 3 m 乔化
Standard
2
米脂泉家沟
Quanjiagou，
Mizhi
37°4552″ 110°1622″ 1 062 台地
Platform
黄绵土
Loessi-orthic
primosols
420. 3 8. 9 165 15 4 m × 3 m 乔化
Standard
3
安塞方塔
Fangta，
Ansai
36°4833″ 109°1608″ 1 206
坡地
Sloping
land
黄绵土
Loessi-orthic
primosols
505. 3 9. 1 171 15 4 m × 3 m 乔化
Standard
4
安塞方塔
Fangta，
Ansai
36°4838″ 109°1551″ 1 229 台地
Platform
黄绵土
Loessi-orthic
primosols
505. 3 9. 1 171 15 4 m × 3 m 乔化
Standard
5
安塞方塔
Fangta，
Ansai
35°4837″ 109°1553″ 1 233 台地
Platform
黄绵土
Loessi-orthic
primosols
505. 3 9. 1 171 6 4 m × 3 m 乔化
Standard
6
洛川卢家河
Lujiahe，
Luochuan
35°4715″ 109°1955″ 853 川地
Flat land
黄绵土
Loessi-orthic
primosols
622. 3 9. 2 180 14 4 m × 3 m 乔化
Standard
7
洛川卢白
Lubai，
Luochuan
35°4700″ 109°2024″ 968 台地
Platform
黄绵土
Loessi-orthic
primosols
622. 3 9. 2 180 14 5 m × 4 m 乔化
Standard
8
洛川桥西
Qiaoxi，
Luochuan
35°4627″ 109°2326″ 1 121 塬地
Highland
黑垆土
Cumuli-ustic
isohumosols
622. 3 9. 2 180 23 5 m × 4 m 乔化
Standard
9
洛川后子头
Houzitou，
Luochuan
35°4632″ 109°2352″ 1 155 塬地
Highland
黑垆土
Cumuli-ustic
isohumosols
622. 3 9. 2 180 14 5 m × 4 m 乔化
Standard
10
洛川洛阳
Luoyang，
Luochuan
35°5059″ 109°3314″ 1 295 塬地
Highland
黑垆土
Cumuli-ustic
isohumosols
622. 3 9. 2 180 15 6 m × 4 m 乔化
Standard
11
洛川王家
Wangjia，
Luochuan
35°5106″ 109°3231″ 1 268 塬地
Highland
黑垆土
Cumuli-ustic
isohumosols
622. 3 9. 2 180 6 6 m × 5 m 乔化
Standard
12
洛川王家
Wangjia，
Luochuan
35°5107″ 109°3230″ 1 268 塬地
Highland
黑垆土
Cumuli-ustic
isohumosols
622. 3 9. 2 180 6 4 m × 2 m 矮化
Dwarfing
81
第 7 期 王延平等: 陕西黄土高原苹果园土壤水分分异特征
续表 1 Continued
样地
编号
No．
地点
Sample
site
纬度
Latitude
(N)
经度
Longitude
(E)
海拔
Elevation /
m
立地
Site
土壤类型
Soil type
年降
雨量
Annual
precipit-
ation /
mm
年均
气温
Mean
annual
temper-
ature /
℃
全年无
霜期
Annual
frost-free
period / d
树龄
Tree
age / a
栽植
密度
Planting
density
树形
Shape
13
洛川西贝兴
Xibeixing，
Luochuan
35°4714″ 109°2817″ 1 197 塬地
Highland
黑垆土
Cumuli-ustic
isohumosols
622. 3 9. 2 180 16 4 m × 2 m 矮化
Dwarfing
14
印台神武
Shenwu，
Yintai
35°0758″ 109°0341″ 1 127 塬地
Highland
黄墡土
Loessi-orthic
primosols
617. 7 10. 1 180 6 3 m × 2 m 乔化
Standard
15
印台神武
Shenwu，
Yintai
35°0753″ 109°0340″ 1 107 塬地
Highland
黄墡土
Loessi-orthic
primosols
617. 7 10. 1 180 27 4 m × 2 m 乔化
Standard
16
印台神武
Shenwu，
Yintai
35°0756″ 109°0340″ 1 110 塬地
Highland
黄墡土
Loessi-orthic
primosols
617. 7 10. 1 180 16 3 m × 2 m 乔化
Standard
17
印台赵家塬
Zhaojiayuan，
Yintai
35°0632″ 109°0305″ 1 054 塬地
Highland
黄墡土
Loessi-orthic
primosols
617. 7 10. 1 180 16 3 m × 2 m 矮化
Dwarfing
18
白水北乾
Beiqian，
Baishui
35°1418″ 109°3748″ 793 塬地
Highland
黄墡土
Loessi-orthic
primosols
577. 8 11. 4 207 15 4 m × 3 m 矮化
Dwarfing
19
白水东方城
Dongfangcheng，
Baishui
35°1402″ 109°3655″ 789 塬地
Highland
黄墡土
Loessi-orthic
primosols
577. 8 11. 4 207 15 4 m × 3 m 乔化
Standard
20
淳化甘沟
Gangou，
Chunhua
34°5114″ 108°3144″ 1 067 塬地
Highland
黄墡土
Loessi-orthic
primosols
600. 6 9. 8 183 15 4 m × 3 m 乔化
Standard
21
淳化五一
Wuyi，
Chunhua
35°5154″ 108°3048″ 1 082 塬地
Highland
黄墡土
Loessi-orthic
primosols
600. 6 9. 8 183 15 4 m × 3 m 矮化
Dwarfing
22
凤翔沙凹
Shawa，
Fengxiang
34°3312″ 107°2408″ 838 平原
Plain
塿土
Earth-cumuli-
orthic anthrosols
610. 0 11. 5 207 6 3 m × 2 m 矮化
Dwarfing
23
凤翔沙凹
Shawa，
Fengxiang
34°3312″ 107°2410″ 840 平原
Plain
塿土
Earth-cumuli-
orthic anthrosols
610. 0 11. 5 207 18 3 m × 2 m 矮化
Dwarfing
在 60 ～ 120 cm 土层，雨水的补充、根系的吸收
和水分蒸发都较 0 ～ 60 cm 土层有所减弱，但该层土
壤水分含量的高低对苹果树的生长发育仍然至关重
要。4 月初至 7 月中，北部丘陵沟壑区的米脂、安塞
两地果园土壤水分亏缺最为严重，亏缺量达 44. 8 ～
54. 5 mm，亏缺度高达 38. 7% ～ 47. 5%，黄土残塬
区的洛川、印台两地的亏缺量为 10. 4 ～ 18. 6 mm，亏
缺度 7. 9% ～ 13. 8%，而关中平原的凤翔，土壤水分
亏缺较轻，亏缺量 5. 6 ～ 8. 6 mm，亏缺度仅 4. 1% ～
6. 3%。雨季末(10 月初)，该层土壤水分均略有盈
余，米脂、安塞两地果园仅盈余 2. 4 ～ 3. 2 mm，洛川、
印台两地果园盈余 28. 6 ～ 29. 9 mm，盈余度 21. 6% ～
22. 2%，凤翔果园盈余 32. 4 mm，盈余度 23. 7%。落
叶期(11 月中)，米脂、安塞两地果园亏缺 4. 5 ～ 8. 9
mm，洛川、印台两地果园盈余 2. 3 ～ 7. 3 mm，凤翔果
园盈余 9. 0 mm。
在 120 ～ 500 cm 土层，果园土壤水分含量的高
低受外界条件的影响较小，主要是果树长期的生理
耗水引起，除关中平原的凤翔果园土壤水分持平外，
其他区域亏缺都较为严重，米脂、安塞两地果园亏缺
度高达 36. 6% ～ 42. 4%，洛川、印台两地果园亏缺
度也达 11. 4% ～ 18. 7%。区域类似、管理一致的果
园土体贮水量除了与当年降雨量有关外，还与果园
当年的产量密切相关。如米脂和安塞相比，米脂的
年降水量为 420. 3 mm 远小于安塞的 505. 3 mm，但
安塞样点的产量达 33 000 kg·hm － 2，而米脂样点仅
有 5 400 kg·hm － 2，其果实采收前、后安塞和米脂土
壤贮水量近乎一致。
91
林 业 科 学 49 卷
表 2 不同区域成熟果园的土壤贮水量
Tab． 2 Soil moisture content of mature apple orchards in different regions
样地编号
No．
测定日期
Measuring
date
0 ～ 60 cm 土层
0 ～ 60 cm soil layer
60 ～ 120 cm 土层
60 ～ 120 cm soil layer
120 ～ 500 cm 土层
120 ～ 500 cm soil layer
SWS /
mm
0. 6FC /
mm
SWD /
mm
DD
(% )
SWS /
mm
0. 6FC /
mm
SWD /
mm
DD
(% )
SWS /
mm
0. 6FC /
mm
SWD /
mm
DD
(% )
2009 － 07 － 09 65. 8 107. 1 41. 3 38. 6 60. 3 114. 8 54. 5 47. 5 418. 0 723. 3 305. 3 42. 2
1 2009 － 10 － 01 121. 6 107. 1 － 14. 5 － 13. 5 117. 2 114. 8 － 2. 4 － 2. 1 450. 8 723. 3 272. 5 37. 7
2009 － 11 － 10 104. 1 107. 1 3. 0 2. 8 110. 3 114. 8 4. 5 3. 9 428. 5 723. 3 294. 8 40. 8
2009 － 04 － 30 78. 3 111. 4 33. 1 29. 7 71. 8 115. 7 44. 8 38. 7 419. 8 728. 7 308. 9 42. 4
4
2009 － 07 － 11 90. 8 111. 4 20. 6 18. 5 67. 8 115. 7 48. 8 42. 2 439. 3 728. 7 289. 4 39. 7
2009 － 10 － 03 125. 1 111. 4 － 13. 7 － 12. 3 119. 8 115. 7 － 3. 2 － 2. 8 461. 7 728. 7 267. 0 36. 6
2009 － 11 － 11 105. 9 111. 4 5. 5 4. 9 107. 7 115. 7 8. 9 7. 7 432. 1 728. 7 296. 6 40. 7
2009 － 05 － 01 105. 1 123. 9 18. 8 15. 2 121. 2 132. 2 11. 0 8. 3 686. 7 838. 9 152. 2 18. 1
9
2009 － 07 － 12 98. 7 123. 9 25. 2 20. 3 121. 8 132. 2 10. 4 7. 9 681. 8 838. 9 157. 1 18. 7
2009 － 10 － 04 151. 1 123. 9 － 27. 2 － 22. 0 160. 8 132. 2 － 28. 6 － 21. 6 742. 9 838. 9 96. 0 11. 4
2009 － 11 － 12 124. 1 123. 9 － 0. 2 － 0. 2 135. 3 132. 2 － 3. 1 － 2. 3 722. 5 838. 9 116. 4 13. 9
2009 － 05 － 03 106. 8 126. 4 19. 6 15. 5 118. 2 134. 8 16. 6 12. 3 714. 4 848. 8 134. 4 15. 8
16
2009 － 07 － 14 103. 0 126. 4 23. 5 18. 6 116. 2 134. 8 18. 6 13. 8 708. 3 848. 8 140. 5 16. 6
2009 － 10 － 06 160. 6 126. 4 － 34. 2 － 27. 1 164. 7 134. 8 － 29. 9 － 22. 2 752. 1 848. 8 96. 7 11. 4
2009 － 11 － 13 129. 8 126. 4 － 3. 4 － 2. 7 144. 6 134. 8 － 9. 8 － 7. 3 740. 4 848. 8 108. 4 12. 8
2009 － 05 － 06 128. 5 130. 2 1. 5 1. 2 131. 2 136. 8 5. 6 4. 1 820. 8 870. 6 49. 8 5. 7
23
2009 － 07 － 18 122. 6 130. 2 7. 4 5. 7 128. 2 136. 8 8. 6 6. 3 810. 6 870. 6 60. 0 6. 9
2009 － 10 － 10 179. 1 130. 2 － 49. 1 － 37. 7 169. 2 136. 8 － 32. 4 － 23. 7 882. 6 870. 6 － 12. 0 － 1. 4
2009 － 11 － 15 147. 7 130. 2 － 17. 7 － 13. 6 145. 8 136. 8 － 9. 0 － 6. 6 866. 1 870. 6 4. 5 0. 5
2. 2 不同区域果园的土壤剖面含水量变异特征
苹果树生长季内，土壤水分的转化和贮存受土
壤结构、根系分布深度及耗水量、降水等综合因素的
影响，土壤含水量在空间上具有高度的异质性。生
长季果园不同土层的变化幅度差异较大，变异系数
CV 可以反映这个特征。CV 值越大或越小，则表示
土壤含水量变化越剧烈或越稳定。成熟苹果树 0 ～
500 cm 土体中不同土层土壤水分的 CV 值如图 1，结
果表明，各区域均表现为随土壤深度增加土壤含水量
变异程度减弱的特征。北部丘陵沟壑区的米脂和安
塞两地，土壤含水量的变化主要发生在 2. 2 m 以上土
层内，且土壤含水量 CV 值达 12. 67% ～ 35. 32%，这
可能一方面是降水变幅大的原因，另一方面是由于
黄绵土土质疏松、雨水下渗深但散失快所致; 黄土
残塬区的洛川和印台两地，土壤含水量的变化主要
在 1. 8 m 以上土层内，土壤含水量 CV 值居中，为
11. 72% ～ 24. 54%，主要变化发生深度和 CV 值均
小于丘陵沟壑区的米脂和安塞两地，这可能一方面
是该区降水的分配相对合理、变幅相对较小的原因，
另一方面是由于黄墡土土质相对紧密、雨水下渗速
度慢、深度浅、散失也相对慢所致; 关中平原凤翔土
壤含水量的变化主要在 1. 2 m 以上土层内，土壤含
水量 CV 值较小，仅 13. 63% ～ 20. 76%，这可能是塿
土的蓄纳雨水和保墒能力更强所致。
图 1 不同区域土壤含水量 CV 值的变化
Fig． 1 CV value of soil profile moisture in different regions
土壤干化是黄土高原地区多年生植被条件下特
有的水文现象(李玉山，2001)。近年来，苹果园因
土壤水分长期亏缺而形成的土壤干化引起广泛重
视，但对干化的划分标准各有所见(王力等，2000;
樊军等，2004; 赵景波等，2005)。苹果树的生长发
育对土壤水分的要求比一般耐旱性植物高，土壤干
化的划分标准应结合不同区域降雨量大小、分布和
土壤类型而确定(胡良军等，2008)。苹果树生长发
育在田间持水量的 40% ～ 60%时就会受到影响，因
此，笔者认为以田间持水量的 50%作为果园土壤干
化的标准是比较合理的，米脂和安塞为 11. 75%，洛
02
第 7 期 王延平等: 陕西黄土高原苹果园土壤水分分异特征
川和印台为 12. 75%，凤翔为 12. 9%。从图 2 可以
看出，陕西苹果园的土壤干化程度由南到北加重。
北部丘陵沟壑区的米脂和安塞两地果园 1. 4 m 以下
土层严重干化，且米脂的干化强度明显大于南部的
安塞; 中部残塬沟壑区的洛川和印台两地果园土壤
深层也都有干化发生，洛川果园的干化从 250 cm 开
始出现，而印台果园的干化则从 400 cm 开始出现，
印台的干化强度明显小于洛川，但两地干化层的含
水量也都接近 50%田间持水量; 关中平原的凤翔，
没有发现干化现象，但土壤剖面含水量从220 cm开
始就已接近干化的临界点 50%田间持水量。
2. 3 不同生长年限果园的土壤水分差异
比较同一区域、样点接近、气候条件和管理水平
一致的不同生长年限果园的土壤水分(图 3)，结果
表明，同一区域果园土壤剖面贮水量随果树生长年
限增大而下降。北部黄土丘陵沟壑区降雨量小，随
苹果树生长年限的增大，土壤水分亏缺累积量大，土
壤贮水量差异较大; 在安塞，6 年生果园 5 m 土层的
土壤贮水量为 702. 7 mm，15 年生仅为 428. 5 mm，
比 6 年生果园低 274. 2 mm; 渭北黄土残塬沟壑区
降雨量相对较大，土壤水分亏缺累积量相对较小，高
龄果园和低龄果园的土壤贮水量差异相对较小; 在
图 2 不同区域苹果园土壤干化特征
Fig． 2 Soil desiccation of apple orchards in different regions
洛川，6 年生乔化果园 5 m 土层的土壤贮水量
1 068. 6 mm，后 子 头 村 14 年 生 乔 化 果 园 为
667. 6 mm，而 23 年生仅有 562. 5 mm，比 6 年生乔化
果园 低 506. 1 mm，比 14 年 生 乔 化 果 园 低
161. 5 mm; 6 年生矮化果园为 920. 5 mm，16 年生
矮化果园为 721. 7 mm，比 6 年生矮化果园低 198. 8
mm。在印台，6 年生乔化果园 5 m 土层的土壤贮水
量为929. 9 mm，16 年生为 780. 9 mm，27 年生则仅
有727. 1 mm，比 6 年生乔化果园低202. 8 mm，比 16
年生乔化果园低 53. 8 mm; 关中平原不同生长年限
的果园土壤贮水量差异较小，在凤翔，6 年生矮化果
园为 947. 3 mm，18 年生仅有 736. 5 mm，相差
210. 8 mm。从土壤剖面水分变化来看，一般 0 ～
100 cm 因受降水入渗和蒸发的影响，土层水分含
量差异不大，而 100 cm 以下水分差异显著 ( P ＜
0. 05)。幼园的土壤水分含量一般表现为随土层
深度增加而增加的特征，但印台却有所降低，这可
能是由于果园前茬为刺槐 ( Robinia pseudoacacia)
林，过度消耗了深层水分所致。成龄盛果期的土
壤水分含量一般表现为随土层深度增加而下降的
特征，干旱严重的北部黄土丘陵沟壑区和渭北黄
土残塬沟壑区较为明显。
2. 4 不同立地类型果园的土壤水分差异
将苹果 4 个生长发育阶段的土壤含水量平均后
进行分析(图 4)，结果表明，在黄土残塬沟壑区的洛
川县，塬地的土壤水分含量最高，川地次之，而台地
相对 较 低。塬 地 5 m 土 层 内 土 壤 贮 水 量 达
1 121. 8 mm，川 地 为 770. 1 mm，而 台 地 仅 有
626. 1 mm; 耕作层(0 ～ 60 cm)塬地的土壤水分平
均含量达 18. 4%，显著高于川地的 11. 3%和台地的
10. 7% (P ＜ 0. 05)，后二者差异不显著; 苹果树根
区 ( 0 ～ 200 cm ) 塬地的土壤水分平均含量达
17. 8%，也显著高于川地的 10. 5% 和台地的 9. 9%
(P ＜ 0. 05)，后二者差异不显著。在黄土峁状丘陵
沟壑区的米脂县，台地 5 m 土层内土壤贮水量为
600. 2 mm，明显高于梯田的 456. 5 mm; 耕作层(0 ～
60 cm)台地的土壤水分平均含量达 12. 3%，显著高
于梯田的 9. 6% (P ＜ 0. 05); 苹果树根区 ( 0 ～
200 cm)台地的土壤水分平均含量达 11. 1%，也明
显高于梯田的 9. 0%。在黄土梁状丘陵沟壑区的安
12
林 业 科 学 49 卷
图 3 不同生长年限果园的土壤水分
Fig． 3 Soil moisture in apple orchards of different growth years
塞县，坡地 5 m 土层内土壤贮水量达 746. 2 mm，明
显高于台地的 547. 0 mm; 耕作层(0 ～ 60 cm)坡地
的土壤水分平均含量为 11. 2%，台地为 10. 7%，二
者差异不显著; 苹果树根区(0 ～ 200 cm)坡地的土
壤水分平均含量达 11. 9%，显著高于台地的 9. 1%
(P ＜ 0. 05)。在渭北残塬沟壑区的白水县，下湿低
凹地 5 m 土层内土壤贮水量达 721. 1 mm，明显高于
旱塬地的 561. 9 mm; 耕作层(0 ～ 60 cm) 下湿低凹
地的 土 壤 水 分 平 均 含 量 为 11. 1%，旱 塬 地 为
10. 1%，二者差异不显著; 苹果树根区(0 ～ 200 cm)
下湿低凹地的土壤水分平均含量达 10. 8%，显著高
于旱塬地的 8. 6% (P ＜ 0. 05)。
2. 5 乔矮化果园的土壤水分差异
乔化苹果树与矮化苹果树的根系分布和树冠大
小存在明显差异，必然引起土壤水分消耗的差异。
图 5 表明，栽植密度一致的条件下，矮化果园的土壤
贮水量明显高于乔化果园，且土壤深层差异极为显
著。在印台，16 年生乔化园与矮化园相比，5 m土
层的土壤贮水量分别为 725. 1 和 776. 6 mm，矮化比
乔化高 51. 4 mm; 剖面中 0 ～ 320 cm 土层乔化园和
矮化园的平均含水量分别为 15. 7%和 15. 4%，土壤
含水量差异不显著; 而 320 ～ 500 cm 土层乔化园和
矮化园的平均含水量分别为 12. 4%和 15. 7%，矮化
园含水量显著高于乔化园(P ＜ 0. 05)，这可能是由
于乔化苹果树根系分布深而过多地消耗了土壤深层
的水分所致。在淳化，15 年生乔化园与矮化园相
比，5 m 土 层 的 土 壤 贮 水 量 分 别 为 562. 6 和
771. 3 mm，矮化比乔化高 208. 7 mm。在洛川，15
年生乔化果园 5 m 土层的土壤贮水量为 858. 7 mm，
16 年生矮化果园为 721. 7 mm，矮化比乔化低
136. 9 mm，洛川 6 年生乔化果园 5 m 土层的土壤贮
水量为1 068. 6 mm，6 年生矮化果园为 920. 5 mm，
矮化比乔化低 148. 0 mm，无论幼园还是盛果期果
园，都与印台和淳化得到了相反的结果。究其原因，
印台乔矮化果园的密度均为 3 m × 2 m，淳化乔矮化
果园的密度均为 4 m × 3 m，两地的乔矮化果园密度
相同，乔化树比矮化树树冠大、根系深，对土壤水分
的消耗量大; 而洛川 15 年生乔化果园的密度为 6 m
22
第 7 期 王延平等: 陕西黄土高原苹果园土壤水分分异特征
图 4 不同立地类型果园的土壤水分
Fig． 4 Soil moisture of apple orchards under condition of different site types
× 4 m，远小于 16 年生矮化果园的4 m × 2 m，6 年生
乔化果园的密度为 6 m × 5 m，也远小于 6 年生矮化
果园的 4 m × 2 m，乔化果园的密度均比矮化果园的
密度小。
对于特定类型和年龄的果园而言，密度是影响
果园土壤水分含量的最主要因素。生产中根据当地
气候条件和地形条件合理配置密度，是旱地果园可
持续发展的关键(李玉山，2001)。这里需要指出的
是，洛川 15 年生乔化果园的密度原来是 4 m × 3 m，
2006 年由挖株调整为 6 m × 4 m，该果园产量高达
57 000 kg·hm － 2，比调整前产量提高 30% ～ 40%，且
果个大、品质优，每公顷收入达 22. 5 万元以上，说明
降低密度是改善当地果园水分环境、实现增产增收
的有效措施，同时也证明洛川县近 2 年大面积开展
隔 1 株挖 1 株降低果园密度管理是切实可行的。
3 结论与讨论
陕西苹果树大都处在水分亏缺状态，果园土壤
贮水量由南向北逐渐降低，土壤干化程度加重，原因
在于: 由南向北降水量减少且分布不均; 海拔升高
地下水埋藏深，土壤蒸发耗水强烈; 北部黄绵土土质
疏松、保水性差，中部黑垆土和黄墡土的保水性能比
北部的黄绵土好，但不及南部苹果产区的塿土。干旱
季节(4—7 月)，北部丘陵沟壑区果园土壤水分亏缺
度高达 18. 5% ～ 47. 5% ; 黄土残塬区为 7. 8% ～
20. 3% ; 关中平原果园土壤水分亏缺较轻，亏缺度
仅有 1. 2% ～ 6. 3%。但从果园土壤剖面的含水量
分布看(图 2)，在渭北苹果优生区和关中平原未发
现明显的土壤干层，这与一些学者的研究结果 (赵
景波等，2005; 杜娟等，2005; 李瑜琴等，2005; 顾
静等，2009)不同，原因一方面可能是取样深度(0 ～
500 cm)不够，另一方面本研究以 15 ～ 20 年生的盛
果园为研究对象，而生长年限更长的果园土壤的干
化会更为严重。
生长季内，不同区域果园因降水量和土壤质地
等方面影响，土壤剖面含水量的变化幅度由南向北
增大，随土壤深度的增加含水量变异程度减弱。北
部丘陵沟壑区土壤含水量的主要变化发生在 2. 2 m
以上土层内，CV 值达 12. 67% ～ 35. 32%，黄土残塬区
主要变化发生在 1. 8 m 以上土层内，CV 值 11. 72% ～
24. 54%，关中平原主要变化发生在1. 2 m以上土层
内，土壤含水量 CV 值较小，仅有 13. 63% ～ 20. 76%。
在陕西干旱半干旱地区，大气降水是绝大多数
苹果园土壤水分的唯一补充来源，苹果树生命期内，
32
林 业 科 学 49 卷
图 5 乔矮化果园的土壤水分分布
Fig． 5 Distribution of soil moisture in standard and dwarf apple orchards
不同生长年限苹果树的蒸腾和地面蒸发不同，对水
分的消耗量亦不同，土体内水分状况必然存在很大
差异(Green et al．，1999)。各区域果园土壤剖面的
贮水量随果树年龄增大而下降。初果幼园的土壤贮
水量大于衰退期果园和盛果期果园，这主要是由于
初果幼园果树对土壤水分的消耗量较小，对深层水
分的利用量较少; 而盛果期果树由于蒸腾损耗量较
大及果树生长所需水分较多从而造成土壤水分含量
减少; 衰退期果树虽然其生产能力降低，对水分的
需求量也相应减少，但由于其前期的大量消耗，加之
土壤水分补给量有限，造成土壤水分含量较低，这与
张义等(2011)和邹养军等(2011)的研究结果一致。
根据不同生长年限果园的土壤水分特征，实行果园
水分的科学管理，合理调控果树根区水分状况，才能
实现果 园 生 产的 持续健康 发展 ( Huang et al．，
2006)。
立地条件是果园配置和建立的重要因素。在黄
土残塬沟壑区，塬地的土壤水分含量最高，川地次
之，而台地相对较低。原因主要是植株密度、土壤质
地不同，其次不同立地类型对降水拦蓄能力有所差
异，建议生产上合理调控密度，加强水保工程建设。
在北部丘陵沟壑区，坡地的土壤水分含量最高，台地
次之，而梯田地相对较低。原因是不同立地条件下
降水入渗、土壤水分蒸发和植株蒸腾都存在较大差
异，建议生产上根据不同立地条件，修筑科学合理的
水保工程，针对性地开发应用集雨补灌和秋末冬初
覆膜保墒等新技术，改善山地苹果园的土壤水分
环境。
乔化苹果树和矮化苹果树相比，根系分布和树
冠大小存在明显差异，一般乔化苹果树根系分布广
而深，而矮化苹果树根系分布浅而密集，乔化树冠高
大，矮化树冠则相对矮小。乔化苹果树能够吸收利
用土壤中的更深层次水分抵御根际水分的不足，对
土壤深层水分的消耗远大于矮化树; 但矮化果园一
般比乔化果园密度大，对土壤中上层水分含量的要
求较高(Abdullah et al．，2010)，这也正是陕西北部
矮化果园发展最主要的限制因子。密度对果园土壤
水分含量有很大影响，生产中根据当地气候条件和
地形条件合理配置密度; 挖株降低栽培密度是维持
苹果园土壤水分平衡，实现旱地果园可持续发展的
有效途径。采用矮化栽培，能够减少土壤水分消耗，
显著提高果园的土壤含水量。
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(责任编辑 于静娴)
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