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退耕还林(草)工程实施以来,黄土高原通过营造大量人工生态林在水土流失治理上取得显著成效。据统计,截止2012年,黄土高原人工林面积达747万hm~2。同时,为了应对耕地减少后农民收入降低的问题,在各级政府积极引导下大规模发展特色经济林(果)—苹果,截止2017年,果园面积达到131万hm~2,产量超过2000万t,占全国产量的57%,成为该区农民脱贫致富的主导产业。目前,人工林和苹果园并存已成为黄土高原退耕还林(草)工程重要的景观特色。与人工林相比,苹果受人类活动影响更为显著,大规模发展将改变原有水循环平衡,加剧水分供需矛盾,威胁苹果产业的可持续发展。深层土壤水是黄土高原植被应对干旱的主要水资源,但是其储量有限,一旦被消耗补充起来十分困难。与黄土高原主要的人工生态林相比,苹果对深层水分的消耗量和消耗速率存在何种差异?不同气候区之间又存在何种差异?回答这些科学问题对了解果园扩张对区域水循环的影响和果园田间水分管理具有重要科学意义。本研究以典型人工乔木林刺槐(Robinia pseudoscacia)、人工灌木林柠条(Caragana microphylla)和苹果(Malus pumila)为研究对象,采用野外实验与整合分析相结合的手段,研究其在深层土壤水分消耗量与消耗速率之间的差异,以及气候类型对其影响,取得如下主要结论:(1)明确了土地利用类型、气候和土壤质地对黄土高原深层土壤水分的影响。四个地区的深层土壤含水量均表现为农地(15.74%)>苹果(12.40%)>柠条(10.06%)>刺槐(9.71%)。受气候(降雨和蒸发)及人为管理措施影响,深层土壤含水量表现为半干旱区(子洲和延安)显著(P<0.05)低于半湿润区(长武和白水)。此外,深层土壤水分与粘粒、粉粒含量呈显著(P<0.05)正相关,与砂粒含量、细根根长密度呈显著(P<0.05)负相关。(2)分析了黄土高原不同气候区苹果园和典型生态林的深层耗水特征及影响因素。在半干旱区(子洲和延安),果园深层耗水量和生态林无显著差异,而其深层耗水速率则显著(P<0.05)高于生态林,这是由于果园具有旺盛的生殖生长,短时期内消耗了大量的深层土壤水分;在半湿润区(长武和白水),果园深层耗水量显著(P<0.05)低于生态林,而深层耗水速率则无显著差异,这主要是因为长武和白水地区的苹果园存在灌溉措施,有效降低了深层土壤水分的消耗。(3)明确了黄土高原苹果园深层土壤水分利用的地带性规律。黄土高原苹果园的深层耗水量、深层耗水速率从南到北依次增加。苹果在子洲、延安、长武和白水4个地区的深层耗水量、深层耗水速率变化范围分别为67-588 mm、7.4-73 mm/yr,均呈现子洲(587 mm、73 mm/yr)>延安(356 mm、36 mm/yr)>长武(237 mm、24 mm/yr)>白水(67 mm、7.4 mm/yr)的规律。结果表明,黄土高原半干旱区苹果园的深层土壤干燥化程度较半湿润区严重。(4)基于整合分析方法分析了黄土高原不同气候区(半干旱、半湿润区)苹果园和典型人工生态林深层土壤水分的利用差异。在半干旱区,苹果园和人工乔木林、人工灌木林的深层耗水量无显著差异,但其深层水分消耗速率显著(P<0.05)高于人工乔木林和灌木林;在半湿润区,苹果园和人工乔木林的深层耗水量、深层耗水速率均无显著差异。整体来看,在黄土高原半干旱区,苹果园比人工乔木林、人工灌木林更容易在短期内造成严重的深层土壤干燥化。