渭北地区以光照充足、昼夜温差大、土层深厚、土体疏松、质地适中、通透性强、酸碱度适宜、保水保肥力强、有机质含量丰富等成为苹果的优生基地,以苹果品质优良享誉国内外,苹果产业已成为该区乃至陕西省发展经济的支柱产业之一,为促进该区域的经济发展,解决“三农”问题,改善生态环境做出了巨大的贡献。然而,随着植果年限增加,果园出现了树势衰弱,树体衰老,抗性降低,病害频繁发生,盛果期缩短,果品产量与品质明显下降及耐储藏性降低等问题,已严重制约着该区果业的健康发展。针对渭北果业发展中遇到的实际问题,将果园土壤质量退化趋势研究作为切入点,通过对渭北不同园龄苹果园土壤物理质量演化趋势分析,探求果园土壤物理退化及土壤钙素退化等问题,以期分析果树衰老的基础,探求制约该区果业可持续发展的因素,为果园土壤科学管理提供依据。通过对不同园龄果园土壤剖面性状的研究,获得如下结论:1.渭北果园土壤的隐形物理退化特征明显。尽管果园表层土壤物理状态良好,但在20 cm以下亚表层处土壤容重和紧实度均增大、孔隙密实、土壤饱和导水率递减等,具有不易觉察的隐形特征。土壤容重和紧实度随园龄和土层深度的增加而增大,在20 cm以下的土层,部分果园土壤容重高达1.61 g/cm3,紧实度达到2433 KPa,严重超出果树根系健康生长的阈值。土壤孔隙度仅在0~20 cm土层能够保持在50%以上,属于良好状态,而20~60 cm土层维持在40%~46%,已处于紧实和严重紧实状态。土壤饱和导水率在果园表层和紧实层均表现出随植果园龄的增大而减小的趋势,尤其是10~20 a和>20 a的果园亚表层土壤饱和导水率低至46.88 cm/d和20.89 cm/d,递减幅度明显,制约着降水入渗和土壤蓄墒。果园土壤的“隐蔽性物理退化”过程严重影响着果树的健康生长。2.渭北果园随植果园龄的增加,土壤有机质含量递减,淀积粘化过程明显,引发了亚表层土壤紧实化的发生。果园土壤有机碳密度与农田土壤相比都有所增加,但在0~40 cm土层不同园龄段果园土壤有机质碳密度则随土层深度及植果园龄的增加而显著减少。果园在0~30 cm土层处土壤粘粒含量随植果园龄的增加明显减少,30 cm以下则随植果园龄的增加呈增加趋势,说明植果期间土壤团聚体稳定性差,在降雨期间团聚体分散后的“活性粘粒”向深层移动与淀积,发生着明显的淀积粘化作用。证实果园土壤属于“自然压实”(natural compaction),土壤硬化属于“凝结硬化”。进一步分析发现,土壤有机质、粘粒含量与容重、紧实度以及孔隙度之间呈极显著相关关系。说明壤质的、有机质含量欠缺的渭北果园土壤的团聚作用差、“稳定性”不强、土壤抗干扰能力差是根本原因;果园土壤耕作翻动少,对物理退化结果干预少,粘粒逐渐向深层移动与逐渐累积,是果园土壤亚表层及其以下土层紧实化重要因素。3.果园土壤脱钙退化过程明显,影响果树健康与抗性及果品品质。随植果园龄的增加,果园0~100 cm土层内土壤碳酸钙的总贮量在降低,且在0~50cm土壤碳酸钙含量及贮量随园龄增加显著减少,50~100 cm则随园龄增大呈逐渐增加趋势。10 a以上果园0~50 cm土层的碳酸钙贮量显著低于农田,说明植果加速了土壤脱钙过程。在0~100 cm土层,土壤交换性钙的总贮量随植果园龄的增加呈减少趋势,且0~40和60~100 cm土层土壤交换性钙含量及贮量表现出随园龄的增加均减少,40~60 cm土层则随园龄的增加稍有增加。但与农田相比,果园土壤交换性钙均有所增加。各果园0~50cm土层水溶性钙含量及其贮量都高于50~100 cm土层,10 a以上果园10~30 cm土层的水溶性钙含量最高。与农田土壤相比,3个园龄段果园土壤剖面水溶性钙含量都有所增加。即在富含石灰质的渭北黄土旱地,长期植果明显加速了土壤钙素的活化,促进了钙素的淋失与退化。随植果园龄增大,果园土壤钙素库容及有效钙供给将会减小,已成为该地区土壤化学性质“隐性退化”的主要特征。4.针对渭北果园存在的明显的内部紧实化问题,通过给果园土壤“开亮窗”的技术进行改良。经对不同材料填埋亮窗处以及周边10 cm处土壤水分和CO2气体的监测得出,亮窗技术增强了土壤通气性,减小了果园亚表层土壤空气中CO2的积聚,又增加水分入渗,改善了土壤0~40 cm墒情不足的问题。并且能够辐射改善水平10 cm左右距离处土壤的空气质量和水分状况。不同填埋材料的亮窗处理对土壤深层CO2释放通量的影响也有所不同,添加料姜石和石灰处理与添加其它物料处理相比,可以吸收土壤内部CO2,改善果园土壤空气质量,且可以补充土壤钙素库容,可以作为给果园开亮窗改善空气的填充最佳物料。而使用蛭石和炉渣处理,在改善果园水分方面效果则较好。