黄土高原是全球集中连片种植苹果的最大区域,苹果种植已成为应对退耕还林(草)工程实施以后耕地大面积减少问题的有效措施和促进区域经济发展的主导产业,但由于该地区自然降水特征以及不合理的耕作制度导致当地旱作苹果园土壤水分环境状况恶化和土壤有机碳库亏缺等问题。农林复合系统兼具土壤水分调控和固碳两大作用,但该地区复合系统组分间高耗水生育期基本重合,势必会增加土壤水分竞争作用发生几率。针对以上问题,本研究以黄土高原旱作苹果园为研究对象,通过改变间作发生时间和间作密度建立了一种新型的果农复合系统,采用田间定位观测及实地取样的手段,系统的研究了复合系统土壤水及土壤有机碳变化特征。研究设置了4个处理:苹果行间间作高密度油菜(AHR)、苹果行间间作中密度油菜(AMR)、苹果行间间作低密度油菜(ALR)、并以行间清耕(CK)为对照。本研究得出主要结论如下:(1)探明了各处理土壤水分效应及年际调控作用。对于平水年(2018年)间作期,苹果树位置土壤水分效应值为AHR(0.9%)>AMR(-1.9%)>ALR(-4.2%);间作边缘土壤水分效应值为AHR(1.8%)>AMR(-2.2%)>ALR(-5.6%);行间土壤水分效应值为AHR(-3.5%)>AMR(-6.1%)>ALR(-6.6%)。对于丰水年(2019年)间作期,苹果树土壤水分效应值为ALR(2.3%)>AMR(-1.2%)>AHR(-2.8%);间作边缘土壤水分效应值为AMR(1.0%)>ALR(-0.1%)>AHR(-0.7%);行间土壤水分效应值为ALR(2.0%)>AHR(-0.3%)>AMR(-2.6%)。对于非间作期,三种间作处理均为正效应,且AHR正效应远大于ALR和AMR。负效应主要集中在0-100 cm土层,100-200 cm土层更多的表现为正效应。土壤含水量空间分布表明,行间作物对土壤水的消耗主要集中在0-100 cm土层,同时AHR间作处理明显减小了苹果树休眠期的土壤储水量损失。(2)明确了种间土壤水分竞争关系。平水年RSWD值波动大于丰水年,且平水年与丰水年相比其极小值要远小于丰水年,平水年会产生更激烈的竞争作用。三种处理竞争均主要发生在0-100 cm土层与根系重叠层一致,而100-200 cm土层更多的表现为促进作用。三种间作密度中,ALR处理竞争作用最大,AMR次之,AHR竞争作用最小,对于ALR,其竞争主要发生区域为间作边缘位置,对于AMR和AHR而言,间作行间是其主要的竞争发生位置。(3)阐明了复合系统土壤有机碳含量变化特征及影响因素。三种间作处理相对于CK而言,均显著提高了0-10 cm土层土壤有机碳含量。同时,明显提高了0-100 cm土层有机碳储量。不同间作密度土壤有机碳含量的增长速率差异较大,表现为间作密度越高,增长速率越快。土壤有机碳含量增长速率与地上生物量、地下生物量、油菜根长密度、粉粒含量、粘粒含量均为正相关关系,与土壤p H、土壤砂粒含量及土壤含水量呈负相关关系。地上生物量对土壤有机碳增长速率解释度最高且显著,为41.9%。综上所述,考虑了三种间作系统的土壤水分效应、土壤水分竞争关系和土壤有机碳变化,在黄土高原旱作苹果园实施秋季间作高密度油菜的复合系统模式,有利于改善苹果园土壤水分环境,提高土壤有机碳含量,但丰水年应适当减小间作密度,避免土壤水负效应的产生。