毛竹林節水灌溉技術研究

艾文勝，楊 明，孟 勇，賀燦輝，蒲湘云，李美群

(1．湖南省林業科學院，湖南長沙 410004; 2．攸縣林業局，湖南攸縣 412300)

自“九五”以來，我國節水灌溉發展迅速，各地不斷總結出諸多節水灌溉技術模式，這些模式在投入運行后，取得了顯著的經濟效益、社會效益和生態效益，促進了節水灌溉的大規模發展。節水關鍵技術通常可歸納為工程節水技術、農藝節水技術、生物節水技術和水管理節水技術等4種類型［1－3］。目前，工程節水灌溉技術主要措施有渠道防滲技術、管道輸水技術、噴灌和微灌技術等。噴灌技術是通過水泵加壓，使灌溉水流經管道、噴頭等專用設備，射到空中并成霧狀的雨滴，像降雨一樣均勻地散落田間或林地，對作物或林木進行適時適量的灌溉。它適用于各種地形和土壤，具有節水、省力、灌水均勻、保持水土等優點［4－6］。采用這種技術，一般不會產生地面徑流和深層滲漏，地面濕度均勻，可以根據作物或林木在不同生長時期的需水狀況適量地供水。

毛竹 (Phyllostachys pubescens)又名楠竹，是我國森林資源的重要組成部分［7］，在我國分布面積最大，用途最廣，經濟效益最佳，生態適應性較強，占全國竹林總面積的60%以上。毛竹是我國最主要的材用竹種，分布自秦嶺、漢水流域至長江流域以南和臺灣省，黃河流域也有多處栽培。其中福建、湖南、浙江、江西為中心分布區，竹林面積約占全國的50%以上。

毛竹在整個生長發育過程中需要各種環境條件，其中水分對其影響較大。水是竹筍的主要組成部分，含量達90%左右。同時水又是其光合作用的必備物質。毛竹林生長所需水分主要是靠天然雨水，遇到雨水充足年份，竹林才能正常生長，冬春筍才能盛產。近年來，氣候變化較大，干旱的年景越來越多。干旱使竹林生長受到影響，筍芽不能正常孕育，降低了竹筍產量。為了改善這種狀況，應用毛竹林節水灌溉技術，調節竹林小氣候，確保竹林生長所需的水分，從而有力改善竹林質量，提高竹筍數量和產量。

1 試驗地概況

試驗地位于湖南益陽桃江縣南部的松木塘鎮桃花江水庫尾，為桃江縣林業科學研究所所屬林地。桃江縣為“中國竹子之鄉”，地處湘中偏北，資江中下游，是雪峰山余脈向洞庭湖平原過渡的環湖丘崗地帶，地處東經 110°36'—112°19'，北緯 28°13'—28°41'。桃江縣屬亞熱帶季風性濕潤氣候，全年日照1 579.6 h，年平均氣溫16.6℃，一月平均氣溫4.4℃，七月平均氣溫28℃，降水量 1 400～2 000 mm，年降雨日數平均166 d，無霜期262 d，年平均相對濕度82%。境內水系發達，水資源豐富，資江貫穿縣境102 km。試驗地成土母質為板頁巖，海拔150 m，面積3.33 hm2，經營類型為筍材兩用竹林。

2 材料與方法

竹林灌溉一般有自然引水和動力引水兩種模式。本試驗采用固定噴灌的形式進行。即將桃花江水庫的水抽到蓄水池，再將蓄水池的水加壓通過塑管輸向噴頭將水噴灑到竹林地面上。

本試驗修建蓄水池2個，每個蓄水池的容積為60 m3。噴灌水帶的直徑為45 mm，金屬噴頭的直徑為25 mm、塑料噴頭的直徑為20 mm。采用隨機區組試驗設計方法設置試驗地，分3個小區［8］。小區面積為20 m×20 m，分別為噴灌方式1(A1)、噴灌方式2(A2)與對照區 (CK)，每個方式有3個重復。為了盡量避免土壤水分向下滲透對其他小區產生影響，所有方式都按水平方向排列。噴灌方式1采用噴灌2 d間隔2 d一輪換的方式，噴灌方式2采用噴灌2 d間隔5 d一輪換的方式，對照區不裝噴灌裝置。噴灌時間為2009年9月8日至11月30日。選擇上午7∶00—10∶00和傍晚18∶00—20∶00，每667 m2灌溉10 t左右的水量。2009年12月至2010年4月對各個小區分別挖取竹筍，并統計竹筍的數量和產量。

2.1 水源

因試驗地位于桃花江水庫庫尾，抽取桃花江水庫的水用于灌溉。

2.2 塑管

竹林灌溉用水量大，所需的塑料管也較多。塑管代替鋼管有價格優勢，經過比較確定選用聚乙烯(PE)管。聚乙烯管不含有毒的氯，具有柔性好、可適應復雜的地形，熱溶性好、便于聯結等優點。塑管尺寸:進水管口徑 3寸 (10 cm)、支管口徑2寸(6.67 cm)、噴頭分管1寸 (3.33 cm)。

2.3 建池和站

選擇山頂修建蓄水池2個，蓄水池容積60 m3(5 m×4 m×3 m)。并建設提水泵站1座。

2.4 用電

在試驗地內架設低壓 (380/220 V)供電線路(截面35 mm2鋁絞線)0.5 km，架設水泥電桿 (150×8×B×Y)2根。

2.5 灌水器

經過對國內市場的調查，特別是對益陽市噴灌產品的使用比較，選定技術性能好，價格低廉的灌水器。常用產品性能及價格見表1，其中塑制的中型噴頭15元/個，噴灌水帶0.35元/m，僅為常規產品的25%。

表1 常用灌水器性能及價格表Tab.1 The common emilter performance and price list

3 結果與分析

3.1 噴灌對竹筍數量的影響

毛竹竹鞭上的部分側芽在秋季開始萌發分化為筍芽，筍芽的頂端分生組織細胞分裂增殖，進一步分化形成節、節隔、筍籜、側芽和居間分生組織，并逐漸膨大，芽彎曲向上伸長，形成冬筍和春筍。

根據不同的噴灌方式和對照數據測得竹筍 (冬筍)數量及產量見表2。

由表2可知，竹筍的數量為A1＞A2＞CK，土壤濕度提高，竹筍數量也相應提高。不同噴灌方式的方差分析見表3。

由表3可知，不同噴灌方式間竹筍數量差異極顯著，而區組間沒有顯著差異。

再對不同噴灌方式進行多重比較，結果見表4。

由表4可知，A1與A2差異不顯著，A1、A2與CK差異極顯著，可見對竹林進行噴灌可以促進冬筍的萌發，提高筍芽分化率，使冬筍數量大幅度增加，還可使鞭筍和來年的春筍的產量有明顯的提高。

表2 竹筍數量及產量Tab.2 The number and output of bamboo shoots

表3 竹筍數量及產量的方差分析Tab.3 Variance analysis on nuber and output of bamboo shoots

表4 竹筍產量及數量的多重比較Tab.4 Multiple comparison of number and output of bamboo shoots

3.2 噴灌對竹筍個體的影響

竹筍個體的形態與土壤水分有著密切關系，水分充足，竹筍發育正常，筍體基部飽滿，單個筍重量大，大筍所占比例高;水分不足時，竹筍不能正常發育，筍形彎曲、基部尖瘦，根少或無根，單個筍重量小，多數為小筍。在干旱時期進行噴灌，保證了林地的水分供應，促進了筍芽的分化和膨大，使筍體發育充分，個體顯得凈、嫩、白，外觀色澤好，商品價值高。

由表2可知，各小區平均單個竹筍重量為A1＞A2＞CK，土壤濕度對竹筍個體生長和品質的影響非常明顯。

3.3 噴灌對竹筍產量的影響

筍體成分組成中90%左右為水，水在竹筍增產增收中起著重要的作用［9］。土壤水分狀況是制約植物群落結構與功能的最重要因素之一，是毛竹生產力高低的限制因素［10］。毛竹發筍因降水、竹林生長狀況、土壤和經營管理的不同而有差異。在一年之內，毛竹有兩個重要的需水季節，一個是秋季的孕筍時期，另一個是春季的出筍時期［11］。在孕筍期間，外界主要限制因子是降水及其分配。此期間氣候干旱、長晴無雨，只有通過對毛竹林進行噴灌處理，適當提高土壤濕度，使土壤含水量較長時間穩定在竹筍形成所需要的水平上，達到提高竹筍產量和促進毛竹生長的目的。不同的噴灌方式會形成不同的土壤濕度，對竹筍產量將產生不同的影響。

由表2可知，竹筍的產量為A1＞A2＞CK，土壤濕度提高，竹筍產量也相應提高。

由表3可知，不同噴灌方式間竹筍產量的差異極顯著，而區組間沒有顯著差異。

由表4可知，A1與A2差異不顯著，A1、A2與CK差異極顯著，可見噴灌對提高竹筍產量的效果非常明顯。

3.4 成本與效益分析

試驗地建設噴灌設施共花費5萬元 (含用工費用)。其中抽水設備1萬元，蓄水池2萬元 (包括提水泵站)，用電設備1萬元，噴水設備1萬元。灌溉面積約40×667 m2，即每667 m2投入1 250元左右。詳見表5。

表5 灌溉 (噴灌)設施明細表 (每667 m2)Tab.5 The accommodation schedule of irrigation(667 m2)

試驗地2009年春季采筍1.5萬kg(殼筍3.25萬kg)，效益達6.5萬元。2009年夏秋采用節水灌溉技術后，2010年春季采筍4.2萬kg(殼筍9.05萬kg)，效益18.1萬元。2010年的增產幅度是2009年的2.8倍。見表6。

表6 毛竹林節水灌溉效益比較Tab.6 Benefit comparison of water-saving irrigation of P．pubescens

試驗地采用節水灌溉技術前單個竹筍個體最大5.6 kg、平均1.8 kg，采用節水灌溉技術后單個竹筍個體最大7.9 kg、平均2.8 kg。竹筍個體增大明顯，平均達1.5倍。詳見表7。

表7 毛竹林節水灌溉出筍情況比較Tab.7 The bamboo shoots growth comparison of watersaving irrigation of P．pubescens

4 結論與討論

4.1 噴灌系統的選擇

管道式噴灌系統是指以各級管道為主體組成的噴灌系統，按照可移動的程度，可分成全固定式、全移動式和半固定式3種［12］。其中固定式噴灌系統除噴頭外，所有管道都是固定的。其特點是生產效率高，運行管理方便，運行成本低，工程占地少，有利于自動化控制和綜合利用;但設備利用率低，單位面積投資高。適用于灌水頻繁的蔬菜和經濟作物及地面坡度陡、局部地形復雜的地區。而移動式噴灌系統勞動強度大，噴灑質量不夠高。半固定式噴灌系統雖然是目前應用最為廣泛的一種噴灌系統，但對地形復雜的地區不太適用。本試驗地具有一定坡度，故選擇固定系統。

4.2 噴灌技術的優點

噴灌技術具有節水、保水、節地、節電、節省勞力、適應性強和提高產量等優點［13］。噴灌比地面灌水省水30%～50%，對于透水性強、保水能力差的沙質土地則節水效果更為明顯;噴灌的水滴直徑和噴灌強度可根據土壤質地和透水性大小進行調整，不破壞土壤的團粒結構、保持土壤的疏松狀態、不產生土壤沖刷、使水分都滲入土層內、避免水土流失;采用噴灌不僅可大大減少土石方工程，而且所占空間較小，提高土地利用率;噴灌的利用提高了灌溉機械化程度，大大減輕灌水勞動強度，節省勞動力;噴灌是通過噴灑的方式灌水，不受地形坡度和土壤透水性的限制，在地面灌水方法難于實現的場合，都可以采用噴灌的方法;噴灌有利于植物的呼吸和光合作用，達到增產的效果，大田作物可增產20%，經濟作物可增產30%，蔬菜可增產1～2倍，并可同時改變產品品質［14－15］。此外，噴灌系統還可噴灑農藥、防霜凍、防暑降溫等。噴灌技術具有以上如此多的優點，如果能成功應用在作為湖南優勢特色的毛竹林中，將為毛竹林高度集約經營開辟新的途徑。

4.3 噴灌技術在毛竹林中的應用

4.3.1 成效明顯 噴灌對毛竹林竹筍的生長具有多方面的影響，對竹筍數量與產量的影響顯著。竹筍數量、產量與平均單個竹筍質量等指標均表現為A1＞A2＞CK。土壤濕度越大，竹筍的個體發育質量越好，竹筍的數量和產量也越高，從而提高竹林效益。

4.3.2 意義重大 毛竹林噴灌技術改變了傳統竹林經營模式，雖然一次性投資大，但在節水、增產效益等方面顯著，特別是在水資源短缺地區和年份，對于竹林可持續發展以及水資源可持續利用方面，意義重大。

4.3.3 加大推廣 前期投入大和充足、便利的水源是影響該項技術推廣的主要原因。采用多種措施降低造價，積極扶持和引導竹農開展水分定量管理，是加快此項技術推廣、提高水的利用效率、增加林農收入的關鍵。

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