毛竹林节水灌溉技术研究

艾文胜，杨 明，孟 勇，贺灿辉，蒲湘云，李美群

(1．湖南省林业科学院，湖南长沙 410004; 2．攸县林业局，湖南攸县 412300)

自“九五”以来，我国节水灌溉发展迅速，各地不断总结出诸多节水灌溉技术模式，这些模式在投入运行后，取得了显著的经济效益、社会效益和生态效益，促进了节水灌溉的大规模发展。节水关键技术通常可归纳为工程节水技术、农艺节水技术、生物节水技术和水管理节水技术等4种类型［1－3］。目前，工程节水灌溉技术主要措施有渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌和微灌技术等。喷灌技术是通过水泵加压，使灌溉水流经管道、喷头等专用设备，射到空中并成雾状的雨滴，像降雨一样均匀地散落田间或林地，对作物或林木进行适时适量的灌溉。它适用于各种地形和土壤，具有节水、省力、灌水均匀、保持水土等优点［4－6］。采用这种技术，一般不会产生地面径流和深层渗漏，地面湿度均匀，可以根据作物或林木在不同生长时期的需水状况适量地供水。

毛竹 (Phyllostachys pubescens)又名楠竹，是我国森林资源的重要组成部分［7］，在我国分布面积最大，用途最广，经济效益最佳，生态适应性较强，占全国竹林总面积的60%以上。毛竹是我国最主要的材用竹种，分布自秦岭、汉水流域至长江流域以南和台湾省，黄河流域也有多处栽培。其中福建、湖南、浙江、江西为中心分布区，竹林面积约占全国的50%以上。

毛竹在整个生长发育过程中需要各种环境条件，其中水分对其影响较大。水是竹笋的主要组成部分，含量达90%左右。同时水又是其光合作用的必备物质。毛竹林生长所需水分主要是靠天然雨水，遇到雨水充足年份，竹林才能正常生长，冬春笋才能盛产。近年来，气候变化较大，干旱的年景越来越多。干旱使竹林生长受到影响，笋芽不能正常孕育，降低了竹笋产量。为了改善这种状况，应用毛竹林节水灌溉技术，调节竹林小气候，确保竹林生长所需的水分，从而有力改善竹林质量，提高竹笋数量和产量。

1 试验地概况

试验地位于湖南益阳桃江县南部的松木塘镇桃花江水库尾，为桃江县林业科学研究所所属林地。桃江县为“中国竹子之乡”，地处湘中偏北，资江中下游，是雪峰山余脉向洞庭湖平原过渡的环湖丘岗地带，地处东经 110°36'—112°19'，北纬 28°13'—28°41'。桃江县属亚热带季风性湿润气候，全年日照1 579.6 h，年平均气温16.6℃，一月平均气温4.4℃，七月平均气温28℃，降水量 1 400～2 000 mm，年降雨日数平均166 d，无霜期262 d，年平均相对湿度82%。境内水系发达，水资源丰富，资江贯穿县境102 km。试验地成土母质为板页岩，海拔150 m，面积3.33 hm2，经营类型为笋材两用竹林。

2 材料与方法

竹林灌溉一般有自然引水和动力引水两种模式。本试验采用固定喷灌的形式进行。即将桃花江水库的水抽到蓄水池，再将蓄水池的水加压通过塑管输向喷头将水喷洒到竹林地面上。

本试验修建蓄水池2个，每个蓄水池的容积为60 m3。喷灌水带的直径为45 mm，金属喷头的直径为25 mm、塑料喷头的直径为20 mm。采用随机区组试验设计方法设置试验地，分3个小区［8］。小区面积为20 m×20 m，分别为喷灌方式1(A1)、喷灌方式2(A2)与对照区 (CK)，每个方式有3个重复。为了尽量避免土壤水分向下渗透对其他小区产生影响，所有方式都按水平方向排列。喷灌方式1采用喷灌2 d间隔2 d一轮换的方式，喷灌方式2采用喷灌2 d间隔5 d一轮换的方式，对照区不装喷灌装置。喷灌时间为2009年9月8日至11月30日。选择上午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月对各个小区分别挖取竹笋，并统计竹笋的数量和产量。

2.1 水源

因试验地位于桃花江水库库尾，抽取桃花江水库的水用于灌溉。

2.2 塑管

竹林灌溉用水量大，所需的塑料管也较多。塑管代替钢管有价格优势，经过比较确定选用聚乙烯(PE)管。聚乙烯管不含有毒的氯，具有柔性好、可适应复杂的地形，热溶性好、便于联结等优点。塑管尺寸:进水管口径 3寸 (10 cm)、支管口径2寸(6.67 cm)、喷头分管1寸 (3.33 cm)。

2.3 建池和站

选择山顶修建蓄水池2个，蓄水池容积60 m3(5 m×4 m×3 m)。并建设提水泵站1座。

2.4 用电

在试验地内架设低压 (380/220 V)供电线路(截面35 mm2铝绞线)0.5 km，架设水泥电杆 (150×8×B×Y)2根。

2.5 灌水器

经过对国内市场的调查，特别是对益阳市喷灌产品的使用比较，选定技术性能好，价格低廉的灌水器。常用产品性能及价格见表1，其中塑制的中型喷头15元/个，喷灌水带0.35元/m，仅为常规产品的25%。

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

3 结果与分析

3.1 喷灌对竹笋数量的影响

毛竹竹鞭上的部分侧芽在秋季开始萌发分化为笋芽，笋芽的顶端分生组织细胞分裂增殖，进一步分化形成节、节隔、笋箨、侧芽和居间分生组织，并逐渐膨大，芽弯曲向上伸长，形成冬笋和春笋。

根据不同的喷灌方式和对照数据测得竹笋 (冬笋)数量及产量见表2。

由表2可知，竹笋的数量为A1＞A2＞CK，土壤湿度提高，竹笋数量也相应提高。不同喷灌方式的方差分析见表3。

由表3可知，不同喷灌方式间竹笋数量差异极显著，而区组间没有显著差异。

再对不同喷灌方式进行多重比较，结果见表4。

由表4可知，A1与A2差异不显著，A1、A2与CK差异极显著，可见对竹林进行喷灌可以促进冬笋的萌发，提高笋芽分化率，使冬笋数量大幅度增加，还可使鞭笋和来年的春笋的产量有明显的提高。

表2 竹笋数量及产量Tab.2 The number and output of bamboo shoots

表3 竹笋数量及产量的方差分析Tab.3 Variance analysis on nuber and output of bamboo shoots

表4 竹笋产量及数量的多重比较Tab.4 Multiple comparison of number and output of bamboo shoots

3.2 喷灌对竹笋个体的影响

竹笋个体的形态与土壤水分有着密切关系，水分充足，竹笋发育正常，笋体基部饱满，单个笋重量大，大笋所占比例高;水分不足时，竹笋不能正常发育，笋形弯曲、基部尖瘦，根少或无根，单个笋重量小，多数为小笋。在干旱时期进行喷灌，保证了林地的水分供应，促进了笋芽的分化和膨大，使笋体发育充分，个体显得净、嫩、白，外观色泽好，商品价值高。

由表2可知，各小区平均单个竹笋重量为A1＞A2＞CK，土壤湿度对竹笋个体生长和品质的影响非常明显。

3.3 喷灌对竹笋产量的影响

笋体成分组成中90%左右为水，水在竹笋增产增收中起着重要的作用［9］。土壤水分状况是制约植物群落结构与功能的最重要因素之一，是毛竹生产力高低的限制因素［10］。毛竹发笋因降水、竹林生长状况、土壤和经营管理的不同而有差异。在一年之内，毛竹有两个重要的需水季节，一个是秋季的孕笋时期，另一个是春季的出笋时期［11］。在孕笋期间，外界主要限制因子是降水及其分配。此期间气候干旱、长晴无雨，只有通过对毛竹林进行喷灌处理，适当提高土壤湿度，使土壤含水量较长时间稳定在竹笋形成所需要的水平上，达到提高竹笋产量和促进毛竹生长的目的。不同的喷灌方式会形成不同的土壤湿度，对竹笋产量将产生不同的影响。

由表2可知，竹笋的产量为A1＞A2＞CK，土壤湿度提高，竹笋产量也相应提高。

由表3可知，不同喷灌方式间竹笋产量的差异极显著，而区组间没有显著差异。

由表4可知，A1与A2差异不显著，A1、A2与CK差异极显著，可见喷灌对提高竹笋产量的效果非常明显。

3.4 成本与效益分析

试验地建设喷灌设施共花费5万元 (含用工费用)。其中抽水设备1万元，蓄水池2万元 (包括提水泵站)，用电设备1万元，喷水设备1万元。灌溉面积约40×667 m2，即每667 m2投入1 250元左右。详见表5。

表5 灌溉 (喷灌)设施明细表 (每667 m2)Tab.5 The accommodation schedule of irrigation(667 m2)

试验地2009年春季采笋1.5万kg(壳笋3.25万kg)，效益达6.5万元。2009年夏秋采用节水灌溉技术后，2010年春季采笋4.2万kg(壳笋9.05万kg)，效益18.1万元。2010年的增产幅度是2009年的2.8倍。见表6。

表6 毛竹林节水灌溉效益比较Tab.6 Benefit comparison of water-saving irrigation of P．pubescens

试验地采用节水灌溉技术前单个竹笋个体最大5.6 kg、平均1.8 kg，采用节水灌溉技术后单个竹笋个体最大7.9 kg、平均2.8 kg。竹笋个体增大明显，平均达1.5倍。详见表7。

表7 毛竹林节水灌溉出笋情况比较Tab.7 The bamboo shoots growth comparison of watersaving irrigation of P．pubescens

4 结论与讨论

4.1 喷灌系统的选择

管道式喷灌系统是指以各级管道为主体组成的喷灌系统，按照可移动的程度，可分成全固定式、全移动式和半固定式3种［12］。其中固定式喷灌系统除喷头外，所有管道都是固定的。其特点是生产效率高，运行管理方便，运行成本低，工程占地少，有利于自动化控制和综合利用;但设备利用率低，单位面积投资高。适用于灌水频繁的蔬菜和经济作物及地面坡度陡、局部地形复杂的地区。而移动式喷灌系统劳动强度大，喷洒质量不够高。半固定式喷灌系统虽然是目前应用最为广泛的一种喷灌系统，但对地形复杂的地区不太适用。本试验地具有一定坡度，故选择固定系统。

4.2 喷灌技术的优点

喷灌技术具有节水、保水、节地、节电、节省劳力、适应性强和提高产量等优点［13］。喷灌比地面灌水省水30%～50%，对于透水性强、保水能力差的沙质土地则节水效果更为明显;喷灌的水滴直径和喷灌强度可根据土壤质地和透水性大小进行调整，不破坏土壤的团粒结构、保持土壤的疏松状态、不产生土壤冲刷、使水分都渗入土层内、避免水土流失;采用喷灌不仅可大大减少土石方工程，而且所占空间较小，提高土地利用率;喷灌的利用提高了灌溉机械化程度，大大减轻灌水劳动强度，节省劳动力;喷灌是通过喷洒的方式灌水，不受地形坡度和土壤透水性的限制，在地面灌水方法难于实现的场合，都可以采用喷灌的方法;喷灌有利于植物的呼吸和光合作用，达到增产的效果，大田作物可增产20%，经济作物可增产30%，蔬菜可增产1～2倍，并可同时改变产品品质［14－15］。此外，喷灌系统还可喷洒农药、防霜冻、防暑降温等。喷灌技术具有以上如此多的优点，如果能成功应用在作为湖南优势特色的毛竹林中，将为毛竹林高度集约经营开辟新的途径。

4.3 喷灌技术在毛竹林中的应用

4.3.1 成效明显 喷灌对毛竹林竹笋的生长具有多方面的影响，对竹笋数量与产量的影响显著。竹笋数量、产量与平均单个竹笋质量等指标均表现为A1＞A2＞CK。土壤湿度越大，竹笋的个体发育质量越好，竹笋的数量和产量也越高，从而提高竹林效益。

4.3.2 意义重大 毛竹林喷灌技术改变了传统竹林经营模式，虽然一次性投资大，但在节水、增产效益等方面显著，特别是在水资源短缺地区和年份，对于竹林可持续发展以及水资源可持续利用方面，意义重大。

4.3.3 加大推广 前期投入大和充足、便利的水源是影响该项技术推广的主要原因。采用多种措施降低造价，积极扶持和引导竹农开展水分定量管理，是加快此项技术推广、提高水的利用效率、增加林农收入的关键。

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