基于精準灌溉技術的楊樹高效種植模式探究

為提高楊樹種植效益，實現水資源科學利用，相關工作人員深入分析土壤情監測系統、氣象數據采集及楊樹需水規律等精準灌溉基礎要素，研究水肥一體化、分區輪灌等核心技術在楊樹種植中的具體應用方式，并系統探索精準灌溉條件下楊樹栽培模式的優化路徑。

一、精準灌溉系統在楊樹種植中的應用基礎

（一）土壤摘情實時監測系統的構建與應用

土壤情實時監測系統是精準灌溉技術的重要基礎，科學構建監測網絡能夠準確掌握楊樹根區土壤水分動態變化。在系統構建過程中，需在楊樹種植區按照網格化布點原則，監測點設置密度為 3～5 個·hm^-2 ，監測點應避開灌水器、施肥區等特殊位置。監測系統主要由土壤水分傳感器、數據采集器和遠程傳輸設備組成，其中土壤水分傳感器采用頻域反射式（FDR）探頭，在 0～80cm 土層按 20cm 間隔分層埋設，可實現多層次土壤含水量的同步監測。通過GPRS無線傳輸模塊將采集的數據實時傳輸至控制中心，構建完整的情監測網絡。在實際應用過程中，情監測系統需要結合楊樹生長特點進行精細化管理。系統通過設定土壤水分臨界值進行自動預警，當 0～40cm 土層含水量低于 28% 時發出缺水預警，高于 35% 時發出過濕預警。在楊樹生長旺季，系統每隔 2h 采集1次土壤水分數據，根據不同土層嫡情變化特征適時調整灌溉參數。實踐表明，熵情監測系統的科學應用，可使灌溉用水量減少 15%～20% ，水分利用效率提高 25% 。同時，系統可通過歷史數據分析，建立楊樹不同生育時期的土壤水分需求模型，為制訂精準灌溉方案提供科學依據。

為進一步提升土壤熵情監測系統的應用效果，需要在現有基礎上進行多維度的技術整合與優化。在實際操作中，將氣象數據與土壤情監測相結合，能夠顯著提高灌溉決策的準確性。接入當地氣象站的降雨預報、蒸發量和風速等數據，系統可以提前 72h 預判土壤水分變化趨勢。當預報有效降雨量超過 15mm 時自動延緩灌溉計劃，避免水資源浪費。長期的數據積累為建立更加精確的楊樹水分需求模型奠定了堅實基礎。經過連續3年以上的監測數據收集，系統能夠識別不同季節、不同天氣條件下楊樹的耗水規律，這些歷史數據通過機器學習算法處理后，可以建立因地制宜的灌溉預測模型，預測精度在 90% 以上。系統的長期穩定運行離不開科學的維護管理體系。傳感器在長期使用過程中容易出現數據漂移問題，因此，需要每半年進行1次標定校準，同時建立備用傳感器輪換機制，確保監測數據的連續性和準確性。

（二）氣象數據采集與灌溉預警系統的整合

氣象數據采集系統需配備自動氣象站，實時監測溫度、濕度、光照等要素。在楊樹種植區每 50～100hm² 設置1個氣象監測點，采用高精度傳感器進行數據采集，溫度監測精度為 ±0.2^°C ，相對濕度精度為 ±2% 降雨量測量精度達 0.2mm 。系統通過物聯網技術將采集的氣象數據實時傳輸至數據中心，建立氣象參數與楊樹需水量之間的相關性分析模型。氣象監測站還需配備太陽輻射傳感器和風速風向儀，用于計算潛在蒸發量，監測數據每 10min 采集1次并自動存儲，確保數據連續性和準確性。同時，在數據采集過程中應注意傳感器的定期校準和維護，保證監測數據的可靠性。灌溉預警系統需將氣象數據與作物需水模型有機結合，構建智能化預警平臺。分析日均氣溫、相對濕度、日照時數等氣象要素，計算楊樹的日蒸騰耗水量。當日氣溫超過 32^°C 且相對濕度低于45% 時，系統自動發出高溫預警；當累計降雨量超過50mm 時，發出暫停灌溉信號。實踐應用表明，整合后的預警系統可提前 24～48h 預測楊樹灌溉需求，灌溉時機的準確率在 90% 以上。系統可根據氣象條件自動調整灌水量，在高溫干旱天氣將灌水量提高15%～20% ，陰雨天氣則相應減少灌溉量。預警系統采用多層神經網絡算法，結合歷史氣象數據和灌溉效果，不斷優化預警模型。與情監測系統的數據共享，實現了氣象要素、土壤熵情和灌溉控制的協同聯動，使灌溉系統的智能化水平顯著提升，灌溉水利用效率提高了 30% ，年節水量 900～1200m³?hm^-2 9

（三）楊樹需水規律與灌溉閾值的確定

楊樹需水規律與灌溉閾值的確定是精準灌溉技術應用的科學基礎，需要充分考慮楊樹不同生育時期的用水特點。楊樹在生長季節的需水規律呈現明顯的階段性特征：萌芽展葉期（3一4月）需水量較少，日均需水量為 2.5～3.0mm ；生長旺盛期（5-7月）耗水量最大，日均需水量達到 5.0～6.5mm ；生長后期（8-9月）用水量逐漸降低，日均需水量為 3.5～4.0mm 。通過對楊樹需水規律的深入研究，結合土壤水分特性曲線，可科學確定不同生育階段的灌溉閾值。在生長旺盛期，當土壤含水量降至田間持水量的 65% 時，需要及時補充水分；在生長后期，灌溉閾值可適當降低至田間持水量的 60% ，既滿足楊樹生長需求，又避免水分浪費。

灌溉閾值的確定還需要綜合考慮土壤質地、氣候條件等因素。在沙壤土地塊，由于土壤保水性能較差，灌溉啟動閾值應相應提高，以田間持水量的 70% 為宜；在黏土含量較高的地塊，灌溉閾值可適當降低至田間持水量的 62% 。在確定單次灌水量時，應以濕潤根系分布層為原則，一般控制在 40～50mm 。通過田間試驗驗證，采用這一灌溉制度，楊樹生長期內土壤含水量始終維持在適宜范圍（田間持水量的 60%～ 80% ），既避免了水分脅迫對生長的不利影響，又防止了過度灌溉導致的養分流失，使楊樹生長量提高15%～20% ，灌溉水分生產力 2.8～3.2kg?m^-3 。

二、楊樹精準灌溉種植的核心技術要點

（一）滴灌與微噴灌溉設施的科學配置

滴灌與微噴灌溉設施的科學配置是楊樹精準灌溉的核心環節，合理的設施布局直接影響灌溉效果和運行效率。在系統設計時，需根據楊樹種植密度和地形條件選擇適宜的灌溉方式。對于行距為 3～4m 的常規楊樹林，采用單翼滴灌帶配置方案，滴頭間距設置為 50～60cm ，單個滴頭流量為 2.0～2.5L?h^-1 ，工作壓力控制在 0.10～0.15MPa 在坡度大于 15^° 的地塊，宜采用壓力補償式滴頭，確保灌水均勻度在 90% 以上。輸水干管采用 DN75～90mm 的PE管材，支管選用 DN40～50mm 規格，確保系統水力條件滿足設計要求。滴灌帶鋪設深度以 15～20cm 為宜，可有效減少水分蒸發損失，提高水分利用效率。在楊樹密植區域或土質較差的地塊，需采用微噴灌溉設施配置方案。微噴頭的安裝高度控制在 80～100cm ，噴灑半徑 2.5～3.0m ，單個噴頭流量為 70～90L?h^-1 。配置微噴頭 80～100 個 ?hm^-2 ，形成均勻的噴灑覆蓋。系統運行壓力需維持在 0.20～0.25MPa ，保證噴灑均勻性系數在 85% 以上。為提高系統智能化水平，在管網關鍵節點安裝電磁閥和壓力傳感器，實現分區輪灌和壓力自動調節。同時配備過濾系統，采用網式過濾器與疊片過濾器組合使用，過濾精度需達到120目，能有效防止管道堵塞。實踐表明，科學配置的滴灌與微噴系統可使灌溉水利用系數達到 0.90～0.95 較常規灌溉方式節水 40%～50% ，且灌溉均勻度顯著提高，楊樹生長整齊度提升了 25% ，年生長量增長20%～30% 。

（二）水肥一體化精準施肥技術的應用

水肥一體化精準施肥技術是提高楊樹生長質量和養分利用效率的重要手段，灌溉系統將水分與養分同步輸送到根區，實現精準營養管理。在系統配置方面，需安裝專業的施肥裝置，由容量為1000L的施肥罐、文丘里施肥器和自動控制單元組成。施肥罐采用防腐材質，配備攪拌裝置，確保肥料充分溶解；文丘里施肥器的吸肥比例可在 1%～4% 范圍內調節，施肥精度控制在 ±2% 。根據楊樹不同生育時期的需肥規律，制定科學的水肥配比方案。在生長旺盛期，每次隨水施肥時氮磷鉀濃度控制在 0.2%～0.3% ，微量元素濃度為 0.02%～0.03% ，施肥周期為 7～10 天，單次施肥時間控制在 45～60min 。水肥一體化系統的運行管理需嚴格把控施肥時機和用量。在楊樹萌芽期，以速效氮肥為主，配合適量磷鉀肥，氮磷鉀比例為 2：1：1 ；生長旺盛期調整為 1：1：1.5 ，增加鉀肥比例，促進光合產物積累；生長后期則以磷鉀肥為主，氮磷鉀比例調整為 1：2：2 ，提高抗逆性。肥料選用全溶性專用肥料，氮素以硝態氮為主，占比達70%_o 水肥一體化系統運行中，應建立完善的數據監測與分析體系，實現楊樹精準營養管理的閉環控制。結合物聯網傳感器技術，在關鍵生育期每 3～5 天進行1次根區土壤EC（電導率）值監測，將EC值控制在1.0～1.8mS?cm^-1 ，避免根區鹽分累積。智能控制系統可根據土壤情和養分狀況，自動調整施肥配方，提高決策精度，相比初期運行階段可提升控制精度15%～20% 。

（三）分區輪灌與變量灌溉控制技術的實施

灌溉分區的劃分需綜合考慮地形地貌、土壤質地和楊樹生長狀況等因素，一般將種植區劃分為若干個2～3hm² 的灌溉單元。每個灌溉單元配備獨立的電磁閥和流量計，利用智能控制系統實現自動輪灌。在平原區域，單個灌溉單元的供水壓力波動控制在土0.02MPa ，確保灌溉均勻性。系統設定輪灌時間間隔為 3～4h ，日灌溉時長根據需水量自動調整，一般控制在 4～6h 系統運行壓力保持在 0.15～0.20MPa 的最佳范圍，既保證灌溉效果，又節約能耗。變量灌溉控制技術的實施需建立在精準監測基礎上，實時采集土壤水分、氣象參數和作物長勢數據，動態調整灌溉參數。在系統控制方面，采用PLC可編程控制器配合觸摸屏操作界面，實現灌溉程序的智能化管理。根據墑情監測數據，當土壤含水量低于設定閾值時，系統自動啟動相應分區的灌溉設備。在不同土質區域，灌溉強度可實現自動調節，沙質土壤區域的灌水速率控制在4～5mm^.h^-1 ，黏質土壤區域則降至 2～3mm^.h^-1 0通過變量控制技術的應用，灌溉水分利用效率提高了35%～40% ，系統運行能耗降低 25% 。實踐數據顯示，采用分區輪灌與變量控制技術后，楊樹種植區的灌溉均勻系數在0.92以上，年節水量達到 1200～ 1500m³?hm^-2 ，且楊樹生長整齊度提高 30% ，材積生長量增長 15%～20% 。

三、精準灌溉下楊樹高效栽培模式的優化措施

（一）基于水分調控的楊樹密度配置技術

在水分供應充足的灌溉條件下，楊樹種植密度可適當提高，主干道兩側行距設置為 3.0m×4.0m ，栽植密度為 825～850 株·hm^-2 。種植穴規格采用60cm×60cm×60cm ，確保根系舒展。在栽植時，結合土壤熵情調控系統，當 0～60cm 土層平均含水量維持在 28%～32% 時進行栽植，有利于提高成活率。同時，根據土壤水分狀況對楊樹密度進行動態調整：在土壤水分虧缺區域，適當降低種植密度至667株·hm^-2 ，行距調整為 3.0m×5.0m ，以減少水分競爭。密度配置還需考慮灌溉設施布局的合理性，確保水分供應均勻。在采用滴灌系統時，沿行布設滴灌管，單行滴頭數量為 50～60 個，根據土壤水分運移規律確定滴頭間距，一般控制在 50～60cm， 。通過精準調控土壤水分，楊樹生長前期可保持較高密度，隨著生長進入中后期，適時進行間伐調整。實踐表明，基于水分調控的密度配置技術可使林分生長量提高20%～25% ，單位面積產量為 375～450m³?hm^-2 。同時，合理的密度配置顯著提高了水分利用效率，每立方米生物量耗水量降低了 15%～20% 。通過水分調控與密度優化配置，楊樹林分郁閉度保持在 0.75～ 0.80，既保證了較高的生產力，又避免了過密造成的水分競爭加劇，年均生長量較傳統密度配置提高 37.5～ 45m³?hm^-2 。

（二）精準灌溉條件下的修枝整形技術

在精準灌溉條件下，修枝整形技術是提高楊樹生長質量的重要措施。科學合理的修剪作業，可有效優化樹冠結構，顯著提高水分利用效率。楊樹生長初期，應結合灌溉周期開展定向整形工作。當新稍生長至 25～30cm 時進行第一次摘心，促進側枝萌發。待主干高度達到 4.5～5.0m 時，開始進行分層修枝，每次修枝高度控制在總高度的 1/3 ，修枝時間選擇在灌水后 2～3 天進行。修剪角度保持 45^°～60^° ，切口平滑，涂抹傷口愈合劑，避免病菌侵染。通過合理的修枝整形，楊樹冠幅可控制在 3.0～3.5m ，確保通風透光條件，提高葉片的水分利用效率，光合效率提升 25%～30% 。精準灌溉與修枝整形需深度協同。根據土壤情監測數據，土壤含水量維持在田間持水量 65%～75% 時，是開展修枝作業的最佳時機，此條件下傷口愈合速度快，芽點萌發效果優。針對不同生長區域的楊樹，需結合其生長勢差異調整修枝強度：在生長旺盛區域，可適當增加修剪量，修剪枝條占總枝條的 40%～45% ；生長勢弱的區域應減少修枝量至 30%～35% 。分區精準管理既能保障樹體營養有效積累，又可避免過度修剪造成的水分流失。實踐表明，采用精準灌溉與修枝整形協同技術后，楊樹材質得到明顯改善，單位面積優質材產出比例提高 15%～20% ，年生長量增加30～37.5m³?hm^-2 0

（三）智能化灌溉系統與種植模式的協同管理

智能化灌溉系統與種植模式的協同管理，是提升楊樹栽培效益的核心路徑。該管理模式借助信息化技術，實現灌溉與栽培環節的精準銜接。智能化管理平臺通過整合土壤熵情監測、氣象數據采集、水肥一體化控制等功能模塊，構建完整的數字化管理體系。平臺采用模塊化設計，涵蓋數據采集、分析決策、自動控制三大核心模塊：數據采集模塊依托物聯網傳感器，以每次 10～15min 的頻率實時監測土壤水分、氣溫、降雨量等關鍵參數；分析決策模塊運用機器學習算法，建立楊樹生長與環境因子的響應模型，精準預測需水量；自動控制模塊依據決策結果執行灌溉施肥指令，控制精度達 ±5% 。相關實踐數據顯示，采用該協同管理模式后，灌溉用水效率提升 40%～45% ，楊樹生長量較傳統管理模式增長 25%～30% 。

在實際應用中，協同管理系統需結合楊樹生長特性進行定制化優化。通過建立數字化種植檔案，系統完整記錄各地塊的灌溉施肥歷史、生長狀況及環境參數，為精準管理提供數據支持。平臺的持續優化是保障楊樹栽培效益提升的關鍵，系統利用深度學習算法，不斷積累楊樹生長與環境數據，逐步提升決策模型精度。隨著運行時間的延長，水肥配比控制精度可提升至 ±3% ，較初始階段提高 15%～20% 。此外，協同管理平臺集成林木健康診斷功能，通過實時監測楊樹生長指標，實現病蟲害早期預警與風險干預。系統基于歷年數據挖掘，分析楊樹不同生長階段的需水規律和養分需求，形成閉環管理機制。在華北地區3倍體毛白楊栽培試驗中，滴灌系統與根系分布協同管理模式的應用，顯著提高了水資源利用效率，優化了楊樹根系分布結構，有效提升了植株抗旱能力。

四、結語

在生態文明建設持續推進的時代背景下，精準灌溉技術在楊樹種植領域正釋放出巨大發展潛力，其通過深度融合物聯網、大數據、人工智能等數字化、智能化技術，不斷革新灌溉管理模式。未來，該技術將朝著高效率、智能化的方向發展。通過持續完善情實時監測系統、優化水肥一體化精準調控技術、提升智能決策與自動控制水平，楊樹種植的水分利用效率與綜合生產效益有望得到顯著提升。作為林業現代化轉型的重要技術支撐，精準灌溉技術將有力推動楊樹產業實現規模化、標準化、智能化發展，為林業高質量發展注入全新動能。

作者簡介：陳光明（1976—），男，安徽宿州人，大專，林業工程師，主要從事林業科技試驗、示范、推廣工作。