1 导言

林下经济是充分利用林下土地资源和林荫优势从事林下合理种植、养殖，开展森林旅游等，林、农、牧立体复合生产经营，从而使农林牧各业实现资源共享、优势互补、循环相生、协调发展的生态农业模式。

目前我国常见的林下种养模式有五个类别：

①林油（粮）模式：以小麦、大豆、花生等低杆作物为主。

②林菜模式：根据林间光照条件和生长季节条件选择合适的蔬菜品种种植。

③林药模式：利用林荫为药材提供庇荫条件，同时种药的精耕细作有利于改善林间环境。

④林草模式：在郁闭度适宜的林间种植牧草或园林景观用草，可在此基础上进行放养，升级为林畜（禽）模式。

⑤林菌模式：利用林荫提供庇荫条件，修剪的枝条为菌菇提供苗床，食用菌种植后的废土可以反哺林地。

目前林下经济模式采用的种养方式为混合种植方式，在实施过程中与现行农业灌溉有关规范存在不匹配的情况。本次以盘龙区阿子营街道寄龙村实施的林下种植项目为例，浅谈现状在林下种植项目中实施高效节水灌溉遇到的一些问题及解决思路。

2 项目概况

盘龙区阿子营街道寄龙村，位于昆明市重要饮用水水源地松华坝水库的水源区内，根据《昆明市松华坝水库水源保护条例》，保护区内“实施封山育林，退耕还林、林分改造、发展水源涵养林和水土保持林”，“发展生态农业，推广平衡施肥和生物防治技术”。林下经济模式符合区域内退耕还林、发展生态农业的要求，与此同时林下经济还具有投入少、见效快、易操作的特点，对带动贫困地区发展富民产业、贫困人口脱贫致富，具有十分重要的意义。

盘龙区阿子营街道寄龙村内采取了林药、林菌两种林下高效种养模式，即果林-牡丹（药用）和果林-食用菌（菌袋）模式。项目区所在范围内其他种植作物均采用了高效节水灌溉措施，对林药、林菌两种林下高效种养模式也计划采用高效节水灌溉的方式。

3 实施方案及运用过程中的难点及解决措施思路

目前我国与高效节水灌溉项目设计相关的现行规范主要包括《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288－2018）、《节水灌溉工程技术规范》（GBT      50363-2006）、《喷灌工程技术规范》（GB/T      50085-2007）和《微灌工程技术规范》（GB/T 50485-2009）。

上述规范在实际运用中在细节部分有所区别，但是对作物灌溉制度的计算均采用以单一作物为主的思路，即：确定作物最大灌水定额—灌溉周期—灌溉制度的思路。并以此逐步确定灌水设施的布置方式、逐级供水管网系统等。

在林下高效种养模式中，因为其单位面积内采用的是“林木-其他作物”的混合种植模式，显然无法简单的依据现行规范进行灌溉制度及工程设计。与常规农田生产强调单一作物种植不同，在园林领域因为景观层次的需求，常常出现混种的情况，可作为本项目设计的重要参考。

本次采用园林系数法作为林下种养模式需水量的计算核心。首先确定作物蒸发量，之后确定园林系数KL，考虑有效降雨Re，并结合灌水不均需水量和管理需水后即可确定作物净灌溉水需水量、基础需水量，并以此为基础计算灌溉制度、灌水设施、逐级供水管网系统等。

4 园林系数法在林下种养模式中的应用

本次以盘龙区阿子营街道寄龙村内采取的果林-牡丹（药用）作为典型，分步骤对园林系数法在林下种养模式中的运用进行说明。

4.1 确定各作物蒸发量（日耗水强度）

首先确定单种作物的蒸发量，依据《微灌工程技术规范》（GB/T      50485-2009）中对应作物的日耗水强度进行取值，果林按果树考虑取4mm，牡丹按灌木考虑取4mm。

4.2 园林系数计算

园林系数KL类似作物系数用于估算多种混合植被水分消耗的系数，包括植物种类因子Ks、密度因子Kd和小气候因子Kmc组成。

4.2.1 种类因子的确定

种类因子是用来反映不同作物在需水上的不同，可根据表1进行取值。本项目在单位面积上牡丹所占比重较大，因此按灌木类型进行取值，取值为0.7。

表1 不同类型植物的种类系数Ks取值

注：①植被类型指全部为该型植物或由该型植物占主导

②高值与低值代表了该类作物中耐旱品种与需水较高品种的区别

③暖季型草用于与冷季型草进行区别

4.2.2 密度因子

植物密度因子是用于考虑作物种植间密度的差异。植物密度指种植区中所有植物聚集而成的绿叶面积。植物密度或叶面积的不同将导致水分消耗的不同。植物密度因子数值可参考表2进行取值。本项目属林木与灌木的混合，较单一作物有更高的集聚叶面积，会产生更高的耗水量，因此按较高的密度因子考虑，取1.1。同时采用的灌溉方式为微喷，属高效节水灌溉形式，基本不会对植被间的裸露土壤进行额外用水。

表2 不同类型植物的密度系数Kd取值

注：①不同生长阶段，密度因子亦会有所变化。

②表中成果假设植被之间的裸露土壤不会被灌溉水湿润，否则应该增加10%~20%，特别是对树木和灌木。

4.2.3 小气候因子

混种可能会在局部造成典型的小气候带，影响温度、风速、光照和湿度，为考虑这些差异采用了小气候因子Kmc。小气候因子可作为考虑阳光、遮阴、保护地、冷（热）地及风的影响参考值，植物小气候因子数值可参考表3进行取值。本项目中，果林能够为牡丹提供遮阴和减少风影响，按较低值考虑，本次取值0.8。

表3 不同类型植物的密度系数Kd取值

4.2.4 园林系数计算

根据上述成果，采用以下公式对园林系数进行计算。

KL=Ks×Kd×Kmc

式中：KL—园林系数

      Ks—种类因子，反映作物需水的不同

      Kd—密度因子，综合反映作物种植密度的因子

      Kmc—小气候因子，反映局部小气候对需水的影响

根据计算成果，本项目园林系数KL为0.616。

4.3 根据园林系数确定系统耗水强度

通常选择系统中占据优势种植面积的作物作为参考作物，本项目中牡丹在系统内的种植面积占据主导，因此选择牡丹作为参考作物，采用下列公式计算系统的综合耗水强度。

Et=Ea×KL

式中：Et—综合耗水量，mm/d

      Ea—参考作物耗水量，mm/d

      KL—园林系数

根据计算成果，本项目系统的综合耗水强度Et约为2.5mm/d。

4.4 根据系统耗水强度进行后续灌溉制度设计

根据系统耗水强度成果和当地降雨资料，并考虑有效雨量系数，计算作物需水量和有效降雨量的差值，即可得到系统的净需水量成果IWRnet。本项目属于混合种植模式，还需要考虑因灌溉方式造成的不均匀而带来的额外损失水量，作为系统的基础需水量IWRbase。

IWRbase=IWRnet×RTM

式中：IWRbase—基础需水量，mm/d

      IWRnet—净需水量，mm/d

      RTM—运行时间倍乘数

运行时间倍乘数RTM反映的是因灌溉系统不均匀，而对非理想状况下的灌水进行补偿的一种调整。RTM≥1，当RTM=1时表示系统具有完美的灌水均匀度系数。

RTM=1/CULH

式中：RTM—运行时间倍乘数

      CULH—喷灌系统面积权重中的低值1/2分布均匀度系数。

喷灌均匀性系数CU（即克里斯琴森均匀系数）是控制喷灌质量的重要指标，为描述喷灌均匀性系数的分布情况，提出了采用低值1/4分布均匀度系数CULH、低值1/2分布均匀度系数CULH、高值1/4分布均匀度系数CULH、高值1/2分布均匀度系数CULH等系数作为对分布情况进行描述的参考系数。

根据相关文献，在均匀系数大于70%时，低值1/4分布均匀度系数、低值1/2分布均匀度系数、高值1/4分布均匀度系数、高值1/2分布均匀度系数等分布系数服从正态分布。且工作压力0.15~0.25MPa时，1＞CULH＞CU，且CULH≈CU。

本项目采用微喷灌溉，喷头工作压力0.2MPa，根据相关文献进行插补后，CULH约为0.8，则经计算后RTM为1.25，并计算得到本项目基础需水量IWRbase。

将计算得到的基础需水量成果进行年度内叠加，即可得到系统的净需水定额成果，可依照灌溉设计相关规范用于后续计算及灌溉系统设计。

5 结语

林下种养模式与传统农业灌溉中单种作物的种植形式不同，采用的是两种或以上作物类别混合种植，在对其进行高效节水灌溉设计时需要转变思路，参考园林领域内较为成熟的混种经验，在计算及运用中加以借鉴。