中部糧食主產區(qū)增量經濟型土地整理水土重構技術研究

景新超，梁 勇，李希燦，高明秀

（1.山東農業(yè)大學信息科學與工程學院，山東 泰安 271018；2.山東農業(yè)大學報社，山東 泰安 271018）

中部糧食主產區(qū)增量經濟型土地整理水土重構技術研究

景新超1，梁 勇1，李希燦1，高明秀2

（1.山東農業(yè)大學信息科學與工程學院，山東 泰安 271018；2.山東農業(yè)大學報社，山東 泰安 271018）

研究目的：尋求適合中部糧食主產區(qū)土地整理的增量經濟型的水土重構施工階段的技術體系。研究方法：歸納分析法、文獻比較法和理論分析法。研究結果：提出了土壤重構技術施工階段的增量經濟型目標及其技術需求；評價篩選出了適合中部糧食主產區(qū)增量經濟型土地整理特點的土壤重構技術施工關鍵技術；按施工先后順序組配形成了中部糧食主產區(qū)增量經濟型土地整理項目土壤重構技術施工階段綜合技術體系。研究結論：不同整理區(qū)的區(qū)域特點、土地整理需求具有較大的差異，水土重構技術也應因地制宜，本文的研究成果可用來指導中部糧食主產區(qū)乃至全國范圍內的土地整理中的水土重構項目。

土地整理；中部糧食主產區(qū)；增量經濟型；水土重構技術；評價

2007年12月17日，國土資源部土地整理中心綜合業(yè)務處在《關于可持續(xù)土地整理理論與方法學術研討會的情況》中提出：土地整理結合中國國情，在堅持經濟、生態(tài)和社會效益相協(xié)調的基礎上，注重糧食生產、休閑生態(tài)等土地利用的多功能。不同的區(qū)域，土地整理目標不同，東部地區(qū)以“優(yōu)質精細型整理為主”，中部糧食主產區(qū)以“增量經濟型整理為主”，西部生態(tài)脆弱區(qū)以“保質生態(tài)型的土地整理為主”。根據(jù)高明秀等人[1]的研究增量經濟型土地整理是指土地整理的一種類型、模式，“增量經濟”即是該種類型土地整理的目標。它是指以增加糧食產量、保障糧食安全、提高經濟效益為目標的一種土地整理模式。在這種土地整理模式中，“增量”根本目的是增產、增收、增效，要達到這樣的目標，必須通過土地整理各項措施，增加土地本身對農業(yè)生產正向的量（如土地主要是耕地面積、土層厚度、土壤肥力、有益生物量、水土保有量等），減少對農業(yè)生產負向的量（如土地的障礙因素、有害生物量等），增加土地節(jié)約集約利用能力；“經濟”即提高經濟效益，既包括正向增加，還應該包括負向減少，如節(jié)地、節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)資、節(jié)能等含義。

作為增加土地土層厚度、土壤肥力、有益生物量、水土保有量等指標的水土重構技術是土地整理的重要組成部分，本文就是對該技術的利用現(xiàn)狀進行評價和優(yōu)選。

1 土壤重構技術的內涵

土地整理中的水土重構技術，主要是指土壤重構，是指應用工程技術手段（工程重構技術）和生物手段（生物重構技術），重新構造適宜的土壤剖面、土壤肥力條件以及穩(wěn)定的地貌景觀，在較短時間內恢復和提高重構土壤的生產力，并提高和改善重構土壤的環(huán)境，使之成為高質量農田的技術。其目的是：利用科學的土層剝離回填等技術或方法減少土壤養(yǎng)分流失；利用各種工程措施改善土壤物理性質，利用各種培肥技術提高地力，提高土壤質量。水土重構技術的最終目標是重構土地平整、土壤特性較好、具備一定的水利條件的高產穩(wěn)產的農田[2]。

工程重構主要是指根據(jù)整理區(qū)的土地條件，按照整理后的土地利用方向，選擇適合的土地整理方法和技術，對區(qū)域內土地進行剝離、回填、覆土和平整的技術過程[3]。生物重構則是為了加速重構土壤剖面的形成、土壤肥力的恢復和土壤生產力的提高，在工程重構過程中或者結束后，對重構土壤進行改良培植的技術過程。

土壤重構技術主要包括兩個方面：（1）土壤剖面重構，是在地貌景觀重塑和地質剖面重構基礎之上的表層土壤的層次與組分構造。主要是指根據(jù)土地整理區(qū)的土地條件，按照整理后的土地利用方向，選擇適合的方法和技術，對區(qū)域內被破壞的土地進行挖、鏟、墊、平等處理[4]，即剝離、回填、覆土和平整的技術過程。（2）土壤培肥改良，主要為了加速重構土壤剖面的形成、土壤肥力的恢復和土壤生產力的提高，在工程重構過程中或者結束后，對重構土壤進行改良培植的技術。土地整理中的土壤培肥主要是生物菌肥和土壤改良劑的應用；在完成土地整理后的耕作土壤中一般指耕作措施和先鋒作物與喬灌草種植措施，如墑溝埋草耕作培肥技術、發(fā)展綠肥、秸稈還田和施用農家肥、稻田秸稈還田腐熟技術、田間催腐劑堆肥技術。

一般來說，土壤剖面工程重構在土地整理工作中伴隨土地平整工程進行，土壤培肥改良技術可以在土地整理工作的各個階段進行。重構土壤質量的高低是重構成功與否的關鍵所在，也是衡量重構水平的重要依據(jù)。

2 增量經濟型目標和技術需求

對于中部糧食主產區(qū)來講，土地整理中的土壤重構技術應以改善土壤物理性狀為主，選用科學的重構方法減少土壤資源的流失，同時配合見效快的生物菌肥和土壤改良劑來提高土壤肥力，利用土壤培肥技術提高整理后土地的持續(xù)性，以達到提高肥力、改善理化性質、增強可持續(xù)性的增量經濟型目標。要達到此增量經濟型目標，土壤重構需要完整的由表土剝離及回填技術、叢枝菌根技術、土壤采樣分析技術、土壤改良劑技術、培肥技術等構成的技術體系。

3 技術利用現(xiàn)狀

3.1 表土剝離和回填技術

土壤重構技術中，土壤剖面重構技術配合土地平整技術在土地整理中應用較為廣泛，目前的主要技術是表土剝離和回填技術。

如何實現(xiàn)土層順序在土地整理后保持基本不變或更適宜作物生長是土壤剖面重構的關鍵。“分層剝離、交錯回填”的整理方式就可實現(xiàn)土層順序的基本不變。其基本特點是：（1）剝離表土并堆存于開采通道上，供土地回填作為新土壤的表土層（耕植土）；（2）將上覆巖層分為若干層（如分為上部土層和下部巖石層）并分別加以剝離；（3）分層剝離的巖（土）層通過錯位的方式交錯回填以實現(xiàn)土層順序的基本不變，其中，交錯回填是該重構原理的核心。

排土場平臺“堆狀地面”土壤重構方法避免了表層土壤壓實，并最大限度地增加了水分入滲和分散了地表徑流，是解決水土流失、表層土壤的壓實以及排土場本身的穩(wěn)定等問題的有效途徑[5]。

另外，國內外對于叢枝菌根技術的研究也較多。叢枝菌根技術也廣泛應用在改善不良的土壤結構、解決土壤壓實的問題上。由于該技術同時具有修復污染土壤、提高植物的抗逆性；促進根瘤菌的生長和根瘤活性、提高植物對土傳病害的免疫能力、提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定等功能，所以叢枝菌根技術對于新整理區(qū)土地的改良具有巨大的利用價值，生物—理化聯(lián)合改良中也用此技術進行土壤改良和污染修復。

3.2 土壤改良劑技術

黨中央提出鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的總要求是產業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風文明、治理有效、生活富裕。總要求中，首要提出的就是產業(yè)興旺，足以看出國家將鄉(xiāng)村產業(yè)所放的地位。也只有產業(yè)先振興，農民才有穩(wěn)定的收入，生活才有依靠與希望，因此產業(yè)振興才是鄉(xiāng)村振興的重點。

以土壤培肥為目的的常用土壤改良劑有：（1）可降解液態(tài)地膜（簡稱“液膜”），它在提高土壤含水量、增加土壤濕度、保墑、保苗等方面均有顯著作用[6]。（2）“免深耕”土壤調理劑能提高土壤的適種性、改善作物的生長環(huán)境，為植株健康生長提供一個良好的土壤條件。該產品添加了調理作物生理平衡的活性物質，能增強作物抗病、抗旱、抗寒能力，改善土壤環(huán)境，利于耕層土壤疏松，促進根系生長發(fā)育，提高根系活力，誘導根系形成，促進新根生長，預防爛根，提高根系抗逆境的能力，達到省工、節(jié)本、增產、輕型、高效的效果[7]。

3.3 土壤培肥技術

在土壤培肥方面，目前應用較多的主要是施用農家肥、生物菌肥、秸稈還田腐熟技術、種植綠肥等[8-11]。

將作物秸稈堆腐還田，在中國有著悠久的歷史，但傳統(tǒng)堆腐方法存在費工、費時的缺點。催腐劑催肥技術較傳統(tǒng)方法具有快速、優(yōu)質、省工、省時等優(yōu)點，并得以在全國范圍推廣[12]。施用催腐劑堆肥不僅可以增加土壤有效養(yǎng)分含量，改良土壤，培肥地力，提高土壤蓄水、供水能力，增加作物抗旱性，而且還能增加土壤有效微生物群落，使土壤微生生態(tài)向平衡方向發(fā)展[13]。

墑溝埋草秸稈還田技術[14]已被利用多年，效果良好。2007年，南通市摸索出一套適合稻麥兩熟制地區(qū)簡單易行、成本低的秸稈還田的有效技術——機械化墑溝埋草秸稈還田，并制定了詳細的技術流程和技術特點[15]。

生物菌肥由于具有提高土壤肥力、促進礦質營養(yǎng)釋放、協(xié)助養(yǎng)分吸收、減少病蟲害、改善品質及增產等方面的作用，因而被廣泛用作土壤培肥劑[16]。生物菌肥種類較多，大部分是好氣性的，如根瘤菌、自生固氮菌、磷細菌等。巨大芽孢桿菌和膠凍樣芽孢桿菌是目前中國菌肥生產的主要菌種[17]。施用菌肥必須配合改良土壤和合理耕作，以保持土壤疏松、通氣良好。菌肥不能代替氮、磷、鉀肥料，只能提高土壤肥料的利用率和肥效，使用菌肥后，仍需要施用常規(guī)肥料，才能保證作物的營養(yǎng)需求。

綠肥在中部糧食產區(qū)一些地區(qū)（江西撫州、湖南永州）也有應用。目前，種植綠肥植物、用綠肥改良培肥中低產田的阻力較大，原因主要是人們認識的問題，從表面上看，擴種綠肥，實行糧肥輪作，勢必擠掉了一些耕地影響了糧食產量，但從長遠看，總的經濟效益是合算的。另外，目前仍在應用的綠肥作物品種大多是30年前甚至更久以前的品種，這些品種種性混雜退化、產草量嚴重下降。

今后在土地整理中，要利用科學的表土處理方法和技術，減少土壤養(yǎng)分流失，還要充分考慮土壤重構技術中的土壤培肥技術，建立健全監(jiān)督檢驗機制，使兩者充分結合，使用真正有效的土壤重構技術改善土地整理區(qū)土壤質量。

4 技術評價及評價體系的建立

中部糧食主產區(qū)范圍較廣，區(qū)內地形、土壤構造等因素復雜，適合中部產區(qū)的水土重構技術眾多，因此需要對各項技術進行評價和分析。各相關技術對照如表1所示。

表1 土壤重構相關技術對比Tab.1 Comparison of related soil renewal technologies

根據(jù)表1的技術對比，經過權衡給出中部糧食主產區(qū)施工階段水土重構技術的推薦技術，具體有：“分層剝離、交錯回填”的剖面重構技術、礦區(qū)排土場“堆狀地面”土壤重構技術、叢枝菌根技術、生物菌肥、土壤改良劑技術、秸稈還田、施用農家肥、田間催腐劑堆肥技術、墑溝埋草耕作培肥技術、種植綠肥。

根據(jù)中部糧食主產區(qū)施工階段水土重構技術利用現(xiàn)狀，目前存在的問題主要是各項技術單一使用、部分技術陳舊，特別是沒有實現(xiàn)技術集成，因而沒有達到良好的水土重構效果。對優(yōu)選出的關鍵技術進行集成是實現(xiàn)中部糧食主產區(qū)土地整理的增量經濟型目標的有效途徑。

針對推薦技術，有選擇地將部分技術展開，然后進行技術組配。具體技術組配如圖1。

總的來說，對于中部糧食主產區(qū)的土壤重構，應與土地平整過程中的土層剝離、回填施工相結合，應用“分層剝離、交錯回填”方法來進行土壤剖面重構，亦可應用具有改善土壤剖面結構功能的叢枝菌根技術。而在土壤培肥工程中，可以通過添加有機質和土壤改良劑兩種技術，土壤改良劑的選擇因整理區(qū)的土壤養(yǎng)分狀況而異，在土壤樣品采集時可應用自動采集設備提高效率。具體到每個區(qū)，最終的中部糧食主產區(qū)水土重構技術體系如表2。

綜上所述，以增量經濟型為目標的土壤培肥技術應該圍繞低成本的生物菌肥技術、土壤改良劑技術進行，南方稻田可以采用秸稈還田腐熟技術、田間催腐劑堆肥技術，北方旱地用墑溝埋草耕作培肥技術進行進一步的培肥來提高土壤改良持續(xù)性，有條件的地方必須在整理后的土地上每年拿出3%—6%的中低產田發(fā)展綠肥供鄰近土壤進行肥力改良。

表2 中部糧食主產區(qū)水土重構技術體系Tab.2 Renewal technologies for water and soil in land consolidation in major grain-producing areas of central China

5 結論和討論

土地整理在不同的區(qū)域具有不同的整理目標，在中部糧食主產區(qū)應以“增量經濟型”整理為主，同時在中部糧食主產區(qū)內部，區(qū)域特點、土地整理需求也具有較大差異，因此土壤重構技術的施工也要因地制宜。本文在充分分析土壤重構技術施工階段內涵和所包含技術的基礎上，提出了中部糧食主產區(qū)土地整理中土壤重構技術施工階段“減少土壤養(yǎng)分流失、提高土壤質量、增加土壤利用持續(xù)性”的增量經濟型目標。以此為目標的土壤重構技術施工階段技術需求包括表土剝離及回填技術、叢枝菌根技術、土壤采樣分析技術、土壤改良劑技術、培肥技術等。

土地整理中的土壤重構施工關鍵技術的綜合應用可以有效解決目前中部糧食主產區(qū)土地整理項目施工階段存在的“技術陳舊、單一使用、缺乏集成”等問題。同時，以土壤剖面重構技術和土壤培肥技術為核心建立的土壤重構技術施工階段綜合技術體系可以廣泛應用于中部糧食主產區(qū)的各個子區(qū)，對相關研究及應用具有一定的指導意義。

（References）：

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（本文責編：仲濟香

Water and Soil Renewal Technology for Land Consolidation in the Major Grain-Producing Areas of Central China in Economic Growth Stage

JING Xin-chao1, LIANG Yong1, LI Xi-can1, GAO Ming-xiu2
（1. School of Information Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China; 2. Shandong Agricultural University Newspaper, Tai’an 271018, China）
Abstract:The purpose of this paper is to explore a technology system for the renewal of water and soil for land consolidation in major grain producing areas in current economic growth stage. Methods of inductive analysis, comparative literature and theoretical analysis were employed. The result of the paper showed that the economic growth goal and its technical requirements to the renewal of water and soil. It further found out the key technologies for land consolidation in major grain producing areas given the stage of economic growth. And finally it developed a comprehensive technical system for the renewal technology for land consolidation in the major grain-producing areas of Central China in current economic growth stage. It is concluded that the regional characteristics and the demands for land consolidation differ greatly among different major grain producing areas. Water and soil renewal technology should be adjusted to local conditions. This paper can be used as a guide for the central major grain producing areas and even the whole country regarding the renewal of water and soil for land consolidation.
Key words:land consolidation; major grain-producing areas of central china; stage of economic growth; water and soil renewal; evaluation

F301.2

A

1001-8158（2013）04-0066-06

2011-08-01

2013-01-07

國家863計劃項目“多尺度農田信息獲取與融合技術”（2013AA10230101）；國家科技支撐計劃項目“中部糧食主產區(qū)增量經濟型土地整理關鍵技術評價研究”（2008BAB38B06-01）。

景新超（1987-），男，山東萊蕪人，研究生。 主要研究方向為數(shù)字工程和地理信息。E-mail: jing@sdau.edu.cn