土地整治中的田塊優化與景觀生態規劃設計

姜仙春，尹 君

(1.河北農業大學 國土資源學院，河北 保定 071001；2.河北農業大學 城鄉建設學院，河北 保定 071001)

土地整治是指按照土地利用總體規劃確定的目標和用途，以土地整理復墾開發項目和城鄉建設用地增減掛鉤政策為平臺，整合使用各類土地專項資金，推動田、水、路、林、村綜合整治，改善農村生產、生活條件和生態環境，促進農業規模經營、人口集中居住、產業聚集發展，是推進城鄉一體化進程的一項系統工程。本研究以唐縣項目區為研究對象，通過建立田塊優化設計模型定量分析田塊規模，實現耕地面積最大化，并將景觀生態規劃原理應用在土地整理規劃設計中，從而進一步改善土地整理區的生態環境。

1 田塊優化設計

耕作田塊優化設計內容包括田塊方向、田塊形狀及田塊規模。田塊方向是指田塊長邊的方向，一般是播種和耕作的方向。在確定田塊方向時，一般要考慮農作物生長、田間灌溉、水土保持、交通運輸等方面的需求。一般來說，南北向田塊比東西向田塊種植作物能增產5%～12%[1]。為便于田間機械作業，田塊形狀應設計成整齊的正方形或長方形。根據地形不同，還可以設計成平行四邊形或梯形，應盡量避免出現三角形、多邊形等不規則的形狀，以免降低田間機械工作效率。田塊規模是田塊設計的主要內容，其設計效果關系到作物產量、灌溉、排水以及田間機械作業等。

應用線性規劃原理，通過建立數學模型來確定設計單元典型田塊的最優長邊和短邊，使溝渠及生產路占地面積最小。田塊優化設計線性規劃模型為

minf=[2n(m+1)D1+4nD2+2nD3]b+

[mnD4+m(n+1)D5]a+ncLr

約束條件為F=ab；L2=2nb；L1=Lr=ma

式中：D1為田埂寬度，m；D2為斗渠寬度，m；D3為斗溝寬度，m；D4為農渠寬度，m；D5為農溝寬度，m；L1為兩斗渠間距離，m；L2為斗渠長度，m；m為田塊寬向格田數量；n為農渠條數；a為格田寬度，m；b為格田長度，m；Lr為生產路長度，m；c為生產路寬度，m；F為田塊面積，m2；f為溝渠、生產路占用耕地面積，m2。

2 景觀生態規劃設計

土地整治實際上就是景觀格局改變的過程，在這個過程中需要借助一系列的生物與工程措施，打破原區域內土地資源的景觀格局和原位狀態，從而會對區域內的土壤、植被、生物等環境要素及其生態過程產生直接或間接、有利或有害的影響，因此在土地整治過程中要進行景觀生態規劃，改善空間內受脅迫或受損生態系統的功能，提高生態系統的生產力和穩定性，將人類活動對于景觀演化的影響導入良性循環[2]。景觀生態規劃設計是以景觀生態學原理為指導，以謀求區域生態系統的整體優化功能為目標，通過研究景觀格局及其演變規律，在景觀生態分析、綜合評價的基礎上，建立區域景觀優化利用的空間結構和功能，提出合理的景觀格局調整方案和優化的景觀單元內部結構。在進行景觀生態規劃設計時，需考慮整理區綜合生態特點，對土地利用狀況進行空間格局的綜合調整，包括土地平整生態景觀規劃設計、田塊生態景觀規劃設計、道路生態景觀規劃設計、溝渠生態景觀規劃設計、農田防護林景觀規劃設計等，構建空間結構和諧、生態系統穩定、社會經濟效益理想和土地資源可持續利用的區域農業景觀系統。

3 唐縣項目區土地整治項目

3.1 項目區概況

項目區位于保定市唐縣南店頭鄉田辛莊村，東經114°53′19″—114°56′25″、北緯38°41′25″—38°43′00″，屬平原區，土地總面積98.64 hm2，地形起伏不大，四季分明，春旱多風，夏熱多雨，秋高氣爽，冬寒少雪。

3.2 田塊優化設計方案

結合項目區實際，在進行田塊規模優化設計時，根據耕作田塊的機耕、灌排、防風等要求，確定典型田塊優化設計的約束條件為：L1=600 m，L2=1 500 m，F=3 000 m2，D1=0.4 m，D2=0.8 m，D3=0.5 m，D4=0.4 m，D5=0.3 m，c=2 m。根據耕作田塊規模優化設計原理和約束條件得到田塊的最優尺寸為：a=29.81 m，b=100.62 m，m=20.12，n=7.45。根據取整原則，最后確定a優=30 m、b優=100 m、m優=20、n優=7。

3.3 景觀生態規劃設計方案

(1)土地平整工程景觀規劃設計。土地平整的原則是要保證規劃耕地區域的規模化、集約化生產，提高土地生產率以及確保施工后土壤肥力不減少。表層土壤富含有機質和各種營養元素，研究表明在同樣條件下，保存原有耕地70%～80%耕作層比沒有保存耕作層的新整農田能增產糧食50%以上，因此合理保留表土是保證土地整理質量的關鍵所在。在項目區土地平整工程中，應收集耕作層15～25 cm厚的土壤，覆蓋保存，防止土壤養分流失，對耕作層以下的土壤進行平整，再將存放的耕作層表土進行回填。在回填過程中，應盡量保持原有良性土壤剖面的有機組合和整體性，同時改良土壤，增施有機肥、秸稈肥和灰渣肥，增加有機質含量，提高土壤肥力。

(2)田塊景觀規劃設計。根據景觀生態規劃原理，田塊布設時應注意與周圍生態環境相協調，保留和重新歸整出一些景觀要素(如灌木叢、片狀生物群落等)，建立起與各生物類群之間的共生關系，從而合理組合生態農業系統。項目區灌叢型群落以灌木和喬木為主，草本植物群落以狗尾草、車前草、打碗花為主。根據生物類型和生境差異，項目區田塊設計可采用條帶型結構。條帶型結構包括條型結構和帶型結構，其中條型結構地塊多保持在長400～600 m、寬150～200 m的規模[3]，并以樹籬、防護林、草皮(帶)、籬笆、溝渠、道路、作物等為邊界，有助于保護農田物種的多樣性；帶型結構的寬度一般為10～30 m，包括散生樹木、樹叢、小池塘等多種復合結構，能為物種生長提供緩沖生境。根據項目區實際，將田塊布設成長方形，朝向為南北向，田塊大小為200 m×600 m，采用條型結構，中間以生產路隔開，生產路兩側布置防護林，保護田塊內物種多樣性。

(3)道路景觀規劃設計。項目區設計有田間路和生產路兩級道路，其中田間路寬4 m，總長616 m，以泥結碎石鋪面，即以碎石為骨料、泥土為填充料和黏結料，經壓實修筑而成；生產路寬2 m，總長4 500 m，路面為0.30 m素土夯實。項目區道路設計避免使用混凝土，最大限度地保證了土壤生態功能的發揮。道路布設與田塊配套構成互通網絡，提高了景觀的連通性，有利于維護生態平衡。

(4)溝渠景觀規劃設計。根據景觀生態規劃原理，土地整理中溝渠的設計應盡可能保留河道原有自然風貌，減少人為改造，給野生動植物保留棲息場所和繁衍空間。項目區在修復3條原有渠道的基礎上，設計農渠4條、農溝8條、斗渠2條、斗溝1條，其中斗溝底寬0.3 m、深0.29 m，農溝底寬0.3m、深0.22 m。根據防洪排澇需求和地形特點結合農田道路布置開挖排水溝，設計標準為10年一遇，要求為1日暴雨3日排出，邊坡比1 ∶1，比降1 ∶500。排水溝沿生產路布設，根據各田塊高程及坡向，將水從田間路的斗溝內排出。另外，在設計排水溝時要使其邊坡較緩，盡量少用混凝土，多采用天然材料，以便于水生動植物生存，減緩水位變化帶來的生態沖擊。

(5)農田防護林景觀規劃設計。農田防護林既是改善局地小氣候、涵養水土及防風固沙的重要手段，又是增加土地利用空間和生物多樣性的有效途徑。項目區在土地整治前沒有規劃防護林，因此采用透風式防護林對整個項目區進行布置。根據當地經驗，防護林樹種選用三倍體毛白楊，在毛白楊之間鋪設條帶狀草皮帶(以車前草、苦菊為主)，形成空間上以毛白楊為主的防護林帶，地面上以車前草、苦菊、田間農作物為主的生物群落。

4 結 語

(1)應用線性規劃原理建立田塊優化設計的數學模型，定量計算田塊設計規模，使得溝渠和道路占地面積最少，增加了有效耕地面積，對于我國的耕地保護工作具有重要意義。

(2)運用景觀生態規劃原理，對項目區的土地平整工程、田塊、道路、溝渠、防護林進行景觀規劃設計，以協調生態系統、保護物種多樣性。同時景觀生態建設能夠保障農田生態系統持續穩定的產出能力，實現土地資源的可持續利用。

(3)項目區土地整理工程在優化田塊規模的基礎上引入了景觀生態規劃設計，既能實現耕地總量動態平衡又能保護整理區的景觀和生態環境，既能協調區域社會經濟、生態效益，又能促進土地資源的可持續利用。

[參考文獻]

[1] 鮑海君，吳次芳，葉艷妹，等.土地整理中田塊設計和“3S”技術應用研究[J].農業工程學報，2002，18(1)：171-175.

[2] 張慧，付梅臣.土地整理項目中的景觀生態規劃設計[J].山東農業大學學報：自然科學版，2005，36(2)：270-274.

[3] 葉艷妹，吳次芳，黃鴻鴻.農地整理工程對農田生態的影響及其生態環境保育型模式設計[J].農業工程學報，2001，17(5)：167-171.