重慶市建設占用耕地耕作層土壤剝離及再利用技術體系研究

強丹陽 邵景安 陳娟 張威 牟耀杰

摘要：實施表土剝離再利用工程是解決減輕建設占用給耕地資源帶來壓力問題的措施之一，而建立一個科學系統的工程技術體系又是工程實施的重要前提。本文結合重慶市涪陵區馬武至龍潭一級公路項目耕作層土壤剝離再利用工程，針對建設占用耕地耕作層土壤剝離及再利用工程技術體系的建立進行了研究：在了解了國內外表土剝離技術研究現狀的基礎上，通過收集相關數據和實地調查，描述了完整的技術流程。研究表明，表土剝離是一個整體工程，工程開展前，需設計科學的技術方案，才能確保工程效果，避免土壤資源的浪費和生態環境的破壞。

關鍵詞：建設占用耕地；耕作層土壤剝離；技術流程；表土利用

Study on Cultivation layer soil stripping and Reuse Technology System of Cultivated land occupied by construction in Chongqing

Qiang Dan-yang， Shao Jing-an， Chen Juan， Zhang Wei， Mou Yao-jie

College of Geography and Tourism， Chongqing Normal University Key Laboratory of Land Surface Processes and Environmental Remote Sensing， Three Gorges Reservoir Area， Chongqing Normal University Shapingba District of Chongqing 400030

Abstract： the implementation of topsoil stripping and reuse project is one of the measures to reduce the pressure caused by construction occupation on cultivated land resources， and the establishment of a scientific and systematic engineering technology system is an important prerequisite for the implementation of the project. Combining with the chongqing fuling ma wu highway projects to longtan level magnetism of soil detachment reuse engineering， in view of the construction land to the magnetism of soil stripping and reuse are studied to establish the system of engineering and technology： in understanding the topsoil stripping technology research status at home and abroad， on the basis of through collecting relevant data and on-the-spot investigation， describes the complete technical process. The research shows that topsoil stripping is a whole project， and scientific technical scheme should be designed before the project to ensure the engineering effect and avoid the waste of soil resources and the destruction of ecological environment.

Key words： Cultivated land occupied by construction； Cultivation layer soil stripping； Technical process； Use of topsoil

耕地是農民賴以生存的物質基礎，尤其是其表土層，蘊含著作物生長所需的有機質、礦物質、微生物、生物種子等成分[1]。數據顯示，表土層由耕作層（15cm～20cm）和犁底層（6～10）組成，形成1cm厚的表土約需100年～400年，具有一定的不可再生性[2-5]。所以，農用地表土層一旦受損，糧食生產就會受到威脅。近年來，隨著我國社會經濟的快速發展，越來越多的耕地資源被建設占用，耕地表土層遭到破壞，浪費了土壤資源，建設占用與耕地保護之間的矛盾進一步突出[7]。研究表明[2，8-11]，在如何減輕建設占用給耕地資源帶來的壓力，保證耕地占補動態平衡這一問題上，國內外均提倡開展耕作層土壤剝離再利用工程，即將建設用地或露天用地（包括臨時性或永久性用地）所占的適合耕種的表層土壤剝離出來，利用設備搬運到一個固定的地點儲存和處理，然后將其用于土地整治、土地復墾、土壤改良或造地等項目中[12]。國外一些發達國家，較早開展了這項工作，主要發生在礦產開發和各類生產建設活動中，也見于土地改良和土壤污染治理等，并建立了相應的機制與法律，這些國家的相關做法對我國的表土剝離再利用工作起到了重要的參考作用[13-15，11，9，3]。國內大量學者從礦區復墾、土地整治、高速公路復墾及綠化、生態恢復南水北調工程以及三峽工程的移土培肥工作等方面開展了耕作層剝離技術研究。但目前的研究較為零散，尚未形成一套標準的技術方案[1，13]。研究借鑒國內外表土剝離再利用的經驗，結合涪陵區馬武至龍潭一級公路項目耕作層土壤剝離再利用試點工程實例，運用實地調查等方法，對工程施工條件進行分析，探索建立了一套涵蓋表土剝離、存儲、運輸、再利用等全過程的工作機制。

1.材料與方法

1.1研究區概況

耕作層土壤剝離工程在涪陵區馬武至龍潭一級公路項目龍潭段公路正線區域開展，總占地15.94hm2。項目區屬渝中平行嶺谷低山丘陵區，總體地勢兩邊高中部低，地質構造穩定。區內水田多分布在沖田區域，地形坡度處于0°～6°之間；旱地分布于山坡上，地形坡度10°左右。土層厚度水田0.6m～1m，旱地、園地0.4m～0.6m，林地0.2m～0.4m；耕地質量等別較好，土壤優質，較適宜進行耕作層土壤剝離。項目區位置如圖1。

1.2數據來源及處理

1∶2000地形圖、1∶2000影像圖、馬龍路規劃圖（CAD）等圖件資料和《涪陵區2014年度耕地質量等別評定成果》等文本資料均來源于涪陵區國土局；樣區的DEM圖是根據1∶2000地形圖制作完成；方案設計圖是根據1∶2000影像圖和馬龍路規劃圖制作完成。圖形數據主要使用ArcGIS10.2與AutoCAD軟件完成，因全要素地形圖及實地踏勘補測數據都是.dwg格式，需先在CAD里處理，再將.dwg格式的數據轉換為.shp格式，然后以涪陵區最新的1∶2000影像圖為底圖，勾繪出紅線范圍內的土地利用現狀形成圖層，再與馬龍路規劃圖進行疊加，描繪出選取的施工區域和運輸路線（圖2）。樣區土地土壤相關數據是采用現場踏勘和參與式農村訪談（PRA）法所得。

2.耕作層土壤剝離再利用工程方案設計

2.1土壤剝離區選擇

（1）剝離區選擇原則。每個耕地地塊在坡度、地類、面積、土層厚度等方面都存在著一定差異，因此不能盲目進行土壤剝離，需依據一定原則，選擇適合進行土壤剝離的地塊組成剝離區：①附近有銜接項目。剝離土壤存放時間過長理化性質會發生變化，不利于植物生長，因此剝離區應選擇在附近有土地復墾、土地整治等銜接項目的地方，以便剝離下來的土壤及時得到利用。②地塊土壤條件良好。剝離地塊其耕作層厚度不應小于20cm，土壤肥力水平不能低于周圍耕地，且未遭污染和破壞。③地塊集中。考慮到工程成本和剝離難度，應選擇相對成片的地塊，地塊單片面積不應小于5畝，由于國家退耕還林的臨界點為25°，因此地塊地形坡度應在25°以下[17]，地塊間相對高差在20m內[13]。④有道路連接。耕地有公路或生產便道連接，方便機械設備作業。⑤地塊權屬清晰。為避免用地糾紛，所選地塊權屬要清晰，且農民同意剝離。

（2）剝離區選擇方法及結果。對處理過的圖像進行判讀和選擇，選取距離龍潭段公路建設項目區直線距離2km以內的耕地片塊作為剝離區初選片塊；將初選片塊與最新的遙感影像圖進行疊加，判斷其是否已進行開發建設；對未進行開發的耕地進行實地調查，將最大程度上能達到上述原則的地塊作為剝離區備選片塊，將剝離區備選片塊套合至耕地質量等別圖上，確定備選地塊的耕地質量等別；最后，征求國土局、建設方、村社等各方意見，確定剝離區位置及范圍。

剝離區位于萬壽村萬壽橋東側正線占地區，共確定了四個剝離片區，總占地7.2932hm2（圖2），片塊緊鄰利于施工。該區域為傳統農耕區，地塊地形坡度小于25°，內部相對高差均在2m以內，地塊連片集中度高，權屬清晰，無污染；公路正線區域設有施工便道，便于剝離土壤運輸。

2.2土壤剝離施工

剝離區地處丘陵區，有一定的地面起伏，且田塊周邊情況不同。因此，要選擇合適的剝離工藝進行剝離，常采用的土壤剝離工藝主要有條帶土壤外移剝離法、梯田模式土壤剝離法、分層平移土壤剝離法等[18-20]（表2）。結合實際情況采用條帶土壤外移剝離法，即將剝離表土劃分成條帶，然后自東向西由內層至外層推進剝離，每個條帶的寬度都應是剝離設備寬度的整數倍數[21]。

常見的土壤剝離機械有推土機、挖掘機、拖式鏟運機等[16，18]（表3）。結合剝離區實際情況采用推土機和挖掘機聯合作業的方式。地形坡度相對平緩且集中連片度較高的剝離地塊以推土機作業為主，地形坡度相對較高且相對分布零散的坡耕地地塊采用挖掘機作業；部分機械施工不能覆蓋的區域采用人工配合作業。

2.3剝離土壤存儲

（1）存儲區選擇方法及結果。在不能同步將剝離土回覆利用的情況下需要選擇合適的區域用于堆放剝離土壤；結合馬龍路最新的遙感影像圖，選取距離剝離區1km以內，未進行開發建設且配套交通道路的區域作為初選片塊，結合地形圖與土地利用現狀圖，在初選片塊中選擇地形平坦、面積適中的耕地或工礦用地作為備選片塊，并對其進行實地踏勘，具體指標參考表4[12]。

剝離表土存儲區選擇在萬壽村二社，位于剝離區東北方向，總占地面積1.0953hm2，屬一般農田區，地勢較周圍低，地形平坦，不會發生水土流失現象，附近有溝渠，不會產生積水，無地質災害，附近50m內無居民點，且不存在明顯污染源，緊鄰農村道路，利于存儲土壤運出，臨時用地手續完善，不會產生用地糾紛。通常土方堆放高度為5m，最高不超過10m，土堆的外部傾角應小于45°[22，17]，根據剝離土壤土方量為1.59×104m3，堆放高度按5m計算，該區域預計可容納土方約5×104m3，面積規模滿足剝離土方堆放需求。因此，較適合作為剝離土壤存儲區（圖3）。

（2）剝離土壤存儲方法。雨水侵蝕和自然沉降作用會使得長期存儲的耕作土壤養分流失、土壤結構發生變化，不利于表土回填后恢復肥力。因此，需根據實際情況確定表土存儲及管護方式：存儲土壤時應壓實土堆，并用編織袋裝土圍繞土堆坡腳搭砌約1m高的臨時擋墻，因涪陵區年降水量較大，還需在存儲區內布設臨時排水設施，新修200×0.6×0.6排水溝一條，與附近溝渠相連以排泄雨水；在清理施工過程中的遺留垃圾時，要遠離土堆防止土堆被污染。此外，根據澳大利亞土壤服務公司的研究，堆放時間超過6個月的土壤，不利于植物種子的生長和微生物活動，回覆到覆土區上時已失去原有的價值[17]，因此需注意土壤存放時間不宜過長。

2.4剝離土壤回覆

（1）覆土區選擇原則。①保證剝離土壤利用程度最大化。為避免浪費寶貴的土壤資源，在經濟技術可行的條件下，應把剝離的土壤全都利用起來。②所選區域外部條件有利于土壤回覆。覆土區域應是地塊連片集中度較高，地形坡度小于15°，臺面坡度小于10°[17]，遠離污染區、地質災害區、動植物保護區等的特殊區域，且有道路連接，配套有溝渠等基礎設施。

（2）覆土區選擇方法及結果。結合研究區土地整治項目規劃圖與土地利用現狀圖，對土地開發整理項目區的地形坡度、用地類型、土層厚度及其他農業產業條件、耕地耕作限制性因素等基本條件展開調查；根據調查所獲取的數據資料，選取坡度小于25°，相對高差小于20m，土層厚度小于30cm，運輸條件較好的耕地、園地或草地等區域作為覆土備選區，可優先選擇規劃格條田整治和坡改梯項目；最后，就覆土備選區域與國土局耕保科、建設方、施工方、村社等進行溝通，選擇各方愿意的地塊，確定為覆土區。

確定的4片覆土片區（圖4）位于萬壽村和金龍村的土地平整區及荒草地開發區，總面積為4.37hm2，覆土一區、三區、四區為土地平整區，主要進行緩坡整治和田塊歸并，覆土二區為荒草地開發區，這四部分區域地形坡度相對較小，土地總體較為平整，土壤土質一般，土層平均厚度小于30cm，區域內有溝渠和道路連接，農業產業條件相對完善，耕地耕作限制性因素較少，覆土價值較高。

（3）覆土區需土量測算。覆土區所需土方量要在滿足提高覆土區生產能力的前提下保持適宜厚度，覆土厚度依不同地區及土地利用方向等因素確定，一般情況下南方紅壤丘陵區農地覆土厚度為30cm～60cm[23]。根據土壤調查工作確定的各覆土片區現狀土層平均厚度和需要達到的目標土層厚度，計算出具體覆土厚度。覆土區土壤需求總量為選定覆土地塊的覆土量之和，計算公式如下：

經計算，覆土區土壤需求量共計1.49×10⁴m3（表5）。

2.5剝離土壤運輸

表土運輸既包括將耕作層土壤從剝離區直接運送至覆土區或存儲區，也包括從存儲區運送至覆土區。在規劃設計運輸方案時應遵從線路最優，路面寬度適宜表土運輸車輛通行的原則，由于剝離區和存儲區相鄰，因此表土可直接利用施工便道沿線路S1自西向東運送至存儲區，覆土區與存儲區距離相對較遠，但四片覆土區域均有農村道路連接或相鄰，路面寬度能夠滿足常用公路運輸設備，可沿線路S2運輸至覆土一區，運距930m；沿線路S3運輸至覆土二區，運距1820m；沿線路S4運輸至覆土三區，運距2890m；沿線路S5運輸至覆土四區，運距2960m（圖2）。研究表明，耕作層土壤剝離再利用的成本與運距大小關系密切，在一定運距范圍內（一般為3km以內），耕作層剝離費用與耕地開墾費比較，約占耕地開墾費的1/3，而超出3km運距，剝離費就會增加更快[6]。運輸線路S1-S5的運距均不超過3km，因此是較為理想的運輸路線。

運土設備選擇自卸汽車，運輸時需注意將同一剝離單元的土壤裝入同一輛運輸車輛，避免將不同質地的土壤混裝；運輸過程中避免過度軋壓土壤，以免破壞土壤特性；運輸途中可采取塑料薄膜覆蓋等保護措施，以免土壤散落在運輸過程中造成浪費和污染[18，22]。

3.結論

研究表明，表土剝離技術不是單獨的環節，而是涉及取土地點、存土地點、利用地點的選擇，表土的剝離、管護、運輸、回覆等等一個連續的過程。因此，在對耕作層土壤剝離及再利用工程技術進行研究時，要注重對工程技術體系的構建，統籌安排工程的各個環節，盡量做到“剝土—運土—覆土”同步實施，用科學的方式進行表土剝離再利用工作，以達到良好的工程效果。此外，在剝離區土壤供給量大于覆土區土壤需求量時，還應將剝離土壤利用方式多元化，不僅限于覆土到土地上，可以將其商品化，出售于有需求的單位或市場，如園林園藝公司、綠化公司、種植基地等，用于林苗花卉、菌種蔬菜等的培植，真正做到使剝離土壤“物盡其用”。

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