高標準農田建設在蘭州新區秦川園區應用的探討

張曉慧

(杭州水利水電勘測設計院有限公司蘭州分公司，甘肅 蘭州 730000)

緒言

自2017年以來，蘭州新區秦川園區建成高標準農田共計3808hm2，涉及秦川鎮段家川村、鏵尖村、保家窯村、東川村、六墩村、上華家井村、勝利村、石門溝村、五道峴村、小橫路村、新園村、薛家鋪村、榆川村、源太村、振興村、五墩村等16個村。但由于當時資金限制，建設標準較低，多以土地平整、灌溉與排水、農田輸配電、田間道路、農田防護與生態環境保持工程、輔助工程等高標準農田措施中的1項或2項為主，導致現狀高標準農田建設存在短板，不再適宜秦川園區農業進一步發展的趨勢，阻礙了秦川園區農業發展步伐。

1 現狀高標準農田建設存在的問題

1.1 沙壩、沙坑阻礙農業現代化進程

20世紀70—80年代區域耕地原為旱地，地力差，當地村民為保墑，在區內挖沙坑取沙覆蓋地塊發展旱沙地農業，造成區內大小不等的沙坑遍布，分割地塊；隨著20世紀90年代引大入秦工程的實施，秦王川旱沙地發展為水澆地，當地村民將田面砂石揭起，堆放在條田中間，從而形成了一道道沙壩，沙壩高1.5～2.5m，頂寬2.5m左右，底寬5m左右，占用耕地，造成耕地有效利用面積減小、分割田塊。因此，歷史遺留的沙壩、沙坑造成田塊總體布局不合理，影響機械化作業、規模化經營。

1.2 現狀田塊偏小，不利于機械化作業

區內部分區域已實施土地平整，地塊以現狀田塊(長50～10m，寬40～60m)為主，平整度高，方便水流在田塊中推進，適用于傳統渠灌，但灌溉水利用系數低，機械化生產作業機械周轉次數多，部分拐角機械難以到達。

1.3 水資源短缺嚴重

區內水資源短缺，自產水資源極其匱乏，主要以外調水為主。灌溉水源為引大入秦工程調入的大通河水，區內東二干渠現狀最大過流能力在總分水閘分水口處為20m3·s-1，經多年建設，目前項目區渠灌面積2660hm2，占灌溉面積的68.94%；滴灌面積1149hm2，占灌溉面積的30.12%。項目區內仍有近多一半的渠灌，現狀凈灌溉定額5153.42m3·hm-2，灌水率5.624m3·s-1·hm-2，田間至支渠部分綜合灌溉水利用系數0.7，較低，輸水損失大，水資源浪費嚴重。現狀灌溉制度及灌水率圖見表1和圖1。根據引大入秦管理局提供數據推算項目區可供水量共計2468.28萬m3，需水量2803.58萬m3，缺水達335.29萬m3，缺水率11.96%。項目區水資源嚴重短缺，供需矛盾突出，但現狀仍以渠灌為主，灌溉水利用系數低，急需改變灌溉方式解決水資源短缺難題，突破制約著農業發展的瓶頸。

圖1 項目區現狀灌水率圖

表1 現狀水平年(2020年)灌溉制度表

1.4 干旱少雨、土壤透水強

秦川園區屬典型的大陸性氣候，氣候干燥，降水量少，蒸發強烈，溫差大，多風沙，日照時間長，無霜期短，多年平均降水量290.2mm，蒸發量1879.7mm。此外，土壤主要為黃土母質或淡灰鈣土下殘存的鈣積層，腐殖質缺乏，有機質含量低，土壤保水保肥能力差，透水性強，導致作物需水量大，滲漏損失大，產出率低，經濟效益較低。

1.5 耕地質量較低、農業效益低

根據秦川園區測土配方監測，區內土壤養分偏低，土壤理化性狀較差，監測點分區單元見圖2。

圖2 監測點分區單元圖

1.5.1 主要養分

1.5.1.1 有機質

秦川園區評價區域有機質平均含量16.80g·kg-1，耕層土壤有機質含量在甘肅省養分分級中均屬于三級居中水平。因此，耕層土壤有機質還有待進一步提升，具體提升措施根據不同改良提升區域確定。

1.5.1.2 全氮

秦川園區評價區域全氮平均含量0.80g·kg-1，耕層土壤全氮含量在甘肅省養分分級中均屬于四級水平，耕層土壤全氮含量低，應通過提高土壤有機質含量、增施氮肥來重點提升。

1.5.1.3 有效磷

秦川園區評價區域有效磷平均含量26.00mg·kg-1，耕層土壤有效磷含量在甘肅省養分分級中屬于二級水平。耕層土壤有效磷應針對不同的區域采取相應的提升措施。

1.5.1.4 速效鉀

秦川園區評價區域速效鉀平均含量257mg·kg-1，耕層土壤速效鉀含量在甘肅省養分分級中屬于一級豐富水平，耕層土壤速效鉀應主要采取鞏固措施，通過其他土壤改良技術，進一步促進鉀肥分解和轉化，穩定和提高耕層土壤速效鉀含量。

1.5.2 主要土壤理化性狀

1.5.2.1 pH

秦川園區評價區域pH值平均為8.33。可見評價區域內為堿性土壤。也要通過相應措施，進一步優化土壤酸堿環境，達到改良耕層土壤理化性狀的目的。

1.5.2.2土壤容重

秦川園區評價區域耕層土壤容重平均值為1.45g·cm-3。土壤容重值偏大，應采取相應措施，改善土壤疏松度，進一步優化改良土壤結構和通透性，適當降低當前土壤容重值。

1.5.2.3 質地構型和耕層質地

秦川園區評價區域內耕地土壤以灰鈣土為主，在長期的耕作活動下，其特點的是質地構型為上松下緊型，耕層質地為輕壤或砂壤，質地構型和耕層質地總體是適宜農作物生長。質地構型和耕層質地與成土母質有直接關系，是在長期的成土發育和人為耕作活動的作用下共同形成的，有相對的穩定性，要從根本上進行改良十分困難。但輕壤或砂壤土容易漏水漏肥，土壤通透性不良，可以通過調整種植結構、使用土壤調理劑、優化施肥等措施進行調節。

1.5.2.4 障礙因素

評價區域內主要是因為長期灌溉、地下水位升高、水中的各種鹽類殘留于土壤表面及土體，土壤即因水溶性鹽類日益增多而鹽化成為鹽土或被鹽化了的灰鈣土，土壤表現出鹽堿化，形成了類似砂田氯化物—硫酸鹽鹽化灰鈣土和硫酸鹽—氯化物旱鹽土。因此，針對土壤鹽堿化地塊，提出具體的鹽堿化改良方案。

1.6 農業信息化建設基本缺失

區內農業信息化基本空白，只有少數泵站配套自動計量水表等，其余均為人工控制與計量，田間灌溉采用人工操作水閘啟閉、人工計量讀數，無任何自動控制與計量設施。

2 園區農業發展趨勢

秦川園區2018年以前農業種植以家庭為單位，為傳統的勞動力密集型小農經濟。近2a，隨著農村青壯勞動力向大城市的遷移，導致田地荒蕪，種植公司隨之介入，流轉區內土地，用于大面積單一作物的種植，以種植向日葵、苜蓿、馬鈴薯為主。根據走訪調研，由于沙壩、沙坑限制，現狀田塊小，機械化作業難度大、耗時長，造成成本增加；灌溉以傳統渠灌為主，耗水量大，人工灌溉成本高，管理難度大，管理費用高，導致公司種植成本較高，經濟效益不佳。因此，種植公司對種植區內田塊連通、大的田塊單元、節水灌溉方式、信息化控制需求強烈。

3 園區高標農田建設的目標

3.1 規劃原則

3.1.1 統籌規劃，合理布局

以糧食生產功能區、現代農業產業園為重點開展高標準農田建設，緊扣鄉村振興戰略行動計劃，充分銜接土地利用、村鎮建設、農田水利、農業產業等相關規劃，與村莊建設、產業發展、生態宜居統籌謀劃、同步推進。

3.1.2 因地制宜，注重實效

根據地形地貌、資源環境區域差異，以及不同區域主要作物、耕作制度、基礎條件、障礙因素，按照“缺什么，補什么”的原則，將項目區實現信息化和“高標準”的最后一塊短板補齊。

3.1.3先易后難，集中連片

優先選擇耕地肥沃、群眾積極性高、交通便捷、施工條件好，集中連片、具備整村整鎮建設高標準農田的區域。

3.1.4 因物制宜，分類施策

按照現狀各片區種植作物情況，結合區域發展的規劃方向，對種植作物進行整體布局。農業發展的命脈是水，水澆得好，作物才能長得好。因此需要根據不同類型的作物，配套不同類型的灌溉措施，在提高灌溉水利用效率的同時，通過配套的水肥一體化設施，精準灌溉施肥，提高農產品產量和質量。

3.1.5 尊重意愿，節約資源

以農村集體經濟組織和農民為主體，促進耕地集約化利用，數量、質量、生態相統一，充分尊重農民及種植戶意愿，切實保障農民的知情權、參與權和受益權。

3.1.6 建管并重，高效運行

遵循“誰受益、誰管護，誰使用、誰管護”的原則，明確管護主體和責任，落實管護經費，細化管護措施，實現高標準農田建成后長期高效利用。

3.2 建設目標

根據區域自然資源特點、社會經濟發展水平、土地利用狀況，采取“田、土、水、路、林、技、管”綜合整治措施，堅持數量、質量、生態并重，促進基本農田數量穩定，質量提高、景觀優化、生態良好，改善農業生產條件和生態環境，以大的平整單元提高田塊連通率、促進機械化、提高區域內水資源利用效率、解決缺水難題，引領園區建設現代化節水農業。建成3808hm2地塊連通、節水灌溉設施覆蓋、農電設施配套、自動化控制的高標準農田。

4 主要治理措施

4.1 土地平整工程

針對2017—2020年期間實施的高標準農田建設區域存在沙壩、田埂大、沙坑多、土地平整度低等問題，進行沙壩削平、沙坑填埋夯實、客土拉運鋪墊、推平田埂等治理沙壩、沙坑，增加耕地，實現項目區土地連片及有效利用；現狀未實施過土地平整項目的區域，對布局不合理、分布較為凌亂的田塊進行土地平整，平整為大條田，對邊角零碎田塊進行合并。土地平整工程設計思路以大的平整單元為基礎，滿足農村土地正常承包流轉運行，平整單元以田間道路和田坎為分界線劃分。因地制宜的配套灌溉設施，確保田塊內局部起伏高差滿足灌水均勻要求。區內沙壩(坑)既占用耕地，又不方便車輛運輸及農業機械化作業，影響田塊集中連片，影響農業生產，為有效利用土地，合理布局工程，設計根據地形條件及現場實地踏勘測量，對區內沙壩進行削平處理，所取沙量用于填埋區內沙坑。沙壩清理后應做一定的平整，使平整后的沙壩清理區域與原沙壩兩側耕地平順銜接，保證田間整齊美觀，禁止出現臺、埂、坑洼不平等情況；沙坑治理完成后應與周圍耕地處于同一平面。

4.2 土壤改良工程

為提高耕地質量，對區內進行土壤改良。根據項目區測土配方，在對項目區現狀土質分析的基礎上，采取增施商品有機肥、養分提升22-12-8、15-15-15、土壤調理劑(復合微生物肥、松土型、鹽堿立克)、微量元素肥等改良劑，同時進行機械深松的措施。測算共增施各類改良劑1043.46t，保持施度均勻，防止肥料集中燒苗。機械深松的目的是疏松土壤，打破犁底層，增強雨水入滲速度和數量，減少徑流，減少水分蒸發損失。通過深松，使有機肥快速、全面的與土壤耕作層融合，增加土壤養分；可使耕作層疏松綿軟、結構良好、活土層、土壤肥沃，提高土壤蓄水保墑能力，促進土壤熟化，加速養分的分解和積累；為作物生長提供深厚的耕作層，機械深松厚度為30cm。且機械深松是只松土、不翻土，作業后使耕層土壤不亂，動土量小，特別適合于土層淺、不宜耕翻作業的土壤。

4.3 灌溉工程

規劃灌溉方式為管灌、噴灌、滴灌，包括新建和改建2類。針對區內各片現狀灌溉方式，因地制宜，按照不同區域水利配套設施現狀配套提升水利設施。對新建片區，按照“新建/改建調蓄沉沙池、泵站、輸配水管網”實施噴灌等高效節水灌溉，并配套施肥設施；對已建管灌灌溉區域，依據項目區作物種植情況、灌溉系統運行情況等按照各個片區實際情況配套“調蓄水池、泵站、輸配水管網，或泵站、輸配水管網”，調整灌溉設施及灌溉方式，并配套施肥設施。

4.4 農田輸配電工程

區內有10kV高壓輸電線路經過，可為建設提供充足的電力保障。各個灌溉片供電電源通過從附近10kV架空線T接，架設10kV輸電線引至每個水源工程的終端桿，通過桿上變壓器降壓來滿足項目供電負荷。首部泵站根據實際配套農電設施。

4.5 自動及信息化工程

高標準智能灌溉系統主要包括自動化測控體系和信息化管理平臺，其中自動化測控體系主要包括首部自動化監控系統、分水口自動化監控系統、田間自動化監控系統、田間灌溉決策采集系統、通訊網絡系統、管理中心等建設內容；信息化管理平臺包括數據資源、業務支撐平臺、業務應用系統等建設內容，使項目區依托智慧灌溉、智慧農業科技手段支持，實現水資源合理調度和灌溉系統的優化調度，進行合理灌溉、科學用水、提高灌溉效益。