墾造水田設計中的水土保持理念及應用實踐

田 甜,楊憲杰,陳知送,姚成平,諸 韜

(廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司，廣州 510635)

1 概述

耕地是我國最為寶貴的資源，關系十幾億人生存大事，必須保護好，絕不能有閃失。2017年1月，《中共中央國務院關于加強耕地保護和改進占補平衡的意見》(中發[2017]4號)明確要求堅持最嚴格的耕地保護制度和最嚴格的節約用地制度，像保護大熊貓一樣保護耕地，著力加強耕地數量、質量、生態“三位一體”保護，依法加強耕地占補平衡規范管理，提高糧食綜合生產能力，保障國家糧食安全。廣東省高度重視耕地保護和改進占補平衡工作，堅決落實國家“占優補優、占水田補水田”要求，結合廣東實際大力推進墾造水田工程，努力破解耕地占補平衡難題。

廣東省耕地總體質量不高，耕地后備資源稀缺[1]，且較大部分的后備耕地為坡耕地或坡園地，坡地(坡耕地、坡園地)已成為廣東墾造水田的重要土地類型。另一方面，坡地(坡耕地、坡園地)是低山緩丘區水土流失主要策源地，年復一年的水土流失破壞土壤結構，土壤肥力得不到有效積累，最后徹底變成了貧瘠、無人耕種的撂荒地，對其水土流失實施治理勢在必行。因此，如何將有條件的坡地(坡耕地、坡園地)通過改造墾造為水田，在保護耕地的同時，實現對坡地水土流失的有效治理，是一個值得探討的重要問題。本文以臺山市端芬鎮那泰和三洞村委會墾造水田項目為例進行了探討，以期為類似項目提供借鑒和參考。

2 項目區概況

臺山市端芬鎮那泰和三洞村委會墾造水田項目位于臺山市端芬鎮。臺山市屬亞熱帶季風氣候，光、熱、水資源較為豐富，年平均氣溫為22.3℃，年均降雨量約為2 007.7 mm，能基本滿足雙季稻生長的需求。臺山地貌類型多樣，具體到本項目那泰地塊高程為7.9～27.4 m，三洞地塊高程為41.4～52.5 m。經取樣檢測，項目區土壤質地主要包括砂質壤土、壤質砂土和粘壤土，表層土中含砂量較高，土壤酸堿度偏酸(pH值為5.39～6.89)，保水保肥力差。臺山市總面積為3 296 km2，水土流失面積為466.67 km2，其中耕地侵蝕面積為8.69 km2，可見因不合理耕作造成的水土流失仍占有一定比重[2]。

項目建設規模為18.38 hm2，建設內容主要包括土地平整工程(含表土剝離回填、土石方平衡調配和犁地層構筑)、土壤改良工程、灌溉與排水工程、田間道路工程、農田防護與生態環境保持工程和其他工程等。自2018年5月開工建設，2018年12月完工，2019年6月竣工驗收。項目區原為閑置荒草地、緩坡旱地和農村道路等，通過土地平整工程重新構筑水田土壤剖面結構和適宜灌溉又更少水土流失的田間坡面，通過土壤改良措施調節適合水稻生長的表土條件，再通過灌溉與排水、田間道路和農田防護等工程措施，提高田塊灌溉保證率和排水條件，最終將低生產力土地改造為高產出水田。

3 項目水土保持理念及應用

3.1 大力推行坡改梯，將“三跑田”變為“三保田”，實現耕地保護與坡地水土流失治理的雙贏

坡地(坡耕地、坡園地)如遇降雨都會有不同程度的水土流失，在20°～30°以上的陡坡更甚，致使農地里的水、土、肥大量流失，群眾把坡耕地稱為跑水、跑土和跑肥的“三跑田”。據試驗觀測，在黃河中游黃土丘陵溝壑區25°左右的坡耕地上，每年流失水量450 m3/hm2左右，流失泥量為150 t左右，每噸泥沙中含全氮為0.8～1.5 kg，全磷為1.5 kg，全鉀為20 kg[3]。

坡改梯即采用半挖、半填的方法，將坡面修成若干田面水平的地塊，截短坡長，減緩坡度，地形改變了，一般可以做到水不出田，也就成了保水、保土和保肥的“三保田”，達到保持水土的目的。坡改梯是坡地水土流失治理的重要措施，在防止坡面徑流，保持水土，促進農業生產中發揮了重要作用。

臺山市端芬鎮那泰和三洞村委會墾造水田項目設計中面臨項目水土資源貧瘠現狀，通過坡改梯，結合灌溉排水、田間道路等工程措施打造升級版的坡耕地治理工程。工程于2019年6月竣工驗收，項目實施以來，已種植了多季水稻，畝產量約800 kg，減少水土流失約360 t。曾經荒蕪的土地，已是“溉水渠成”、“阡陌交通”，在盤活土地資源的同時，合力推進精準扶貧，助力鄉村振興，具有良好的經濟社會和生態效益。

3.2 堅持表土是資源的理念，強化表土保護和利用

表土是地球陸地表面能夠產生植物收獲的疏松物，富含有機質、土壤酶和微生物等物質[4]，表土的質量決定了土地生產力，糧食的產量。研究表明：形成2.5 cm厚的表土需要200～1 000 a[5]。《中華人民共和國水土保持法》明確規定：“生產建設項目所占用土地的表土，應當分層剝離、保存和利用”。項目建設過程中，需開挖地表，會對表土造成破壞，因此，應對表土進行剝離。表土剝離后如果長時間不合理堆放，養分會大量流失，導致土壤有機質降低，進而影響土壤有機碳庫，對土壤的理化性質和生物特性產生極大的不利影響[6-7]。

本項目土壤空間異質性大、表土資源貧瘠。設計中緊扣表土是資源的水土保持理念，提出原位資源保護利用和修復改良的方案，分區域進行土壤剖面調查，確認可剝離表土厚度[8]，力求做到應剝盡剝，不浪費一寸表土，共剝離表土為3.54萬m3(見表1)，并全部回填利用。由于施工時序，剝離表土不能立即回填，本設計分區設置剝離表土的臨時堆放區，堆放高度不超過3 m，外“圍”上“蓋”做好臨時苫蓋和攔擋措施，避免堆置中的水土流失。

表1 項目區土壤剖面表土調查結果及對應表土剝離方案

3.3 堅持系統治理理念，抓住水和路兩個重點，實行坡地綜合治理，打造生態型坡改梯工程

本項目原狀為緩坡旱地，坡耕地普遍存在不同程度的水土流失問題，究其原因，除了田面高差因素外，還有水系不連貫、道路不暢通等影響因素；缺乏成體系的截排水溝的坡耕地，在坡面徑流產生后，極易發生溝蝕、面蝕產生水土流失；田塊道路連接不到位、道路邊坡沒有處理好，路溝銜接不合理既容易產生水土流失，勞動生產率也低[9]。

降雨是產生水土流失的源動力，另一方面水又是植物生長的必要條件，所以，在項目區順應地形和水源條件建設灌排有序的水網是坡耕地改造的關鍵，將降雨對土壤的侵蝕力降到最低，做到澇能排、旱能灌、消除水土流失動力源頭，同時充分發揮水資源的灌溉功用。項目區新修灌排兩用渠，渠道縱坡根據現狀周邊灌區控制范圍的田面高程情況，按照自流灌溉的要求確定每個渠道節點的渠底設計高程，將每段渠道縱坡控制在適宜的坡度內，達到有利于引水又防止淤積的狀態(見表2)。渠道采用混凝土襯砌，減少水流下滲，提高渠系水利用系數和灌水效率。在滿足灌溉要求的同時增強項目區排澇能力，在區域上坡面部署排洪渠，同時建設蓄水池，在補充灌溉水源的同時減少上游徑流對耕地區域的沖刷，排水標準采用10年一遇洪水標準，驗算滿足2 h暴雨量2 d排干至作物耐淹水深。

表2 臺山市端芬鎮那泰和三洞村委會墾造水田項目溝渠工程量

路網建設也是重要的基礎工作，以最利于農業生產和農民生活的結果為導向，將路網設計與渠系布設、田塊劃分統籌考慮，遵循路線最短、聯系簡捷、與現有道路、田塊、居民點相協調以及利于田間生產管理的原則，項目區建設3.5 m寬田間道路、2.0 m寬生產道路和2.5 m寬生產道路3種規格的道路(見表3)。同時，關注道路邊坡防治，項目區道路外山腳下高陡邊坡(高差大于3.0 m)1:1放坡后坡底設置漿砌石擋墻，低矮邊坡1:0.5自然放坡后，鋪植草皮綠化。建設項目區便利路網，在提高勞動生產率的同時，杜絕泥耕路水土流失現象。

表3 臺山市端芬鎮那泰和三洞村委會墾造水田項目田間道路和護坡工程量

3.4 堅持預防為主的理念，優化豎向和土層構筑方案，減少擾動和破壞

在墾造水田項目中，田面平整和土層構筑土方量大，人為擾動劇烈，是最易引發水土流失的工序。設計中正視緩坡地形現狀，拒絕“大田塊”、“統一高程”方案，以道路、溝渠為骨架，搭配不透水的低坎田埂劃分田塊，將項目區劃分為37個小田塊，順應現狀地形進行坡耕地改造，設計水平梯田，大彎就勢，小彎取直，保持田面橫向地表坡降小于1/2 000，縱向地表坡降小于1/1 500，從源頭上減少土石方量。

耕作土壤剖面結構從上往下一般可分為耕作層、犁底層、心土層、底土層4個層次[10]。為了滿足后期水田耕種的要求，剝離表層耕作土后，整個項目區重新進行土壤剖面構筑。項目區劃分為37個小田塊，考慮每個田塊的標高設定和土壤檢測結果反映各地塊的土壤質地情況，以全面提高現有土壤資源利用率為目標，資源通盤調配，制定37個地塊的細致土壤分層挖填調配方案，地塊整理前期，首先剝離耕作土并做好儲存過程中臨時防護；粘粒含量較大的土層優先考慮用于犁地層構筑用土；土壤夾雜大量礫石的地塊，考慮從其他地塊調土構筑犁地層和心土層，夾雜礫石土方先用作田間道路路基回填，剩余方運至棄土場。根據項目區原狀地塊滲水實驗結果，項目區土壤保水能力尚不能滿足干旱時1次性灌水后田面保持田面水不漏干的時間不低于72 h的墾造水田建設要求，統一進行犁底層構筑。通過多次田間試驗調試，制定最適合當地條件、最少粘土借方的犁底層構筑方案[11]。總體上，優質土壤用于地表有效土層構筑，劣質土壤用于心土層和底土層構筑，最大限度盤活利用現有土壤資源。工程表土剝離及回填為3.54萬m3，土方挖方總量為10.69萬m3，填方總量為8.23萬m3，調配方為6.85萬m3，棄方為2.46萬m3，最大限度減少了土方量和外棄方量。水田土壤剖面構筑示意如圖1所示。

圖1 水田土壤剖面構筑示意

4 結論及討論

近年來廣東省內墾造水田項目中有較大比例是將坡耕地、坡園地改造為水田，而坡地水土流失是低山緩丘區水土流失主要策源地，長期水土流失又會導致土壤退化。在墾造水田設計中融合坡耕地治理理念，科學配置坡改梯、機耕道、坡面小型蓄排工程等措施[12]，大力推行保水保土耕作措施，防控坡地水土流失，延續耕地肥力，實現耕地保護與坡地水土流失治理的雙贏。通過對豎向和土層構筑方案的持續優化，減少施工過程中擾動和破壞，有利于水土保持。

在墾造水田項目中，表土保護和利用是最容易忽視的問題。我國水土保持和土地復墾條例等現行法律法規以及相關技術標準中都強調了對表土的保護和利用，但在政策落實方面仍顯不足。政策性方面，由于表土剝離和保護工程經濟投入大，收益相對少，具有一定的公益性，缺少一套有效的補償機制鼓勵；技術性方面，表土質量和空間分布差異性大，如何系統地調查、剝離、管理和再利用表土缺乏基礎的、客觀的、可操作的技術規范；而表土利用方面，不能全部利用的現象較為常見，需要在更大區域內進行表土的利用調配，而目前還沒有建立表土資源的區域協調平臺和機制[13-15]。墾造水田項目應重視表土的區域流通，區域內各種類型的生產建設項目或建設活動中做到表土“能剝盡剝”，自身項目中未用完的表土在同區域的其他缺土項目中流通起來，真正實現表土資源的高效利用。