垦造水田设计中的水土保持理念及应用实践

田 甜,杨宪杰,陈知送,姚成平,诸 韬

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广州 510635)

1 概述

耕地是我国最为宝贵的资源，关系十几亿人生存大事，必须保护好，绝不能有闪失。2017年1月，《中共中央国务院关于加强耕地保护和改进占补平衡的意见》(中发[2017]4号)明确要求坚持最严格的耕地保护制度和最严格的节约用地制度，像保护大熊猫一样保护耕地，着力加强耕地数量、质量、生态“三位一体”保护，依法加强耕地占补平衡规范管理，提高粮食综合生产能力，保障国家粮食安全。广东省高度重视耕地保护和改进占补平衡工作，坚决落实国家“占优补优、占水田补水田”要求，结合广东实际大力推进垦造水田工程，努力破解耕地占补平衡难题。

广东省耕地总体质量不高，耕地后备资源稀缺[1]，且较大部分的后备耕地为坡耕地或坡园地，坡地(坡耕地、坡园地)已成为广东垦造水田的重要土地类型。另一方面，坡地(坡耕地、坡园地)是低山缓丘区水土流失主要策源地，年复一年的水土流失破坏土壤结构，土壤肥力得不到有效积累，最后彻底变成了贫瘠、无人耕种的撂荒地，对其水土流失实施治理势在必行。因此，如何将有条件的坡地(坡耕地、坡园地)通过改造垦造为水田，在保护耕地的同时，实现对坡地水土流失的有效治理，是一个值得探讨的重要问题。本文以台山市端芬镇那泰和三洞村委会垦造水田项目为例进行了探讨，以期为类似项目提供借鉴和参考。

2 项目区概况

台山市端芬镇那泰和三洞村委会垦造水田项目位于台山市端芬镇。台山市属亚热带季风气候，光、热、水资源较为丰富，年平均气温为22.3℃，年均降雨量约为2 007.7 mm，能基本满足双季稻生长的需求。台山地貌类型多样，具体到本项目那泰地块高程为7.9～27.4 m，三洞地块高程为41.4～52.5 m。经取样检测，项目区土壤质地主要包括砂质壤土、壤质砂土和粘壤土，表层土中含砂量较高，土壤酸碱度偏酸(pH值为5.39～6.89)，保水保肥力差。台山市总面积为3 296 km2，水土流失面积为466.67 km2，其中耕地侵蚀面积为8.69 km2，可见因不合理耕作造成的水土流失仍占有一定比重[2]。

项目建设规模为18.38 hm2，建设内容主要包括土地平整工程(含表土剥离回填、土石方平衡调配和犁地层构筑)、土壤改良工程、灌溉与排水工程、田间道路工程、农田防护与生态环境保持工程和其他工程等。自2018年5月开工建设，2018年12月完工，2019年6月竣工验收。项目区原为闲置荒草地、缓坡旱地和农村道路等，通过土地平整工程重新构筑水田土壤剖面结构和适宜灌溉又更少水土流失的田间坡面，通过土壤改良措施调节适合水稻生长的表土条件，再通过灌溉与排水、田间道路和农田防护等工程措施，提高田块灌溉保证率和排水条件，最终将低生产力土地改造为高产出水田。

3 项目水土保持理念及应用

3.1 大力推行坡改梯，将“三跑田”变为“三保田”，实现耕地保护与坡地水土流失治理的双赢

坡地(坡耕地、坡园地)如遇降雨都会有不同程度的水土流失，在20°～30°以上的陡坡更甚，致使农地里的水、土、肥大量流失，群众把坡耕地称为跑水、跑土和跑肥的“三跑田”。据试验观测，在黄河中游黄土丘陵沟壑区25°左右的坡耕地上，每年流失水量450 m3/hm2左右，流失泥量为150 t左右，每吨泥沙中含全氮为0.8～1.5 kg，全磷为1.5 kg，全钾为20 kg[3]。

坡改梯即采用半挖、半填的方法，将坡面修成若干田面水平的地块，截短坡长，减缓坡度，地形改变了，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”，达到保持水土的目的。坡改梯是坡地水土流失治理的重要措施，在防止坡面径流，保持水土，促进农业生产中发挥了重要作用。

台山市端芬镇那泰和三洞村委会垦造水田项目设计中面临项目水土资源贫瘠现状，通过坡改梯，结合灌溉排水、田间道路等工程措施打造升级版的坡耕地治理工程。工程于2019年6月竣工验收，项目实施以来，已种植了多季水稻，亩产量约800 kg，减少水土流失约360 t。曾经荒芜的土地，已是“溉水渠成”、“阡陌交通”，在盘活土地资源的同时，合力推进精准扶贫，助力乡村振兴，具有良好的经济社会和生态效益。

3.2 坚持表土是资源的理念，强化表土保护和利用

表土是地球陆地表面能够产生植物收获的疏松物，富含有机质、土壤酶和微生物等物质[4]，表土的质量决定了土地生产力，粮食的产量。研究表明：形成2.5 cm厚的表土需要200～1 000 a[5]。《中华人民共和国水土保持法》明确规定：“生产建设项目所占用土地的表土，应当分层剥离、保存和利用”。项目建设过程中，需开挖地表，会对表土造成破坏，因此，应对表土进行剥离。表土剥离后如果长时间不合理堆放，养分会大量流失，导致土壤有机质降低，进而影响土壤有机碳库，对土壤的理化性质和生物特性产生极大的不利影响[6-7]。

本项目土壤空间异质性大、表土资源贫瘠。设计中紧扣表土是资源的水土保持理念，提出原位资源保护利用和修复改良的方案，分区域进行土壤剖面调查，确认可剥离表土厚度[8]，力求做到应剥尽剥，不浪费一寸表土，共剥离表土为3.54万m3(见表1)，并全部回填利用。由于施工时序，剥离表土不能立即回填，本设计分区设置剥离表土的临时堆放区，堆放高度不超过3 m，外“围”上“盖”做好临时苫盖和拦挡措施，避免堆置中的水土流失。

表1 项目区土壤剖面表土调查结果及对应表土剥离方案

3.3 坚持系统治理理念，抓住水和路两个重点，实行坡地综合治理，打造生态型坡改梯工程

本项目原状为缓坡旱地，坡耕地普遍存在不同程度的水土流失问题，究其原因，除了田面高差因素外，还有水系不连贯、道路不畅通等影响因素；缺乏成体系的截排水沟的坡耕地，在坡面径流产生后，极易发生沟蚀、面蚀产生水土流失；田块道路连接不到位、道路边坡没有处理好，路沟衔接不合理既容易产生水土流失，劳动生产率也低[9]。

降雨是产生水土流失的源动力，另一方面水又是植物生长的必要条件，所以，在项目区顺应地形和水源条件建设灌排有序的水网是坡耕地改造的关键，将降雨对土壤的侵蚀力降到最低，做到涝能排、旱能灌、消除水土流失动力源头，同时充分发挥水资源的灌溉功用。项目区新修灌排两用渠，渠道纵坡根据现状周边灌区控制范围的田面高程情况，按照自流灌溉的要求确定每个渠道节点的渠底设计高程，将每段渠道纵坡控制在适宜的坡度内，达到有利于引水又防止淤积的状态(见表2)。渠道采用混凝土衬砌，减少水流下渗，提高渠系水利用系数和灌水效率。在满足灌溉要求的同时增强项目区排涝能力，在区域上坡面部署排洪渠，同时建设蓄水池，在补充灌溉水源的同时减少上游径流对耕地区域的冲刷，排水标准采用10年一遇洪水标准，验算满足2 h暴雨量2 d排干至作物耐淹水深。

表2 台山市端芬镇那泰和三洞村委会垦造水田项目沟渠工程量

路网建设也是重要的基础工作，以最利于农业生产和农民生活的结果为导向，将路网设计与渠系布设、田块划分统筹考虑，遵循路线最短、联系简捷、与现有道路、田块、居民点相协调以及利于田间生产管理的原则，项目区建设3.5 m宽田间道路、2.0 m宽生产道路和2.5 m宽生产道路3种规格的道路(见表3)。同时，关注道路边坡防治，项目区道路外山脚下高陡边坡(高差大于3.0 m)1:1放坡后坡底设置浆砌石挡墙，低矮边坡1:0.5自然放坡后，铺植草皮绿化。建设项目区便利路网，在提高劳动生产率的同时，杜绝泥耕路水土流失现象。

表3 台山市端芬镇那泰和三洞村委会垦造水田项目田间道路和护坡工程量

3.4 坚持预防为主的理念，优化竖向和土层构筑方案，减少扰动和破坏

在垦造水田项目中，田面平整和土层构筑土方量大，人为扰动剧烈，是最易引发水土流失的工序。设计中正视缓坡地形现状，拒绝“大田块”、“统一高程”方案，以道路、沟渠为骨架，搭配不透水的低坎田埂划分田块，将项目区划分为37个小田块，顺应现状地形进行坡耕地改造，设计水平梯田，大弯就势，小弯取直，保持田面横向地表坡降小于1/2 000，纵向地表坡降小于1/1 500，从源头上减少土石方量。

耕作土壤剖面结构从上往下一般可分为耕作层、犁底层、心土层、底土层4个层次[10]。为了满足后期水田耕种的要求，剥离表层耕作土后，整个项目区重新进行土壤剖面构筑。项目区划分为37个小田块，考虑每个田块的标高设定和土壤检测结果反映各地块的土壤质地情况，以全面提高现有土壤资源利用率为目标，资源通盘调配，制定37个地块的细致土壤分层挖填调配方案，地块整理前期，首先剥离耕作土并做好储存过程中临时防护；粘粒含量较大的土层优先考虑用于犁地层构筑用土；土壤夹杂大量砾石的地块，考虑从其他地块调土构筑犁地层和心土层，夹杂砾石土方先用作田间道路路基回填，剩余方运至弃土场。根据项目区原状地块渗水实验结果，项目区土壤保水能力尚不能满足干旱时1次性灌水后田面保持田面水不漏干的时间不低于72 h的垦造水田建设要求，统一进行犁底层构筑。通过多次田间试验调试，制定最适合当地条件、最少粘土借方的犁底层构筑方案[11]。总体上，优质土壤用于地表有效土层构筑，劣质土壤用于心土层和底土层构筑，最大限度盘活利用现有土壤资源。工程表土剥离及回填为3.54万m3，土方挖方总量为10.69万m3，填方总量为8.23万m3，调配方为6.85万m3，弃方为2.46万m3，最大限度减少了土方量和外弃方量。水田土壤剖面构筑示意如图1所示。

图1 水田土壤剖面构筑示意

4 结论及讨论

近年来广东省内垦造水田项目中有较大比例是将坡耕地、坡园地改造为水田，而坡地水土流失是低山缓丘区水土流失主要策源地，长期水土流失又会导致土壤退化。在垦造水田设计中融合坡耕地治理理念，科学配置坡改梯、机耕道、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，延续耕地肥力，实现耕地保护与坡地水土流失治理的双赢。通过对竖向和土层构筑方案的持续优化，减少施工过程中扰动和破坏，有利于水土保持。

在垦造水田项目中，表土保护和利用是最容易忽视的问题。我国水土保持和土地复垦条例等现行法律法规以及相关技术标准中都强调了对表土的保护和利用，但在政策落实方面仍显不足。政策性方面，由于表土剥离和保护工程经济投入大，收益相对少，具有一定的公益性，缺少一套有效的补偿机制鼓励；技术性方面，表土质量和空间分布差异性大，如何系统地调查、剥离、管理和再利用表土缺乏基础的、客观的、可操作的技术规范；而表土利用方面，不能全部利用的现象较为常见，需要在更大区域内进行表土的利用调配，而目前还没有建立表土资源的区域协调平台和机制[13-15]。垦造水田项目应重视表土的区域流通，区域内各种类型的生产建设项目或建设活动中做到表土“能剥尽剥”，自身项目中未用完的表土在同区域的其他缺土项目中流通起来，真正实现表土资源的高效利用。