張海歐

(1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司，國土資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室，陜西省土地整治工程技術研究中心，陜西 西安 710075；2.西安理工大學 水利水電學院，陜西 西安 710048)

1 引言

當前，社會經(jīng)濟快速發(fā)展，城市化進程不斷推進，農(nóng)業(yè)用地面積的減少和土壤質量的降低，已經(jīng)威脅到糧食生產(chǎn)安全。人類生產(chǎn)生活與土地之間的供需矛盾更加凸顯，因此，開發(fā)未利用土地、整治難利用地、提高農(nóng)業(yè)用地質量是當今社會共同關注的問題。土體剖面構型是在土體發(fā)生發(fā)展過程中長期受生物、氣候影響而形成的[1]，對土體中的水、肥、氣、熱等肥力因素和鹽分運移等具有制約及調節(jié)作用，從而直接影響著作物的生長狀況。土體構型能夠在土壤分類、土地資源評價、土壤生態(tài)評價、土壤肥力評價等多方面的研究和實踐中廣泛應用[2，3]。因此調查研究具有特殊性的不同土體時，通過理論探討和實踐驗證來鑒別不同土體構型的主要指標，從而確定不同土體剖面構型的類別，篩選出能夠健康生長植物的最佳的土體構型，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

2 土體耕作層重構概述

耕作層重構是指在根據(jù)當?shù)貙嶋H條件，尋求通過對土體的再造和開發(fā)新型資源，形成適合作物生長的耕作層，即新土壤。人類對自然土體進行開發(fā)、利用后，自然和人為耕作活動(如農(nóng)田建設、翻耕、造林種草、興修水利和修梯田等)因素的綜合作用，影響著土體結構的形成發(fā)育[4]。尤其是在人為耕作活動過程中如果處理不當，則會導致有效土層質量退化、水土流失和風蝕沙化加劇等問題，降低土地質量和耕作層穩(wěn)定性；采用犁耕、耕翻等方式疏松表土，深耕改良不良土層，消除不利于植物生長的障礙層[5]。

對耕地土體進行改造，主要是針對其土壤礫石多、土壤貧瘠、漏水漏肥、質地不良等問題，通過土體有機重構技術，構建表土疏松層、中間營養(yǎng)層和底層緊實的托水托肥保持層[6]。根據(jù)耕作土體的剖面結構特點以及優(yōu)良的土體特征，使構建土層保持或優(yōu)于正常耕作土體的剖面層次構造，對建立適宜植物生長環(huán)境、快速恢復土地的生產(chǎn)力[7，8]，提高土地資源的利用率和產(chǎn)出率，增加有效耕作層面積，緩解人地矛盾具有重要意義。

3 農(nóng)用業(yè)地耕作層重構技術

3.1 土地平整

土地平整在土地工程中一般也稱為操平，土地平整是多數(shù)土地工程施工特定階段內都會涉及到。旱地的形式通常采用格田，田面坡度一般要求不超過2‰。格田設計要滿足作物不同生長發(fā)育階段對水分的需求，原則是“排灌通暢，灌排調控方便”。區(qū)域內田塊應被劃分為大小相對均勻的長方形田塊，田塊依地勢由高到低方向為長邊，短邊方向與之垂直，起壟方向與長邊一致，起壟形成的田塊長寬比為2∶1～4∶1。格田內部凹凸高差宜在±2.5 cm以內，最大不應超過10 cm。格田間以田埂為界，田埂采用土質，梗高為25～30 cm，梗寬為30～40 cm。

水田對于土地平整度的要求較高：若區(qū)域地勢基本平坦，宜參照旱地田的格田形式進行平整操作。為保證水田排灌暢通，灌排調控方便，以滿足水作植物不同生育階段對田面水深度調節(jié)的要求，在大田塊內部采用格田形式分為面積較為均勻的小田塊，單個格田內田面高度差控制在±2.5 cm。如有必要，可對基礎土體進行碾壓，增大土體容重，減少水肥滲漏。

3.2 有效土層的利用

有效土層通常作為回填表土進行利用，一般需要復綠、復耕(園)的區(qū)域作為表土回填利用的區(qū)域。在實際工程設計中，制定具體回填利用方案應因地制宜，即結合相應回填區(qū)域的地形及植物措施配置等具體因素。

有效土層在國外許多發(fā)達國家都已經(jīng)得以成功應用，例如美國、加拿大、英國、日本、澳大利亞等[9]。據(jù)聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)和糧農(nóng)組織(FAO)的不完全統(tǒng)計，全世界土地面積為18.29億hm2左右，人均耕地0.37 hm2；我國現(xiàn)有耕地總面積為1. 21億hm2，人均耕地0. 08 hm2，緊緊是世界人均耕地面積的1/4左右。耕地是人類賴以生存的基本資源和條件，近年來，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和人口不斷增多，耕地逐漸減少，人地矛盾凸顯，已經(jīng)成為制約我國發(fā)展的重要因素之一。目前我國有大量的土地因自然災害或人類開發(fā)利用受到破壞，變得荒蕪，一些耕地因建設而被占用，其中有大量被破壞的土地可以通過土地整治工程的實施恢復到再利用土地或者耕地。因此，開展充分保護和利用有效土層，而進行土體剖面重構工作，對于緩解土地供需矛盾是非常必要的。

3.2.1 異地利用

有效土層剝離的異地利用，即某一地區(qū)的優(yōu)質有效土層剝離后，直接或存儲一段時間后作為客土用作他處，不再回填至原地，也包括對受損有效土層剝離以后的舍棄等。通過剝離適宜耕種的耕作層并對其進行存儲和保護，使高肥力的有效土層受到保護，無損失、無浪費。在有效土層剝離工程完成后，用之前剝離出來的高肥力的有效土層進行造地復墾，既恢復原有的土地面積又保護了原有土地的耕植能力。因此，有效土層剝離應用于土地工程，具有節(jié)省工程投資、提高經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的重要價值。這一技術能充分的保護了耕地資源，促進了國土事業(yè)和生態(tài)環(huán)境的健康持續(xù)發(fā)展[10]。

有效土層剝離異地利用模式常使用在土地改良中的有效土層剝離、土地復墾中的有效土層剝離、工程建設中的有效土層剝離以及污染治理中的有效土層剝離。如日本在污染土地治理中，采用有效土層剝離異地利用模式，首先剝離受污染地區(qū)的有效土層，覆蓋或客入其他未受污染地區(qū)的土壤。有效土層剝離法應該考慮不同區(qū)域地下水位、地質條件及污染程度等因素，因地制宜進行選取填埋客土法或上覆客土法等。在污染土地治理中，比較常見的有效土層利用方式是剝離即將用來作為建設用地而占用地區(qū)較為肥沃的有效土層，剝離其肥沃土層作為客土覆蓋到需要改良的污染土地中[11]。

該技術目前已在我國吉林省、貴州省和浙江寧波市得以成功應用[9]。例如，在渠系工程中，為提高草皮成活率，渠堤邊坡鋪植草皮前應先利用其他工程剝離保存的有效土層進行覆土，覆土厚度應控制在3～5 cm。為了增強新覆土層與邊坡的粘合力，避免邊坡覆土剝落，或因土壤含水量的增加，新覆土壤草皮一起順坡向下滑移，因此覆土時應適當壓實，并且可通過在護坡建設框格，采用在框格內覆土的方法進行植草護坡。這樣，使有效土層的肥力、良好顆粒結構都能得到繼續(xù)利用。

3.2.2 原地利用

有效土層剝離的原地利用，即由于特殊需要，將剝離后的有效土層加以存儲，待原地建設等活動結束后再將有效土層回填。礦產(chǎn)資源開發(fā)、因城市發(fā)展而進行的各種開發(fā)建設活動，采用的一般是有效土層剝離原地利用模式。如美國露天采礦中，如果礦區(qū)土地為基本農(nóng)田，則在礦山所有人進行開采前，必須對農(nóng)用土地的有效土層進行剝離、存儲和回填。澳大利亞礦業(yè)公司在開采過程中一般按照土體發(fā)生層次進行分層剝離、分層堆放、分層回填。日本十分注重開發(fā)建設地區(qū)的有效土層剝離和再利用。在城市建設和工業(yè)建設中，挖取土方或堆積土方的深度(高度)超過1 m、面積超過1000 m2時，對該挖取或堆積了土方的部分(道路路面部分、其他明顯需要種植植被的部分、植物生長必須部分除外)必須采取有效土層復原、遷土、土體改良等措施。加拿大在管線建設中，首要任務就是規(guī)劃有效土層剝離和存放，并在管線建成后將剝離存放的有效土層放回土地表層，以備耕種[12]。

3.3 客土改良法

客土改良法主要分為流水客土法和客土移植改良法。流水客土法是指利用自然地形或人為設置臨時溝渠，依靠天然雨水或人工引水，將客土就地攪拌混成泥漿，隨渠水流入本土田塊中沉積。客土移植改良法是人工從取土區(qū)挖取優(yōu)質壤質土并運輸?shù)讲涣计拭鏄嬓屯馏w中采取土地覆蓋、平整等工程措施改良剖面構型。采用客土改良的方法改造不良土體，可以改善土體理化性質、增加有效土層厚度，改善土體質地組成，使土壤質地向著良性方向發(fā)育，增強土壤的耕作性能作用，從而提升了耕地質量和耕地生產(chǎn)能力。

改良過砂或過粘質地的土壤通常采用客土法，通過“客土覆蓋法”增加土層厚度，使土體剖面的土層排列次序發(fā)生改變，從而實現(xiàn)改良不良土體剖面構型目標。客土改良剖面構型通常有兩種方法：分田塊式有效土層剝離→覆客土→客土平整；有效土的中間堆置→覆客土→客土平整[13]。

3.4 引洪漫淤法

采用引洪漫淤法能夠改良土體剖面構型、改善土體結構性、調節(jié)土體孔隙度等。自然洪流挾帶的泥沙是土體剖面構型改良的優(yōu)質材料，其顆粒組成主要為粉粒和粘粒，并含有豐富有機質和 N、P、K 等營養(yǎng)成分。引洪漫淤的實質是漫淤肥泥，從而使農(nóng)田土層厚度增加、土體質地層次排列形式發(fā)生改變，土體剖面構型得到改良。

引洪漫淤法通常用于改良灘頭地、沙化土壤等河流沿岸的不良土體。當洪水過后，會有大量的細泥沙被帶到河流沿岸，引洪效果主要為漫沙，細泥中含有豐富的植物生長所需的營養(yǎng)物質，從而顯著的改善了土壤肥力。通過引洪漫淤法改良土體剖面構型、改善土壤結構性，是對土體的粘型剖面進行有機重構，引洪漫淤通過沙摻粘改變土體物理性狀，疏松土體增加土體孔隙度，增強土體透水通氣性，改良土體剖面構型。實際工程應用中，施工流程一般是首先確定引洪灌區(qū)控制面積，然后計算引洪灌溉流量，再對渠首工程進行設計，最后進行渠道工程設計等步驟[14]。

3.5 機械改土法

機械改土法是指利用農(nóng)業(yè)機械設備改良土體剖面構型的方法，主要通過碾壓、深翻、深耕、深松等方式，改良土體質地和理化性質、增加有效土層厚度以及土體剖面層次排列形式。機械改土法是農(nóng)業(yè)用地耕作層構建技術中成本較低、技術要求不嚴的工程手段[15]。

4 結論

在農(nóng)業(yè)用地整治過程中應因地制宜，因勢利導，應用土地工程技術手段，對土體剖面構型進行重構，通過采用相應的耕作措施調節(jié)其肥力和結構穩(wěn)定性，使整個土體剖面層級的形成向著良好的方向發(fā)展。農(nóng)用地土體剖面層級構建應該視目標作物而定，不同作物對土體質地、結構、層級都有其特定要求。尊重植物生長規(guī)律，并充分利用這種規(guī)律，再構建適宜的剖面層級結構，才能真正實現(xiàn)土體有機重構的科學合理，實現(xiàn)土地的良性利用。