土地整治中的田块优化与景观生态规划设计

姜仙春，尹 君

(1.河北农业大学 国土资源学院，河北 保定 071001；2.河北农业大学 城乡建设学院，河北 保定 071001)

土地整治是指按照土地利用总体规划确定的目标和用途，以土地整理复垦开发项目和城乡建设用地增减挂钩政策为平台，整合使用各类土地专项资金，推动田、水、路、林、村综合整治，改善农村生产、生活条件和生态环境，促进农业规模经营、人口集中居住、产业聚集发展，是推进城乡一体化进程的一项系统工程。本研究以唐县项目区为研究对象，通过建立田块优化设计模型定量分析田块规模，实现耕地面积最大化，并将景观生态规划原理应用在土地整理规划设计中，从而进一步改善土地整理区的生态环境。

1 田块优化设计

耕作田块优化设计内容包括田块方向、田块形状及田块规模。田块方向是指田块长边的方向，一般是播种和耕作的方向。在确定田块方向时，一般要考虑农作物生长、田间灌溉、水土保持、交通运输等方面的需求。一般来说，南北向田块比东西向田块种植作物能增产5%～12%[1]。为便于田间机械作业，田块形状应设计成整齐的正方形或长方形。根据地形不同，还可以设计成平行四边形或梯形，应尽量避免出现三角形、多边形等不规则的形状，以免降低田间机械工作效率。田块规模是田块设计的主要内容，其设计效果关系到作物产量、灌溉、排水以及田间机械作业等。

应用线性规划原理，通过建立数学模型来确定设计单元典型田块的最优长边和短边，使沟渠及生产路占地面积最小。田块优化设计线性规划模型为

minf=[2n(m+1)D1+4nD2+2nD3]b+

[mnD4+m(n+1)D5]a+ncLr

约束条件为F=ab；L2=2nb；L1=Lr=ma

式中：D1为田埂宽度，m；D2为斗渠宽度，m；D3为斗沟宽度，m；D4为农渠宽度，m；D5为农沟宽度，m；L1为两斗渠间距离，m；L2为斗渠长度，m；m为田块宽向格田数量；n为农渠条数；a为格田宽度，m；b为格田长度，m；Lr为生产路长度，m；c为生产路宽度，m；F为田块面积，m2；f为沟渠、生产路占用耕地面积，m2。

2 景观生态规划设计

土地整治实际上就是景观格局改变的过程，在这个过程中需要借助一系列的生物与工程措施，打破原区域内土地资源的景观格局和原位状态，从而会对区域内的土壤、植被、生物等环境要素及其生态过程产生直接或间接、有利或有害的影响，因此在土地整治过程中要进行景观生态规划，改善空间内受胁迫或受损生态系统的功能，提高生态系统的生产力和稳定性，将人类活动对于景观演化的影响导入良性循环[2]。景观生态规划设计是以景观生态学原理为指导，以谋求区域生态系统的整体优化功能为目标，通过研究景观格局及其演变规律，在景观生态分析、综合评价的基础上，建立区域景观优化利用的空间结构和功能，提出合理的景观格局调整方案和优化的景观单元内部结构。在进行景观生态规划设计时，需考虑整理区综合生态特点，对土地利用状况进行空间格局的综合调整，包括土地平整生态景观规划设计、田块生态景观规划设计、道路生态景观规划设计、沟渠生态景观规划设计、农田防护林景观规划设计等，构建空间结构和谐、生态系统稳定、社会经济效益理想和土地资源可持续利用的区域农业景观系统。

3 唐县项目区土地整治项目

3.1 项目区概况

项目区位于保定市唐县南店头乡田辛庄村，东经114°53′19″—114°56′25″、北纬38°41′25″—38°43′00″，属平原区，土地总面积98.64 hm2，地形起伏不大，四季分明，春旱多风，夏热多雨，秋高气爽，冬寒少雪。

3.2 田块优化设计方案

结合项目区实际，在进行田块规模优化设计时，根据耕作田块的机耕、灌排、防风等要求，确定典型田块优化设计的约束条件为：L1=600 m，L2=1 500 m，F=3 000 m2，D1=0.4 m，D2=0.8 m，D3=0.5 m，D4=0.4 m，D5=0.3 m，c=2 m。根据耕作田块规模优化设计原理和约束条件得到田块的最优尺寸为：a=29.81 m，b=100.62 m，m=20.12，n=7.45。根据取整原则，最后确定a优=30 m、b优=100 m、m优=20、n优=7。

3.3 景观生态规划设计方案

(1)土地平整工程景观规划设计。土地平整的原则是要保证规划耕地区域的规模化、集约化生产，提高土地生产率以及确保施工后土壤肥力不减少。表层土壤富含有机质和各种营养元素，研究表明在同样条件下，保存原有耕地70%～80%耕作层比没有保存耕作层的新整农田能增产粮食50%以上，因此合理保留表土是保证土地整理质量的关键所在。在项目区土地平整工程中，应收集耕作层15～25 cm厚的土壤，覆盖保存，防止土壤养分流失，对耕作层以下的土壤进行平整，再将存放的耕作层表土进行回填。在回填过程中，应尽量保持原有良性土壤剖面的有机组合和整体性，同时改良土壤，增施有机肥、秸秆肥和灰渣肥，增加有机质含量，提高土壤肥力。

(2)田块景观规划设计。根据景观生态规划原理，田块布设时应注意与周围生态环境相协调，保留和重新归整出一些景观要素(如灌木丛、片状生物群落等)，建立起与各生物类群之间的共生关系，从而合理组合生态农业系统。项目区灌丛型群落以灌木和乔木为主，草本植物群落以狗尾草、车前草、打碗花为主。根据生物类型和生境差异，项目区田块设计可采用条带型结构。条带型结构包括条型结构和带型结构，其中条型结构地块多保持在长400～600 m、宽150～200 m的规模[3]，并以树篱、防护林、草皮(带)、篱笆、沟渠、道路、作物等为边界，有助于保护农田物种的多样性；带型结构的宽度一般为10～30 m，包括散生树木、树丛、小池塘等多种复合结构，能为物种生长提供缓冲生境。根据项目区实际，将田块布设成长方形，朝向为南北向，田块大小为200 m×600 m，采用条型结构，中间以生产路隔开，生产路两侧布置防护林，保护田块内物种多样性。

(3)道路景观规划设计。项目区设计有田间路和生产路两级道路，其中田间路宽4 m，总长616 m，以泥结碎石铺面，即以碎石为骨料、泥土为填充料和黏结料，经压实修筑而成；生产路宽2 m，总长4 500 m，路面为0.30 m素土夯实。项目区道路设计避免使用混凝土，最大限度地保证了土壤生态功能的发挥。道路布设与田块配套构成互通网络，提高了景观的连通性，有利于维护生态平衡。

(4)沟渠景观规划设计。根据景观生态规划原理，土地整理中沟渠的设计应尽可能保留河道原有自然风貌，减少人为改造，给野生动植物保留栖息场所和繁衍空间。项目区在修复3条原有渠道的基础上，设计农渠4条、农沟8条、斗渠2条、斗沟1条，其中斗沟底宽0.3 m、深0.29 m，农沟底宽0.3m、深0.22 m。根据防洪排涝需求和地形特点结合农田道路布置开挖排水沟，设计标准为10年一遇，要求为1日暴雨3日排出，边坡比1 ∶1，比降1 ∶500。排水沟沿生产路布设，根据各田块高程及坡向，将水从田间路的斗沟内排出。另外，在设计排水沟时要使其边坡较缓，尽量少用混凝土，多采用天然材料，以便于水生动植物生存，减缓水位变化带来的生态冲击。

(5)农田防护林景观规划设计。农田防护林既是改善局地小气候、涵养水土及防风固沙的重要手段，又是增加土地利用空间和生物多样性的有效途径。项目区在土地整治前没有规划防护林，因此采用透风式防护林对整个项目区进行布置。根据当地经验，防护林树种选用三倍体毛白杨，在毛白杨之间铺设条带状草皮带(以车前草、苦菊为主)，形成空间上以毛白杨为主的防护林带，地面上以车前草、苦菊、田间农作物为主的生物群落。

4 结 语

(1)应用线性规划原理建立田块优化设计的数学模型，定量计算田块设计规模，使得沟渠和道路占地面积最少，增加了有效耕地面积，对于我国的耕地保护工作具有重要意义。

(2)运用景观生态规划原理，对项目区的土地平整工程、田块、道路、沟渠、防护林进行景观规划设计，以协调生态系统、保护物种多样性。同时景观生态建设能够保障农田生态系统持续稳定的产出能力，实现土地资源的可持续利用。

(3)项目区土地整理工程在优化田块规模的基础上引入了景观生态规划设计，既能实现耕地总量动态平衡又能保护整理区的景观和生态环境，既能协调区域社会经济、生态效益，又能促进土地资源的可持续利用。

[参考文献]

[1] 鲍海君，吴次芳，叶艳妹，等.土地整理中田块设计和“3S”技术应用研究[J].农业工程学报，2002，18(1)：171-175.

[2] 张慧，付梅臣.土地整理项目中的景观生态规划设计[J].山东农业大学学报：自然科学版，2005，36(2)：270-274.

[3] 叶艳妹，吴次芳，黄鸿鸿.农地整理工程对农田生态的影响及其生态环境保育型模式设计[J].农业工程学报，2001，17(5)：167-171.