垦造水田生态评价体系及生态建设措施

段寿平，王多栋，靳再振，高金晖

[1.广东省城乡规划设计研究院有限责任公司（乡村振兴发展中心），广东广州 510000；2.深圳市龙岗排水有限公司，广东深圳 518000；3.深圳市水务规划设计院股份有限公司，广东深圳518000]

我国经济进入高质量发展阶段以来，城市发展对于耕地占补平衡有着迫切需求，垦造水田工作盘活了存量的土地资源，积极推进土地供给侧结构性改革，促进土地节约集约利用，为经济高质量发展提供用地保障。水田垦造工程是近年来我国高度重视国土资源保护，实行最严格的耕地保护制度的重要途径。非农建设占用耕地必须全面落实“占优补优、占水田补水田”，垦造水田则是落实和完善耕地占补平衡制度，遏制耕地“非农化”“非粮化”的重要举措，该工作进一步改善了农村生产条件，为乡村振兴注入了新活力。

垦造水田实施过程中整合优质耕地资源，完善田间生态型基础设施，提高土壤肥力，集中连片的建设，使土地的耕作条件得到明显改善，使土地提供更高效的生态和农业功能。本文的研究意义在于，进一步契合当代生态文明建设的需求，从生态型建设理念切入，制定生态评价体系，布局生态功能措施体系，落实区域水田生态修复与保护，关注从水田建设方面提升区域生态系统稳定性和可持续性。

1 垦造水田中生态措施定义

1.1 垦造水田内容

垦造水田是借助规划和设计手段，植入生态理念和措施，通过合理选址，科学施工建设，对具备垦造条件的场地进行系统的生态水田改造的过程。垦造前地类多种，选址范围内情况复杂多样，从生态农田建设的视角，地块原则上要求连片度在50 亩（1 亩=667 m2）以上、坡度在15°以下，地类可以是农用地中的旱地、水浇地和可调整地类（或工程恢复、即可恢复地类），也可以是未利用地、可复垦为水田的建设用地，以及通过论证的非耕地的园地、坑塘水面地类。鼓励在社会主义新农村建设中，通过拆除旧房、空心村改造等将农村闲置建设用地整理复垦为水田。主要建设内容包括土地平整工程、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、工程生态化及生物多样性保护等。

1.2 生态型水田相关措施定义

生态农业是指以生态学原理为指导，应用现代科学技术和方法所建立和发展起来的一种多层次、多结构、多功能的集约经营管理的综合农业生产体系。它具有生产率高、稳定持续、综合性、有机性和效益性特点。

农田生态系统是指人类在以作物为中心的农田中，利用生物和非生物环境之间以及生物种群之间的相互关系，通过合理的生态结构和高效生态机能，进行能量转化和物质循环，并按人类社会需要进行物质生产的综合体。它是农业生态系统中的一个主要亚系统，是一种被人类驯化了的生态系统。农田生态系统不仅受自然规律的制约，还受人类活动的影响；不仅受自然生态规律的调节，还受社会经济规律的支配。垦造水田同属于生态农业建设的重要组成部分，建设过程中同样需要考虑农田生态系统的指标体系和建设内容。因此，生态型垦造水田是指以生态学原理为指导，以水田作物为中心，以生态系统的视角应用现代生态科学理念建立的，具有合理的生态结构和高效生态机能的水田综合体。

2 研究方向

2.1 生态措施评价体系构建

现阶段水田建设中的生态措施评价，主要依赖于国家高标准农田建设的相关评价文件，国家颁布的《高标准农田建设评价规范》（GB/T 33130-2016），虽然提到生态相关的指标，但其指标类型较少、覆盖面小。现有的生态型的农田建设评估主要以提高耕地生产力为核心，较少考虑农田生态系统的稳定性、可持续性及与农村生活的关联性，这与中国乡村振兴战略对农业农村绿色高质量发展的要求仍有差距。因此立足于国家高标准农田建设的实际需求,对垦造水田建设中生态评价指标体系进行研究。一般需要从综合性、客观性、协调性、自然性、经济性五个原则进行综合考虑[1]。

2.2 生态措施研究内容

1）生态要素提取及系统优化。垦造水田建设区域的生态系统需要在区域大尺度和小尺度范围上分别对土、肥、水、种和阳光等自然条件进行系统提取，结合水田种植制度等确定核心生态因子的基础需求，并在此基础上结合生态评价指标体系提出优化措施方案。该过程需要在前期调查和规划设计阶段进行完成。

2）优化农田水资源利用效率。在垦造水田建设中，水源需充足且通过合理的工程措施能够供应垦造后水田种植。水资源的优化调配需要充分考虑来水量、补水量、下垫面渗透、雨季旱季的影响等因素综合影响。未来需要进一步研究水田抗旱、排涝的生态型措施支撑，进一步保障作物生长，满足现代节水农业提出水田灌溉中“壮根、增温、通气、节水”等要求[2]。

3）耕作土壤提质改造。高产稻田要求耕性良好，干耕不成块，阻力小；土壤升温快，土壤中水、肥、气、热状况良好。水耕软而不烂，深而不陷，土水融和。既有较坚实的犁底层，可以保水保肥，又有适当的渗漏性。配置较深厚的耕作层，可以保蓄较多的肥水，扩大水肥的供应范围，加速土壤的熟化程度，为水稻根系的生长发育提供良好的条件。一般要求耕层深度20 cm 左右、有机质2%以上，同时还应含有水稻生长所需的多种微量元素，保证有益微生物活动旺盛。研究显示，稻田固氮菌的数量有随土壤肥力水平的提高而增加的趋势，硝化细菌、氨化细菌、好气性纤维分解菌和反硫化细菌等的数量也与土壤肥力成正相关，反硝化细菌则与此相反。因此，垦造水田需要重点考虑改善土壤结构，实现用地与养地的结合，从而逐步实现土壤改良，保肥增效。

4）削减农田面源污染。当前在水田等农田种植过程中，不科学合理地施用化学肥料和杀虫剂、除草剂、增效剂等各种农药，形成的大量养分和有害物质通过地表径流与田间渗漏方式进入农田沟渠，又由沟渠逐级汇入下游地表水体，产生严重的水体污染问题。而在常规的高标准农田、土地整治等工程建设中，“硬底化”“三面光”灌排沟渠的大量布设，也加快了农田面源污染的演进速度。生态型农田要考虑促进农田外部减污、降污，内部自我消纳污染的系统构建[3]。

5）增强生物多样性保护。农田生物多样性提供了农业可持续发展必需的传粉和病虫害防控等功能。但农业集约化、农田植被单一化、景观同质化导致生物多样性下降；另外农药、化肥的大量施用，破坏了农田生态系统自有的生态平衡，打断了原有农田生态系统的物质循环，导致田间生物栖息环境在短期内产生重大变化，无差别地消灭了或驱赶了农田生态中的生物，造成农田生态系统生物多样性急剧下降，呈现“寂静的春天”景象。生态化工程建设设计的缺失对农田生态系统造成了强烈的人为扰乱，引发田间生物栖息、繁衍的生存和发展的环境发生重大变化，农药化肥持续投入的恶性循环，阻隔了田间物质能量交换，进一步削弱了农田生态系统的自我调节能力，不利于农田生态系统的可持续发展[4]。

6）改善农田景观均质化。水田等农田空间应具有空间开阔、环境自然、景观宜人等特征，能提供丰富的绿色健康农产品、丰富多彩的农耕活动，带给人们自然与人工结合的独特趣味。要实现这点，富有高生态化的农田景观格外关键。但当前农田景观普遍存在布局零散、无序及均质化等问题。如：农田边角地严重浪费；农田景观设计过于趋同，缺乏当地特色；单一化种植导致生态风险；过度硬化，缺乏多样化植物；以干净为美导致的地表裸露等[5]。

（7）生态化种植模式探索。目前稻田种植和养殖等产业协同发展，更能体现出生态化种养效益。推广以“减肥、减药、节水”和“耕地质量提升、作物产量提升和农产品品质提升”为主要特征的“三减三提升”生态种植模式，充分研究利用动物清理杂草、增加有机粪肥力等效益，进而减少农药和化肥的使用，增加协同产业经济效益。

3 生态措施建设内容

3.1 生态措施评价指标体系构建

垦造水田生态措施指标主要考虑土壤肥力、化肥负荷、现场生物质腐化利用率、景观格局、田块破碎程度，重金属污染、生境质量指数、土壤抗酸化能力、供水保证率，引水水源高差和距离等因子，可根据不同的项目建设区进行适度调整优化（见表1）。

表1 生态赋值标准及获取方法

利用表1 生态赋值标准对每项因子进行打分，然后进行加权平均，以平均值为评价结果，得到评价结果：8～10 分为优，6～8 分为良，4～6 分为较好，2～4分为差，0～2分为很差。

3.2 生态措施内容

1）生态系统优化设计。垦造水田项目在设计过程中应该对相关生态措施进行整体布局。现阶段垦造水田多为撂荒耕地、未利用地，通常为了达到水田种植要求需要进行较大规模的平整及田块重构；为了达到灌溉排水与道路通达度要求，会进行硬化沟渠及道路的铺设。工程的实施有利于集约化、规模化、机械化作业，增加经济效益，但同时也极大地破坏了项目区地块原有生态系统及生境状态，驱赶了原有的优势物种，生物链条被打断，物质与能量的流动受阻。因此，在垦造水田设计及施工过程中应从顶层设计、从项目整体布局层面综合考虑，充分论证水田种植场景需求，结合周边地形、土壤、水源等进行生态基础评价，提出优化方案。包括引入水田生物廊道思维、预留水田中生物自然栖息地、构建生物生存空间网络等。同时，应将垦造水田生态措施评价体系纳入垦造水田设计、施工、验收、种植的全流程中，对现有水田定期或者不定期开展生态措施优劣评价，杜绝“表面”工程和“一次性”“应付式”工程，从而达到农田生态效益和经济效益的统一，实现农田生态可持续发展。

2）水源灌溉措施。在垦造水田建设中，水源保障是核心条件。应通过前期规划依托周边原有灌排设施，接周边水源设施、排水设施，合理布局项目区内各级输配水渠道，并配套完善渠系建筑物。水源需充足且通过合理的工程措施能够供应垦造后水田种植。水资源的优化调配需要充分考虑来水量、补水量、下垫面渗透、雨季旱季的影响等因素综合影响。在实际应用中，需要通过高效的水资源利用，实现浅水促进分蘖、晒田抽穗、深水护胎、浅水灌浆等主要灌溉技术。此外鱼稻共作、虾稻共作等新型种养模式逐步兴起，则需要通过调节塘等水利设施对生态性水源供给和排放进行配置保障。

3）生物质土壤改良措施。推广测土配方作物施肥技术，控制化肥使用量，增加施用农家肥。所谓测土配方技术，主要是将肥料施用试验以及土壤测试数据作为基础，结合作物生长以及养分获取规律，利用土壤自身肥料供应能力及肥料功能，将化肥当做辅助肥料，配合有机肥料在农田当中施用，可保证肥料施加有着较强针对性与科学性[6]。政府及农业主管部门应积极向农户推广测土配方技术，特别是种粮大户及水田集中耕作区，形成示范效应。从而合理化肥施加种类和施加量，采取农家肥为主，化肥为辅的方式，一方面可以缓解农家肥随意丢弃带来的环境问题，另一方面通过测土配方使肥料施加的效果达到最佳。在实际操作层面，推广生物质粉碎腐化利用技术，以机械粉碎、破茬、深耕和耙压等方式，将农作物秸秆粉碎后直接还田，然后用旋耕犁翻入土壤中，促进土壤熟化，使作物秸秆腐化产生的有机质能被土壤充分吸收，从而增加土壤有机质含量，改善土壤结构、培肥地力，提高农作物产量。有利于抗旱保墒，减少化肥用量，同时改善农作物品质，节约种植成本，保护农田生态环境。

4）水田污染生态治理措施。构建农田生态净化系统，防治农田面源污染。农田面源污染主要来自化肥、农药、农膜、农作物秸秆等，但现阶段还很难完全摒弃化肥、农药及农膜等的使用，因此需要构建一套农田生态净化的系统，最大限度地减少其对生态环境的影响。农田生态净化的路径包括：①源头减量。采用高效节水灌溉等措施，控制氮、磷等营养元素的淋失。②缓冲过滤。利用植物过滤缓冲带，对氮、磷等元素实现截留转化，降低水体中的氮、磷含量。③生态拦截。建立生态拦截沟渠系统，充分发挥拦截、吸附、沉积、转化及吸收等功能，改善、净化水质，促进其循环再利用。④尾水净化。建立湿地生态净化系统，净化下游水源，有效控制农田径流中的氮磷污染的同时还可提供生物栖息地，维护生物多样性。⑤废弃物处理。设置农业生产废弃物收集池和秸秆堆肥处理池进行集中处理，避免农业生产废弃物和秸秆对农田生态环境造成破坏和污染。

5）生物多样性保护措施。构建农田生物廊道网络，维护农田生物多样性。根据动物生活习性合理布设水田范围及周边的生物池、生物通道、生物栖息地、生态沟渠和生态道路等工程，结合原有生物廊道，构建无障碍的生物应急通道网络系统，保护生物多样性。在土地平整工程中，对于剥离的耕作层土壤，尽量做到“即剥即用”，达到“剥-运-覆”同步实施；田块设计时，尽可能保护原有微地貌不被破坏或改造，维持项目区原有地貌单元和原有生态环境；平整区预留的生物栖息地和非平整区原有的生物栖息地应通过生物通道连接，减少农田生态系统的人为扰动。增加农田生态系统中生物栖息空间，在农田生态廊道交汇处、重要节点预留生物自然栖息地，恢复栖息地自然演替，减少人工干预，逐步恢复农田生态系统生物链条，完善食物链，进而增加物种丰富度，保护农田生态系统生物多样性。另外还可科学引入生物病虫害防治的新方法，以生物诱捕、培育抗性作物、耕作防治等无毒的方式展开农作物病虫害防治行为。

6）水田生态景观提升。构建农田生态景观，发挥农田休闲观光功能[7]。在垦造水田规划设计中应具备农田景观设计思维，应该从思想和行为意识上高度重视保护自然景观和人文景观，提升农田生态景观。在农田景观规划设计时，应充分考虑原有地形独特的空间形态和景观肌理，始终遵循“因地制宜、生态保护”的原则，最大限度还原和提升农田生态景观的原始美，坚持以人为本的前提，文化传承的特色，将农事活动融入农田景观设计之中，创造具有乡土韵味、文化独特、风土人情的农田生态景观。采用整体协调、因地制宜、功能多样的农田景观规划设计思路，从农田地形地貌景观、农田水景观、农田植物景观、农田动物景观、农田水利工程景观、道桥景观、景观小品、乡土文化景观等多方面入手，使农田生态景观达到“天人合一”“和谐共生”。将水田建设作为发展稻田文化，发掘农田历史底蕴的载体和手段，发挥农田休闲观光功能。将营造农田生态景观与发展休闲观光农业相结合，打造良好的生态田园和观光游憩环境，实现经济、社会、生态效益融合统一。

7）生态种养模式。发展稻田立体种养模式，促进农田生态系统良性循环。在稻田立体种养模式中，鱼、鳖、鸭、蛙、虾等能清除农田里的杂草，消灭农田里的害虫，鱼虾产生的排泄物能够肥田，促进水稻健康生长，同时，水稻也能给予各类鱼、鳖、鸭、蛙、虾等生物所需要的饵料，还能提供其生存的优良栖息环境，由此达到互惠共生，营造健康可持续的生态循环。水稻-蘑菇-芦笋生态循环农业模式中，稻草种植蘑菇，蘑菇菌渣肥料还田种植芦笋，芦笋生产肥料和残叶喂养牲畜，三者形成种植、食用菌、养殖三个产业间资源的循环，构筑生态链条，推动绿色产业发展、促进农民增收，还能有效减少秸秆露天焚烧带来的大气污染。