基本農(nóng)田整理與農(nóng)田景觀優(yōu)化配置

基本農(nóng)田整理與農(nóng)田景觀優(yōu)化配置

1基本農(nóng)田整理的作用假設(shè)上體是耕地的精髓。保護(hù)基層農(nóng)業(yè)是確保國(guó)家糧食安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和固定分配、促進(jìn)農(nóng)民農(nóng)業(yè)收入和維護(hù)農(nóng)村自然生態(tài)發(fā)揮著最重要、最積極、最有力的作用?；巨r(nóng)田整理通過對(duì)田、水、路、林、村的綜合整治,是提高土地集約利用率和產(chǎn)出率,改善生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境的過程,同時(shí)也是對(duì)項(xiàng)目區(qū)的農(nóng)田景觀重新進(jìn)行優(yōu)化配置,形成新的景觀格局的過程。本論文運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)的原理和分析方法,以河北省邢臺(tái)市平鄉(xiāng)縣尋召鄉(xiāng)基本農(nóng)田整理項(xiàng)目為例,通過對(duì)項(xiàng)目區(qū)整理前后的景觀特征進(jìn)行對(duì)比分析來探討基本農(nóng)田整理的景觀效應(yīng)。2農(nóng)田現(xiàn)狀調(diào)查項(xiàng)目區(qū)位于河北省邢臺(tái)市平鄉(xiāng)縣尋召鄉(xiāng)境內(nèi),地處東經(jīng)115°00′22″～115°05′07″,北緯37°05′17″～37°08′02″之間。項(xiàng)目區(qū)東南部略高于西北部,地面自然坡降約為1/5000;大陸性季風(fēng)氣候,四季分明:春季風(fēng)多雨少,氣候干燥;夏季炎熱,降雨集中,間有大風(fēng)、暴雨、冰雹等自然災(zāi)害天氣;秋季天高氣爽,冷暖適中,日照充足;冬季寒冷干燥;土壤屬褐化潮土,質(zhì)地為輕壤。項(xiàng)目區(qū)總面積1717.56hm2,其中基本農(nóng)田面積1505.08hm2,占項(xiàng)目區(qū)總面積的87.63%?？鄢粍?dòng)工的公路用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、果園、林地、獨(dú)立工礦、畜禽飼養(yǎng)地和特殊用地,項(xiàng)目區(qū)建設(shè)規(guī)模為1629.15hm2。目前項(xiàng)目區(qū)土地利用中存在以下問題:(1)土地利用率低。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)分散有大面積的荒草地和其他未利用地,土壤基礎(chǔ)性狀良好,具有開發(fā)成耕地的潛力,但目前均閑置,未加以利用。(2)耕地質(zhì)量差。項(xiàng)目區(qū)總面積為1717.56hm2,其中旱地占843.02hm2,占耕地總面積的49.08%,其耕作條件差,由于季節(jié)性干旱嚴(yán)重,經(jīng)常造成減產(chǎn)或絕收,嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平;同時(shí)還有少量鹽堿地由于近年來地下水位的下降,鹽堿情況已改善,部分已被當(dāng)?shù)厝罕娮园l(fā)開墾利用,但由于水利設(shè)施不完善,大都屬于中低產(chǎn)田,經(jīng)土地平整、完善水利設(shè)施可改善為高產(chǎn)良田。(3)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)現(xiàn)有水利設(shè)施缺乏,近年來隨著地下水位的下降和設(shè)施的老化,原有水利設(shè)施已經(jīng)不能滿足要求,灌溉得不到保證,土地產(chǎn)出率較低,嚴(yán)重影響了農(nóng)作物的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。(4)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)田間道路狀況較差。雖然農(nóng)村道路數(shù)目不少,但大多坑洼不平,寬窄不一,雨天泥濘不能通行,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械作業(yè)和群眾的生活造成了很大的障礙。(5)排水設(shè)施不完善,雖然項(xiàng)目區(qū)內(nèi)有溝用于排水,但分布比較零亂,而項(xiàng)目區(qū)的田塊內(nèi)部排水主要依靠毛溝,無系統(tǒng)的排水設(shè)施,無交叉建筑物,往往造成排水不暢或道路的毀壞。(6)生態(tài)環(huán)境脆弱。沒有完備的防護(hù)林網(wǎng)體系,夏季的干熱風(fēng)對(duì)農(nóng)作物危害很大,造成農(nóng)作物減產(chǎn)。3項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基本情況項(xiàng)目區(qū)景觀總體布局是在對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘,全面了解項(xiàng)目區(qū)土地利用現(xiàn)狀、地形、地貌及地質(zhì)條件,現(xiàn)有工程設(shè)施位置、等級(jí)、利用情況等基礎(chǔ)資料的情況下,結(jié)合農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利等部門的相關(guān)規(guī)劃、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī),根據(jù)平鄉(xiāng)縣統(tǒng)計(jì)年鑒、縣志、水利志、項(xiàng)目區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖、項(xiàng)目區(qū)1∶5000地形圖等基礎(chǔ)資料和相關(guān)圖件進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的。4項(xiàng)目區(qū)域景觀總體布局4.1項(xiàng)目區(qū)田塊的重新劃分根據(jù)《土地開發(fā)整理項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》(TD/T1012-2000)和項(xiàng)目區(qū)整理后的地形,依托農(nóng)田道路、農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)和溝渠的分布對(duì)項(xiàng)目區(qū)的田塊進(jìn)行了重新劃分,將一定面積、一定質(zhì)量的土地有機(jī)組合為方田塊,項(xiàng)目區(qū)共劃分為94個(gè)田塊,田塊面積一般在20hm2左右,由于項(xiàng)目區(qū)邊界不規(guī)則,邊角地段個(gè)別較小的田塊在13hm2左右;田塊長(zhǎng)度在500～800m,寬度在200～350m;田塊方向?yàn)槟媳狈较?。以田塊為單元進(jìn)行局部平整,統(tǒng)一田塊內(nèi)地面高程。4.2項(xiàng)目現(xiàn)狀及排水管系統(tǒng)現(xiàn)狀綜合考慮項(xiàng)目區(qū)水資源狀況、自然條件、當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平及農(nóng)作物種植情況,經(jīng)多方案比較論證,確定項(xiàng)目區(qū)采用機(jī)井抽取地下水作為灌溉水源、PVC管道輸水、低壓軟管畦灌的灌溉方式。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)灌溉水源分析和水文地質(zhì)資料,設(shè)計(jì)井深分別為60m和190m,根據(jù)水量平衡分析結(jié)果,以田塊面積和單井控制面積為依據(jù)布置機(jī)井,項(xiàng)目區(qū)共布設(shè)用于農(nóng)田灌溉的機(jī)井112眼,其中維修原有17眼井,新打機(jī)井95眼(其中60m井18眼,190m井77眼);依據(jù)地形、地塊、道路等情況結(jié)合機(jī)井的布置,按照滿足農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉要求,線路最短,控制面積最大,便于機(jī)耕,管理方便的原則,規(guī)劃鋪設(shè)地下防滲管道,管道分為干管和支管,其中支管的間距為100m,出水口的間距為50m,管道埋深0.7m,在當(dāng)?shù)貎鐾翆?.47m以下。整理后項(xiàng)目區(qū)利用支溝、斗溝、農(nóng)溝三級(jí)排水溝排水,采取路-溝-林的布置形式設(shè)計(jì)項(xiàng)目區(qū)道路、排水溝和農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng),以達(dá)到溝、路、林三網(wǎng)合一。排澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇暴雨,一日暴雨2天排出。排水溝整體布局為:根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地勢(shì)沿田塊短邊方向配置農(nóng)溝,沿田塊長(zhǎng)邊方向配置斗溝,對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)北部、東部邊界和穿過項(xiàng)目區(qū)的省級(jí)公路兩側(cè)的共四條原有溝道進(jìn)行整修,做為項(xiàng)目區(qū)排水支溝繼續(xù)加以利用,各級(jí)排水溝與道路的交叉處設(shè)涵洞。為了更適合生物的生存和棲息,與農(nóng)村的自然景觀融為一體,與生態(tài)環(huán)境相和諧,排水溝采用土質(zhì)梯形斷面。各級(jí)排水溝設(shè)計(jì)規(guī)格見表1。4.3田間道路、生產(chǎn)路的規(guī)劃布置項(xiàng)目區(qū)道路一般設(shè)計(jì)為田間道和生產(chǎn)路,田間道主要是居民點(diǎn)到田間的通道,主要為貨物運(yùn)輸、作業(yè)機(jī)械向田間轉(zhuǎn)移及為機(jī)器加水、加油等生產(chǎn)服務(wù)的道路;生產(chǎn)路是指聯(lián)系田塊之間、通往田間的道路,主要起田間貨物運(yùn)輸?shù)淖饔?為人工田間作業(yè)和收獲農(nóng)產(chǎn)品服務(wù)。為滿足整理后項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和耕作需要,根據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際交通情況及總體布局要求,規(guī)劃布置項(xiàng)目區(qū)的田間道路體系。道路規(guī)劃考慮了項(xiàng)目區(qū)與周圍現(xiàn)有道路的連接和進(jìn)出村莊方便,盡量減少占地面積,采取路、林、溝結(jié)合配置,道路寬度和密度按實(shí)際需要而定。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)道路總的布局沿各田塊邊緣布設(shè),新修田間道,路面寬4m,邊坡1∶1,高出地面0.5m,泥結(jié)碎石路面;新修生產(chǎn)路,路面寬2m,邊坡1∶1,高出地面0.3m,素土夯實(shí)路面。田間道與生產(chǎn)路相連,主要路段與項(xiàng)目區(qū)內(nèi)部及周邊道路和村莊相通,大大提高了項(xiàng)目區(qū)各田塊間的連通性。道路景觀設(shè)計(jì)具體規(guī)格見表2。4.4項(xiàng)目區(qū)主林帶結(jié)構(gòu)農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)的主要功能是防御自然災(zāi)害,調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候,改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境,保障農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。本著因地制宜,因害設(shè)防,全面規(guī)劃,綜合治理的原則,設(shè)計(jì)項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)。由于項(xiàng)目區(qū)主要是大風(fēng)與干熱風(fēng)的危害,風(fēng)沙侵蝕不是很嚴(yán)重,經(jīng)研究比較,在林帶結(jié)構(gòu)上選擇透風(fēng)結(jié)構(gòu)。在考慮項(xiàng)目區(qū)主害風(fēng)為西北風(fēng)的基礎(chǔ)上,結(jié)合項(xiàng)目區(qū)實(shí)際道路與溝道情況,本著田、水、路、林協(xié)調(diào)統(tǒng)一,少占耕地,便于經(jīng)營(yíng)管理和農(nóng)業(yè)耕作的原則,項(xiàng)目區(qū)林帶沿田間道和生產(chǎn)路布設(shè),每側(cè)各布置1行楊樹,株距2m,主林帶并不與主害風(fēng)向完全垂直,與主害風(fēng)垂直方向有一定偏角,但偏角小于30°,可以滿足防護(hù)需要,副林帶與主林帶垂直?？紤]到項(xiàng)目區(qū)防護(hù)林帶防護(hù)要求、防護(hù)林帶與道路、排水溝布設(shè)和諧統(tǒng)一,確定項(xiàng)目區(qū)主林帶間距與副林帶間距基本一致,一般在450m左右。造林主要技術(shù)參數(shù)見表3。5評(píng)估景觀效果的方法和指標(biāo)5.1基本農(nóng)田整理前后斑塊特征變化在景觀生態(tài)學(xué)中,斑塊是在景觀的空間比例尺上所能見到的最小異質(zhì)性單元,即一個(gè)具體的生態(tài)系統(tǒng),斑塊結(jié)構(gòu)是景觀格局的基本特征。根據(jù)此定義,本文將項(xiàng)目區(qū)四周有道路、排水溝和農(nóng)田防護(hù)林等或其他明顯邊界(如項(xiàng)目區(qū)邊界)所包圍的田塊作為一個(gè)斑塊來研究,參考景觀生態(tài)學(xué)中斑塊評(píng)價(jià)指數(shù),結(jié)合項(xiàng)目區(qū)基本農(nóng)田整理的特點(diǎn),選擇田塊數(shù)目、田塊大小與形狀、田塊密度、耕地景觀面積比例五個(gè)指標(biāo)來描述項(xiàng)目區(qū)整理前后田塊特征變化情況。其中田塊形狀可根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)中斑塊形狀指數(shù)的公式來計(jì)算:S=0.25PA√S=0.25ΡA(以正方形為參照幾何形狀)式中:P——田塊周長(zhǎng)(m);A——田塊面積(m2)5.2項(xiàng)目區(qū)景觀中的廊道特征根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)原理,廊道是具有通道和屏障功能的線狀和帶狀景觀要素,按其功能可分為輸水廊道(溝渠)、物流廊道(道路)、防御廊道(城墻)、信息廊道(電話線)、能流廊道(輸電線路)、河流廊道等,因此項(xiàng)目區(qū)中排水溝、田間道路、農(nóng)田防護(hù)林均可作為項(xiàng)目區(qū)景觀中的廊道來研究,本文選擇其長(zhǎng)度、寬度、密度、網(wǎng)絡(luò)連通性、占項(xiàng)目區(qū)景觀的面積比例五個(gè)指標(biāo)來描述項(xiàng)目區(qū)整理前后道路、排水溝、防護(hù)林的廊道特征變化情況。其中網(wǎng)絡(luò)連通性可利用景觀生態(tài)學(xué)中r指數(shù)方法計(jì)算。r指數(shù)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)小連接廊道數(shù)與最大可能連接廊道數(shù)之比?？捎上率接?jì)算得到:r=LLmax=L3(V?2)r=LLmax=L3(V-2)式中:L——連接廊道數(shù);Lmax——最大可能的連接廊道數(shù);v——節(jié)點(diǎn)數(shù);r指數(shù)的變化范圍為0-1.0,為0時(shí),表示沒有節(jié)點(diǎn)相連;r為1.0時(shí),表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)都彼此相連。6評(píng)估結(jié)果和分析6.1田塊分布及田塊密度的變化根據(jù)項(xiàng)目區(qū)基本農(nóng)田整理前后相關(guān)資料,按照上述方法,計(jì)算得出項(xiàng)目區(qū)整理前后田塊景觀特征變化情況如表4:通過對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行基本農(nóng)田整理,依托規(guī)劃后農(nóng)田道路、農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)和溝渠的分布對(duì)項(xiàng)目區(qū)的田塊進(jìn)行重新劃分,連通原來不相連的田塊,使一些小田塊、邊角地合并成大田塊,平均田塊面積由整理前的9.76hm2增加為整理后的17.33hm2,從而使田塊的數(shù)量由整理前167個(gè)減少為整理后的94個(gè),田塊密度由整理前的10個(gè)/km2減少為整理后的6個(gè)/km2。農(nóng)田道路、農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)和溝渠的合理規(guī)劃,系統(tǒng)布設(shè)徹底改變了整理前項(xiàng)目區(qū)內(nèi)農(nóng)村道路、溝渠分布零亂而造成項(xiàng)目區(qū)原有田塊形狀極其不規(guī)則的狀況,使整理后的田塊形狀均為長(zhǎng)方形或平行四邊形,形狀指數(shù)由整理前2.11減小為整理后的1.15。這些田塊特征的變化將有利于提高項(xiàng)目區(qū)田塊機(jī)械化耕作水平,方便均勻灌水,滿足作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對(duì)水分及土質(zhì)的需要,從而提高耕地質(zhì)量。同時(shí)田塊面積的增大,田塊密度的減少大大減小了項(xiàng)目區(qū)景觀破碎化程度,將有利于提高項(xiàng)目區(qū)景觀整體水平和生態(tài)穩(wěn)定性。通過對(duì)項(xiàng)目區(qū)未利用地的開發(fā),原有旱地、閑散廢棄地及道路的整理,項(xiàng)目區(qū)新增耕地66.65hm2,新增耕地率為4.09%,從而使項(xiàng)目區(qū)中耕地景觀面積比例由整理前的87.63%增加為整理后的91.51%。大大提高了項(xiàng)目區(qū)土地利用率,這將有助于緩解當(dāng)?shù)氐娜说鼐o張關(guān)系,確保項(xiàng)目區(qū)內(nèi)耕地總量動(dòng)態(tài)平衡,增強(qiáng)農(nóng)業(yè)發(fā)展后勁,保證農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。同時(shí),荒草地、鹽堿地、其他未利用地等景觀類型被耕地景觀所代替,種植小麥、玉米等農(nóng)作物后與現(xiàn)有林地、園地有機(jī)耦合,將形成綠樹成蔭、碩果累累、良田萬頃的獨(dú)特農(nóng)業(yè)景觀。6.2項(xiàng)目區(qū)道路系統(tǒng)景觀格局的改變根據(jù)項(xiàng)目區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖及相關(guān)基礎(chǔ)資料、項(xiàng)目區(qū)排水溝、道路、農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)景觀的設(shè)計(jì)內(nèi)容及項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃圖等分析和計(jì)算項(xiàng)目區(qū)整理前后的排水溝、道路、農(nóng)田防護(hù)林景觀特征變化,見表5。由表5可看出,項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田水利設(shè)施的完善,排水溝道的系統(tǒng)規(guī)劃,改變了過去那種灌溉無保障、溝渠布置隨意、無序、低效的狀況,使項(xiàng)目區(qū)排水溝的連通性由整理前的0.13提高為整理后的0.44,形成了旱能灌、澇能排的水循環(huán)模式,使項(xiàng)目區(qū)原來的中低產(chǎn)田成為旱澇保收的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)田,光、熱、水資源利用率得到提高,大幅度增強(qiáng)了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的抗災(zāi)能力,為農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造了良好的生產(chǎn)環(huán)境。通過對(duì)項(xiàng)目區(qū)道路進(jìn)行重新規(guī)劃,大大改善了原有道路路況差、分布零亂、占地面積大的狀況。道路寬度統(tǒng)一為田間道路面寬4m,生產(chǎn)路路面寬2m,密度由整理前的52.74m/hm2減小為整理后的40.05m/hm2,占項(xiàng)目區(qū)面積比例由整理前的2.11%減小為整理后的1.47%,道路的網(wǎng)絡(luò)連通性由整理前的0.21提高為整理后的0.74。在節(jié)約用地,提高項(xiàng)目區(qū)土地利用率的基礎(chǔ)上形成了系統(tǒng)的交通網(wǎng)絡(luò),改善了項(xiàng)目區(qū)內(nèi)道路的運(yùn)輸能力,方便了大型機(jī)械進(jìn)田作業(yè),田間貨物運(yùn)輸及人工田間作業(yè)和收獲農(nóng)產(chǎn)品,極大地提高了項(xiàng)目區(qū)勞動(dòng)生產(chǎn)效率、農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、農(nóng)村城鎮(zhèn)化提供了便利條件。項(xiàng)目區(qū)道路連通性增強(qiáng)除方便生產(chǎn)外,還有利于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中各田塊間物質(zhì)、能量的流動(dòng),提高了景觀的連通性和連接度。對(duì)項(xiàng)目區(qū)整理前后的景觀特征進(jìn)行對(duì)比分析可知,農(nóng)田防護(hù)林為整理后新增加的景觀類型,整理后農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)占項(xiàng)目區(qū)面積比例為0.77%,密度為38.63m/hm2,網(wǎng)絡(luò)連通性為0.74。農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)的建設(shè),不僅增加了項(xiàng)目區(qū)景觀多樣同時(shí)林網(wǎng)參與構(gòu)成了穩(wěn)定性強(qiáng)、生產(chǎn)力高的復(fù)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng),形成合理的能量流,提高了農(nóng)田對(duì)自然災(zāi)害的抗逆性,穩(wěn)定和增強(qiáng)了農(nóng)田生態(tài)系的整體生態(tài)功能。7基礎(chǔ)整理后的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)(1)通過基本農(nóng)田整理,使項(xiàng)目區(qū)平均田塊面積、耕地景觀面積比例都較整理前有所增加,大大提高了土地利用效率;同時(shí)田塊的數(shù)量、密度也較整理前有大幅度的減少,田塊形狀也趨于規(guī)則,從而在提高項(xiàng)目區(qū)機(jī)械化耕作水平、提高耕地質(zhì)量的同時(shí)減小了項(xiàng)目區(qū)景觀破碎化程度,將有利于提高項(xiàng)目區(qū)景觀整體水平和生態(tài)穩(wěn)定性。(2)項(xiàng)目區(qū)經(jīng)基本農(nóng)田整理,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的交通條件大大改善,在道路密度、占項(xiàng)目區(qū)景觀面積比例均減小的情況下,道路的網(wǎng)絡(luò)連通性由整理前0.21提高為整理后的0.74,在提高項(xiàng)目區(qū)土地利用率的同時(shí)改善了項(xiàng)目區(qū)內(nèi)道路的運(yùn)輸能力,有利于提高項(xiàng)目區(qū)勞動(dòng)生產(chǎn)效率、農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,方便田間管理,同時(shí)還有利于各田塊間物質(zhì)、能量及各種動(dòng)物的流動(dòng),提高了景觀的連通性和連接度。(3)項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田水利設(shè)施的完善,排水溝道的系統(tǒng)規(guī)劃,形成了旱能灌、澇能排的水循環(huán)模式,項(xiàng)目區(qū)