改進(jìn)土地整治技術(shù)、推進(jìn)丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化

胡義萍 陳超 曹磊 李燦彬

摘 要：通過對丘陵山區(qū)土地整治技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化現(xiàn)狀的思考，分析了當(dāng)前丘陵山區(qū)土地整治技術(shù)不利于推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的一些因素，即水平梯田田面寬度確定、田間道路的平縱線型設(shè)計(jì)、機(jī)械下田與田間轉(zhuǎn)移設(shè)施設(shè)置等，之后提出了有針對性的建議。

關(guān)鍵詞：土地整治；丘陵山區(qū)；農(nóng)業(yè)機(jī)械化

1 問題的提出與現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)科技水平和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。目前我國在機(jī)械化水平上，平原地區(qū)明顯高于丘陵山區(qū)。丘陵山區(qū)自然條件劣于平原地區(qū)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用條件上要差于平原地區(qū)，但隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了越來越多的適合于丘陵山區(qū)的中小型農(nóng)業(yè)機(jī)械?！度珖r(nóng)機(jī)化發(fā)展第十二個五年規(guī)劃》提出，“要重點(diǎn)提升大馬力、高性能、復(fù)式作業(yè)及適合丘陵山區(qū)作業(yè)的機(jī)械保有量，……因地制宜加快推進(jìn)經(jīng)濟(jì)作物、畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、林果業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品初加工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用機(jī)械化水平，……推動丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展”。

由于認(rèn)識的問題，很多從事土地工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的人員不能科學(xué)地認(rèn)識農(nóng)業(yè)機(jī)械化，認(rèn)為只有平原地區(qū)才能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，丘陵地區(qū)不能實(shí)行大型的農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)而不能實(shí)行機(jī)械化。丘陵山區(qū)田塊規(guī)模無法與平原地區(qū)相比，耕地的集中連片性也無法與平原地區(qū)相當(dāng)，無法采用大型的農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行耕種，但只要機(jī)耕道路通達(dá)、田塊平整，完全可以且已經(jīng)實(shí)踐著農(nóng)業(yè)機(jī)械化。之前的土地工程規(guī)劃設(shè)計(jì)在考慮農(nóng)業(yè)機(jī)械化時，更多地從平原地區(qū)來著手；現(xiàn)在隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，在丘陵山區(qū)進(jìn)行土地工程設(shè)計(jì)時，也應(yīng)更好地考慮從工程角度推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化。我國是一個以低山丘陵為主要地形的國家，有相當(dāng)部分的耕地分布在低山丘陵區(qū)，丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化不能實(shí)現(xiàn)，則農(nóng)業(yè)機(jī)械化整體無法實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)有的丘陵山區(qū)土地整治技術(shù)至少在以下方面與農(nóng)業(yè)機(jī)械的推廣應(yīng)用不相適應(yīng)。

1.1 水平梯田田面寬度與農(nóng)業(yè)機(jī)械的適應(yīng)性

目前在水平梯田田面寬度的確定方面，基本依據(jù)其與坡度角以及田坎高度的函數(shù)關(guān)系，較少考慮到農(nóng)業(yè)機(jī)械耕作的需求。田面寬度偏窄，將不適合于農(nóng)業(yè)機(jī)械操作；田面寬度過寬，不僅會增大土方量和用工量，增加建設(shè)成本，還會增加農(nóng)業(yè)機(jī)械空轉(zhuǎn)的比重，降低機(jī)械工作效率。如何確定水平梯田的田面寬度，使其與坡度、田坎高度保持在合適匹配關(guān)系的同時，又能適宜區(qū)域主要的農(nóng)業(yè)機(jī)械耕作，值得土地工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的人員思考。

1.2 田間道路的平縱線型設(shè)計(jì)

為保證農(nóng)業(yè)機(jī)械行車安全，田間道路平縱線型應(yīng)有很好的控制?！锻恋亻_發(fā)整理項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》（TD/T 1012-2000）對于田間道路的線型控制規(guī)定為“主要道路的縱坡不宜過大，丘陵山區(qū)應(yīng)小于8%，個別大縱坡地段以不超過11%為宜”。這一規(guī)定過于粗略，首先對于田間道路的平面線型沒有規(guī)定：在土地整治項(xiàng)目中，受地形地貌限制，田間道的布置不可能都是橫平豎直，需要根據(jù)周邊的地形地物來調(diào)整走向，必須考慮到農(nóng)業(yè)機(jī)械在安全行駛速度下的轉(zhuǎn)彎半徑；另外，田間道都是單行車道，兼之建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，維護(hù)能力有限，線型設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮農(nóng)業(yè)機(jī)械的爬坡能力和抗傾翻性能。

1.3 機(jī)械下田與田間轉(zhuǎn)移設(shè)施

為保護(hù)田坎和溝渠不受破壞，在農(nóng)業(yè)機(jī)械從田間道路下田處需設(shè)置下田坡道。而從丘陵山區(qū)土地整治項(xiàng)目隨機(jī)抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，70%的項(xiàng)目并無該項(xiàng)設(shè)施，土地開發(fā)項(xiàng)目則更少。進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員認(rèn)為，丘陵山區(qū)不方便實(shí)行機(jī)械耕作，而無需考慮梯田的下田坡道。

2 當(dāng)前土地整治技術(shù)可改進(jìn)的方面

中部低山丘陵緩坡區(qū)耕地資源開發(fā)技術(shù)研究與示范（國土資源部公益性課題，課題編號201011016-06）課題組為了提升土地整治技術(shù)，更好地發(fā)揮土地整治技術(shù)在促進(jìn)區(qū)域農(nóng)業(yè)機(jī)械化方面的作用，針對以上不足，經(jīng)過兩年多的調(diào)查研究，并集成相關(guān)技術(shù)成果，較為系統(tǒng)提出了丘陵山區(qū)結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械化的土地整治工程技術(shù)。現(xiàn)摘錄部分內(nèi)容如下。

2.1 水平梯田田面寬度的確定

水平梯田田面寬度的確定主要考慮三個因素：農(nóng)機(jī)幅寬與轉(zhuǎn)彎半徑、作物種植行距和地形坡度。通過三個因素的匹配優(yōu)化，可計(jì)算得出能夠體現(xiàn)節(jié)約用地、適應(yīng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)業(yè)機(jī)械耕作的梯田參數(shù)。

2.1.1基于農(nóng)機(jī)耕作參數(shù)計(jì)算田面寬度B1

農(nóng)機(jī)作業(yè)掉頭行駛所需要的最窄田面寬度為 ，式中：L為農(nóng)機(jī)幅寬，R為農(nóng)機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑。假定項(xiàng)目區(qū)常用的農(nóng)業(yè)機(jī)械有n種，第i種（i=1，2，3…n）農(nóng)業(yè)機(jī)械對應(yīng)的梯田寬度為bi，則梯田寬度B1必須大于或等于MAX[ ]。

2.1.2基于作物行距計(jì)算田面寬度B2

假定項(xiàng)目區(qū)常見的種植作物有m種，對應(yīng)的種植行距分別為 。為了適應(yīng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，則水平梯田田面寬度應(yīng)當(dāng)能滿足不同種植作物的要求，所以梯田田面寬度B2應(yīng)該大于或等于 數(shù)組的最小公倍數(shù)LCM [ ]。

2.1.3基于地形坡度的田面寬度B3

根據(jù)水平梯田田面寬度、田坎高度以及坡度角的函數(shù)關(guān)系，可以計(jì)算得到基于地形坡度的田面寬度B3。

課題組通過統(tǒng)計(jì)分析中部地區(qū)10種主要農(nóng)作物以及5種農(nóng)業(yè)機(jī)械，綜合考慮B1、B2、B3，得到丘陵山區(qū)水平梯田寬度和坎高（表1）。具體到某個項(xiàng)目，可以根據(jù)以上計(jì)算過程，采取當(dāng)?shù)刂饕霓r(nóng)作物和農(nóng)業(yè)機(jī)械有關(guān)參數(shù)，進(jìn)行更加準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)。

2.2 提水灌溉技術(shù)

丘陵山區(qū)的水源主要有水庫、山塘、溪溝、坡面集蓄水、地下水。從實(shí)際利用情況來看，除坡面集蓄水外，其他水源位置較低，利用時均需要采用泵站提水。

在輸水方式上，丘陵山區(qū)目前有兩種，一種明渠輸水，一種是管道輸水。在灌水方式上，傳統(tǒng)方式為結(jié)合排水溝修建灌排合一渠進(jìn)行明渠灌溉。目前結(jié)合管道輸水、地面移動軟管灌溉的灌水方式也較多。

在灌溉工程布局上，丘陵山區(qū)有以下幾種：

（1）水源+灌溉合一渠（水源為地勢較高的山塘、水庫等）；

（2）集雨池+灌溉合一渠（水源為坡面集蓄）；

（3）集雨池+管道+移動軟管（水源為坡面集蓄）；

（4）泵站+蓄水池+灌溉合一渠（水源為水庫、山塘、溪溝、地下水等）；

（5）泵站+蓄水池+管道+移動軟管（水源為水庫、山塘、溪溝、地下水等）；

（6）泵站+蓄水池+管道+噴微灌灌水器（水源為水庫、山塘、溪溝、地下水等）。

在以上的灌溉方式中，（5）和（6）實(shí)際為管道灌溉和噴微灌，和一般的管道灌溉和噴微灌相比，增加了蓄水池，這是由于丘陵山區(qū)田塊地形高差大，在位置高處修建蓄水池。存蓄泵站提水，可盡量實(shí)現(xiàn)自壓灌溉，節(jié)省能源。丘陵山區(qū)水源保障率低，固定水源設(shè)施少，在情況允許的情況下，應(yīng)大力發(fā)展節(jié)水灌溉。在輸水方式上，應(yīng)優(yōu)選采用管道輸水。在灌水方式上，應(yīng)發(fā)展噴灌、微灌，或者是移動軟管灌溉。在灌溉工程布局中，應(yīng)優(yōu)先采用（6）或（5）的形式。

2.3 田間道路

課題組根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況，參考《農(nóng)業(yè)機(jī)械田間行走道路技術(shù)規(guī)范》NY/T 2194-2012，結(jié)合相關(guān)規(guī)范中對田間道路的規(guī)定，總結(jié)分析得到田間道路的建設(shè)要求。

2.3.1田間道平面線形控制

當(dāng)?shù)缆菲矫孀呦蚋淖兓蜇Q向改變坡度時，應(yīng)在兩相鄰直線段之間設(shè)置圓弧形曲線，即圓曲線。圓曲線半徑應(yīng)不小于30m，特殊困難地段不小于15m。當(dāng)圓曲線半徑小于15m時，應(yīng)設(shè)置適當(dāng)超高和加寬過渡段。

超高、加寬過渡段應(yīng)設(shè)在緊接圓曲線起點(diǎn)或終點(diǎn)的直線上。受地形條件或其他特殊情況限制時，允許將超高、加寬過渡段的一部分插入曲線，但插入曲線內(nèi)的長度不得超過超高、加寬過渡段長度的一半。

越嶺路線應(yīng)盡量利用地形自然展線，避免設(shè)置回頭曲線。如需設(shè)置，其圓曲線最小半徑應(yīng)為15m，特殊地段應(yīng)為10m，超高橫坡度應(yīng)不大于6%，最大縱坡為5.5%。兩相鄰回頭曲線間的直線距離應(yīng)不小于60m。

兩圓曲線間以直線徑向相連接時，同向曲線間最小直線長度（以m計(jì)）以不小于設(shè)計(jì)速度（以km/h計(jì)）數(shù)值的4倍為宜；反向曲線間的最小直線長度以不小于設(shè)計(jì)速度數(shù)值的1倍為宜。

田間道之間或與其他公路交叉連接的地方，一般采用平面交叉，交叉位置應(yīng)選擇在縱坡平緩、視距良好地段。平面交叉時應(yīng)盡量正交；當(dāng)必須斜交時，調(diào)整交叉角不宜小于45°。平面交叉轉(zhuǎn)彎路面內(nèi)緣的最小圓曲線半徑不小于15m。

2.3.2田間道縱向線性控制

一般情況下，最大縱坡為9%，最大合成縱坡為11%。

2.3.3錯車道

依據(jù)道路通視條件設(shè)置錯車道。錯車道宜布置在視距良好、縱坡平緩以及地基穩(wěn)定的地段，結(jié)合道路交叉口的情況，布置的間距200m～500m為宜。田間道盡頭應(yīng)設(shè)置末端掉頭點(diǎn)。錯車點(diǎn)和掉頭點(diǎn)路面長度不應(yīng)小于10m、寬度不應(yīng)小于6m。

2.4 下田坡道技術(shù)

根據(jù)材質(zhì)和構(gòu)筑形式，下田坡道可分為斜坡構(gòu)筑型和混凝土面板型，斜坡構(gòu)筑型根據(jù)是否跨溝渠還可分為跨溝渠型和不跨溝渠型，混凝土面板型一般適合于跨越溝渠的下田坡道。下田坡道坎高宜控制在1.5m以內(nèi)，寬度2.5～3.5m為宜，坡比結(jié)合具體情況確定，一般應(yīng)小于18%。

考慮到農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)出的方便，下田坡道宜設(shè)置在田角，盡量與田間道垂直設(shè)置，應(yīng)避免與邊溝或渠交叉，交叉時需埋設(shè)涵管。

*本文系國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目——中部低山丘陵緩坡區(qū)耕地資源開發(fā)技術(shù)研究與示范（201011016-06）的部分成果。