土地整治工程技術及發(fā)展趨勢

張海歐　韓霽昌　王歡元　童偉　趙宣

摘要 土地整治工程技術為提高土地利用率和產出率提供和創(chuàng)造有利條件，工程技術手段是土地整治取得一定成效的基礎。該研究總結了近年來國內外土地整治工程技術研究取得的重要進展，結合土地整治工作實踐給出了4種不同類型土地整治工程技術，并對我國未來開展土地整治工程技術研究的發(fā)展趨勢進行了展望。

關鍵詞 土地整治工程技術；研究進展；不同類型土地；發(fā)展趨勢

中圖分類號 S-1文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2015）11-298-03

土地整治工程技術是解決土地與人類之間的供求矛盾，運用工程技術手段協(xié)調人地關系，研究工程措施，如將荒山、荒地、荒灘等未利用地進行綜合開發(fā)，成為能夠被人類利用的土地；將以利用的土地通過土地工程技術提高土地資源價值和土地資源利用。根據(jù)我國土地整治的特點，目前基礎理論研究主要著重于指導土地整治的發(fā)展方向上[1]，對于技術性指導的基礎理論研究仍然相當缺乏。針對實踐中出現(xiàn)的問題，建立和完善土地整治工程技術支持體系，加強基礎理論的研究，是我國土地整治事業(yè)發(fā)展的迫切要求。因此，今后在對土地整治基礎理論研究中，應加強對土地整治工程技術方面的研究。

1 國內外土地整治工程技術研究進展

發(fā)達國家的土地整治技術比較成熟，土地整治中所涉及到的技術主要包括生態(tài)工程技術、環(huán)境影響評估技術、信息技術、規(guī)劃技術、鄉(xiāng)村景觀保護與重建技術等[2]。德國的土地工程始于13世紀，在土地整治技術方面一直處于世界領先地位，德國的巴伐利亞州現(xiàn)已普遍應用計算機數(shù)據(jù)處理技術，建立了土地整治信息系統(tǒng)（LE-GIS），將土地整治的各種數(shù)據(jù)、圖件和權屬狀況等資料儲存于該系統(tǒng)中。俄羅斯的土地工程技術可追溯到15世紀，1996年12月，在莫斯科通過成立“俄羅斯及獨聯(lián)體國家土地關系與土地整理問題國際研究會”，提出了統(tǒng)一進行研究和判定土地利用與土地整理的理論與標準，研究景觀的、生態(tài)的土地整理設計理論和技術方法。澳大利亞的土地工程技術研究重點是因礦產資源開發(fā)引起的土地復墾問題，在土地復墾整治的計算機模擬方面取得了大量處于世界先進水平的科研成果，重視土地生態(tài)系統(tǒng)重建研究[3]。Caya 等將模糊專家系統(tǒng)模型（Fuzzy Expert System）應用于土地整治后的土地重新安排中，使土地權屬分配得到更多農戶滿意[4]。使整治前后的所有地塊總價值相等，是成功的土地整治工程，因而必須要對地塊的價值進行評估，GIS技術在價值評估中有著很大的優(yōu)越性[5]。國外土地整治的上述技術已經比較科學、系統(tǒng)、規(guī)范，適應了土地整治實踐的要求。

我國土地整治起步較晚，有關土地整治技術的研究甚少，土地整治實踐中非常缺乏技術支撐。我國急需從土地整治技術的工程化、標準化、信息化和系統(tǒng)化等方面構建土地綜合整治技術支撐體系[6]，我國土地整治技術的核心是景觀設計與生態(tài)化整治技術[7]。胡靜等為實現(xiàn)運用信息化手段對土地整治項目建設情況進行動態(tài)監(jiān)測和預警，對提高項目管理效率提供了技術支撐，對土地整治工程項目建設監(jiān)測管理系統(tǒng)進行了研究與設計，從建設一體化監(jiān)管信息平臺出發(fā)，構建了“中央—省級—縣（區(qū)）級”三級動態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)[8]；王金滿等應用數(shù)字高程模型（DEM）原理，借助GIS軟件的統(tǒng)計功能，研究了山地丘陵區(qū)坡式梯田土地整治工程量測算方法和流程，并為測算土地整治量提供了方法借鑒[9]；葉艷妹等設計了農地整治中急需解決的路溝渠生態(tài)化技術和灌排溝渠生態(tài)化設計技術[10]。

2008年“十一五”國家科技支撐計劃立項了首個土地工程研究項目“土地整理關鍵技術集成與應用”，對“土地整理規(guī)劃、設計技術、土地整理工程施工關鍵技術、土地整理質量與生態(tài)監(jiān)測關鍵技術、土地整理實施信息化管理技術、東部基本農田優(yōu)質精細型土地整理技術、中部糧食主產區(qū)增量經濟型土地整理技術以及西部生態(tài)脆弱區(qū)保質生態(tài)型土地整理技術”等進行了研究，這也充分說明土地工程技術研究適應了時代發(fā)展的需要和趨勢。

2 不同類型土地整治工程技術

目前，土地綜合整治包括[11]：①對未利用地的開發(fā)利用，如根據(jù)需求和現(xiàn)狀將未利用地改良為農地或建設用地；②對已利用地的綜合整治，提高土地利用效率和土地產值，如對農地的改良、配套，進行集約化利用，建設高標準農田；③對現(xiàn)狀土地進行土地市場一級開發(fā)支持經濟建設，對污染、災毀及破損土地的整治利用等。筆者基于長期的實踐經驗，結合實際提出了以下不同類型土地整治工程技術。

2.1 非農用地轉化為農用地工程

非農用地是指農業(yè)用地和暫時難于利用的土地（如戈壁、沙漠、高寒山地、裸巖、裸土等）以外的土地，通常包括農村聚落，大、中、小城鎮(zhèn)，工礦區(qū)，交通運輸、名勝古跡、旅游、療養(yǎng)區(qū)，自然保護區(qū)等占用的土地。我國非農業(yè)用地約占國土中面積的22.9%[11]。

農業(yè)用地又稱農用地，指直接或間接為農業(yè)生產所利用的土地，包括耕地、園地、林地、牧草地、養(yǎng)捕水面、農田水利設施用地（如水庫、閘壩、堤埝、排灌溝渠等），以及田間道路和其他一切農業(yè)生產性建筑物占用的土地等。非農用地轉變?yōu)檗r用地具有提高土地利用率和產出率的功能，有利于推進節(jié)約集約利用土地，促進土地資源的可持續(xù)利用。在土地利用總體規(guī)劃和土地工程專項規(guī)劃的指導下，根據(jù)土地的適宜性和經濟發(fā)展的需要，對田、水、路、林、村采取必要的措施進行整治，對土地資源重新配置，可以實現(xiàn)資源的積極整合、有效利用以及資源集中集約化發(fā)展，有效地改善土地生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用。

非農用地轉化為農用地的工程措施主要是土地工程[11]。土地工程是對低效利用、不合理利用、未利用以及生產建設活動和自然災害損毀的土地進行整治，提高土地利用效率的活動。在工程中應遵循因地制宜、系統(tǒng)性、整體性和經濟、生態(tài)與社會效益相結合的原則，主要內容包括成土、土地平整、土壤改良、灌溉及水利配套、電力、林業(yè)、道路等內容。在土地開發(fā)工程中應兼顧國家惠農政策，結合當?shù)厣a生活條件，因地制宜建設新農村，發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)，如設施農業(yè)、觀光農業(yè)和生態(tài)農業(yè)等。

2.2 建設用地整備工程

建設用地，是指付出一定投資（土地開發(fā)建設費用）、通過工程手段為城鎮(zhèn)村及工礦等各項建設提供的土地。它是利用土地的承載能力或建筑空間，不以取得生物產品為主要目的的用地。據(jù)土地所用權特點，建設用地整備工程，是指由政府或其授權委托企業(yè)，對一定范圍內的現(xiàn)狀土地（包括農用地、建設用地及未利用地）進行統(tǒng)一的征地、清表、整治、平整并進行適度市政配套設施建設，使之達到“三通一平”（通路、通水、通電和土地平整）、“五通一平”（通水、通電、通路、通訊、通氣和土地平整）或“七通一平”（給水、排水、通電、通路、通訊、熱力、燃氣和土地平整），從而符合建設用地標準的過程。

建設用地整備工程中的整治工程，主要指通過一定工程、生物或技術手段，使海域、沼澤或土質難以為建設用地所利用的土地達到建設用地的標準。例如，荷蘭、日本、中國香港等地的填海造地工程，將原有的海域、湖區(qū)或河岸轉變?yōu)殛懙刈鳛榻ㄔO用地，需要圍堰、基槽清淤、基坑填沙、填砂等工程；沼澤地區(qū)的地基承載力較低，當作為建設用地開發(fā)時，要注意采取降低地下水位、排除積水等措施，以提高地基承載力和改善環(huán)境衛(wèi)生狀況[12]。

2.3 污損土地改良改造工程

污損土地是指由人類活動或自然因素造成的土地污染和損毀，使土地完全或部分失去原來的使用價值和建設功能，包括污染土地和損毀土地。對污損土地進行改良改造區(qū)別于其他廢棄地的改良改造，需要根據(jù)“因地制宜”原則，采取不同的技術措施去除污染物、恢復損毀土地，并通過污損土地利用評價，使其達到農用地或建設用地的使用標準。

2.3.1 污染土地改良改造技術。

污染土地是指人類活動或自然因素產生的污染物進入土壤并積累到一定程度，引起土壤環(huán)境質量惡化，對空氣、生物、水體或人體健康產生危害，使其社會屬性和自然屬性受到影響的土地。污染土地改良改造技術是利用一定的技術措施，對污染土地進行改造使其恢復到未污染的水平。污染土地改良改造技術按地點可分為原位改良改造技術和異位改良改造技術。原位改良改造技術即對未挖掘的土壤進行改良改造；異位改良改造技術指對挖掘后的土壤進行處理的過程。

土地污染改良改造按操作原理主要分為物理改良改造技術、化學改良改造技術和生物改良改造技術[13-14]。

污染土地的物理改良改造是指通過物理過程的調節(jié)或控制，改變土壤的物理性狀，使污染物得到有效控制，將污染物與土壤分離或轉化為低毒或無毒物的改良改造過程。主要的物理改良改造技術有客土和換土技術、蒸汽浸提技術、玻璃化技術、固化/穩(wěn)定化技術、電動力學技術、熱處理等。

污染土地的化學改良改造技術是指在污染土壤中加入化學試劑，使其與土壤中的污染物發(fā)生化學反應，如氧化、還原、酸堿、中和、聚合、沉淀等反應，從而使污染物從土壤中分離、轉化、降解成無毒或低毒性物質。典型的化學改良改造技術有化學淋洗技術、氧化/還原技術、溶劑浸提技術、施入改良劑或抑制劑等[15]。

污染土地的生物改良改造技術是20世紀80年代以來出現(xiàn)和發(fā)展起來的，主要是指依靠某些生物的活動和具有某些特性功能的微生物，使土壤或地下水中的污染物得以清除或降解，使其轉化為無毒或低毒物質的過程。它主要是利用土壤特定的微生物、根系分泌物、菌根和超富集植物等降解、吸收或固定土壤中的污染物，從而實現(xiàn)污染土壤改良改造的目的。狹義的生物改良改造僅指微生物改良改造，廣義的生物改良改造包括微生物改良改造和植物改良改造，有時也包括動物改良改造。

2.3.2 損毀土地改良改造技術。損毀土地是指由于自然或人為因素導致土地表土喪失或整個土地毀壞而造成土地第一生產力的喪失。損毀土地改良改造工程是通過工程技術手段對損毀土地進行改良改造使其恢復成可利用的有效土地，包括生境建設和群落建設兩大內容。生境建設是對地貌的重塑和土壤改良培肥，其核心在于“造地”，為生物群落建造一個良好的生境。群落建設則包括植被重建和引入土壤微生物及動物，其核心內容是植被[16-17]。對于凹型地貌的重塑，通常采用填充和客土的方式。對于凸型地貌重塑則采用土地平整、建梯田的方式。目前礦山開采造成的土地損毀較為嚴重，對于礦山損毀土地的地貌重塑一般采用“剝離—采礦—復墾”一體化工程技術，實現(xiàn)“邊開采，邊復墾”的良性循環(huán)。

2.4 低標準用地提升工程

2.4.1 低標準農業(yè)用地提升為高標準農業(yè)用地工程。

高標準農業(yè)用地可定義為：一定時期內通過農村土地整治形成的設施配套、高產穩(wěn)產、旱澇保收、節(jié)水高效、生態(tài)良好、抗災能力強、與現(xiàn)代農業(yè)生產和經營方式相適應的耕地，包括高標準基本農田和其他高標準農用地[11]。

低標準農業(yè)用地變?yōu)楦邩藴兽r業(yè)用地工程是通過對山、水、田、林、路的綜合治理，使項目區(qū)的農業(yè)基礎設施得到全面的改善和提高，達到發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)的基本要求，使其能達到或基本達到：水源覆蓋實現(xiàn)方田化，灌溉實現(xiàn)節(jié)水化，秸稈實現(xiàn)還田化，耕作實現(xiàn)機械化，施肥實現(xiàn)配方化，種子實現(xiàn)良種化，田間道路實現(xiàn)沙石化，農田林網實現(xiàn)網格化，田間種植實現(xiàn)規(guī)范化，農產品實現(xiàn)無公害化。

2.4.2 低標準建設用地提升為高標準建設用地工程。

高標準建設用地可概括為：以可持續(xù)發(fā)展思想為指導，遵循現(xiàn)有土地利用規(guī)劃及相關法律法規(guī)與政策，合理布局各業(yè)用地，調整優(yōu)化用地結構，加強監(jiān)管，通過科學技術增加對存量土地的各種投入，實現(xiàn)邊際投入等于邊際收入時土地使用價值最大化的利用狀態(tài)，提高土地使用效率，滿足經濟社會發(fā)展對土地的需求，促使土地經濟效益、社會效益和生態(tài)效益得到明顯提高。高標準建設用地建設最終是為實現(xiàn)土地的節(jié)約、集約利用，而土地集約利用的前提是用地的合理布局和結構的優(yōu)化完善[18-20]。

高標準城市建設要按照城市建設規(guī)劃，合理調整城市各業(yè)占地布局，嚴格控制大面積囤地現(xiàn)象，提高城市土地利用效率。高標準農村建設可按照新農村建設標準，對原有農村建設用地進行合理規(guī)劃布局，減少或消除農村大片閑置地，消除空心村，做好土地復墾工作。對舊工礦用地進行考證，對廢棄區(qū)進行生態(tài)修復，拆并不合理采礦區(qū)，做好原礦用地生態(tài)修復工作。

3 未來土地整治工程技術的發(fā)展趨勢

21世紀土地整治工程技術最為顯著的特點是使規(guī)劃、設計、新材料、新產品、新工藝、信息、監(jiān)測及標準規(guī)范等不同領域進行有效交叉和融合，通過系統(tǒng)集成與自主創(chuàng)新，使土地整治工程技術得到全面提升。

未來的土地整治工程技術將以提高土地質量和改善生態(tài)環(huán)境為主要目標，實現(xiàn)從注重數(shù)量向數(shù)量、質量、生態(tài)管護并重的方向轉變[21]。具體發(fā)展方向主要包括：土地整治技術將向的綜合化和集成化發(fā)展；土地整治工程技術將全面和深入的應用信息化；利用計算機仿真和模擬土地整治生態(tài)變遷；土地整治多源異構數(shù)據(jù)整合與互操作技術等領域的技術開發(fā)和工程化研究；土地整治項目規(guī)劃設計向生態(tài)化、智能化、節(jié)水節(jié)地型和可視化發(fā)展；質量型和生態(tài)型土地整治技術將實現(xiàn)針對性、高效性和最優(yōu)化；土地整治的景觀重塑和恢復工程技術；土地整治監(jiān)測將從注重數(shù)量監(jiān)測向數(shù)量、質量、生態(tài)和效益監(jiān)測發(fā)展；土地整治的施工技術實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和利用。

3.1 農田建設工程技術發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的土地整治因缺少先進的工程技術支撐，導致農田路溝渠使用壽命短，土地平整質量難以滿足現(xiàn)代化農業(yè)發(fā)展的需要，部分耕地生態(tài)環(huán)境質量退化。再加上因不同地區(qū)、不同土地類型和不同利用方式對于諸如溝渠、道路設計強度、建設材料、成分配比、施工工藝、使用周期等要求均有明顯差異，對一些關鍵景觀斷裂點的修復也缺少精細化的工程技術支撐，這些均影響土地整治的可持續(xù)性和工程效益的發(fā)揮。

因此，研發(fā)新的適應農田建設的規(guī)劃與設計技術，提出專門的精細化土地平整工程技術，應用激光技術進行土地精細平整作業(yè)，自主研發(fā)高標準基本農田建設新材料、新產品與施工工藝，增強高標準基本農田保育工程能力等領域將是未來農田建設工程技術的主要發(fā)展趨勢。

3.2 礦區(qū)土地復墾工程技術發(fā)展趨勢

發(fā)達國家把復墾工程作為礦區(qū)開采的一部分，十分重視礦區(qū)生態(tài)恢復、景觀重塑、生物多樣性保護、可持續(xù)土地復墾、復墾工程與周邊景觀協(xié)調以及復墾土地的跟蹤監(jiān)測與評價。

因此，礦區(qū)復墾土壤的地表穩(wěn)定與侵蝕控制技術、土壤結構破壞與污染的重構與修復技術、防治礦山生態(tài)災害技術、植被重建與生態(tài)恢復技術及土地復墾與生態(tài)重建的集成技術等是未來礦區(qū)土地復墾工程技術的主要發(fā)展趨勢。

3.3 污染土地修復工程技術發(fā)展趨勢

發(fā)達國家污染土地修復工程主要采用實驗室研究—中試或現(xiàn)場試驗研究—大規(guī)模工程應用的基本模式，修復基質由單一的土壤修復過渡為土壤和地下水綜合治理，修復技術涵蓋了物理、化學及其生物修復類型。

因此，研發(fā)綠色可持續(xù)單一修復工程技術、多種修復方法耦合聯(lián)用技術、研制專用修復設備和藥劑產品是污染土地修復未來發(fā)展的趨勢。

安徽農業(yè)科學 2015年

3.4 土地整治工程技術標準發(fā)展趨勢

從發(fā)達國家實施土地整治的成功經驗來看，土地整治工程技術標準，主要通過不同地區(qū)、不同類型、不同工程的試驗、示范、對比等制定，標準針對性、可操作性強。在國外，土地整治的標準更關注過程標準及生態(tài)環(huán)境等指標；礦山土地復墾標準針對不同生物氣候帶、不同類型礦山開采工藝、不同復墾目標、不同損毀類型，制定詳細的復墾參數(shù)；污染土地修復標準主要根據(jù)不同土地利用類型，從人體健康風險及地下水安全風險等方面編制不同的修復篩選值。

未來我國應根據(jù)各地的實際情況，因地制宜地制定土地整理的各項技術標準，建立健全土地整治技術標準體系，包括土地整理的效益評價體系、各類工程技術標準等，進一步加強土地整治規(guī)劃編制、實施與監(jiān)督管理信息化建設研究，探索建立土地整治數(shù)據(jù)庫和土地整治管理一體化信息系統(tǒng)。

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責任編輯 徐麗華 責任校對 李巖