江苏省里下河地区高标准农田中田块规格的标准分析

吉凤鸣， 陈 于， 孙 晨， 蒋晓红

(1.扬州大学 水利科学与工程学院， 江苏 扬州 225009； 2.江苏省农村水利科技发展中心， 江苏 南京 210029)

耕作田块是末级固定田间工程设施所围成的地块，是田间作业、轮作和工程建设的基本田块单位[1-2]。田块的设计是为了解决耕地利用率的合理分配问题，可以合理布局农作物、优化农作物结构，将土地利用与土地维护相结合，提高单位面积土地产量，是科学利用耕地的保障，也为增加劳动生产率创造了良好的土地条件。田块规划是农业土地规划的重要组成部分，其规划在于合理经济地利用水土资源，各种生产、基本建筑用地的相互协调，能够最大限度地激发水土资源潜力[3-4]。田块的合理规划长时间影响着田间的灌溉、排水、机耕、防风，直接影响农业增收、生产和经营管理，所以合理的田块规划是耕地内部规划的一个重要问题。

1 高标准农田的基本含义

高标准农田的概念源于基本农田[5]，《基本农田保护条例》中提出：基本农田指的是根据土地利用总体规划确定的、不得占用的耕地，农田的数量要满足一定时期内社会发展和人口对农产品的需求，从国家颁布的各项文件，可看出我国越来越重视高标准农田建设，对高标准农田建设提出了越来越多的政策措施，国家各个部门也颁布了建设标准和规范。

不同部门对于高标准农田的定义存在差异，国土部门对高标准农田的定义中，侧重强调要对质量不高的基本农田进行高标准农田建设，要与现代农业经营和生产方式相适应，为现代农业发展打下物质基础；农业部门对于高标准农田的定义中，侧重农田生产要达到高产稳产的要求，田间的基础设施、土壤质量和耕作生产条件要达到标准要求。为了部署和高效落实高标准农田建设方面的工作，2014年，在国务院协调下，农业部、国土部牵头颁布了《高标准农田建设通则》(GB/T30600—2014以下简称“通则”)[6]，在《通则》里重新对高标准农田的含义进行定义，指出高标准农田指土地平整、土壤肥沃、集中连片、设施完善、高产稳产、生态良好、抗灾能力强，要与现代农业生产和经营方式相适应，按照规定划定为基本农田的农田。

江苏省积极响应国家对建设高标准农田的号召，江苏省农业厅在2019年组织修编完善了《江苏省高标准农田建设规划》(2019—2022年)，规划提出高标准农田是指适应现代农业发展要求，灌排设施配套、土地平整肥沃、田间道路畅通、农田林网健全、生产方式先进、产出效益较高的农业生产田块。江苏省高标准农田建设侧重将大量零散地、中低田改造成旱涝保收的高产稳产田。

2 田块布置

2.1 田块的定义

末级固定灌溉渠道和末级固定沟道之间的田块叫做条田，也称耕作区[7-8]，是进行机械耕作和田间工程建设的基本单元，也是组织田间灌水的基本单元。耕作区由工作区域、地头和地边等组成，对于集约化经营的农田，耕作区要做到尽可能的平整，其规模应根据农业供水情况、作业体系要求、经营状况等综合确定。在平原旱作地区，一般为发挥机械效率，要求田块具有较大的规模；而在水田地区，一般修筑田埂将条田分隔成许多矩形田块，称为格田，以便更好地控制水稻田的灌溉排水和田间作业。

本文研究水旱轮作区田块尺寸大小(C×L)。图1为机组作业耕作区示意图，C表示田块宽度、L表示田块长度、Lp表示田块有效长度、E为机组完成工作后转弯地带(称为地头)。

图1 机组作业耕作区示意图

2.2 里下河地区田块尺寸的影响因素

由于里下河地区地势平坦低洼，大多为圩区，农田以排涝降渍为主要任务，一般为提灌提排，少有自流排灌。因此，里下河地区田块尺寸的确定，应重点考虑满足农田排涝、降渍要求和提高农业机械工作效率。

田块长度和宽度必须保证灌排畅通、调控方便、有利于提高农业机械工作效率，并满足作物不同生长发育阶段对水分的要求，应根据合理组织生产和有效利用农机具以及地形特点等因素确定，对于具体田块长度和宽度的设计，需要根据当地的农田排涝要求以及田面平整度、农业机具的作业效率等因素确定[9-10]。田块的长度与农业机械的工作效率在一定程度上成正比，加大田块长度，农机在地头空行转变的次数相对减少，工作效率越高，但末级渠道、沟道间距加大，田块灌溉、排水时间越长。适宜的田块宽度，应根据田块面积和田块适宜长度确定，同时满足机械作业、灌溉排水等方面要求。

3 田块规格尺寸的确定

3.1 排涝降渍的要求

3.1.1 考虑明沟排水

采用“明沟排水”系统的田块尺寸：里下河地区，地下水位较高，若降雨强度大于土壤入渗速度时，地面就会产生积水，当积水的时间和深度超过农作物允许的耐淹时间和深度时，就会影响作物的生长。为了及时排出积水、控制地下水位，就需要在田间开挖排水沟，因此要合理设计排水沟间距，排水沟的间距和深度要满足降低和控制地下水位的要求，还要满足降渍的要求。田块长度主要取决于末级排水沟间距，排水沟的间距主要是根据当地的自然地理条件、地面坡度、土壤条件确定，具体数值见表1。根据实际经验，里下河地区土壤质地为黏质土，末级排水沟间距一般为100～200m，田块长度主要取决于末级排水沟间距。

表1 末级排水沟的沟深和间距 单位：m

3.1.2 考虑暗管降渍，明沟排涝

采用“暗管降渍，明沟(浅沟)排涝”系统的田块尺寸，以实际常用管径为100 mm为例，在满足暗管允许最小流速(V≥0.2 m/s)的前提下，根据暗管的管径反推出不同土壤质地下所能铺设的暗管最大长度，暗管所能铺设的最长距离为983 m，但在规范中对暗管铺设规定，在地形起伏不大的地区铺设暗管时，首、末端的暗管埋深的差值不宜大于0.4 m，且管中水体的最小流速为0.2 m/s，故暗管长度最大为360 m。

3.2 田面平整度要求

田面平整度反映田块起伏程度，平整度越小，说明田块起伏越小，田块越平整[11]。通过田块平整，便于机耕，发挥机械效率；能有效改善灌溉排水条件，满足作物高产稳产对水分的需求。田块内部地形不均一，会给土地平整作业带来较大工程量。田块规格受地形条件变化影响。在地面坡度较大，土壤透水性较弱的地区，该地区汇流较快，排水通畅，可适当减小田块长度，以减小流量，排水沟的间距和田块的宽度可适当增加；在地面坡度较小，土壤透水性较强的地区反之。

3.3 农业机械效率的要求

3.3.1 耕作机械的发展与选择

随着社会的快速发展，在国家农机购机补贴等惠农政策的推动下，我国的农机制造业迭代更新，国内的农机品牌如东方红、悍沃、久保田、雷沃、洋马、约翰迪尔等不断发展壮大。国内的科研机构充分借鉴国外先进的技术，在实践中创新改进，使得我国农机的性价比不断提升，实现了拖拉机、播种施肥机、插秧机、收获机朝着智能化、自动化、大功率化、多功能化、大型化发展。

针对里下河地区，地下水位高、土壤质地黏重、透水性较差等特点，本次分别对耕翻作业、播种施肥作业、插秧作业和收获作业的机械选择进行研究，见表2。

表2 耕作机械的选择

3.3.2 农业机械行走效率分析

农业机械在田间作业时，由于田块形状不规则、大小不一，机组行走方式也多种多样，但都要遵循一定的规律行驶，本次主要介绍直行法、绕行法，见表3。机组在田间行走方法选择的原则：首先应根据机械的结构特点、作业工艺类型、田块形状以及地头宽度等，选择行程效率较高的行走方式，在满足转弯空行速度的前提下，要尽可能减少转弯空行次数和时间，提高机组行程效率和转弯空行时间利用率，其次行走方式应尽可能减少对地头的压实度、减少漏作、重作、垄沟。针对不同的作业类型选择适宜的农业机械，确定行走方式，根据机械的参数取值，参照陈香香[12]论文中的计算方法进行计算，对田块尺寸与耕作效率的关系进行分析，见表4。

表3 机组行走方法

表4 农业机械工作效率分析

在当田块采用犁耕进行耕翻作业时，当宽为40～100 m时，长≥300 m；当宽为100～300 m时，长≥200 m，才能满足作业效率大于80%。田块进行播种作业时，施肥播种机械最好选择满足往返一个作业行程所需要的肥料量为机械容积的整数倍，考虑农机作业效率不低于70%。当田块进行插秧作业时，考虑农机作业效率不低于70%。田块在进行收获作业时，我国收割机械效率很高，都能满足标准中规定的80%以上。

3.3.3 满足农业机械要求的田块尺寸

田块的长度越长，机组在地头的空转弯次数越少，机组的作业效率越高；田块也不能过宽，会增加土地平整的工作量，所以在划分作业耕作区时，田块宽度最好为耕作区的整数倍。不同作业情况下在高效区的田块尺寸见表5。

表5 常用农机作业处于高效区时的田块尺寸汇总

综上所述，在保证农机效率满足条件的情况下，田块的宽度不得小于40 m，长度不得小于200 m，推荐的田块规格为(C×L)：40m×(400～600)m、(60～80)m×(300～600)m、(100～200)m×(200～600)m。

4 里下河地区田块尺寸及田间工程布置模式

4.1 考虑农机耕作效率和明沟排水

目前，里下河地区田间工程布置主要有灌排相邻和灌排相间两种模式[13]，当采用“明沟排水系统”时，满足田间排水要求的末级排水沟间距一般为100～200 m；在保证农机效率满足条件的情况下，田块的宽度不得小于40 m，长度不得小于200 m，且田块的长宽比不宜小于2，综合田间排水要求和农机效率确定田块尺寸，见表6。

表6 推荐田间工程布置的田块尺寸

当采用灌排相邻型布置时，推荐的田块尺寸为100 m×200 m，当采用灌排相间型布置时，推荐的田块尺寸为50 m×100 m。

4.2 考虑农机耕作效率，暗管降渍和明沟排水

当采用暗管降渍时，暗管所能铺设的最大长度为360 m，故田块长度最长可达到360 m；在保证农机效率满足条件的情况下，田块的宽度不得小于40 m，长度不得小于200 m，推荐的田块规格为(C×L)：40 m×(400～600)m、(60～80)m×(300～600)m、(100～200)m×(200～600)m。综合农机耕作效率和排水要求，推荐的田块规格可采用180 m×360 m。