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利用现代技术推动土地整治的新发展
土地整治重点实验室 郭义强 王 军 鞠正山 张亚男
土地整治是一项工程建设活动，但目前技术水平相对较低，影响了土地整治整体效益的发挥，随着城镇化、工业化和农业现代化的不断推进，需要集成创新一批土地整治关键技术，为土地整治发展提供科技支撑。近年间，通过开展国家“十一五”科技支撑《土地整理关键技术集成与应用》、《盐碱地暗管改碱与生态恢复技术开发与示范》等项目研究工作，形成了土地整理质量监测、暗管改碱装备研发等一批关键技术，为解决土地整治从传统技术向现代技术转变过程中的瓶颈技术、实现土地整治从数量向质量和生态方向转变起到了重大推动作用。
一、土地整理高新技术提升耕地产能 （一）关键技术与成效 1、激光平地机
针对传统土地平整设备依赖进口、成本高等问题，研制了具有自主知识产权的激光平地机，包括低成本激光发射、接收技术、液压智能控制技术。该设备的平整精度能够达到±2cm，其激光接收系统的灵敏度至少比人工手动液压调节系统准确度提高30~40倍；成本低，与国外同类产品相比，成本降低30%以上；能够在作业半径300m范围内实现高精度土地平整作业，同时具体防尘、安装方便等优点。通过在山西、黑龙江等地示范应用，得到了当地农业大户的一致好评，目前平整土地面积近万亩。
2、无线传感器网络监测装备
基于无线传感网络的土地整理田间质量实时监测系统实现了土地整理
田间质量远程无线传输与实时监测，经过技术示范，该系统自主研制的土壤含水量与电导率传感器，达到国际同类产品的测量性能，成本降低了50%以上，无线传感创制的平均功率低于10mW，能够满足田间单点无线传输距离超过500米的要求，其中对灌排水和土壤盐分等关键土壤因素的适时监测、灌排水控制和田间盐碱地改良效果监测与管理起到了良好的支撑作用。
3、生物联合改良技术
西北盐碱土改良剂技术主要在土地整理中结合土地平整、土地深松等整理工艺一次性施用脱硫副产物和微生物菌剂，制成的改良剂每亩施用成本不足50元，和目前农业部门尝试应用的改良剂具有成本较低的优势；通过在新疆兵团新湖农场土地整理项目区示范，改良后的土地亩均产值提高明显，按每亩增产80kg籽棉计算，每亩增加的效益在50元以上。西南喀斯特地区土壤改良剂技术主要在土地整理中结合土地平整、土地深松等整理工艺一次性施加用沼渣、微生物菌剂、粉煤灰和磷矿粉配置而成的改良剂，可以起到保土培肥、改善土壤结构以及促进作物增产的作用；制成的改良剂每亩施用成本不足50元，原材料易得、便宜，整理后土地玉米产量可提高30-45kg/亩，改良的整理后土地生产力提高近10%，农民收入明显提高。
4、三维智能规划设计系统
基于三维地形的土地整理项目智能化规划系统运用搭建式技术集成GIS功能组件实现了三维土地整理项目规划设计，完成了基于规则库和模型库技术的智能化设计。采用双示图显示技术提高了规划设计方案对比选择的可视化，提高了工作效率和规划设计的规范化，为土地整理项目规划辅助决策提供了直观便捷的新手段。
（二）示范应用与推广前景
在辽宁盘山、福建建阳、山西闻喜、黑龙江闫家岗、兵团农六师、贵州荔波和关岭、吉林大安等地开展了示范应用，一是推广应用近2万亩，建设了生态道路、生态沟渠、防护林、截流沟等生态工程，大面积改良了西北盐碱土、喀斯特贫瘠土壤；二是通过技术示范，土地平整精度较高、满足当地灌溉需要的坡度，技术应用后亩均产值大幅提升，加压滴灌节水率明显提高，通过生态设计和工程的实施为示范区动植物提供了更多的活动空间，明显改善了生态环境。项目组研发的关键技术可在类似土地整理项目区推广，实现了“研究开发-示范应用-推广应用-深入研发”的良性互动，提升了我国土地整理关键技术的研发和应用水平。
项目研究成果在土地整理领域的研究和管理等工作中发挥重要科技支撑作用，直接或间接产生巨大社会、经济效益。一是有望应用于国家、省级等土地整理部门，形成包括土地整理规划设计、施工技术、平整设备、信息化系统、评价与监测为一体的关键技术体系；二是通过在东部、中部和西部地区的综合示范应用为土地整理工作提供先进的技术手段和科学方法，加快地方土地整理工作整体推进步伐，为农业发展、农民增收提供技术保障；三是设备、软件成果推广应用于各级土地整理部门后，可提高科技成果转化率，为土地整理工作提供丰富的信息资源和先进的技术手段，从而有效提高相关部门工作的科学性和效率，增加部门经济效益。
二、暗管改碱推动后备土地资源高效利用 （一）关键技术与成效 1、开沟铺管机
1KPZ-250型开沟铺管机完成了控制系统与机械结构系统的整体对接，并进行了GPS导航自主移动有关功能的运行调试，可实现开沟铺管机的自主导
航和直线行驶；采用GPS技术结合激光技术，选用一款价格合理、精度较高的、支持RTK技术的双频GPS-OEM板，配合采用激光制导仪，利用二者优势互补，实现开沟铺管机高程实时控制；采用了基于神经网络与遗传算法的开沟铺管机作业功率自适应控制方法，对于提高开沟铺管机的智能化水平、发挥发动机的最大效能，以及保护工作部件可靠性均有巨大的作用；经过在山东东营等地调试应用，为盐碱地改良、后备土地资源利用提供了有力保障。
2、城市生态绿化暗管改碱关键技术
本技术运用Vedernikov 入渗方程、Van der Molen 淋洗方程等推求盐碱地灌排改良工程技术参数，提出了适应滨海新区自然环境的灌排改良工程暗管埋深、暗管间距、暗管管径、淋洗定额等技术参数估算方法；根据上述方程，开展了暗管改碱技术田间试验，对暗管改碱技术改土效果进行了研究，试验地位于天津临港工业区，面积8000m2。
3、松嫩平原苏打盐碱土暗管改碱关键技术
研究了苏打碱土透水性调节技术，通过对吉林省大安市苏打碱土样品的测验，所得大安市苏打碱土（CK）渗透系数为1.66 mm/d，约为1.15×10-3 mm/min，土壤均为透水性极差或不透水的土壤，施用MM改良剂后土壤的渗透系数都得到较大程度的提高；研究了苏打碱土暗管改碱技术参数，通过试验区试验，确定暗管埋管深度为0.8m，埋管间距为5m及土壤深松深度0.6m的处理效果好，可作为苏打碱土暗管改碱的规范及施工标准。
（二）示范应用与推广前景
依托土地整理项目在吉林、河北、天津、山东、江苏五省区开展研究示范工作，其中，山东省东营示范区承担着该项目技术提升的研究任务，以暗管改碱技术为核心，通过灌排渠系转换等系列技术创新，极大地拓展了现有
耕地的整治潜力，实现了20%以上的新增耕地率，为农业规模化经营塔建了基础设施平台，得到了山东省和东营市主要领导的充分肯定，成为了国家《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》东营市高效生态农业示范区。
暗管改碱技术具有显著的经济、社会及生态效益，未来在两大领域有更广阔的应用前景。一是在开发利用盐碱地资源方面，潜力巨大。盐碱地是我国后备耕地资源中的优质资源，在我国现有中低产田中也占有很大的比重。据估算，我国现有后备盐碱地资源1.8亿亩，盐碱化耕地1.1亿亩。如果利用暗管改碱技术开发利用10%的盐碱地资源，新增耕地潜力将增加1800万亩，一半的盐碱化耕地得到整治，将有5000万亩中低产田质量得到提升。这对保障耕地，提升我国粮食安全具有重大作用。二是项目所研发的暗管改碱技术不仅适用于盐碱地改造，也适用于改造现有灌区的排灌系统，由明排明灌转为暗排暗灌，无论在节地上，还是在节水方面，潜力也将是巨大的。这也是美国、荷兰等国外诸多国家排灌系统的发展趋势。