转载自中国农业综合开发公号（2023年10月30日）
摘 要：因旱地缺乏建成水浇地的自然条件，旱地高标准农田建设不是非得要把旱地改造成水浇地，而是以提高旱地的抗旱能力为目标，以地块蓄水保墒建设工程、集水补水设施建设工程、扩大田块规模工程、排水除涝工程等为建设内容，其最主要的工程是修建梯田、平整土地和增厚土层，尽可能将降水全部蓄纳进土壤中，提高土壤抗旱能力。在干旱发生频率较高的区域，根据地形、水文地质条件，因地制宜建设蓄水池、水窖等集水设施，采取春旱点播，让种子在雨季来临之前发芽出苗，保障作物有足够的生育期成熟。《旱地高标准农田建设技术规范（试行）》给出了全国七大建设区域、13个建设类型区的旱地高标准农田建设的指导性建设内容和标准，但这个七个区域内的地形、土壤、地质、水文条件等条件很复杂，差异性很大。要做好旱地高标准农田建设，有必要利用更大比例尺的气候、地形、土壤、地质数据，进行更详细的分区和区域旱地高标准农田建设规划，再针对地块，基于耕地的地学条件分析，进行田间工程设计，做到高标准农田建设目标准确、建设内容合理、工程措施切实可行。本文在分析我国旱地分布现状、成因及其特点的基础上，本着高标准农田建设分区分类施策的科学原则，概括旱地高标准农田建设内容及其要解决的问题，提出了旱地高标准农田建设规划要点和建设工程设计要点。关键词：旱地高标准农田建设；《旱地高标准农田建设技术规范（试行）》；建设规划；工程设计
近日，农业农村部办公厅印发了《旱地高标准农田建设技术规范（试行）》（以下简称《规范（试行）》），用以指导各地做好在缺乏灌溉水源的地区开展旱地的高标准农田建设有关工作。
《规范（试行）》与《全国高标准农田建设规划（2021-2030年）》（以下简称《规划》）等相关政策规划和《高标准农田建设通则》（GB/T30600-2022）等国家标准相衔接，本着突出旱涝兼防、着力强化应急补灌能力，缓解作物出苗、孕穗等关键生育期水分供需矛盾，努力破解“卡脖旱”、确保浇上“救命水”的旱地高标准农田建设目标，并根据《规划》中七大分区的自然地理条件，确定了不同地形、不同水资源约束条件下的建设内容、建设标准及其相应的工程集水、保墒蓄水、抗旱补水、设施节水、防洪排水等五类工程技术措施。
本文在分析我国旱地分布现状、成因及其特点的基础上，本着高标准农田建设分区分类施策的科学原则，概括旱地高标准农田建设内容及其要解决的问题，提出了旱地高标准农田建设规划要点和建设工程设计要点。
1 旱地的分布、成因及其特性1.1 旱地的分布
根据国家标准《土地利用现状分类》（GB/T 21010-2017）和《第三次国土调查技术规程》，旱地指无灌溉设施，主要靠天然降水种植旱生农作物的耕地，包括没有灌溉设施，仅靠引洪淤灌的耕地。在1984年的土地利用现状分类中和第一次全国土地调查工作中，耕地分5个亚类—水田、望天田、水浇地、旱地和菜地。第二次全国土地调查工作中修订的《土地利用现状分类》（GB/T 21010-2007）则主要根据耕地灌溉条件的有无，保留了水田二级地类，将菜地归类进水浇地，将望天田归类进旱地，减少了耕地的二级地类数。国际上，耕地一般就分为两类，即irrigated farmland和rainfed farmland。中国保留水田二级地类可能是因为水稻种植面积大，质量与产能相对较高，应该特殊保护（我国耕地占补平衡有“占水田补水田”的政策）。
第三次全国国土调查结果显示，截至2019年12月31日，全国耕地总面积191792.79万亩，其中，旱地占50.33%，为6435.51万公顷。旱地居首位的省份是黑龙江，面积为1 231.42万公顷；旱地面积在300～700万公顷的有吉林、内蒙古、辽宁、云南、甘肃5个省（区）；旱地面积在100～300万公顷的有四川、山西、安徽、贵州、河南、河北、陕西、湖北、山东、广西和重庆11个省（区）；其余14个省（区）的旱地面积低于100万公顷。
从旱地面积占耕地总面积的比例来看，吉林、辽宁两省旱地占本省耕地比均超过80%；占比在50%～80%的有云南、贵州、山西、甘肃、黑龙江、青海、陕西、重庆、四川、宁夏、内蒙古、广西12个省（区）；占比在10%～50%的有安徽、湖北、海南、河北、河南、西藏、山东、广东、浙江、北京、湖南、江西、江苏、福建14个省（区）；新疆、天津、上海3个省（区）占比不足10%。
1.2 旱地的成因
上述旱地分布的自然条件成因主要是气候和地形。从气候角度来看，旱地主要分布在我国北方一年一熟的温带地区，这里年降水量大约在300mm～600mm，但集中在6-9月的作物生长期，雨热同期，基本满足一茬农作物的水热条件需求。从这个角度看，旱地也并非都是因为水资源缺乏没有条件建成水浇地。大部分旱地是因为在大多数年份不需要灌溉，就能够丰收。
不同的农作物，其生育期的长短及其保证正常生长的蒸发蒸腾量，即需水量是不一样的。在温带一年一熟区，从东向西，降水量逐步减少。在湿润的东北地区，降雨量基本满足生长期长的玉米、高粱等高产作物的正常生长需水需求。向西进入半湿润半干旱地区，随着降水量的减少，玉米、高粱等作物的生长需水可能受到一定限制，但生长期较短的的谷子等作物还是能正常生长的；像荞麦等生长期更短的作物，在300mm降水量区域基本没有旱灾发生。这就是为什么在还没有灌溉的古代，半湿润半干旱的黄土高原成为了农业文明的发祥地，因为那时种植的黍、稷、麦、豆、麻“五谷”（那时玉米还没有传入中国）的生长期比较短，雨季降水基本能保证作物的正常生长需水量，实现年年丰收。至于降水量少于200mm的干旱区，没有灌溉则没有农业；因此，干旱的新疆反而是中国旱地比例最小的区域；新疆的旱地主要分布在山区垂直带降水量300mm以上的黑钙土、栗钙土区域。
降水量多的南方湿润地区的旱地主要分布在山区。在山区的河谷平坝地，由于有河流水灌溉种植水稻，因此是水田的主要分布区域；而在山坡上，河流水上不去、又没有托水层缺乏地下水的地方，只能是“靠天吃饭”，依靠降雨种植玉米等旱作作物，如西南石灰岩山区。著名的哈尼梯田、龙脊梯田、紫鹊界梯田都是水田，是因为发育在岩浆岩和砂页岩地区，有地下水。最近引发热议的朱有勇院士的“水稻上山”，实际上是一种杂交稻雨养旱种的栽培技术，像种玉米一样种水稻，不用泡田，不用育秧插秧，也基本不用浇水灌溉，主要适合云南海拔1700m以下、降雨量1200mm以上雨热资源丰富的山区旱地，并不是什么地方都能推广。
1.3 旱地的特性
旱地的特性主要有以下几点：（1）雨养农业，大多数年份依靠天然降水，当地广泛种植的作物基本上能够正常生长。但受季风气候影响，降水量年变率大，在个别降水量少的年份，也会受干旱影响。农民规避旱灾的做法一般是播种生长期短的农作物，如早熟玉米（生长期短的品种）、谷子、莜麦、荞麦等，以保证作物在雨季能成熟。（2）山区旱地因为在山坡上，坡度较大，土层较薄，有水土流失的天然条件，坡耕地水土流失严重。（3）南方山区、黄土高原丘陵沟壑区，特别是西南山区，地块畸零狭小，难以机械化耕种；但东北区域和内蒙古中东部地区的旱地地块大，可以大规模机械化生产。（4）旱地属于农民“广种薄收”的耕地，相对于水浇地、水田来说，化肥投入少，土壤肥力水平低。（5）相对于有灌溉设施的水田和水浇地来说，旱地属于低投入、低产出，但净收益并不低的耕地。
2 旱地高标准农田建设内容及其要解决的问题
根据上述旱地的分布、成因及特性，对照《规范（试行）》提出的旱地高标准农田建设内容，笔者将旱地高标准农田建设内容及其要解决的问题概括为如下几点。
2.1 集水设施建设，解决春旱不能播种的出苗问题
如上所述，旱地是因为气候和地形的原因，没有灌溉条件，依靠天然降水种植旱作作物的耕地。之所以是旱地，是因为没有条件建设成水浇地或者没有必要建设成水浇地。因此，笔者认为旱地高标准农田在建设农田基础设施方面，主要是建设集水设施，包括蓄水池和水窖，利用蓄水池和水窖的水，通过“担水点播”适时播种，让种子在雨季来临之前发芽出苗，保障作物有足够的生育期成熟。
蓄水池在我国南方称作坡塘或称作山弯塘，一般布置在四周或三面环山的微小型盆地中，四周的坡面径流汇集在此存留，供干旱发生时使用。在黄河中游的干旱区和苦水区，群众多修水窖。具体做法是在地下开挖一个瓶状的土窖，底部和四壁用粘土捶实防渗，将降雨形成的径流引入窖内储存，不仅可供人畜用水，有的还可以用以抗旱点播。一般水窖的蓄水容积为10m3，蓄水容积100m3以上的称作水窑。
以雨季来临之前可以适时播种让种子发芽出苗保障作物有足够的生育期为目的，建设蓄水池和水窖集水设施，满足“担水点播”条件的耕地，土地利用分类上不能分类为水浇地，依然是旱地；因为它满足不了孕穗等关键生育期破解“卡脖旱”、确保浇上“救命水”的要求。只有修建水库或机井，才能在孕穗等关键生育期应急补灌，破解“卡脖旱”、确保浇上“救命水”，但这就是旱地改水浇地的高标准农田建设了。当然，在有条件的地方，旱地高标准农田建设应该朝这个方向努力。不过，《规范（试行）》）的出台，是用以指导各地做好在缺乏灌溉水源的地区开展高标准农田建设工作，而缺乏水资源的地区，显然不具备旱地改造为水浇地的条件。
2.2 土壤蓄水保墒工程建设，提高耕地土壤的抗旱能力
提高土壤蓄水保墒能力，将所有降雨蓄积入土壤中，提高耕地抵御干旱的能力，应为旱地高标准农田建设的主要内容。其工程措施一是修筑水平梯田，二是增加耕地的土层厚度。其中，修筑水平梯田，给降水提供垂直入渗条件，可以防止水土流失，将降水尽可能全部蓄纳在土壤中。因此，群众把梯田称为保水、保土、保肥的“三保田”。
毫无疑问，土层越厚，可以蓄纳越多的水分。根据土壤毛管孔隙度计算，干透了的30cm厚的壤质土，可以蓄纳99mm的降水；如果将土层加厚到60cm，可以蓄纳198mm的降水；如果有100cm厚的土层，即使是330mm的降雨，如果不是急雨产生地表径流，都可被土壤蓄纳，以备日后长期不下雨时有土壤水分供作物持续利用。
2.3 扩大田块规模工程，解决耕地撂荒问题
采用田间试验法对不同面积梯度的地块进行耕作效率测算，结果显示，地块面积大，机械耕作效率高；其中面积在3600m2以上的地块，是中小型机械化耕作的适宜地块面积范围。因此，规则、面积大的耕地因为可机械化耕种被“可持续利用”，而小地块易被弃耕撂荒—面积越小，撂荒率越大。根据牟艳等的调研结果，地块面积为1.5亩～3亩的耕地，撂荒率为27.53%；如果地块面积小于0.45亩，则撂荒率接近50%。
2.4 土壤培肥措施，提高水分利用率
大多数旱地土壤的肥力低，是因为旱地大多采取“广种薄收”，施用肥料少，有的甚至是“卫生田”，从不施用肥料。毫无疑问，施用肥料、培肥土壤，可以提高产量，同时也能提高水分利用效率。比如，前一段媒体报道的沧州旱地种植的旱碱麦，上世纪因为土壤肥力低，几乎没有化肥投入，风调雨顺时的亩产量也就200kg；但现在用上了化肥，土壤肥力提升了，虽然还是不浇水的旱地，但正常年景亩产量可以达到300kg上下。
旱地土壤培肥的途径，首先是施用化学肥料，提高产量；并在提高产量的同时，实现“无机换有机”，即将作物秸秆根茬等有机物料以秸秆还田或堆沤有机肥的方式归还到土壤中，提高土壤有机质含量。作物根茎叶等有机物经过土壤微生物分解产生的腐殖质与土壤矿物质颗粒结合产生有机无机复合体，可以增加土壤的有效孔隙度，提高土壤持水能力，增加墒情，从而提高土壤的抗旱能力或土壤“韧性”。
2.5 排水除涝工程建设，解决渍涝问题
并非旱地就没有渍涝问题；恰恰在我国旱地面积最大的东北地区，存在着雨季渍涝问题。地处温带湿润区漫岗上的黑土地，这里的自然降水绝大多数年份能满足一茬春季作物的水分需求，而且大部分是漫岗地形，一般不会产生渍涝问题。但遇到大暴雨，岗间的洼地也会发生渍涝。因此，与南方低山丘陵的旱地和黄土高原丘陵沟壑区的旱地不同，在温带湿润黑土区修建排水系统，保证雨季偶发大雨暴雨也不造成田间渍涝，应该是该区域旱地高标准农田建设的重要内容。
3 基于地学条件的旱地高标准农田的规划与设计
《规范（试行）》给出了全国七个区域的旱地高标准农田建设的指导性建设内容和标准。但这个七个区域内的地形、土壤、地质等地学条件很复杂，差异性很大。因此，各地要做好旱地高标准农田建设，要先做好区域（在七大分区的基础上，根据气候等地学条件进行更详细的分区）规划，再针对地块进行工程设计，做到高标准农田建设目标准确、建设内容合理、工程措施切实可行。
3.1 分区域做好旱地高标准农田建设规划
首先，搜集进行旱地高标准农田建设评价、规划所需的资料数据，包括气象台站的数据、大比例尺地形图（DEM）、第二次全国土壤普查中土种级别的土壤图和土壤志（一般是县市级）、大、中比例尺的地质图以及第四纪地质图、县市级的国土“三调”图或变更图和国土空间规划图。
第二步，将县市级的国土“三调”图或变更图与国土空间规划图叠加，将现状是耕地，但在国土空间规划图中落入生态保护红线和城镇开发边界内的旱地，也即在国土空间规划期末要改变用途的耕地，排除出高标准农田建设之外。
第三步，将县市级的国土“三调”图或变更图与国土空间规划图叠加得到的规划期末依然是耕地用途的，叠加地形图，将其中坡度大于25°的耕地，排除出高标准农田建设之外，退耕进行生态修复或改造成园地。
第四步，完成上述第二、第三步之后剩下的旱地，进行旱灾发生率的分析，确定不受干旱影响的保证率。这就需要比照当地气象台站多年逐月降水数据，根据当地主要种植大田作物在生育期的需水量，得到旱（年）灾（害）的发生率，确定一个不受干旱影响作物能够正常生长成熟的保证率。一般建议这个保证率在90%。如果在90%及其以上的年份都不受干旱影响，即使是集雨设施也没必要建设；如果旱灾发生频率大于10%，就要确定建设集雨设施。
第五步，根据气候条件、地形和水文地质条件，确定集雨设施类型，或采用地下水机井补灌方式。在南方山区可以考虑沟谷塘坝，在黄土高原区考虑水窖，在东北地区和内蒙古就要考虑地下水抽取和移动灌溉设施建设。
3.2 做好地块高标准农田建设工程设计
如上所述，具体到地块的高标准农田建设内容，就是增厚土层，提高土壤的蓄水保墒抗旱能力和增加地块面积，防止撂荒。一般来说，要使土壤具备一定的蓄水保墒抗旱能力，土层厚度起码要达到60cm；而要满足小型农机作业面积要求，一般梯田田面长度不小于100m；至于梯田宽度，陡坡区田面宽度一般为5m～15m，缓坡区一般为20m～40m，3m宽度的梯田是难以实现机械化耕种的。
影响地块大小和土层厚度的因素是地形坡度和土层或松散风化物的厚度。因此，进行地块大小和土层厚度设计时，就要利用地形图、土壤“三普”数据、地质图及第四纪地质图。现在有很精准的DEM数据，可以获得地形坡度数据。土壤“二普”图的土种类型反映了土壤厚度，但在“二普”土种分类中，当土层厚度大于60cm（南方地区大于80cm）就是一个级别了，因此这个数据支撑不了有挖土填土的农田工程设计。这时，或可从地质图上通过岩石类型和第四纪沉积物类型解译松散土壤物质或风化物的厚度，如是黄土沉积物，基本没有土层厚度限制问题；如是砂页岩，也基本可以进行挖土填土的工程施工，特别是在南方地区；但如果是石灰岩，则基本可以判断不能进行挖土填土的工程施工。目前，自然资源部正在进行地表基质调查工作试点，待调查完成后，可以为挖土填土的工程设计提供可靠的数据。至于土壤培肥工程是在日常田间管理过程中逐步实现的，不需要进行工程设计。而排水工程设计以连续大雨时低洼地区不渍涝为原则，具体排水沟的密度和等级体系根据区域地形坡度和地块大小（影响径流汇水面积）进行设计。
综上，《规范（试行）》的出台，是为了指导缺乏灌溉水源的地区开展旱地高标准农田建设工作。因为旱地缺乏建成水浇地的自然条件，旱地高标准农田建设不是非得要把旱地改造成旱涝保收的水浇地，而是以提高旱地土壤的抗旱能力为目标，将修建梯田、平整土地和增厚土层作为主要工程措施，以尽可能将降水全部蓄纳进土壤中，提高土壤抗旱能力。在旱灾发生频率高的区域，根据地形、水文地质条件，因地制宜建设蓄水池、水窖等集水设施，用以春旱点播，让种子在雨季来临之前发芽出苗，保障作物有足够的生育期成熟。而要做好旱地高标准农田建设，应当基于详细的地形、土壤、地质等地学条件分析，先做好区域旱地高标准农田建设规划，再针对地块的地学条件进行工程设计，做到高标准农田建设目标准确、建设内容合理、工程措施切实可行。
作 者：张凤荣单 位：中国农业大学土地科学与技术学院
