第七章 土壤耕作与农田管理

1. 第七章 土壤耕作与农田管理 ◆土壤耕作(soil tillage) 是利用农具作用于土壤改善耕层构造和地面状况的技术措施的总称。土壤耕作是农业生产基本的和重要的技术活动。

2. 第一节 土壤耕作原理与技术 一、 土壤耕作的意义与任务 ◆ 作物对土壤的要求 • 总要求：表土平整、耕层深厚、疏松；养分供应充足、水分供应适宜。 ◆土壤耕作的重要意义 •土壤耕作的经常性 •土壤耕作是一项耗费较大的农业技术 •土壤耕作效应的多重性 因此，研究采取适合的土壤耕作技术，对减轻劳动强度、节约能源、增加产量、提高经济效益、保护生态环境都有重要意义。

3. 覆盖层 ◆土壤耕作的任务 • 调整耕层构造 • 创造深厚的耕层和适宜的播床 • 翻埋残茬和绿肥，混和土壤 • 防除杂草和病虫害 播种层，种床层 耕作层 稳定层 根床层 犁底层 心土层

4. 二、土壤耕性与耕作质量 ◆土壤力学性质 土壤耕作中的诸多问题，如耕作难易、耕作质量、土壤压板、土壤粘闭等问题都与土壤力学性质有关。 •土壤的粘结性:土粒通过各种引力而互相粘结在一起的性质。它使土壤具有抵抗机械破碎的能力，增加耕作时的阻力，并影响耕作质量，阻碍植物根系的发育。 •土壤的粘着性:在湿润的状态下土壤粘着与其他物体表面的性能。这种性质在耕作时粘着农具，增加摩擦阻力，造成耕作困难，整地质量低。 • 土壤的可塑性:土壤在湿润状态下，可由外力塑造成各种形状，当外力消失和土壤干燥后，仍能保持其形状的性能。在土壤可塑性范围内耕作，阻力既大，又会使土壤沿犁壁塑成泥块和长条，不能达到破碎土块的目的。

5. 各种质地土壤的塑性值（含水量％） ◆影响土壤粘结性、粘着性、可塑性的因素 • 土壤质地 土壤越细，接触面越大，粘结性、粘着性和塑性越强

6. 土壤结构 具有良好结构的土壤，土粒凝聚成土团，土粒间接触的总面积减少了，因而粘结性和粘着性降低。 • 土壤腐殖质含量 腐殖质颗粒的粘结力和粘着性比粘土颗粒小得多，同时也由于腐殖质能促进良好结构形成，减少土壤的分散度，腐殖质含量增加可减弱粘土的粘结性和粘着性。 • 土壤水分 土壤水分对粘结性、粘着性和塑性强弱都有很大影响。粘重的土壤在一定含水量范围内随着干燥过程，粘结力急剧增加，但砂质土壤的粘粒含量低，粘结力很弱。

7. ◆土壤耕性与宜耕期 •土壤耕性：在耕作过程中，土壤物理机械特性（粘结性、粘着性、可塑性等）的综合反应。 •影响耕性的主要因素：土壤质地、土壤有机质和土壤水分。 •粘土的粘结性、粘着性和可塑性都较强，因此粘土耕性差，沙土三者最小，疏松易耕，壤土介于两者之间。土壤有机质含量高、结构好的土壤耕性好。 •土壤含水量综合影响土壤的诸多力学特性，因此对耕性影响很大。土壤水分在短期内变化很大，是影响耕性最活跃的因素。 •土壤耕作应选择在粘结力、粘着力和粘结力较小的时期内进行。 •宜耕期：土壤含水量适宜耕作的时段范围。

8. 土壤含水量与土壤宜耕性的关系

9. 三、土壤耕作措施与作用 ◆土壤耕作的目标，是通过翻耕、深松耕、旋耕、耙地、耱地、镇压、中耕等土壤耕作措施实现的。根据各项措施对土壤耕层影响范围和大小及消耗动力的多少，可区分为土壤基本耕作和表土耕作两大类型。 土壤耕作措施 基本耕作措施 表土耕作措施 翻 耕 深 松 耕 旋 耕 耙 地 耱 地 中 耕 镇 压 做 畦 起 垄

10. ◆土壤基本耕作 •土壤的基本耕作包括翻耕、深松耕、旋耕等形式。 ◆翻耕：用有壁犁将土壤耕层上下翻转并随之疏碎的一种耕作方法。 •作用：翻转土层，有利耕层熟化，调整养分垂直分布，掩埋残茬、杂草、肥料； 疏松耕层，增加土壤通透性，降低土壤紧实度，增加水分渗透，减少径流； 创造粗糙的土表状况，有利干湿交替和冻融交替，促进土壤熟化和松散，有利接纳雨水。 •缺陷：消耗大量动力和时间，增加成本； 加剧水土流失，坡地上尤为严重；  过多的生土翻上来，来不及熟化，可能影响当季作物生长： 4需辅以复杂的表土耕作措施，影响及时播种；

11. 5)大型机械在农田频繁行走,易导致土壤压实； 6)干旱区翻耕土壤水分易散失； 7)翻耕要在作物收获后和适宜的土壤含水量条件下进行，在时间上受到限制。 •工具：铧犁、圆盘犁、直联式犁等 •方法：犁平切土垡犁壁抬升土垡破碎垡片翻转并抛到犁沟中 因犁壁形状不同，翻耕的程度可分为:全翻垡、半翻垡、分层翻垡 三种翻耕方法土垡翻转示意图

13. • 翻耕时期： 最好在前作收获后，土壤宜耕期立即进行，及时将地面的残茬和杂草 翻入土中，让其腐烂，减少杂草和病虫害危害后作物。 南方—— 多在秋、冬季进行 北方——伏耕优于秋耕又优于春耕 • 翻耕深度： 耕深的确定要综合考虑作物种类、气候、土壤和效益等因素。 从作物考虑，耕地深度应以根系集中分布的范围为度。 从土壤特性看，粘土通透性差，土壤潜在肥力较高，深耕增产的效果较显著。 一般来说，耕深旱地以20－25cm，水田以15－20cm为宜。

14. ◆深松耕：以无壁犁、深松铲、凿形铲等松土农具对耕层进行全田或间隔的深位松土。◆深松耕：以无壁犁、深松铲、凿形铲等松土农具对耕层进行全田或间隔的深位松土。

15. •与翻耕法相比，优点是：分层松耕，不乱土层；•与翻耕法相比，优点是：分层松耕，不乱土层； 松土深度深； 耕作时间灵活。 • 缺陷：例如不能翻埋肥料、残茬和杂草，一般深松的田地，杂草较 多，易发生草荒。 • 深松耕法比较适合干旱半干旱地区和丘陵地区，以及耕层土壤瘠薄、不宜深耕的盐碱土、白浆土地区。

16. ◆旋耕：采用旋耕机进行，旋耕深度变化较大，大型机械旋耕深度达16－18cm，可看作基本耕作措施，而一般手扶拖拉机耕深仅7－10cm，则可看作表土耕作措施。◆旋耕：采用旋耕机进行，旋耕深度变化较大，大型机械旋耕深度达16－18cm，可看作基本耕作措施，而一般手扶拖拉机耕深仅7－10cm，则可看作表土耕作措施。 •作用：松土、碎土、灭茬、灭草等 •优点：省工、省时、成本低 •缺陷：一般深度较浅，水旋耕对土壤结构破坏大，长期旋耕易导致耕层变浅与土壤理化性状变劣。

17. ◆表土耕作：•表土耕作是配合基本耕作所进行的辅助性措施，其作用范围一般在0~10cm。 比较普遍的措施有耙地、耱地、中耕、镇压、作畦、起垄等。 ◆耙地 • 工具：钉齿耙、圆盘耙、震动耙 • 作用：灭茬、除草、破除板结、平地 • 时期：播前、苗期使用 • 深度：5厘米左右，可达10厘米

18. ◆中耕 • 工具：机引中耕机、畜力牵引锄、手锄 • 时期：作物生长过程进行的表土耕作措施，深度5-10厘米 • 作用： • 灭草、控苗、松土、调墒、培土、调温

19. ◆镇压 • 工具：木磙、石磙、机引镇压器 • 作用：压实土层，防风蚀、水蚀，保墒、提墒、碎土、平土 • 深度：3-4厘米，重压可达9-10厘米 • 注意：土壤水分过多的粘重土壤、盐碱地不宜使用

20. 四、少耕与免耕 ◆少耕、免耕的发展背景 对传统耕作的思考，首先是由它导致的生态问题。能源、劳力，不利经济效益的提高，也促使人们对传统耕作进行重一方面，由于频繁的耕作，消耗大量新评价。 1943年，美国农学家E H Faulkner 出版《犁耕者的愚蠢》一书，首先明确提出了反对进行土壤耕作的看法，并试验采用圆盘耙（不用犁）耙地，并把残茬留在地面的耕作方法。上世纪40年代末50年代初化学除草剂以及后来免耕播种机的出现，则为少免耕提供了技术上的保障。从上世纪50年代起，在美国等发达国家开始进行少免耕研究，经过几十年的发展完善，少免耕已发展成为一种重要的耕作方法，在世界范围内被广泛采用。

21. ◆少耕法：在常规耕作基础上尽量减少耕作次数、强度、面积的一类耕作方法。◆少耕法：在常规耕作基础上尽量减少耕作次数、强度、面积的一类耕作方法。 •国外少耕法的主要形式有： 耕播法：翻耕后即进行播种，不进行表土平整或镇压，地表保持粗糙状态。 条状耕播法：将土壤耕作面局限在播种行上，行间土壤不进行耕作，残茬遗留在播种行的中间以保护土壤，抑制杂草发生。 松土播种法：前作收获后，不进行翻耕，而用圆盘耙耙地8~10cm，然后播种，或耙地播种一次完成。 4：减少中耕次数或免去中耕。

22. ◆免耕法：又叫零耕、茬地直播，指作物生产过程中既不进行播前耕整土地，又不进行播后土壤管理，直接在茬地上播种并采用化学除草的土壤耕作类型。◆免耕法：又叫零耕、茬地直播，指作物生产过程中既不进行播前耕整土地，又不进行播后土壤管理，直接在茬地上播种并采用化学除草的土壤耕作类型。 •欧美免耕法由三个环节（特点）组成： 残茬覆盖。 使用免耕播种机。 化学除草。 ◆我国少免耕的形式 灭茬少耕（耙茬少耕） 板茬播种或移栽 套播免耕 4机械化桔秆覆盖免耕

23. ◆少耕、免耕的依据： 生物和自然作用可代替机械耕作 用化学措施代替机械耕作 用新型机具代替传统机具 4 作物生长需要适宜的土壤容重 ◆少免耕的应用条件： 配合植被或秸秆残茬覆盖农田 配备具有高效能的化学除草剂除草 需有一次完成多种作业的耕播机 4收获机要具有茎秆切碎的附加装置

24. ◆少免耕的优点 •少、免耕的产量效果受到气候、地形、土壤特征、管理等综合因素的影响。国外的实践证明，少耕、免耕在半干旱地、坡地上收效最好，而在排水不良、土质粘重、肥力瘠薄的土壤上应用效果不好。 不同质地土壤少免耕对稻麦产量的影响

25. •减少土壤结构破坏，增加土壤有机质积累 • 防止水土流失和风蚀 玉米槎 10%坡度 粉壤土 常规耕作 免耕 相对侵蚀降低(%) 土壤流失量(吨/英亩) 大豆槎 5%坡度 粉粘壤土 常规耕作 免耕 地表覆盖% 降水量(英寸/小时)

26. ◆少免耕的缺点 •应用条件繁琐 •多年少免耕后下耕层土壤有变紧趋势，不利高产

27. • 耕层上层富化下层贫化，作物易早衰

28. • 影响有机肥、化肥、残茬的翻埋，氮肥表施利用率低 • 杂草、虫害加重 • 残茬覆盖导致地温下降和产生他感作用 五、土壤耕作制 ◆土壤耕作制（soil tillage system），指依据作物对土壤的要求和当地自然经济条件所制定的与种植制度相适应的土壤耕作体系。 ◆ 制订土壤耕作制的依据 •适应当地的气候、土壤条件 •根据作物和种植制度的要求 •与生产条件相适应 •根据综合效益评价

29. ◆ 土壤耕作制类型 土壤耕作制可以从不同角度进行划分，可分为水田土壤耕作制与旱田土壤耕作制，干旱区土壤耕作制与湿润区土壤耕作制，平地土壤耕作制与坡地土壤耕作制，传统土壤耕作制、保护性土壤耕作制、少免耕制与轮耕制等。 ◆ 保护性土壤耕作制 我国北方旱作地区和南方丘陵山区 以水土保护为重要目标 包括秸秆覆盖耕作法（免耕覆盖、深松覆盖）、等高耕作法、沟垄耕作法、蓄水聚肥改土耕作法等 少免耕制 由连续少免耕组成的耕作制。少免耕方法能否连续采用，是少免耕制建立的关键问题。 ◆

30. ◆ 轮耕制 •不同耕法有不同的作用和有优缺点。 •传统的翻耕耕作，有利于加深耕层，疏松土壤，扩大库容，翻埋秸秆，深施基肥，消灭杂草等功能，但程序多，花工多，耗能大，延误农时，易造成水土流失和养分的耗散，且对气候变化的应变性差。 •少免耕不乱土层，保持土壤原状结构的肥力分布梯度，适期早播，利于早发壮苗，节本省工。但随着少免耕年限的延长，土壤养分、作物根系、微生物种群、杂草种子等趋于表层富集，导致土壤库容小，供肥能力差，草害严重，作物易出现早衰倒伏的现象等。 • 轮耕在我国有广泛的适应性。

31. 第二节 土地肥力管理 一、土壤肥力的概念与评价 ◆ 土壤肥力：指土壤从营养条件和环境条件方面，供应和协调植物生长的能力。土壤肥力是土壤物理、化学和生物学性质的综合反映。 ◆ 土壤质量：土壤在生态系统界面内维持生产，保障环境质量，促进动物与人类健康的能力。

32. ◆ 土壤肥力和土壤质量的评价 对土壤肥力和土壤质量进行定量评价，是进行土壤管理的重要依据。土壤肥力和土壤质量的定量评价包括选择评价因素并确定其权重、土壤质量的单因素评价和综合评价。 ◆ 评价指标的选择应考虑代表性、灵敏性、通用性和经济性的要求。黄 昌勇等（2000）提出的土壤质量评价体系框架。 土壤质量指标体系

33. ◆ 吴启堂等（1995）选择10个性状作为土壤生产力的指标，即质地、耕层厚度、pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、容重、CEC，这些测定指标具有测定方便的优点。 ◆ 单指标评价是每个评价因素对土壤质量的作用方式。确定土壤评价因素指标值的作物反应类型和临界值是单因素评价的两个重要内容。评价因素指标值与作物反应（产量）之间主要表现为“S”型曲线、反“S”型曲线、抛物线（梯型）三种关系。王建国等提出对山东泰安市土壤质量评价指标体系、反应类型和临界值：

34. ◆ 土壤培肥的意义 • 营养培肥地力与植物营养：即使在施用化肥的情况下，土壤有机氮的矿化对作物的生育仍然是重要的。 • 作物高产与土壤肥力 ：江苏省农林厅对武进县101块田块进行跟踪测定表明二者之间有密切的关系。 小麦、水稻产量与土壤肥力之间的关系（江苏盐城)

35. 结构培肥土壤与高效优质高产：欲获取相同的产量，土壤肥力高的土壤需较少的肥料投入则是肯定的。另外，土壤肥力与优质生产关系也很密切。结构培肥土壤与高效优质高产：欲获取相同的产量，土壤肥力高的土壤需较少的肥料投入则是肯定的。另外，土壤肥力与优质生产关系也很密切。 综合肥力

36. 肥力高的土壤，具备以下特征： ①具有充足的水分、养料、空气等土壤肥力因素； ②具有良好的土壤肥力条件，使土壤水、肥、气、热协调存在； ③没有或较少有土壤感染的不利作物生长的有害因素 所以，养地应包括土壤肥力因素、土壤肥力条件、土壤环境改善三方面。 在生产上，特别是在我国南方地区，养地面临的三个普遍要求是： ①防止水土流失，保持深厚的土壤耕层； ②提高土壤有机质含量，从而提高土壤保肥供肥性能，改善土壤结构； ③保持各主要养分元素的平衡和协调供应。 二、土壤培肥的途径与技术◆农田有机质和养分平衡

37. ◆ 农田土壤有机质平衡 • 土壤有机质输入和输出量的大小，直接决定了土壤有机质的平衡和动态变化。 • 土壤输出在土壤侵蚀很小的情况下主要是土壤有机质的矿化，矿化量按下式计算： OMMIN=WS×OM×RMIN×10-3 其中，OMMIN为土壤有机质年矿化量（kg/hm2），WS为单位面积农田耕 层土壤重量（kg/hm2），OM为耕层土壤有机质含量（g/kg），RMIN为土壤有机质年矿质化系数（%）。 • 土壤有机质的积累主要依赖进入土壤有机物料的腐殖质化，一定量的有机物料形成土壤有机质量，与有机物料有机碳的含量和腐殖化系数有关。

38. 我国不同地区有机质物料的腐殖化系数 • *括号内数字为测定值个数。（黄昌勇等，2000） • 土壤有机碳转换成土壤有机质的系数一般取1.724

39. ◆ 土壤养分平衡 • 土壤养分平衡包括土壤养分投入—输出的平衡和土壤内部各亚组分间的平衡，计算时可用全项目平衡分析与部分平衡分析。 • 全平衡分析：分析时考虑全部收入支出项 农田系统养分主要输入与输出

40. 部分平衡分析：只考虑主要收入、支出项。主要输入项有种子、施肥、生物固氮，主要输出项对于磷、钾素，主要是作物吸收，而对于氮素除了作物吸收，还有氨的挥发、反硝化等。部分平衡分析：只考虑主要收入、支出项。主要输入项有种子、施肥、生物固氮，主要输出项对于磷、钾素，主要是作物吸收，而对于氮素除了作物吸收，还有氨的挥发、反硝化等。 • 在耕作研究中，一般采用部分平衡法。 • 土壤收支平衡与土壤养分状况有密切的关系。

41. 土壤速效磷钾与作物系统磷钾平衡量之间关系YP和YK为长期试验前后土壤速效磷和速效钾的变化量（mg/kg），Xp和XK分别为长期试验期间农作系统磷和钾的部分平衡量（kg/hm2）。土壤速效磷钾与作物系统磷钾平衡量之间关系YP和YK为长期试验前后土壤速效磷和速效钾的变化量（mg/kg），Xp和XK分别为长期试验期间农作系统磷和钾的部分平衡量（kg/hm2）。

42. ◆ 土壤培肥制 • 无机农业施肥制：以化学肥料作为主要养地手段的养地制度。 • 有机农业施肥制：基于对化学肥料施用可能会引起土壤肥力的下降、破坏环境、消耗大量无机能、产品质量下降的担心而出现的有机农业，不主张施用化肥。 • 有机无机结合的施肥制: 有机肥与化肥各有优缺点，采用有机无机相结合的方式，可以取长补短，相互促进。 ◆ 土壤培肥的主要技术 培肥地力的措施，不同地区各有不同，主要包括土壤耕作、灌溉排水、客土等物理养地手段，施用化肥、微肥、石灰、土壤结构改良剂等化学养地手段，秸秆还田、种植绿肥、施用厩肥、轮作、放养红萍、稻田养鱼、稻田养蟹等生物养地手段。

43. ◆ 建立用养结合的种植制度 • 不同种植制度由于组成作物的特性和耕作施肥栽培的措施不同，从而对土壤肥力产生影响。 不同种植制度土壤肥力变化

44. 近几年，我国在发展高效农业过程中，形成了农田种菇、稻田养鱼、稻田养蟹、稻田养虾、稻萍鱼等多种高效种养结构。近几年，我国在发展高效农业过程中，形成了农田种菇、稻田养鱼、稻田养蟹、稻田养虾、稻萍鱼等多种高效种养结构。

45. 冬水田几种模式的土壤性质变化

46. ◆ 积极推行秸秆还田技术 • 农作物秸秆直接还田技术问题分析 秸秆直接还田技术推广的主要障碍有： ①机械不配套，农机与农艺脱节； ②影响农事操作； ③秸秆量过大； ④秸秆直接还田，使农作物病虫害加重； ⑤能源消耗、成本大，费工费时。

47. 秸秆还田的综合效应 ①肥田改土效应； ②生态效应； ③增产效应 ◆ 化肥和有机肥 ◆ 养分平衡施肥 • 养分平衡施肥是土壤培肥的重要措施，在现代农业中起着主导性作用。不能只从当季考虑，还必须有施肥长期效应的观点，才能正确认识和计算肥料利用率和施肥量及土壤养分盈亏量。

48. 传统的养分平衡施肥方法，是根据目标产量施肥量、土壤供肥量及当季肥料利用率计算。传统的养分平衡施肥方法，是根据目标产量施肥量、土壤供肥量及当季肥料利用率计算。 此种方法存在的问题： ①土壤供肥量难以估计； ②肥料利用率影响因素多变化大，本身受施肥量影响很大，用来计算施肥量，结果不稳定，也存在逻辑上的矛盾； ③与土壤养分平衡没有直接关系，不能预测对土壤养分肥力的影响。 • 研究得出，我国实际氮肥累加利用率在60％－70％之间，世界在50％－60％之间 世界氮素肥料多年利用率（％）

49. 氮素养分平衡公式： 计划施用养分量（无机＋有机＝目标产量所需养分量/肥料累加利用率。 • 对于磷、钾的计划施用量计算方法是： 肥料需要量＝目标产量养分吸收量/总回收率 磷或钾的总回收率（％）＝（作物总带出量＋土壤盈亏量）/施用×100 • 根据定位试验结果计算，磷的总回收率在84.3%－95.9％之间 长期定位施肥对土壤磷素平衡的影响（P2O5 kg/hm2/a）

50. 钾肥一般有较高的总回收率。据试验测定在高肥力土壤上小麦、玉米的钾总回收率达到94.3%。油菜在中、低肥力下的钾总回收率分别达到87％和80％。钾肥一般有较高的总回收率。据试验测定在高肥力土壤上小麦、玉米的钾总回收率达到94.3%。油菜在中、低肥力下的钾总回收率分别达到87％和80％。 • 对养分平衡施肥增加土壤养分含量矫正作用: 磷或钾肥料需要量＝目标产量养分吸收量/总回收量×(0.8+0.4×(土壤养分临界值－土壤养分含量)) /土壤养分临界值 对土壤磷、钾养分的临界值，水稻一般取Olsen-P 10mg/kg，其他作物取15mg/kg，钾的临界值一般为100mg /kg。 ◆ 营养平衡分析方法