土壤耕作

2007-11-15耕作学-土壤耕作与农田生态管理5土壤耕作1.什么是土壤耕作及土壤耕作的作用？2.说说你所知道的土壤耕作技术类型和土壤耕作制类型。第一节土壤耕作技术原理Lipiec1J.Int.Agrophysics,2003,17,61–69Lipiec1J.Int.Agrophysics,2003,17,61–69容重Bulkdensity(Mg/m3)籽粒产量Grain根系生物量Roots籽粒：根系Garin:Roots(Mg/hm2)Barely-Chemozemtypicalheavyloamy0.951.942.310.841.152.051.791.141.351.161.170.99Millet-Greyforestpodzolizedlightloam1.063.542.311.531.244.061.982.051.343.881.732.241.513.201.292.42美国的“黑风暴”一、土壤耕作史简单回顾土壤耕作：通过农机具的机械力量作用于土壤，调整耕层和地面的关系，为作物播种、出苗和生长发育提供适宜的土壤环境的农业技术措施。自然力生物力农田土体主要层次稳定层犁底层心土层覆盖层种床层表土层：约0～10cm，受气候条件和耕作栽培措施影响较大。覆盖层（0～3cm），种床层（3～10cm）稳定层:（10～20，30cm）,又称根系活跃层，一般根系分布较多，是作物对养分、水分、空气要求的敏感地带。该层的土壤物理性状、蓄水和保水和供水供肥能力对作物生长发育有重大影响。农田土体主要层次•心土层：（30－50cm）土壤结构紧密，受外界影响较小，肥力因素较为稳定，物质转化慢，对耕层肥力和作物生长有影响。•犁底层：在土壤深耕时，常因农具力的作用和底土塑性较强，在耕层和心土层之间形成了容重较大，封闭式的犁底层。犁底层减弱了耕层和心土层底能量和物质流通。稳定层犁底层心土层覆盖层种床层耕层：又称熟土层，是农业耕作经常作用的土壤、也是作物分布的主要层次，通常厚约15～25cm。Tilth（SSSA,1987)canbedescribedasthephysicalconditionofsoilasrelatedtoitseaseoftillage,fitnessasaseedbedanditsimpedanceforseedlingemergenceandrootpenetration.二、土壤耕作的任务1.调整耕层三相比2.创造深厚的耕层与适宜的播床3.翻埋残茬、肥料和杂草4.消灭病虫害作物对耕作层的要求协调的水、肥、气、热的土壤环境水气矛盾水热矛盾水肥矛盾有关指标：孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度松紧度与容重、机械阻力1.调整耕层三相比空气、水分土壤粒子：矿物质、有机质•水气矛盾•水热矛盾•水肥矛盾耕层土壤的三相矛盾固相液相气相（1）水气矛盾（2）水热矛盾•土壤含水多，土壤温度升降慢，变化平稳；土壤水分少，空气多，地温升温快。05101520253011-Apr18-Apr24-Apr2-May9-May16-May23-May地温（℃）带状耕作凿耕免耕耕作方式对耕层土壤地温的影响（测定时间4:00-5:00PM）Karlenetal（3）水肥矛盾•水气、水热矛盾影响到土壤微生物的种类和生物化学活性强度以及养分的积累和释放。土壤水分、温度和空气适宜时，微生物活动旺盛，有利于土壤养分的供应。耕作方式对土壤全C及蚯蚓数量的影响全C（g/kg）蚯蚓数量个/m2免耕2478凿耕1652翻耕1153Karlenetal2.创造深厚的耕层与适宜的播床（1）深厚的耕层•深厚的耕层，有利于作物根系发育，进而促进地上部分生长而增产；土壤养分供应充足，增大根冠比。•耕层加深具有一定的难度机械动力、作业成本、气候、土壤作物增产与耕层加深不呈直线相关增加耕层必须与施肥配合（2）适宜的种床•平、碎：地面平整，土壤表面无坷垃•上虚下实•低湿地要作畦、作垄；风沙区保持一定的粗糙度，开沟作垄；干旱半干旱地区，表土层不要太松；气候寒冷地区，垄作提高地温；坡耕地，等高种植沟垄种植减少水土流失翻埋残茬、肥料和杂草消灭病虫害调整耕层三相比创造深厚的耕层与适宜的播床翻埋残茬、肥料和杂草三土壤耕作的实质（中心任务）使水肥气热等因素协调供应作物，关键是土壤三相的比例适宜，土壤固相、液相、气相在耕层达到合理的位置和结构，即耕层构造的各要素之间比例协调。耕层构造：是指耕层内各个层次中矿物质、有机质与总孔隙之间及总孔隙中毛管孔隙与非毛管孔隙的比例关系。免耕0-5cm土壤横截面翻耕0-5cm土壤横截面（朱文珊等，1989）采取合理的耕作措施!!!第二节土壤耕作措施一、土壤耕作措施与作用（一）土壤耕作措施对土壤的影响1.松碎土壤2.翻转耕层3.混拌土壤4.平整地面5.压紧土壤6.开沟培垄，挖坑推土，打埂作畦二、土壤耕作措施的主要类型及作用（一）基本耕作（Basictillage),又称初级耕作（Primarytillage），指入土较深，作用强烈、能显著改变耕作物理性状，后效较长的一类耕作措施，如翻耕、深松耕、旋耕。（二）表土耕作，又称次级耕作（Secondarytillage),是在基本耕作的基础上采用入土较浅，作用强度较小，旨在破碎土块，平整土地，消灭杂草，为作物创造良好的播种出苗和生产条件的一类土壤耕作措施，一般不超过10cm。（一）基本耕作1.翻耕翻耕是世界各国采用最普遍的一种耕作措施。主要工具是铧式犁，先由犁铧平切土垡，再沿铧壁将土垡抬起上升，进而随犁壁形状使垡片逐渐破碎翻转抛到右侧犁沟中去。（1）翻耕对土壤的作用一是翻土，可将原耕层上层土翻入下层，下层土翻到上层；同时也有翻埋作物根茎、化肥、绿肥、杂草以及防除病虫害的作用。二是松土，土壤耕层上下翻转后，使原来较紧实的耕层翻松，对增加耕层厚度，增加土壤通透性。三是碎土，犁壁有一曲面，犁前进的动力使垡片在曲面上破碎，进而改善结构，松碎成团聚体状态（水分适宜时）。（2）翻耕的优缺点•使土壤耕层上下翻转后比较疏松，有利于接纳雨水，翻埋杂草、肥料与根茬；增加耕层厚度，提高土壤透气性，促进好气性微生物活动和养分矿化。•人力物力消耗大，加剧了土壤流失（尤其是坡耕地），蒸发强烈，影响及时播种，在非宜耕地上易形成大土块不利于种子发芽出苗等。（3）翻耕方法由于采用的犁，其犁壁形式不同，垡片的翻转有全翻垡、半翻垡和分层翻垡三种。左：全翻垡中：半翻垡右：复式犁分层翻垡图5—1三种翻耕方法示意图全翻垡：采用螺旋型犁壁将垡片翻转180°，翻后垡片覆土严密，灭草作用强，特别适用于耕翻牧草地、荒地、绿肥地或感染杂草严重的地段。但消耗动力大，碎土作用小，不适宜熟耕地。半翻垡：多采用熟地型犁壁将垡片翻转135°，翻后垡片彼此相叠覆盖成瓦状。这种方式耕作阻力小，兼有较好的翻土和碎土作用，适用于一般耕地。目前我国机耕多采用这种方法。但该法垡片覆盖不严，灭草性能不如全翻垡。分层翻垡：使用带有前小铧的复式犁，是前苏联B·P·威廉斯为草田耕作特别设计的利于多年生牧草耕翻的翻耕工具。因为分层耕翻，具有垡片翻转覆盖严密、减轻犁耕阻力的功效。还有使表层土壤已经毁坏了的团粒结构，在翻转后处于覆盖严实的欠缺空气的厌氧条件下，重新恢复团粒结构的能力。这是威廉斯复式犁分层翻垡的主要目的所在。不过复式犁耕作时运转技术要求较高，我国较少使用。（4）翻耕时期一年一熟或二熟地区，在夏、秋季作物收获后以伏耕为主，秋收作物后和秋播作物前为秋耕主要时间。对于水田、低洼地、秋收腾地过晚或因水分过多无法及时秋耕的，才进行春耕。故有伏耕、秋耕和春耕三种类型。北方地区伏、秋耕比春耕更能接纳、积蓄伏秋季降雨，减少地表径流，对贮墒防旱有显著作用。伏、秋耕比春耕能有充分时间熟化耕层，改善土壤物理性状，能更有效地防除田间杂草，并诱发表土中的部分杂草种子。盐碱地伏耕能利用雨水洗盐，抑制盐分上升，加速洗盐效果。总之，就北方地区的气候条件及生产条件而论，伏耕优于秋耕，早秋耕优于晚秋耕，秋耕又优于春耕。我国南方耕翻多在秋、冬季进行，利用干耕晒垡、冬季冻凛，以加速土壤的熟化过程，又不致影响春播适时整地。播种前的耕作宜浅，以利整地播种。（5）翻耕深度一般情况下：①土层较厚，表、底土质地一致，有犁底层存在或粘质土等，翻耕可深些。②土层较薄，砂质土，心土层较薄或有石砾的土壤不宜深耕。③水田翻耕深度不宜超过犁底层。④在干旱、多风、高湿地区不宜深耕，否则会造成失墒严重，提墒困难。⑤翻地越深，生土翻到地面也越多，不利于作物的生长发育。⑥耕地深度还要根据农机具性能和经济效益而定，畜耕的浅些，机耕的深些。⑦从耕地加深的增产效果和增加经济效益来看，各种作物不同。（6）翻耕后效翻耕有一定的后效期，即翻耕创造的疏松耕层能保持一定的时间。我国北方旱作农田翻耕后有2—3年后效，灌溉农田有1—2年后效。因此，土壤不必年年翻耕，否则矿质化过快，土壤养分耗损大，且不经济。然而，为消除水田的还原性毒害物质，水田连年翻耕仍属必要。•当前，我国耕翻深度，畜力犁一般为13-16cm，机引犁为20-22cm。耕翻越深，耕作效率越低，成本越高。因此，深耕时必须考虑到经济效益，目前以不超过25cm为宜。不同国家对耕翻深度的看法也不同，美国认为15-16m偏浅，英国、德国认为18-20cm适中,日本认为25-30cm偏深．•总之，耕翻深度的确定要考虑气候、土壤状况、作物特点与要求、农机具性能及经济效益等诸因素。由于我国实施联产承包责任制后，每户农民的耕地规模较小，机具动力也较小，造成土壤耕作深度均变浅。（一）基本耕作2.深松以无壁犁、深松铲、凿型铲对耕层进行全面的（无壁犁或靴式犁）或间隔的（凿形铲或铧形铲）深位松土，不翻转土层。耕深可达25—30cm，最深为50cm。深松的作用特点：（1）与翻耕相比，只松不翻、不乱土层是深松耕的最大特点。（2）深松耕可以分散在各个适当时期进行，避免翻耕作业时间过分集中，做到耕种结合和耕管结合，可以间隔深松，做到纵向虚实并存，节省动力；深松耕可以打破翻耕形成的犁底层，利于降水入渗，增加耕层土壤持水性能。3ZSF-1.86T2宽幅中耕深松追肥机3Z-2窄幅中耕深松追肥机（3）深松耕可以保持地面残茬覆盖，防止风蚀，减轻土壤水分的蒸发，雨水多时可以大量吸收和保存水分，防旱防涝。（4）盐碱地深松耕，可以保持脱盐土层位置不动，减轻盐碱危害。（5）深松耕的不足之处是翻埋肥料、残茬和杂草的作用效果差，地面比较粗糙等。（6）适合于土层深厚的干旱、半干旱地区，以及耕层土壤瘠薄，不宜耕翻的盐碱土、白浆土地区。基本耕作3.旋耕（1）运用旋耕机进行旋耕作业，既能松土，又能碎土，地面也相当平整，集犁、耙、平三次作业于一体。（2）旋耕多用于农时紧迫的多熟制地区和农田土壤水分含量高、难以耕翻作业地区。用于水田或旱地，一次作业就可以进行旱地播种或水田插秧，省工省时，成本低。2007-11-15耕作学-土壤耕作与农田生态管理旋耕的深度与时期临播前旋耕，深度不能超过播种深度，否则因土壤过松，不能保证播种质量，也不利于出苗。旋耕机按其机械耕作性能可耕深16—18cm，故应列为基本耕作措施范畴。实际运用中常只耕深10—12cm，从国内实践看，无论水田旱地，多年连续单纯旋耕，易导致耕层变浅、理化性状变劣，故旋耕应与翻耕轮换应用。（二）表土耕作•1.耙地(harrowing):浅耕灭茬，破碎垡块或坷垃，破除板结，除草，增强麦苗抗性圆盘耙、钉齿耙、弹齿耙时间：收获后、翻耕后、播种前、播后出苗前、幼苗期南北朝的耙2007-11-15耕作学-土壤耕作与农田生态管理2007-11-15耕作学-土壤耕作与农田生态管理表土耕作2.耱地（dragging）：耙地后地平土、碎土作业，一般用于表土。耱可以联结在耙后面，可以在播种后。•碎土、轻压、防止透风跑墒等，水田平整田面，细碎土壤3.中耕（intertill）：作物在生长过程进行地表土耕作措施，起到疏松表土、保水、减少地面蒸发、湿润地区蒸散水分地作用，调节地温，消灭杂草等。耕作学-土壤耕作与农田生态管理表土耕