农业基础知识

农业基础知识一、农业与农业生产分析（一）农业的概念及在国民经济中的地位1．农业的概念2．农业在国民经济中的地位3．农业的起源与发展（二）农业生产分析1．农业生产的实质与特性2．农业生态系统二、农业资源与植物生活因素（一）农业资源与合理利用1．农业资源的类型2．农业资源的基本特性及合理利用（二）植物生活因素1．生活因素学说2．生活因素的规律3．控制植物生活因素的途径三、土壤与土壤培肥（一）土壤的概念及形成1．土壤的概念2．土壤的形成（二）土壤的组成1．土壤的固相组成2．土壤的液相部分3．土壤的气相部分（三）土壤的性质1．土壤的物理性质2．土壤的物理机械性质3．土壤的化学性质4．土壤胶体（四）土壤的合理利用1．生物措施2．物理措施3．化学措施4．防护措施（五）土壤肥力与土壤培肥1．土壤肥力与地力2．土壤养分3．有机肥料4．化学肥料5．合理施肥四、农作物机械化栽培（一）农作物的分类与类型1.作物的概念2.农作物的分类（二）农作物的产量及产量构成因素1.作物的产生2.作物的产生构成因素（三）农作物生长发育过程1.冬小麦生长发育过程2.玉米生长过程3.大豆生长发育过程4.油菜生长发育过程5棉花生长发育过程（四）小麦机械化栽培1.机械化栽培特点2.机械化栽培措施（五）玉米机械化栽培1.机械化栽培特点2.机械化栽培措施五、农作物种植（一）作物布局1.作物布局的概念及意义2.影响作物布局的主要因素（二）种植方式1．单作2．混作、间作3．套种4．复种（三）种植体系1．连作2．轮作六、农田土壤（一）土壤耕作与土壤耕作制度1．土壤耕作2．土壤耕作制度（二）土壤培肥制度1．土壤培肥制度的概念2．制订土壤培肥制度的原则七、农田防护制度（一）保护农田是当前农业生产中的当务之急（二）防治水力侵蚀1．什么是水力侵蚀？2．影响水蚀的因素3．防治水蚀的措施（三）防治风力侵蚀1．什么是风力侵蚀？2．影响风蚀的因素3．防治风蚀的措施农业基础知识一、农业与农业生产分析（一）农业的概念及在国民经济中的地位1．农业的概念关于农业的概念，最初无论是在我国还是在国外，都是专指耕耘土地以栽培农作物而言。如两千多年前，我国《汉书·食货志》所说：“辟田殖谷曰农”。辟土即开辟农田，殖谷即种植五谷。也就是说，农业就是开辟农田，以种植五谷的意思。这是农业最狭意的讲法，也是几千年来传统农业的基础形态与基本概念。后来，随着社会的发展，人类需求日趋复杂，因此农业的范围也便日渐广泛。到了现代，农业的概念可以说是，人类利用土地，通过生物有机体的生理机能，把自然界的能量和物质转化为人类所需各种生活物品的生产事业。这里所指的生物已不仅只限于植物的栽培，动物饲养和微生物的利用也包括在内；这里也指的土地，已不单纯指的是地球外面的陆地部分，连江、河、湖、海等各种水域也包括在内。也就是说，凡是利用陆地及水域以从事动、植物生产的，都可称为农业。因此，农作、园艺、森林、畜牧、渔业以及农林、畜产品的加工业都属于农业的范围，甚至有人还把虫业、微生物包括在内，这是农业最广义的讲法。广义农业中的“农作”包括粮食作物、经济作物、饲料作物以及绿肥作物的栽培；“园艺”包括蔬菜、果树和花卉的栽培；以上两项统称为种植业；“森林”包括森林的营造、抚育、防护、采伐、运输和更新等；“畜牧”包括畜、禽的培育与饲养；“渔业”或称水产业，包括养殖业和捕捞业；“虫业”包括养蚕、养蜂等；“微生物业”包括农产品加工中的酿造等；“副业”包括小量的野生植物采集、野兽（禽）的捕猎、农产品加工、农村手工业、建筑业、运输业、商业等。据此，可以说农业是包括农、林、牧、副、渔等行业在内的一个多部门产业，这至少在我国目前还是这种讲法。总而言之，农业的概念应该是：直接或间接设法利用土地经营种植和饲养业以获得人类衣、食、住、行所需各种物品的生产事业。2．农业在国民经济中的地位国民经济是由农业、工业、商业、交通运输业、生活服务、信息、文教卫生、科学研究等部门组成的庞大系统，农业在这个系统中处于基础地位．农业在国民经济中之所以会成为基础的根本原因，在于它是提供人类基本生存资料的一个特殊生产部门。它对人类生存和经济发展所起的作用是其它任何经济部门所无法替代的．具体说，农业独特的基础地位主要反映在以下两方面。1）农业是人类赖依生存与发展的基础人类要生存，要发展，首先必须得有饭吃，有衣穿。而吃饭、穿衣问题的解决，目前主要还得依靠农业。直至目前，维持人体机能所必需的基本生活物资，例如粮、油、糖、茶、果、药、棉、麻、烟、肉、蛋、奶、皮毛等也只能来源于农业。虽然目前化纤工业有了很大发展，但现在世界上还没有一个国家完全取代棉、毛等天然纤维。可以说，没有农业提供这些基本生活物资，人类就不可能存在，社会再生产也不可能进行。马克思指出，“食物的生产是直接生产者的生存和一切生产的重要条件”。我国粮食连续多年实现增产，粮食增产对抑制通货膨胀，稳定社会提供了重要保障。2）农业是国民经济各部门独立与发展的基础国民经济各部门都是以农业生产的发展、劳动生产率的提高和剩余产品的增加为前提的。只有农业生产率提高，剩余农产品大大超过农业劳动者个人需要的时候，其它部门才能从农业中独立出来；也只有农业生产率不断提高，剩余农产品不断增加，国民经济其它部门和其它社会事业（如文化、科学、教育、卫生等）才能进一步发展。农业劳动生产率越高，为社会创造的剩余产品及剩余价值越多，其它产业才能得到更快的发展。否则，发展就会受到影响。可以看出，农业的发展水平、速度和规模，归根结底决定着国民经济其它部门的发展速度和规模。任何情况下，都不能否定这个客观规律。正如马克斯指出的：“超过劳动者个人需要的农业劳动生产率是一切社会的基础”。农业是国民经济的基础，概括了农业在人类社会经济中的特殊地位。过去如此，现在如此，将来也是如此。对农业落后的国家适用，对农业发达的国家也仍然适用，它是一条适用于一切社会形态的普遍规律。当然，各国由于自然条件、经济条件不同，农业对国民经济所起作用的程度也会有差别。例如，某些资本主义国家在实现工业革命以后，在本土上发展大工业，自己不进行或很少进行农业生产，而主要依靠殖民地和附属国的农业，进口大量农产品。又如世界上有些发达国家（如日本），其农业相对比较薄弱，主要依靠出口工业制品换取进口大量的农产品，没有这一条，其国民经济的发展也是不可能的；再如有些农业资源贫乏而某些矿产资源丰富的国家，主要通过出口矿产品（如石油），换回本国所需的农产品。不管何种情况，农业仍是这些国家社会经济发展的基础。因为正是由于世界上农业发展到相当的程度，才使得这种国际交换成为可能。对于我们这样一个人口众多、资源有限、工业底子薄、科学文化落后的大国来说，农业更显得特别重要。中共中央1991年11月29日在《关于进一步加强农业和农村工作的决定》中指出；“农业是经济发展、社会安定，国家自立的基础；农民和农村问题始终是中国革命和建设的根本问题。没有农村的稳定和全面进步，就不可能有整个社会的稳定和全面进步；没有农民的小康，就不可能有全国人民的小康，没有农业的现代化，就不可能有整个国民经济的现代化”。那么，在当前我国经济体制大变革的形势下，又如何看待农业的地位呢?”1993年元月《人民日报》社论《千万不可忽视农业》中说，“农业的基础地位任何时候都不可动摇，这是由我国的基本国情所决定的。无论在什么经济体制下，保证11亿人口的丰衣足食，保证工业生产的原料供应，这是第一位的．建立和完善社会主义市场经济体制，是一个艰巨复杂的改革过程．需要健康良好的经济环境和长期稳定的社会秩序，而坚定的农业基础正是经济良性循环、社会稳定的必要保证和重要前提．建立社会主义市场经济体制，改变的是经济运行机制、经济的联系方式等，而不是改变农业在国民经济中的地位和作用。当今世界，无论哪个发达国家，都重视农业，总的小心谨慎地对待农业；无论工业和现代科学技术如何发达，都注意保护农业，努力促进农业生产的稳定和发展。在我国，如果不重视农业，不加强农业，不仅建立社会主义市场经济体制的目标难以实现，来之不易的经济大好形势也难以巩固和发展”。所以说，农业作为国民经济基础这个地位是十分重要的。3．农业的起源与发展1）农业的起源据考古学家研究，人类的出现已有二、三百万年了。然而在这二、三百万年的历史长河中，农业的出现却非常晚，大约是在新石器时代的初期农业才出现，距今也不过一万年左右的历史。在这一万年以前，人们只能依靠采集野果，挖掘根茎、野菜和捕渔、狩猎来维持生活。所以把这一时期称为采集经济时期。在这一时期，人们使用的生产工具，主要是一些打制的带尖、带刃的石刀、石斧等，另外还有木棒、骨器等做的生产工具，但主要还是石器，所以考古学家把这一时期称为旧石器时代。大约在距今一万年前后，人类开始进入新石器时代。这时人们的主要劳动工具是磨光了的石器，考古学家称这一时期为新石器时代．在这个时期的早期，人们在采集野生植物的过程中，经过长期反复观察、摸索，逐渐掌握了一些可食植物的生长规律，发现在土壤、水分、季节适宜的条件下，有些可食植物的种子能够发芽、生长、开花、结果。此后，人们就在住所附近栽培一些植物。经过他们多次试种，终于把可供食用的野生植物驯化成为农作物。这就是最简单、最原始的农业——种植业的开始。由此可见，种植业是原始人在采集经济的基础上经过漫长的生产实践和摸索而发展起来的。此后，又经过长时期的摸索，积累经验，才逐渐把植物栽培扩大到大田去，使农业成为重要的谋生手段。随着农业的出现，家畜的饲养也作为副业，在狩猎经济的基础上产生了。农业生产从一开始，种植业和畜牧业就紧密地结合在一起了。农业的出现是在不同地区各自独立地发生的。凡是有人居住的地方，在条件成熟以后，都不可避免地由采猎向农业转变。世界农业最早发生在西亚的底格里斯河和幼发拉底河流域，还有古埃及的尼罗河流域。中国农业的起源也比较早，在黄河流域温暖干凉土壤肥沃的黄土高原上出现了旱地农业，种植耐旱的谷子和大豆；和中国差不多，同时也有印度河流域农业。再晚一些，约公元前五千年左右，新大陆的墨西哥、秘鲁也开始驯化玉米、马铃薯和少数的家畜。农业的发明，改变了整个人类社会的经济面貌，对人类历史发展的方向产生深刻的影响。在采集渔猎经济时代，人们只能获取自然界现成的天然产品，尔后人们就会通过自己的劳动去增殖它们，从而在由大自然的奴隶变成大自然的主人的过程中，迈出了具有决定意义的一步。有了农业，人类才能最终摆脱迁移不定的生活，实现了较长时期的定居，乡村和城市的形成，财富和文化的积累才有可能。有了农业，人类才能逐步结束“饥则求食，饱则弃食”的状态，出现较为稳定的剩余产品，手工业、商业和科学技术的进一步发展才有了基础。所有这些又导致了私有制和阶级社会的产生，这是人类社会进一步发展的必然过程。总而言之，没有农业的出现，就没有现代的文明。这是人类发展史上一次大的飞跃。2）农业的发展随着人类社会的不断发展，以解决人们吃穿问题的农业也在不断地发展。虽然各个国家，各个地区农业生产出现的迟早不同，发展的快慢不一样，但是，纵观世界农业生产的发展过程大都历经了以下几个阶段：（1）原始农业阶段原始农业阶段指的是从人类摆脱了采猎生活并能依靠自己劳动来增加食物的时候起，直到畜力使用和铁制农具出现以前这一漫长历史时期的农业．当时，由于技术进步缓慢，这一阶段延续了六、七千年之久。原始社会末期和奴隶社会时期的农业，基本上是处于原始农业阶段。原始农业源于人类的采集活动。那个时期人类刚刚学会种庄稼，没有多少生产知识，使用的工具十分原始。起初主要是尖头本棒、石斧、石刀和骨器等，用手工挖土坑耕种。随着人们生产经验的积累，发明了新的生产工具——耒耜。耒是在尖头木棒之上加一横木，以利脚踩助手力之不足。单尖木耒后来又向扁平方向发展成为板状的刃，就变为木耜，耜是砍削加工而成的。由于木耜不耐磨，后来又出现了骨耜和石耜，以后进一步发展，又出现了木犁等工具。原始农业采用的耕作方法，开始是“刀耕火种”，以后又发展到“耜耕”和“犁耕”。“刀耕火种”，就是放火先将地里的野林草烧光，或是先用石斧砍倒树木，待树木晒干后，用火烧毁，接着用木棒刺松土壤播种。此后，随着‘耜’和“犁”的出现，可以对土地进行局部的或条状的翻耕，这便是所谓的“耜耕”和“犁耕’。原始农业整个生产过程，简单粗放，基本上只有烧荒—播种—收获等环节，当时还不懂得中耕、施肥和灌水。作物的生长，则完全依靠自然降雨和土壤的自然肥力。原始农业生产完全是掠夺式的，人们只知用地，不知养地。当地力衰竭到不能再种时，就弃耕不种，另垦新的荒地，则地力的恢复人们无意识地推给大自然，即完全依靠野生植物的自然更替去恢复土壤肥力。而农业中唯一的能量投入是人的活劳动。所以，养地的时间长，用地的时间短，土壤利用率很低。这一时期种植的农作物种类很单纯，主要是一些产量不高的禾谷类作物，如黍、粟、麦和稻等。（2）传统农业阶段传统农业阶段指的是从畜力和铁制农具出现以后，到大机器使用以前这一时期的农业。在西方开始于希腊、罗马时期，在我国则发端于春秋战国时代。也可以说，从这个时期起，农业才算进入真正意义上的农业阶段。这一阶段经历了大约2000年左右的时间，基本上是处于封建社会时期。传统农业的发展，把原始农业的生产力提高到一个新水平，是农业发展史上的一次重大革命。传统农业是在原始农业的基础上发展起来的。在这一阶段，人们经过长期的生产实践经验逐渐丰富，生产技术不断提高，并把这些经验和技术一代一代地相传下去。由于这个阶段的生产经济和技术是在长期实践中积累形成的，而又在实践中传承，并得到进一步充实与发展，因而有“传统农业”或“经验农业”之称。这一阶段使用的生产工具，主要是铁制或铁木结合的手工工具，主要的动力是役畜，有时也用人力进行手工操作。铁制农具的应用和推广是导致传统农业到来的关键，从而使农业生产力发生很大突破。当时土壤肥力的恢复采用“休闲”的方法，进一步又发展到“轮作”。所谓休闲，就是以短期休闲（不种植作物）作为养地手段；为进一步提高土地利用率，人们便把多年生牧草或豆类作物纳入大田，代替休闲，用以养地恢复地力，然后再与其它作物进行轮换种植；传统农业阶段采用的耕作方法，主要是翻耕耕作法。这种耕作法是采用有壁犁，以翻耕土壤作为基本耕作措施，并配合以耙地、耱地、镇压、中耕等表土耕作措施所组成的耕作措施体系。随着时间的推移，传统农业的耕种技术较前大大进步，并逐步走向精细化，生产环节显著增多。人们在长期的生产实践中，凭经验懂得了“欲要取得，必先予之’的道理，采用施肥、灌水、轮作、种植豆类作物和农牧结合等措施，来补偿土壤的消耗，保持地力．养地的时间缩短，用地的时间延长，或用养结合，边用边养，使土地利用率显著提高。尽管如此，这主要还是依靠农业生产系统内部的物质和能量进行循环转换。即资金全靠自身积累，能量全靠自己提供，肥料是农业生产的废弃物和副产品，基本上是取之于地，还之于地，并没有从外部输入多少物质和能量，所以是一种封闭或半封闭式的自给自足的自然经济。农业生产主要是为生产者的需要，而只有少量的商品生产。（3）现代农业阶段现代农业经过18世纪欧洲的“农业革命”，开始于19世纪中叶。首先发生在欧洲和北美洲。可以说从19世纪中叶到20世纪初，是传统农业向现代农业转变的过渡时期；从20世纪初到20世纪50年代，是现代农业的确立时期；20世纪50年代以后，是现代农业的发展时期。现代农业不同于传统农业，它是广泛应用现代科学技术成就，拥有现代生产装备，采用现代农业管理方法进行经营的高度社会化和高效率的农业。现代农业的出现，是农业发展史上又一次重大飞跃。它把农业生产推到了一个新的阶段。现代农业与传统农业比较，现代农业的生产规模大，使用的工具以机器为主。在实现了农业现代化的国家，农业生产的各种作业基本上靠机械来完成。从耕地、播种、田间管理到收获、运输、贮藏、加工各作业环节全部或大部分实现农业机械化，并向联合作业和自动控制方向发展。在这一时期，整个生产过程都建立在现代科学技术基础之上，广泛地利用现代自然科学，特别是生物学、土壤学、肥料学、水利学、气象学等提供的科学成果，使育种、栽培、植保等农艺技术都发生了质的飞跃。在现代农业阶段，农作物种植实行集约化。即在一年一熟条件下，实行栽培集约化：在一年两熟条件下，实行种植集约化和栽培集约化。栽培集约化就是给一定的土地面积上，投入较多的物质能量，并采用优良品种和先进的栽培技术，以获得单位面积上更高的作物产量；种植集约化就是因地制宜扩大套种、复种，实行多熟种植，最大限度地提高土地利用率，最大限度地提高土地利用率，再配以栽培集约化，从而使单位面积上一年内能获得最高农作物产量。这一时期的耕作方法形式多样。从世界范围讲，耕作方法发展的趋势是：耕作次数由多到少，耕作强度由大到小。即在提高作业质量、效率和满足作物需要的前提下，应尽可能的简化耕作程序，减少耕作次数和耕作强度。现代农业的物质与能量循环与转换，是一个既有输出，又有输入的开放性系统。一方面人们要从农业中索取大量的农畜产品，满足社会需要：另一方面又要从农业外部提供大量的物质和能量。这主要表现为机械、化肥、农药、除草剂、塑料薄膜、燃油和电力等。可以说，现代农业是通过大量高能耗工业产品的输入，来维持农业生产系统的高产出，以大量的无机能量，来谋求作物的高产量。现代农业的组织形式，是高度社会化，并向大规模专业化、商品化发展。生产专业化，即不仅地区专业化和企业专业化，而且实现了工艺专业化。生产专业化可以把小批量生产变成大批量生产，有利于采用高效率的专业机械设备，先进工艺以及科学的生产组织形式。生产商品化，首先是农场提供的自给性的产品越来越少，接近于零；而销售部分则越来越多，几乎是全部，许多农场主妇甚至连日用的面包、牛奶、鸡蛋和肉类都取之于超级市场。其次是农场投入中自产部分越来越小，接近于零，而购入部分则越来越多，几乎是全部。同时畜牧业也转变为专业化和社会化生产。畜牧业产值在农业总产值中的比重占到50％以上，改变了食物构成，提高了人们的营养水平。而且，生产、加工和经营销售也逐步实现了农、工、商一体化。现代农业的经营管理同样也实现现代化。现代农业是广泛采用先进的物质设备和先进的生产技术，在很大范围内，实行生产的区域化、专业化分工的大规模生产，只有进行科学的组织和管理，才能保证其高效运行。现代农业正是由于以上诸方面较传统农业明显进步，因而农作物单位面积产量和劳动生产率大幅度提高，满足了国民经济和人民生活愈来愈多和愈来愈高的需要。例如目前欧美发达国家平均每个农业劳动力一般生产谷物2~3万公斤以上，多者达10万公斤：肉类3000~4000公斤以上；奶类l.5~2万公斤以上；蛋类500公斤以上。而发展中国家平均每个农业劳动力分别仅为943公斤、58公斤、130公斤和12．8公斤。若以每个劳动力所能养活的人数计，美国为56人，西德为26人，日本为l7人。就粮食单位面积产量而言，1986年发达国家平均亩产为200.8公斤，发展中国家为148公斤，发达国家比发展中国家高35．7％。总上所述，现代农业的出现和取得的成就，可以说是20世纪的奇迹。从历史角度讲，现代农业走出了几千年来农业的蹒珊时代，克服了人口与食物的矛盾，使人类满怀信心地面对未来的发展。然而，现代农业和已往任何阶段的农业一样，在取得巨大成就的同时，也给社会带来一些弊病。例如能源的消耗、农药残毒、水土流失、土壤沙化、灾害频繁、环境污染、氮素化肥可能导致亚硝酸盐的积累，发展灌溉可能引起土壤次生盐渍化与地下水位下降等等问题。对于这些问题，需要人类去正视它，克服它，而不能不加分析地给予全盘否定。因此，各个发展中国家在实现本国农业现代化的过程中，要吸取现代化农业的经验教训，从自己国家的实际出发，因地制宜地选择符合自己国情的农业发展道路。当今世界除经济发达的国家已实现了农业现代化外，其余广大发展中国家的农业都还处在由传统农业向现代农业转变过程中的不同阶段。有的水平相当高，有的则十分落后，甚至部分地区还投有脱离原始农业阶段。但是，现代农业这是世界农业发展的总趋势。发展中国家通过自己的努力，也会在不久的将来，跨上现代农业的新阶段。3）我国农业的发展我国是世界上农业最早的三大起源中心之一．据考古学家研究，我国农业出现在新石器时代的早期，距今大约一万年左右的历史．虽然我国农业起源稍晚于西亚的两河流域，但发展快，在起源阶段停留的时间短，约在距今6000年的仰韶文化时期，我国农业就已进入了以农业为主的农业社会。到了距今3000多年的春秋时期，我国农业作为一个社会生产部门逐渐摆脱原始状态开始进入了传统农业的发展阶段。春秋战国时期，当铁器和牛耕出现以后，我国的农业进入新的阶段，而且发展很快。到了秦汉时期已奠定了我国传统农业的基础，汉承秦制，继续发展农业，国力强盛，文化繁荣，很快达到世界文明的第二个高峰（第一个高峰为古希腊）；从此确定了中华民族的历史地位，并为海外所注目。秦汉以后，我国传统农业迅速发展，并在世界上长期保持先进地位，形成了先进的农业技术体系。到明清之际，我国的传统农业发展到顶极时期。在这一阶段，我国劳动人民提出了因地制宜、多种经营、地力常新的农学思想，形成了精耕细作、合理种植的优良传统，创造了间作、套种、多熟制种植制度，发明了育秧移栽、种植绿肥、水稻烤田、生物防治，果树嫁接、小麦移栽、带肥下种等栽培技术，建造了铁犁、代耕架、风扇车、桔棒、风力水车、高转筒车等农用工具，完成了都江堰、郑国渠、灵渠等水利工程……。这些不朽的先进农业技术，不仅使我国农作物的单位面积产量一直较高，历史上土壤肥力也没有出现大范围的衰竭。而且使我国成为保持传统农业长久不衰的唯一国家，并在各个方面，长期处于世界的领先地位，对世界文明做出了巨大的贡献。直至今天，依然受到各国人士的称赞与重视。但是到了近代，主要是鸦片战争以后一百多年里，在西方许多国家实现了包括农业在内的“产业革命”，并一步一步创造了高度发达的现代经济的时候，中国却一步一步跨了下来，特别是到20世纪30至50年代，与西方发达国家比较才出现了较大的差距，农业总产值仅增加50%，人民处于水深火热之中，生活极其贫困。新中国的诞生，使我国农业摆脱了困境，重新获得新生，标志着我国农业开始进入一个新的发展时期。我国人民在中国共产党和中央人民政府的领导下，经过近60年的艰苦奋斗，改变了旧中国农业的落后状况，农业生产得到巨大发展，农村经济面貌发生了根本变化，取得了巨大的成就。目前，正处在由传统农业向现代农业转变的新阶段。（二）农业生产分析1．农业生产的实质与特性1）农业生产的实质农业生产最基本的任务是栽培绿色植物，借助绿色植物的光合作用，生产人和动物生命活动所必需的生活物质，并转化太阳能。所谓绿色植物，是指叶子内含有大量叶绿体，叶绿体中又含有大量叶绿素，平常使叶子呈现绿色的植物。农作物、果树、蔬菜、森林等都是绿色植物。这些植物的叶子是进行光合作用的主要器官。有人把植物的叶子生动地比喻为“绿色的工厂”。在这个奇妙的工厂里，叶绿体好比“车间”，太阳光是开动机器的动力，二氧化碳和水作为原料，其产品是糖和淀粉等有机物质。所谓光合作用，就是指的植物叶绿素利用太阳光能，把二氧化碳和水合成碳水化合物，并放出氧气的过程，通常以下面的化学方程式来表示：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2（二氧化碳）（水）（葡萄糖）（氧）光合作用最先形成的有机物为葡萄糖，然后进一步合成淀粉、蛋白质、脂肪等大分子有机物质。这些有机物质一部分供植物本身生长发育所需外，另一部分则用于组成自身（如形成根、茎、叶、果实等），这后一部分即为人类及其它动物有利用价值的物质，其中部分动物又为人在所食，当这些含能食物进入人体或动物体内之后，通过呼吸作用，释放化学能成为生命活动能量。光合作用是一种吸热反应，在它进行过程中，一方面把简单的无机物制造成有机物，另一方面又把太阳的一部分热能转化成化学能贮藏在农产品中。研究表明，植物每同化一克分子二氧化碳（CO2），便可贮存112千卡的太阳能，每形成一克分子的葡萄糖就能贮存672千卡的热量，每形成一公斤干物质则贮存4000千卡的热量。一个成年人每天大约需要2400大卡的热能，这些热能都直接或间接地来源于光合作用所贮存的太阳辐射能。显然，生命是由绿色植物所固定的有限量的太阳来维持的。人类栽培植物的目的，就是为了直接或间接地得到这些物质，从而来满足人类衣、食、住、行之所需。综上所述，从本质上看，农业生产是人类通过社会劳动，利用绿色植物的光合作用，转化太阳能成为农产品的潜在能，以满足人类生命活动所需能量的过程，从而使农业成为社会再生产与生物再生产的综合体。恩格斯曾说：“植物是太阳光能的伟大吸收者，也是改变了形态的太阳能的伟大贮藏者”；“只有农业才能靠劳动来积聚能量”。而农业以外的绝大多数工业及社会其它行业，只能是能的消耗者。因此，能量生产这个农业生产的基本任务，是国民经济任何其它部分所不能替代的。足见，农业生产是人类社会赖以生存与发展极为重要的基础生产部门。毛泽东同志说的“农业是国民经济基础”重要的科学依据就在于此。物质是能量的载体。按目前的科学发展程度，还不能把这些载能有机物引入工厂进行生产，而只能在广阔的土地上进行，所以在农业生产上，一切措施归结为一点就是想方设法最大限度地利用太阳辐射能使植物生产出更多的有机物质。那么，目前作物对太阳辐射能的利用率会有多高？根据理论推算，作物对太阳总辐射的利用率仅为5%左右。然而作物实际利用太阳辐射能的能力却非常低。目前，全球植物的光能利用率平均仅是0.1%，我国农田全年平均光能利用率也只达0.3~0.4%，世界平均约0.2%，现在全世界还没有一个国家的平均值超过1%，即就是最优的栽培管理条件，对一年生作物来说，全生育期光能利用率最高的也只在2%左右。可见，农田还存在很大的增产潜力。2）农业生产的特性与规律农业生产不同于工业生产，而有自身的特殊性质，主要表现在以下几个方面：（1）广阔性工业生产比较集中，哪里有原料就可把工厂办到哪里去。而农业生产不可能把广泛分布于地面的光、热、空气、水分、养料和绿色植物都集中到几个小块土地上进行集中性的生产。农业资料这种分布的特点，决定着农业生产必须在广阔的土地上进行。无论陆地、水面、山上、山下都有农业资料分布，要合理安排绿色植物，因地制宜种植，宜农则宜，宜牧则牧，宜林则林，全面而有效地利用土地，让光秃秃的山头长期保持不变，就意味着对农业资料的浪费。（2）地区性农业生产的地区性也是农业自然资源的分布特点决定的。由于各地所处的地理位置不同，海拔高度不同，就形成不同的生态环境，各有其适宜的作物种类和栽培措施。不同的作物在长期进化过程中也形成了对环境条件的一定适应性，适宜于平地的，不一定适宜于坡地。从事农业生产，一定要从当地实际情况出发，因地制宜地合理安排。（3）季节性由于天体运动规律的关系，农业自然资源不仅有地区间分布的不均衡性，也有时间上分布的不均衡性。如我国春暖夏热，秋凉冬寒，是热量在年周期内分布的不均衡；夏季昼长夜短，冬季昼短夜长，是太阳光照在年周期内分布的不均衡；春旱秋涝是降水分布的不均衡，等等，此种现象，各地差异的程度不完全相同，但却是普遍存在的。此外，各种绿色植物在长期进化过程中，其生长发育的各个阶段都形成了对环境条件的特定要求。因此，在不同的生长季节里有严格的农事活动时机，错过时机，轻则影响作物产量和品质，重则颗粒无收。“不违农时”，自古就是我国从事农业生产的一条宝贵经验，必须重视。（4）生物性农业生产的对象是生物，生物是有生命的东西，农业生产的过程也就是培育绿色植物的过程，它们从发芽、生长、开花、结实，完成其生命周期，有其自身的科学规律性，这种规律是不能被人随便改变的。要实行科学种田，必须在了解其生命活动规律的基础上，采取有效措施，使其生长发育良好，才有获得高产稳产的可能性。（5）连续性人类对农产品的需要是连续不断的，今天要吃饭，明天要吃饭，年年都需要吃饭；同时，就农作物本身来讲，也是一个生命体，在一般条件下，不宜长期保存；然而最关键的是农作物对环境资源的转化效率比较低，生产的粮食及其它有机物质有限，所以说，农业生产不可能一劳永逸。因此，根据农业生产的连续性，既要树立长远观点，又要贯彻用养结合的原则，并对各项农业自然资源采取积极地保护措施。（6）综合性农业生产是综合性生产，包括农、林、牧、副、渔各业。仅就“农”而言，也包括粮、棉、油、麻、丝、糖、烟、菜、果、药、酒等。为什么农业生产要综合发展？一是人们对农产品的需要是多种多样的；二是农业内部各个生产部门之间是相互联系，相互制约的。实践证明，只有农、林、牧、副各业综合全面发展，才有可能使各种农业资源得到充分合理利用。故根据农业生产的综合性，在从事农业生产时，必须树立大农业思想，既要抓好粮食生产，又要抓好多种经营，使农、林、牧、副、渔各业都能得到全面发展。2、农业生态系统1）生态系统（1）生态系统的概念地球上的动植物以及微生物种类繁多，在每一个地方都有生存着各种各样的动植物种群。表面上看起来，他们似乎是偶然生活在一起，显得杂乱纷繁，而实际上他们仍是有规律的生活在一起。因此，在一定空间上，生物与环境之间进行能量转化，物质循环，形成有一定结构、功能和自我调节能力的系统，叫生态系统。大至一个地区，小到一个山头、一个池塘，一块农田，都是一种特有的生态系统。地球上最大的生态系统叫做“生物圈”，它是指地球上所有生存的生物和无机环境，而主要是指地面以下和以上100米内生物主要分布区。地球上所有的生态系统可归纳为两大系统，即海洋生态系统和陆地生态系统。海洋生态系统面积最大，约3．61亿平方公里，占全球面积71%；陆地生态系统约1．49亿平方公里。陆地生态系统最基本的包括森林生态系统、草原生态系统、沙漠生态系统和农业生态系统等。其中森林生态系统占据面积最大，过去占陆地面积2/3，后来由于破坏，现仅占约1/4。（2）生态系统的组成自然界的生态系统，不论是简单的，还是复杂的，其构成均可概括为两个部分，四个要素。两个部分：一是有生命的生物群体；二是无生命的环境条件。四个要素：一是无机环境，二是绿色植物，三是动物，四是微生物，四个要素中，第一属无机部分，其余为具生命的部分。①无机环境即生态系统中除了生物之外的所有环境条件，是组成生态系统的物质和能量基础。包括土壤环境和大气环境，其为生物生命活动提供各种营养和生活条件。诸如：水、二氧化碳、光热、空气和各种营养元素以及存在的场所等。没有无机环境，就不会有物质和能量来源，也就根本不可能有植物和动物生产，也就没有生态系统。②绿色植物（生产者）在生态系统中处于生产者的地位。用于生态系统整个生命活动的全部能量，是绿色植物通过光合作用而获得的。在整个系统中周转循环的各种营养元素，首先通过植物吸收而进入系统中有生命的部分。绿色植物是生态系统的始端，是能量和物质进入生态循环的源头。没有绿色植物这个生产者。人类和动物便无法生存。据研究，人类生活及工业所需能的96%直接或间接来源于今日和昔日的光合作用，现在吃的粮食等来源于现时的光合作用，现在用的煤碳、石油来源于昔日的光合作用。缺少绿色植物，一切生态系统都不存在。所以，绿色植物在生态系统中充当着极其重要的角色。③动物（消费者）包括直接依赖绿色植物生活的食草动物（牛、羊、兔、骡、马）和间接依赖于绿色植物的食肉动物（虎、狼、狮、豹），也包括人类在内，都要依靠绿色植物提供食物和能量，处于消费者的地位。但从另一方面来说，动物生命活动也可生产肉、奶、皮、毛、蛋等畜产品供人类利用。从这个角度来说，也叫做二次生产者。因此说，缺少动物的生态系统，缺乏生机，是一种不完善的生态系统。④微生物（分解者）指土壤微生物，包括细菌、真菌等。微生物以动物的粪便、植物和动物的残体作为食物，从中获得能量，通过吸收和分解，使复杂的有机物质转化简单的无机物质，并重新返回到环境（土壤中去），再度供给绿色植物利用。所以，微生物在生态系统内处于分解者的地位。如果没有微生物的分解，地球就会很快被垃圾堆满，物质也不能循环，地球上的生命也就会停止。生态系统的四个组成部分之间，通过能量流和物质流把它们联系成复杂的网络结构，其模式如下图所示。生态系统的构成要素模式图什么是流？在生态系统内，能量和物质不是静止的，而是以一定的数量不断地被吸收、转换到一个又一个贮存库中，能量和物质这种不断吸收，贮存和转换的运动状态，叫做流．流可分为能量流和物质流。例如：太阳辐射能通过光合作用．被绿色植物吸收、贮存；植物贮存的能量以食物的形式转移到动物体里，被食草动物吸收、贮存，食肉动物吃掉食草动物，能量又从食草动物转移到食肉动物体内，这样，就构成能量流。又如：植物在吸收转化太阳能的同时，又从环境（土壤）中吸收氮、磷、钾、钙、硫等营养物质合成本身，动物以食物的形式吃掉植物，植物体内的营养物质便转移到动物体内，食肉动物吃了食草动物，营养物质又从食草动物体内转移到食肉动物体内，这样，就构成了物质流。能量流和物质流是不可分地相互伴随前进的。能量，只能转换，不能循环。只是由于各级生物的呼吸消耗，能量会愈来愈小，最后完全以热的形态散失于空间。物质，随着物质的分解、转化，营养物质并没有消失，而是陆续返回到无机环境中（土壤中），以供绿色植物再度利用。在生态系统中，在一定条伴下物质和能量的输入与输出接近相等，即系统中生产、消费和分解过程处于平衡状态，叫生态平衡。这种平衡还表现在动植物的种类和数量相对稳定上。生态系统的平衡状态与系统内总能量和物质量的多少无关。有高生产力水平的平衡，也有低生产力水平的平衡。自然生态系统生产力不高．一般来说．自然生态系统是在很少人为干预情况下依靠本系统自身的光合代谢，调节能力维持其生态平衡的，未超越系统自我修复的限度，尚能保证该系统良好的更新，永续地保持其生产力。2）农业生态系统（1）农业生态系统的概念及其持点：1．农业生态系统的概念农业生产好似一座工厂，一端输入原料，另—端输出产品。在这个输入与输出的过程中，同样进着复杂的能量转换与物质循环，因此说农业生产也是一个系统如下图，即农业生态系统。（输入）（转换、循环）（输出）农业生态模式图所谓农业生态系统，指的是以人类为中心，在一定气候、土壤等环境条件下，以作物、畜禽为主要内容及其邻近的林木、草地、病虫杂草和土壤微生物等，共同构成的、特殊的能量转换和物质循环系统。这个系统由于受到人类的强烈干预、控制和影响，因此也可以说是—种人工生态系统。（2）农业生态系统的构成农业生态系统的构成，从内容上来看与自然生态系统基本上是相似的，即也是由有生命的生物群体和无生命的环境因素两个部分；环境资源（光、热、水、气、养分），生产者（作物、林木、草原）、消费者（牲畜、猪、羊、家禽等）和分解者（微生物）等四个要素所组成。但它与自然生态系统比较也有质上的不同点：即在有机生命体中，人是其重要的组成者，农业生态系统要为人类的需要服务，同时要受到人的种种干预；在环境因素中，除自然因素外，人类的生产活动和社会政治经济条件也是其重要的内容。农业生态系统就是这些复杂因素组成的统一体。各种生物群体与土壤、气候等环境因素之间通过能量流和物质流将它们联结成复杂的网络结构。农业生态系统四个构成要素的作用和地位：①环境资源　环境资源是农业生态系统的输入部分，是原料，是物质基础。农作物等从环境资源中吸收能量和物质，产量愈高，吸收的能量和物质也就愈多，人对环境的影响也愈加强烈和深刻。农业生态系统的环境资源，分自然资源和社会资源。自然资原包括气候资源（太阳辐射、热量、降水）、土地资源（地形、地势、土壤、植被）、水资源（地表水、地下水）和生物资源（动、植物、微生物）等等，社会资源包括劳动力、畜力、电力、资金、农机具、化肥、农药、科学技术等。从而可以说，农业生产是利用农业资源的生产，是人类剂用社会资源对自然资源进行利用和加工的过程，将潜在的生产力转化为观实的产量。农产品是自然资源和社会资源共同作用的结果。无论是自然资源或社会资源，在环境中的存在数量都是有一定限度的。实践证明，土地、热量、降水或劳畜力、资金都不可能无限地充分满足和供应农业生产的要求，因此为了提高农业生产，不论资源丰富或贫乏的国家都必须经济合理地使用资源，都应在自己有限资源的基础上建立各自的农业生产体系和采用适当的农业技术措施，以便尽量利用其相对充裕的资源，尽量节省其最缺乏的资源，扬长避短，发挥优势。②植物生产植物生产是农业生衣系统中将资源的潜在生产力转化为现实产量的第一个机能单位，它既是农业生产的主要目标，也是供应食物链中其他生物群体能量、物质的基础。植物生产包括农作物生产、森林培养，草地经营和饲料生产等三个重要部分。这些部分共同构成了农业生态系统的植被结构。它不但是将环境资源的潜在生产力转化为农业产品的第一个机能单位，也是影响气候状况的下垫面和控制水土迁移的生物因素．其中的农作物生产，是植物生产的主体部分，是迄今为止人类社会赖以生存和发展的物质基础和主要能源的“源泉”。③动物饲养动物饲养主要指畜牧业，从本质上讲是农业生态系统中的加工生产。因为植物产品中大约有四分之三的农副产品不能为人类直接利用而通过畜牧业可以将这一部分“废弃物”转化为畜产品和肥料，并为农业提供动力。尽管动物将植物产品转化为人类食物的效能不高。仅有2～18%，但这不是一种损失，而是一种收获。动物饲养在农业中存在的合理性就在于它们将很少有用或无用的农副产品，再一次转化为对人类有营养的食物和其它产品。发展畜牧业，有利于合理利用环境资源。某些不宜农耕的土地，如低湿地、坡地和不宜开垦的干草原等。可以用做牧场，通过畜牧业把荒地的自然生产力转化为畜产品，并通过施用厩肥把荒地的肥力转移到农田中来。可见，种植业和畜牧业有着很密切的联系，以致没有畜牧业，不论从技术方面和经济方面要合理地组织农业生产都是不可能的。④土地管理土地管理的主要任务：是把厩肥或残茬及其他可作肥料的农副产品回收到农田中去，通过合理的土壤管理，利用微生物的作用将这些物质分解为作物可吸收的形态。并通过其他途径扩大营养物质循环规模，使土壤恢复营养元素的必要贮量，调节土壤肥力的化学条件。通过土壤耕作创造良好的土壤水、热状况，为农作物茁壮生长奠定基础。由此可以看出，上述几个方面是合理农业所必须具备的基本生态结构，只有在土壤、植物、动物和微生物之间保持高效率的能量转换和物质循环，才能形成一个高生产的农业生态系统。（3）农业生态系统的特点①人类是农业生态系统的核心。在农业生态系统中，一切生产活动都是围绕人类的需要进行的。人类既是农业生态系统的组成部分，是一个重要消费者；又是生态系统的组织和管理者。人类活动若能遵循自然规律，通过不断调整和优化生态系统的结构和功能，就能实现生态系统永续不断的良性循环，农业生产就会持续向前发展，为人们提供较多的农副产品。相反，不合理的人类活动，会使农业生态系统的结构破坏，功能紊乱，生产力衰退，产量下降。②农业生态系统是一个开发放系统。一个生态系统，如果不发生物质输入和物质输出，这个系统称为封闭系统。如果系统不仅经常有能量的输入和输出，而且还发生物质的输入出输出，那么这个系统就称为开放系统。在农业生态系统中，人们把大部分的光合产物带出系统外部（如商品粮及其它农副产品），人又把系统以外的灌溉水、农药、机械等引入系统内部。投入大量的劳、畜力、机械、电力、能源。因而农业生态系统是一种非封闭的开放系统。随商品生产的发展，这种系统将越来越开放输出输入的物质种类和数量会更多。如果物质入不敷出，系统内部的循环物质会越来越少，土壤肥力下降，系统生产力水平降低。因此，必须增加大量的物质投入，保证系统内部的物质循环量。③农业生态系统稳定性变差。所谓稳定性较差，是指农业生态系统与自然生态系统相比，构成要素单一，结构简化，自我调节能力差，抗逆性弱，易遭受旱、涝、风、虫等不良环境因素的影响和损害。但是这种情况却意味着比较容易通过合理的措施来调节它，按照人们的愿望建设新的良好的生态系统。④农业生态系统是自然生态系统和社会经济系统的结合体。农业生产是一种人类社会性的生产活动，不但受自然生态系统规律的支配．同时也受到社会经济规律的支配，而且两者交织在一起进行，说明在整个农业生态系统综合体中，经济因素成为不可缺少的，而且又是十分重要的组成成分。因此，要获得大量农产品输出的前提是足够的能量和物质的不断输人合理的转换循环结构和高度的转化效率。这方面，自然资源往往不能充分满足各种生物群体的需要，并为其转换循环建置了重重障碍，需要由人们通过各种社会经济力量和技术力量进行调整、加工和控制，比如把化肥、农药、矿物能源、农业机具等工业产品引入农业，从而使农业生态系统具有明显的社会经济系统的特点，成为一种农业生态——经济系统。也就是说，在动植物的生长、生殖、繁殖的全过程中，自始至终就有自然力和经济行力在协同发生作用。⑤农业生态系统的生产力显著提高。农业生态系统在单位面积和单位时间内的生产力显著高于自然生态系统。这是因为农业生态系统的生物种，如粮食作物、经济作物、饲料、牧草、蔬菜、茶果以及家畜、家禽等均为优生种，大大提高了对环境资源的利用效率；同时人类为了要扩大和加速能量和物质的转换循环，提高系统生产力，便千方百计地采取各项有力措施，以增加辅助能的输入。因而进一步提高了生态系统的生产力水平。二、农业资源与植物生活因素（一）农业资源与合理利用1．农业资源的类型农业生产的过程就是对环境资源的利用和改造的过程。资源是发展农业生产的重要物质基础。各种农产品都是来自资源中的能量和营养物质。作物产量越高必然要从资源中获取越多的物质。农业资源大体上可分为两大类，即自然资源和社会资源。自然资源，通常指由土地、地貌、土壤等构成的土地资源；由地表水和地下水构成的水资源；由各种动、植物构成的生物资源；和由光、温、降水等因素构成的气候资源。社会资源，包括人的劳动及劳动工具；化石燃料、其他动力和运输机械、资金；化肥和农药等。2．农业资源的基本特性及合理利用每项农业资源及其组成因素各有其特殊规律外，有一些共同的规律和特点是研究农业生产必须注意的。1）农业资源的有限性及其经济利用影响作物产量的自然资源，如太阳辐射能、热量、降水、耕地面积、土壤肥力、灌溉水，以及社会资源的人口、劳力、畜力、农业机具，肥料和资金等，在任何国家和地区，其数量多少虽有不同，但在一定时间内都具有一定的数量。即数量上是有限的；在一定技术水平下，利用资源的能力和范围也都是有限的。为了提高产量和劳动效率，在安排农业生产时，都必须考虑合理地利用这些有限的资源，都应当根据社会需要和经济原则，节约地利用这些有限的资源。在具有多种可供选择的增产措施中，应尽先采用消耗资源少的措施，或采用消耗资源多，但该项资源是当地相对比较充裕的措施，以使有限资源发挥最大的增产作用和经济效果。我国不同省、市的资源有限程度的差异是形成各地农业生产特点的主要原因。忽视这些差异，技术上强求一律，往往因条件不适宜而降低增产效果，或人为创造条件增加投资而减少经济收益，都不利于农业发展。2）农业资源的可更新性及其合理利用农业与工业发展都需要资源。工业许多资源如矿石、原料、煤炭、石油等能源，其埋藏量随开采而减少，是不可更新的资源。农业生产所转化的资源如太阳辐射能、水和空气等资源在合理利用与管理下，可以年复一年不断供应。土壤的肥力、草原的牧草、森林的树木，河流与海洋的水产品等，在生产消耗后，通过适当管理，资源也可以不断更新。但是，农业资源的可更新性不是必然的，必须在潜力范围内利用资源，超越潜力利用的结果往往适得其反。大量砍伐破坏森林使水热失调；滥垦引起水土流失或土壤沙化；只用不养的掠夺式经营造成地力下降；不合理地使用农药造成环境污染等。农业资源的可更新性受到破坏意味着农业生产受到破坏。在农业生产中特别要注意土地的利用与土壤肥力的不断更新，夺取高产的同时必须注意恢复地力，破坏土壤肥力不仅是降低产量，也会造成土壤侵蚀，如干旱地区的风蚀和湿润地区的水蚀，尤其是半干旱地区，干旱、低产、滥垦、水土流失之间的恶性循环，使土壤肥力的恢复比湿润地区要缓慢而且困难得多。要对资源做综合分析，合理地调节各项资源之间的关系，并通过一定制度进行管理。如通过造林以改善湿度增加降水量，建立灌排系统既保证水分又降低地下水位，并防止土壤盐渍化；通过多条途径调节物质循环综合地培育地力等。（二）植物生活因素1．生活因素学说植物是生长在一定的自然环境中的，或吸收利用环境资源的某些成份，或以某资源为依托。环境条件中对植物最重要的是植物所必须的生活因素，生活因素的优劣对农作物生产的效果影响很大。因此，研究农作物对生活因素的要求及他们之间的协调关系，是合理利用自然资源，建立合理种植制度的重要依据。所谓环境，是指植物居住地周围一切条件因素的总和。如大气、水、岩石、土壤及其他生物等。1）植物的生态条件对植物生活起作用的所有的环境因素，植物的生态条件分为两个部分：第一部分是植物生活所必须的光、热、水、气和无机盐等；第二部分虽不是植物生活所必须，而其存在和量的多少对植物生活有影响，如风，有毒元素、人及一些动物。2）植物生存条件指植物生活所必须的环境因素的总和。即上述的第一部分，又叫“生活因素”。2．生活因素的规律植物的生活因素不尽相同，但都遵循生活因素的一般规律。揭示它们之间的内存联系及规律，为植物生产环境条件，是事关建立合理的种植制度的一项重要任务。1）基本生活因素同等重要与不可代替性植物只有在光、热、水、气矿质营养元素等生活固素时间存在的条件下，才能正常地生长发育。光是太阳辐射能的体现，是植物绝不能欠缺的能量来源；热是绿色植物的生活动能，只有在温度适宜的范围内，植物才能顺利地进行全部地生命活动；水是绿肥植物的重要组成成分，是一切生命的媒介；气指大气和土壤中的氧气、二氧化碳，它们都是植物赖依生存的养料和条件；矿质营养元素作为能的载体是构成有机物质的基础。总之，植物生活因素的每一方面都是植物生命活动不可欠缺的，它们对植物生活的作用各具有重要的特点，相互之间是不能代替的。即使植物对它们要求的数量悬殊很大，但从重要性上看缺一不可。例如植物生长发育需要大量的水（占植物重量70～90%），微量的铁（仅占植物重量0．0004%左右），但两者在植物生理功能方面都是同等重要的。植物生长发育不可欠缺的矿质营养包括氮、磷、钾等大量元素和铁、镁、硼、钼等微量元素。不论大量元素还是微量元素，它们对植物的生理功能也是同等更要的。总之植物生活没有一个因素可以被其它因素所代替，也没有一个因素能够代替另一个因素。但是，生理上的同等重要，不能与生产中的各生活因素的相对重要性等同起来。水和铁在生理上是同等重要不可代替的；而生产实践中满足植物需要的大量水分，要比满足微量的铁困难得多。2）限制因素定律植物生活因素之间有着某一因素不足限制植物对其它因素的利用现象，进而影响到产量水平。故植物产量和生长发育是由处于相对最低数量的因素所决定，其被称为“限制因素”。这个现象叫做“最低因素法则”或“限制因素定律”。限制因素定律告诉我们，调控和改善限制因素就成为农业生产中的至关重要的任务。我国北方旱作农区水分不足是生产的限制因素，南方湿润农区季节性的水分过多成为渍涝也是生产中的限制因素，对此，北方旱作农区注重蓄水保墒，南方湿润农区注重防洪排涝，都是因地制宜地解决水分成为“生产中限制因素”的经常工作。事物总是不断发展着的，矛盾总是转化的，农业生产中的“限制因素”也在不断地发生变动。旱作农区欠缺水分、限制作物产量增长，水是“限制因素”。而在修渠打井发展灌溉，克服水分不足之后，接踵而来的是肥料状况与水利化后的生产条件不相适应，此时，肥的问题激化为生产的主要矛盾。就此，要不遗余力在肥的问题上开源节流，广开肥源、合理用肥。而在克服肥料不足这一生产限制因素的过程中，注重了氮素肥料，相当程度地忽视磷素肥料；或是抓了肥料三要素，忽略了微量元素，如此等等，均会导致肥料要素之间不成比例，成为限制因素，凡此种种，不一而足。由此可见，农业生产实际上是一个在发展中不断解决生物种群生命需要与环境供求矛盾的过程，是—个永不停顿地克服“限制因素”的过程。3）因素的综合作用规律植物的各种生活因素对植物的影响不是孤立的，而是结合成为一个整体，综合地影响植物的生长发育。19世纪的沃里尼黑麦试验，典型充分地揭示了因素的综合作用。沃里尼在黑麦的盆栽试验中、探索水、肥、光三个因子对植物的影响。试验分三组，每组四个试盆。每盆装以等量的相同土壤，其中三个试盆不施肥，并分别保持土壤最大持水量的20%、40%、80%的湿度，每组的第四个试盆施入足够量的完全肥料，并保持60%的湿度。在整个试验期间，三组试盆分别置于用黑纸遮光（弱光），用白色纸遮光（中光）和不加任何遮光（强光）的温室中。试验结果如下表所示。沃里尼黑麦盆栽试验结果（产量单位，克／盆） 不施肥 施肥 20% 40% 60% 60% 强光照 110 320 403 534 中光照 95 218 274 350 弱光照 88 185 208 223试验表明，在植物其它的生活因索不变的情况下，只增加一个因素的数量，该因素等量增加时，效益是递减的；如果同时增加两个或两个以上因素的数量，则上述单一因素递加时，产量递减的现象则逐步消失，相反地出现了产量急剧上升的现象。由此可见，在各种生活因素综合作用下，在各种生活因素综合作用下，作物产量显著地增长。因此，从因素综合作用律进一步说明，要想获得作物的高产，必须要有综合的观点，采取综合农业技术措施，经常地同时满足作物对全面生活因素的要求。如果只是孤立地改变某一个因素，而企图获得全面持续增产，不但是不经济的，而且增产潜力也很有限，且会出现报酬递减的现象。3．控制植物生活因素的途径植物生长发育必须的基本生活因素都是农业生产的基本条件，原因是作为农业的自然资源存在于环境中。按照它们的基本来源可概括为两个基本类型。1）宇宙因素来自大阳的，以光热辐射为主体的能量形态的生活因素。2）土地因素来自土壤中的矿质营养元素，以及依托于土壤的水分、空气等物质形的的生活因素。现阶段，以光热辐射为主体的宇宙因素，虽难实行人工调控，但世界各农区的光热资源存在的数量都很充裕，并未因此成为农业发展的障碍。以土壤矿质营养、土壤水分、土壤空气等为主体的土地因素存在量虽然有限，但可人工调控，使之符合植物生长需要。宇宙因素虽然存在着时间和空间上的不平衡，但对某一地区来说年际辐射量总是稳定的，季节分布总是有规律的。可按某地的光热条件，配置相宜的作物种群、种植体系和种植方式，创造新的植物种，进行保护栽培、温室栽培等。都是提高光热资源转化率的有效途径。一句话，对宇宙因素主要是积极适应和利用。土地因素供求关系经常处于不平衡的变动状态。必须通过人为的方式予以调整。现阶段，农作物产量高低不单纯取决于品种的生产潜力，也不单纯取决于栽培管理的技术水平，而在很大程度上受制于土壤水分、养分数量的供不应求。在商品生产日益发展的今天，这个问题尤为突出、经常和普遍．因此，补充营养物质，进行土壤耕作管理是农业增产丰收的特别重要的基础和途径。总之，影响植物生长发育的土地因素，人们最好是尽量保证和满足需求。三、土壤与土壤培肥（一）土壤的概念及形成1．土壤的概念土壤是绿色植物生长的立足之地，也是农业生产最基本的生产资料。什么是土壤？指的是陆地表面一层厚薄不同具有肥力，能够生长植物的疏松层。它处在大气圈、生和圈与岩石圈交界的地方，是在岩石圈的基础上，受大气圈、生物圈、水圈等各种因素综合作用影响下形成的。大气圈的温度变化，降水等都影响土壤形成，生物圈中的生物，包括人、动物、微生物对土壤形成起着决定性作用，水圈是通过水分蒸发、降落等而影响土壤。土壤必须具有肥力，不具备肥力的疏松层，叫母质，而不叫土壤。2．土壤的形成自然土壤的形成，必须经过两种作用，即岩石的风化作用和生物的成土作用。如果是农业土壤，还必须加上人类的熟化作用。1）岩石的风化作用风化作用指的是岩石在外界条件作用下，逐渐失去大块性而变成散碎物质的自然过程，分物理风化、化学风化和生物风化三种。（1）物理风化主要由物理作用引起。引起物理风化的因素有：温度变化、冰冻作用、水的冲击、风沙袭击等。（2）化学风化岩石在化学作用下的破坏过程，叫化学风化。（3）生物风化作用由生物机械作用及其分泌物的化学作用等引起岩石机械破碎和化学分解的过程。2）生物的成土作用风化形成的产物还不能算做土壤，而是土壤的母质。即土壤原始体。因为它里面虽然含有一定的矿物质养分，如钙、铁、镁、钾、硫、磷等，但很容易流失，且不具备生长最需要的氮，不具备土壤肥力。只有再经过生物的成土作用，才能形成土壤，即在土壤母质上有了微生物和植物之后，这些有生命的物体死亡，逐渐积累了有机质，有机质又被微生物分解，释放出养分，具备了肥力，才成了真正的土壤。这种在自然条件下形成的土壤，叫自然土壤。3）人的熟化作用在自然植被下形成的土壤叫自然土壤，自然土壤再加上人的熟化作用变成农业土壤。所谓熟化作用，就是用人的劳动，把生土变成熟土，把自然土壤的潜在肥力变成农田土壤的有效肥力，并且不断提高土壤肥力水平，使土地具有更高的生产力。（二）土壤的组成土壤是一种疏松多孔的物体，是由大小不等的微细固体颗粒（土粒）堆积而成，在固体颗粒之间是各种大小和形状的间隙，孔隙里经常有不断在量上变动的水分和空气。因此说，土壤是固相、液相和气相三相物质组成的集合体。1．土壤的固相组成土壤的固体部分主要由矿物质颗粒、有机质和活的有机体组成。1）矿物质颗粒土壤中的矿物质颗粒就是岩石的风化物。这些物质颗粒有粗有细，构成土壤的骨架，就整个土体的容积来说，约占38%以上，许多矿物质风化后可释放出植物所需要的矿物质营养，因此说土壤矿物质是直接影响土壤肥力的重要组成部分。土壤矿物质颗粒大小、形状各不相同，按直径大小可归纳成几个粒数，各个粒级多少不同，就构成不同质的土壤。划分粒级的标准，各国不同。我国分法是：1~10mm为石砾；1~0.05mm为砂粒；0.05~0.005mm为粉砂粒；<0.005mm为粘粒。从质地上或机械组成上可以把土壤分成三类：第一类为砂土，砂粒占优势，砂粒含量在50%~70%，粗砂土在70%以上的土壤。第二类为粘土，粘粒含量在30%~40%，重粘土可达40%以上的土壤。适于种水稻等作物。第三类为壤土，砂粒20%上下，粉粒40%上下，粘粒一般少于30%，性质介于砂土与粘土之间，适于种植小麦、玉米、棉花等作物。从陕西来看，陕北以砂土为主，关中以壤土为主，陕南则多粘土。2）土壤微生物指居住在土壤中的低等生物，是组成土壤的有生命的物体。它们对植物养分的转化、吸收以及腐殖质的形成、累积都有着密切关系。土壤微生物常见的有细菌、放线菌、真菌和原生动物。3）土壤有机质指土壤中死的有机物质，包括植物根、动植物残体、微生物尸体、有机肥料以及腐植质等。它们在土壤中的数量不多，陕西省土壤中一般含量在1%上下，东北的黑土中最多也很少超过10%。一般来讲，土壤有机质只要能占到3~4%，就是相当肥沃的土壤。有机质在土壤中的作用主要是：第一，改良土壤物理性质。第二增加土壤养分。一般来说，凡是有机质多的土壤，养分也多，地越肥。第三，为微生物提供热能和建造躯区的成分。第四，加深土壤颜色，提高地温。有机质多了，土壤颜色暗，甚至呈黑色，能吸收更多的光热，提高地温。有机质在微生物作用下，不断发生变化。其变化过程有二：第一是矿物质化过程。复杂的有机物质在微生物作用下最终变成简单的无机物的过程。例如，有机质中的蛋白质在微生物作用下最终变成氨基酸，再经氨化细菌作用进一步变成NH3、CO2、H2O。生成的NH3，一部分被植物直接吸收利用，一部分经硝化细菌作用氧化生成硝酸，硝酸再与Na、K等离子化合物可生成NaNO3、KNO3等矿物质养分，能更好地被植物吸收利用。这个过程是在好气性细菌作用下进行的，进行得快而彻底，有效养分多。翻耕土壤有助于这个过程的进行。但过多翻耕，有机质消耗快，会降低土壤潜在肥力，同时释放出来的养分，植物一时用不完，还会随水流失。第二是，腐殖质化过程。在微生物作用下，有机质经过分解，重新合成新的更复杂的有机质的过程，这种新的有机质叫腐殖质，产生腐殖质的这个过程，叫腐殖质化过程。腐殖质不同于一般的有机质，已失去根叶等原形，变成有机胶体，常与土粒粘结在一起，是多种化合物混合在一起的混合物，是一种复杂的抗性很强的无定形胶体物。其主体为各种类型的腐殖质酸及其与金属离子相结合的腐殖质盐类。矿物质化过程能够释放养分。腐殖质化过程，实质上是一个养分积累的过程，能够保存养分，并改善土壤结构。前者主要在好气条件下进行，后者主要在嫌气条件下进行，前者产生的有效养分多，后者产生的无效养分多，两者在土壤中最好协调进行。这样，有利于土壤肥力的合理利用改善。在土壤耕作方面，长期返复翻耕土壤，以前一过程为主，容易降低潜在肥力，而长期免耕，后一过程为主，则容易降低有效肥力。2．土壤的液相部分1）土壤水的种类降水或灌溉水进入土壤后，变为土壤水，它受土粒吸附力、毛管引力及地心引力的影响，以各种不同形态存在于土壤之中。主要有以下几种：（1）吸湿水被风干土壤所吸附在土粒表面的水，称为吸湿水，它以一层很薄的汽态水分子存在，被土粒紧紧地吸附着，对作物来说，不能被吸收利用，所以为无效水分。（2）膜状水土粒遇水后，在吸湿水的外边再吸收一层液态水，形成一层水膜，叫薄膜水或膜状水。此时土壤呈潮湿状态。膜状水作物可以吸收利用一部分。但它在土壤里移动得很慢，作物利用较为困难，常常来不及利用它就凋萎了。（3）毛管水借毛管引力保持在土壤毛细管中的水分，叫毛管水。当膜状水达最大量彼此连接起来就形成流动性更大的毛管水。对作物来说，毛管水是最有效的水。土壤中的养分只有溶解在水中才能被作物吸收，故作物吸收毛管水的同时，也就得到了养分。所以，毛管水是植物最宝贵的水分。（4）重力水：受地心引力作用沿非毛管隙下渗的水，叫重力水，它能被作物吸收利用，但很快会渗漏掉。在排水不良情况下，会充塞土壤大孔隙，引起土壤空气不足，产生涝害。2）土壤水分的去向进入土壤中的水分，大部分将按以下几个途径消耗：（1）作物蒸腾土壤水分由作物吸收并能运到叶面而散失，叫作物蒸腾。显然，这一部分土壤水的消耗对正在生长的大田作物来说，具有特殊意义。它不仅供给作物生命活动所必需，而且通过植物体内水流转运和散失，降低植物体温，不至于被高温所灼伤。作物每制造一单位的干物质所消耗的水分，叫需水系数或蒸腾率。作物蒸腾率随作物和所在地区自然气候条件而不同，湿润地区多在200~500之间，而在干旱地区则较大，如大麦为534，蚕豆为736，豌豆为788等。（2）土壤蒸发土壤水通过地面散失叫蒸发。某些观测证明，在湿润地区由地面蒸发和叶面蒸腾的水分损失量几乎相等。而在比较干旱地区，土壤蒸发消耗的水分要远大于作物蒸腾。陕西省渭北旱原夏季休闲期间土壤蒸发约占降雨量的60~70%。足证，地面蒸发损失的土壤水量是相当可观的。适宜的耕作方法，地面覆盖物覆盖都有保墒作用。（3）杂草消耗田间杂草是农作物的大敌，有些杂草所消耗的水分和养分远远超过作物，而且它的吸水吸肥能力很强。采用耕作、除草剂消灭杂草，也就节约了土壤水分和养分的无谓消耗。（4）渗漏损失进入土壤内部的水大于土壤持水量时，就会向下渗漏，就是渗漏损失。3）土壤含水量的表示方法与换算常用的表示方法有两种：（1）重量含水量，以土壤含水量占干土重量的百分数表示，或100克干土中所伴随的水分克数百分数，公式是：例如湿土重为24克，烘干土重为20克，代入公式：重量含水量==20%（2）相对含水量：用土壤重量含水量相当于田间持水量的百分数表示。即将田间持水量作为100%，重量含水量除以田间持水量而得。如重壤土的田间持水量为25%，实测的重量含水量为20%，则：在相对含水量为60~80%时，一般作物生长良好。如果已知土壤重量含水量，可以换算成一定厚度土层内所贮水分的毫米数。公式为：h——土层厚度（cm）；D——土壤容重；W——重量含水量；0.1——系数，也叫换算系数。例如：土层厚0~50cm，土壤容重1.3g/cm3，绝对含水量16%，则：土层贮水量mm重量含水量相同，但容重不一样，换算出来的毫米数也不同，如免耕法的地比较紧密，容重为1.5时，则：土层贮水量mm3．土壤的气相部分土壤空气是土壤的重要组成物质之一，任何生物都要进行呼吸作用，植物和微生物也不例外，因此土壤空气是作物生长不可缺少的因素，它对作物养分形态转化、养分和水分的吸收以及热量状况都有重要影响。根系和土壤微生物的呼吸作用放出CO2，有机质分解也放出CO2，这一生物化学反应，既是碳化物氧化的耗氧过程，也是二氧化碳的释放过程，因此土壤CO2含量为0.15~0.65%，远较大气中CO2含量0.03%为高。如果土壤中的CO2含量达1%时，作物便会中毒，根生长缓慢，种子发芽，受到抑制，但是把土壤较多的CO2放到大气中，则可促进作物的光合作用。大气中的氧气，含量为20.95%，而土壤空气中则变动于10~20%之间。据研究土壤空气中的O2低于9~10%，作物根系发育就受到影响，少到5%以下时，绝大多数作物根系停止生长。同时，土壤空气中氧气不足，好气性微生物生命活动受阻，土壤有效养分释放减少，并会产生一些还原性化合物，如硫化氢、甲烷等，引起作物中毒。（三）土壤的性质土壤的性质大致可分为物理性质、物理机械性质、化学性质和生物性质。其生物性质主要是指在微生物参与下，土壤中有机物质分解与合成过程中所表现的特性。1．土壤的物理性质土壤的物理性质，包括土壤在温度、通气、水分运动等方面所反映出的特点，是土壤肥力的组成部分。1）土壤的三相组成人们经常进行耕作的那一层疏松的土壤，即耕层，耕层由固、液、气三相组成，称为耕层构造。一般来说，在旱地中固相大体上占50%，液相占25%，气相占25%时，对于作物的生长发育较为有利。2）土壤比重与容重土壤的固体颗粒重量与同体积的水（4℃）的重量比值，或单位体积无孔隙干燥土壤固体的重量，称为土壤比重。单位：克/cm3。土壤比重值变动不大，一般在2.6~2.7之间，平均为2.65，有机质的比重较小（1.2~1.5），因此，含有机质多的土壤，比重可下降至2.4或更小。在自然状态下（即包括粒间孔隙的体积在内）单位体积干燥土壤的重量，称为土壤容重。即单位容积土壤的重量，单位也以克/cm3表示。由于在自然状态下，土壤总是一个包含孔隙的多孔体，因此，容重始终小于比重。容重大小与土壤松紧度关系密切。疏松的土壤容重小，刚耕过的地容重在1.0~1.2克/cm3之间，较紧密的土壤可达1.4~1.6克/cm3，很紧实的底土，容重可高达2.0克/cm3，甚至2.0克/cm3以上。因此，土壤容重大小常用来作为衡量土壤的松紧度。3）土壤孔隙与孔隙度土壤孔隙是指土壤固体颗粒之间被水或空气充填的空间。按大小或粗细把土壤隙分为无效孔隙、毛管孔隙和非毛管孔隙。无效孔隙孔隙直径小于0.001mm；毛管孔隙孔隙直径在0.001~0.1mm；非毛管孔隙孔隙直径大于0.1mm。土壤孔隙度，在一定土壤体积中，土壤孔隙体积所占土壤体积的百分数，称为土壤孔隙度。其公式为：孔隙度（%）=（1-容重/比重）×100%例如：土壤比重为2.65，容重为1.35，则土壤孔隙度=（1-1.35/2.65）×100%=49.1%。4）土壤结构土壤中的土粒很少以单粒存在，常常形成大小不同，形状各异的团聚体。这种团聚体叫土壤结构。土壤结构的主要类型：（1）单粒结构土粒以单粒状态存在，各自独立，互不连系。实际上是无结构。沙土、尘土常常以单粒存在。（2）片状结构土粒在水平方向呈层状排列。冲积土的冲积层，雨后或灌溉后的板结层，犁底层的鳞片状结构都属片状结构。排列紧密，有碍土壤通气，在农业生产中应随时注意破除。（3）块状结构指团聚体大于5厘米的土块，在外力影响下由土粒相互凝聚而成。在盐碱地上，块状结构能防止土壤返盐。在一般土壤上，块状结构存在影响播种质量，播下去的种子掉在土缝里，不能与土壤紧密接触，得不到足够的水分，难以发芽，出苗差。（4）柱状结构土粒沿垂直方向呈柱状排列，形状直立如柱。塿土底土中就是柱状结构，柱状结构的柱与柱间有垂直裂缝，有利于通气、透水和作物根系下扎。（5）团粒结构指直径在0.25~10mm之间的团聚体，其中以2~3mm大小的团粒在农业生产中最为理想，形状近似球形，肥沃土壤中较多。分两类：一类是水稳性的，经较长时间浸水而不散；另一类是遇水即散开的非水稳性团粒。前一种在农业生产中价值最大。5）土壤温度土壤的温度是反映土壤热量状况的指标。土壤温度直接影响着土壤的形成过程和肥力状况，也影响着作物的生长发育。土壤热量的主要来源是太阳辐射能。土壤吸收太阳辐射能量的多少首先取决干净辐射量，约占总太阳辐射量的20%左右。其中约5%被植物的光合作用及代谢作用所利用，其余的大部分用于土壤及植物表面的水分蒸发，通常大约只有5~15%的净辐射在土壤及植被中以热能储存起来。其次，土壤的颜色、坡度和植被等也影响能量进入土壤。因此，了解土壤中热量的收支状况，热性质和土壤温度的变化规律，从而对土壤的热状况进行调节，对于提高土壤肥力和增加作物产量有着重要的意义。在农业生产中，通常通过排水、中耕、覆盖等措施调节土壤温度。2．土壤的物理机械性质土壤的物理机械性质指是土壤的力学特性。这种特性是由外力所造成的土壤运动表现出来的，主要包括土壤的粘结性、粘着性和可塑性等。它影响作物根部的生长发育和耕作质量。1）土壤的粘结性土壤粘结性是指土壤颗粒间相互吸引而粘结的性能。从土壤质地看，粘土的粘结性强，砂质土则弱，粗粒的砂土粘结性则非常小。2）土壤的粘着性在湿润条件下，土壤粘附外物（如农具）上的性质。决定土壤粘着性和土壤粘结性的因素基本一致，只是粘结性表现为土粒间的粘结，而粘着性则除了土粒间的粘结外，还表现为土粒与外物间的粘着。一般砂土的粘着性较小，粘土较大。土壤含水量是决定土壤粘着性的主要因素。3）土壤的可塑性土壤可塑性是指土壤在外力作用下能够变形的一种性质。在一定的土壤湿度下，土壤可由外力作用，变成任何形状，当外力消失与土壤干燥后，仍能保持其变形，谓之可塑性。在所有影响土壤可塑性的诸因素中，土壤水分是极重要和极易调节与变动的因素。因此，在土壤耕作时应本着“宁干勿湿”的原则进行。4）土壤宜耕性土壤宜于耕作的性质。此时，凝聚性、粘着性都小，没有可塑性，耕作阻力最小，耕后质量最好。所以，在生产上最好选择宜耕期进行耕作。水分多少是土壤宜耕期的决定因素，陕西武功地区宜耕期的土壤水分含量约为15～16%。宜耕期的长短随土壤种类而不同，砂土最长，粘土最短，耕作应由砂土开始，再到砂土结束，把中间的时间用于粘土。5）土壤阻力耕作时，土壤对农具的抵抗力。其大小为：P=KabP=土壤比阻力，K=阻力系数，或叫比阻（横断面上单位面积所受到的阻力）a=耕深b=耕宽砂土的K值约为0.2~0.3公斤/厘米2，壤土约为0.4~0.8公斤/厘米2，粘土在0.9公斤/厘米以上。湿度在16%时，西北农林科技大学附近土壤的比阻约为0.4~0.5公斤/厘米2。因此，只要知道耕深和耕宽，就能大概算出土壤阻力的大小。土壤水分也与土壤阻力的关系最密切，水分越少阻力越大。宜耕期内阻力最小，以后又稍有增加。3．土壤的化学性质土壤的化学性质除了无机的、有机的化学反应外，还有物理化学、生物化学过程。1）土壤的反应主要是土壤的酸碱反应。通常用“pH”值表示。pH值在7时，为中性土壤；pH小于7时为酸性土壤；pH大于7时，为碱性土壤。一般植物多喜中性或近于中性的土壤，弱酸性或强碱性，均非所宜。2）土壤的缓冲性能生物体内如动物的血液和植物的汁液，加入一些酸或碱都不至于引起pH值的很大变化，这种性能叫缓冲性能。土壤也具有这种缓冲性能。土壤中的有机质是土壤具有缓冲作用的重要物质。土壤具有缓冲性能对作物的生长发育是十分有利的。3）土壤中的氧化还原反应土壤中的氧化还原反应对土壤的形成过程和肥力状况有重要影响。土壤的氧化还原反应受到各种因素的影响。通过施肥、灌溉、排水、晒田等措施，调节土壤的氧化还原反应，使土壤有利于作物的生长发育。4）土壤中的酶在土壤中的化学过程中，有许多是生物化学反应，土壤中有关物质与能量转化的一切生物化学过程都是在生物催化剂—酶的作用下进行的。如土壤中有机质的分解，累积、植物营养元素的有效化，都是由土壤中的各种酶所促进的复杂反应的结果。4．土壤胶体土壤的固体颗粒中有很大一部分具有胶体特性的细小颗粒，即土壤胶体。它是土壤固相中最活跃的一部分，影响着土壤肥力的变化，特别是决定土壤的保肥与供肥性能。（四）土壤的合理利用从综合观点来看，土壤合理利用的关键在于全面建立有助于提高地力的农田培肥体系。要想维持和提高地力，就必须采取多种途径来合理利用土壤，使更多的物质和能量投入农田土壤养分循环中．1．生物措施合理利用土壤，不断培肥地力的生物措施很多，包括种植豆科作物、绿肥、牧草，实行合理轮作，水田养萍，施用菌肥、堆肥、厩肥以及秸秆还田等。一些地区可在夏收或秋收后利用夏闲地或冬闲地种植填闲作物，建立“绿肥、豆科作物轮作制”，不仅保持和提高了地力，同时又为畜牧业提供了优质饲料，为农牧结合打下基础。有些地区则在提高地力和单产的基础上，调整种植业结构，种植饲料及饲草作物为畜牧业提供饲料，部分秸秆还田，家畜家禽的粪肥返回农田提高地力。2．物理措施农田土壤通过土壤耕作、灌溉排水、农田工程等物理措施可以改善肥力条件，使土壤得以合理利用。改善地力条件与增加地力因素同样重要，通过上述措施改善耕层结构，调节土壤中水分、空气和养分供应的矛盾，有助于为农作物创造一个良好的土壤条件，使潜在肥力有效化，地力潜力得以发挥。3．化学措施自1840年李比西提出化学肥料应用以来，强化了农田物质循环体系，促使农田生态系统能量物质的转化。据研究，1克氮的合成耗能25大卡，而投放1克氮至少可增产24克植物干物质，平均每克贮能4．2大卡，共贮能100.8大卡，故增施化肥后，能量可大幅度增加，而不是亏损。因此，以少量化肥促进生产大量有机物质，以无机促有机，也是增加农田养分，提高地力，合理利用土壤的有效途径。4．防护措施建立综合农田防护体系，减少水蚀、风蚀和农田养分损耗；是合理利用土壤、保持地力的有效措施，土壤侵蚀严重的农田，必然耕层变薄，地力减退，生产力下降。当农田坡度过大又缺乏防护措施时，就会遭受降雨和融雪的侵蚀，在风沙地区不合理的土壤耕作或未采取有效保护措施，造成严重风蚀，毁坏良田。因此，增加植被覆盖、植树种草；营造农田防护林、采用保土耕作措施、综合防治农田杂草是合理利用土壤，恢复地力，保持土壤养分平衡不可缺少的措施。（五）土壤肥力与土壤培肥1．土壤肥力与地力所谓土壤肥力，是指在植物生长期间，土壤能连续不断地给植物提供水分、养分以及气热的能力。土壤提供水、肥、气、热的能力越好，土壤肥力越高，越有利于植物生长发育，获得高产。土壤肥力，包括两方面内容：一是肥力因素，即水分、养分、空气和热量状况，简称水、肥、气、热、；二是肥力条件，即土壤结构和耕层构造。土壤肥力因素直接对作物起作用，土壤肥力条件是通过调整和改变土壤肥力因素在土壤中的存在和发展状况来影响作物。地力是多种因素的综合，其中每一个因素发生变化，都会影响到地力水平。从土壤看，要维持较多的地力水平，既要具备足够量的水、肥因素，又要有较佳的物理、化学和生物条件，其中某一方面发生问题或受阻，地力水平就会降低。例如土壤物理性状恶化，土地紧实，通气不良，地力相应降低。同样，土壤化学性质和生物特性好坏，也直接影响地力的高低。从气象、作物来看，地力是在一定气象条件下发挥作用的，土壤条件再好，而气象条件不良，地力的实际水平也不会高，同时，地力又是通过作物来验证的，以作物产量高低来衡量地力水平也是最现实、最有经济意义的。由此看来，所谓地力是指农田土壤在一定气象条件下给作物供给营养的能力或土地生产力，也就是肥力因素中的水、肥、气、热在一定的土壤条件、气象条件、作物条件下所表现出的实际生产能力。地力不只是自然肥力，更重要的是人为肥力，自然肥力加人为肥力的有效化才表现出具有实际意义的经济肥力。2．土壤养分植物生活需要的重要营养元素有17种，即碳（C），氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、锰（Mn）、硼（B）、钼（Mo）、铜（Cu）、锌（Zn）、氯（Cl）、钴（Co）。这些重要元素中碳、氢和氧来自空气和水，其他除一部分氮来自空气外，都来自土壤固体。来自土壤的十四种元素，有六种的需要量相对较大，称为大量营养元素，它们是：氮、磷、钾、钙、镁和硫。另一些元素（铁、锰、铜、锌、硼、钼、钴、氯）高等植物吸收利用的量很少，称为微量营养元素。这样称并不意味着它们不及大量营养元素重要，只是表示植物对它们的需要量较少而已。在大量元素中，氮、磷、钾三种对植物生长，尤其重要，常因土壤中缺乏或有效性差，而使植物生长受阻，需通过施肥加以解决，因而又称它们为肥料三要素。1）土壤中的氮（1）氮对植物的影响氮能促进植物细胞分裂加速营养生长，延迟成熟，并使茎秆脆弱，容易倒伏，还降低有些作物的品质。如制造啤酒用的大麦，氮多了，制造出来的啤酒有醒味。氮素过多还会引起作物徒长，降低有些作物的经济产量。（2）氮素的存在形态与转化土壤中氮的存在形态主要有三种：有机态、铵态氮和硝酸态氮。土壤中的氮素大部分以有机态结合在有机质中。这样虽然不被淋失，或转变成气态而损失，但对高等植物大都是无效的。只有经过矿化作用才能从有机态中释放出来，改变成高等植物能利用的无机态。实验表明，有机态氮每年只有2~3%可以矿化。即是如此，释放的无机态氮始终是作物生长需要的一个相当重要的部分。土壤中的铵态氮是高等植物能很快吸收利用的一种无机态氮。几乎各种植物的幼苗都特别能利用铵态氮，水稻主要吸收的是铵态氮。当植物对氮素的需要暂时得到满足时，多余的铵态氮可以向硝酸态转化，即它能很快地被某些有特殊作用的细菌所氧化，这种生物化学作用叫硝化作用，这是因为作用的最后产物是硝酸态氮。无论由所施化肥或由于消化作用而形成的硝态氮，可有四个去向：一是被微生物利用；二是被高等植物吸收；三是排水时流失；四是变为气态逸失。硝态氮既易被植物吸收，也易被微生物吸收。当微生物有现成食物供应时(如含碳有机残体)，利用硝酸盐的速度将超过高等植物，这样高等植物只能以微生物利用后的剩余而得到供应。这就是作物在一个生长季节中通常只能利用所施肥料中氮量一半的原因之一。硝酸态氮溶解于水中，可随排水而流失，在干旱半干旱地区，这种损失较少，在湿润地区较多。在排水不良和通气状况较差的条件下，硝酸态氮被还原变成气态氮而损失。在田间条件下，氧化亚氮（N2O）是气态氮损失的最大部分，虽然在某些情况下，也有分子氮的损失。据测定，气态氮的损失量估计每年为施入氮量的10～15%。一般说来，土壤氮素的气态损失是不可避免的，但是保持地面有作物生长，采取合理的排水和耕作措施，以及避免过量施用氮肥，是有一定控制效果的。（3）土壤氮素来源与去向在耕作土壤中氮素来源有四个途径：一是根瘤菌固氮，即豆科作物根瘤菌定大气氮素称为共生固氮作用。据测定，每年每亩苜蓿能固定氮素18.8公斤，大豆为7.8公斤，豌豆为3.6公斤；二是自生固氮菌固氮，即单独生活在土壤中能将土壤空气中的分子氮固定在自己的细胞组织中，称为非共生的或自生固氮作用。据试验，在大多数情况下，每年每亩可固定氮1.9公斤；三是随降水进入土壤的氮，存在于雨雪中的氮素通常为硝态氮和氨态氮。在暖温条件下，每年每亩土地上平均有0.34公斤铵态氮和0.14公斤硝态氮从雨雪中降落；四是施肥增加的氮素,这是土壤氮的一个重要来源，施有机肥和氮肥都能增加土壤氮素。总上所述，作物残体、厩肥和商品肥料是土壤中氮素的主要来源；去向主要是作物移走。土壤管理的措施主要是开源节流，并平衡和调整土壤氮素。2）土壤中的磷（1）磷对作物的影响对大田作物来说，除氮素外，还没有其他元素比磷更重要。磷素缺乏的严重性，不仅影响植物的正常生长，也妨碍植物对其他元素的吸收。磷对植物的功能主要是：促进开花、结果和籽粒形成；促进作物早熟，消除施氮过多的影响；促进根系发育，增强吸收能力；加强禾谷类作物茎秆强度，有助于防止倒伏；增强对某些病害的抵抗力。作物幼苗期最需要磷。苗期缺磷，生长受到抑制，以后再补磷，作用较小。磷被作物吸收后，主要存在于幼嫩部分，供应生长点需要,等这一部分长成后，磷又可转移到新的部位，重新发挥作用，这叫磷的再利用。（2）磷的来源与存在形态磷与氮不同，土壤微生物可以固氮进入土壤，但磷不能从空气中来。磷的来源是：施磷肥和有机肥；秸秆还田和种绿肥；来源于含磷化合物。磷在土壤中存在的形态有两类:一是有机态磷，即磷呈有机结合态存在于有机质中，腐解作用可以促进有机磷分解简化，变成简单的化合物释放出来，为植物吸收利用。另一类是无机态磷。又有三种：①磷酸三钙［Ca3(PO4)2］，只溶于强酸，不溶弱酸与水，为不可给态，植物不能吸收利用。②磷酸二钙（Ca3HPO4）,不溶于水，而溶于弱酸，有的植物可分泌出弱酸，使它溶解，然后从无效态变成有效态，为植物所用。③磷酸一钙（Ca3(H2PO4)2），可溶于水，被植物吸收利用，施的过磷酸钙，主要属于此种。但它在土壤中很容易被固定，从有效变态成无效态。为了避免磷肥被固定，最好采用集中施肥，把肥料条施或制成颗粒状，以减少肥料与土壤接触，避免磷肥与土壤迅速起反应。厩肥能提高磷肥利用，说明增施有机质对提高磷的有效性有重要意义。应该记住，转化成无效态的磷并不等于从土壤中失去，它对植物生长还是会缓慢地起作用的，特别是重施磷肥的土壤，几年内能表现出残效来。3）土壤中的钾（1）钾对植物生长的影响农业生产中最受重视的是氮肥和磷肥。钾肥显然是次要的。这首先是因为许多土壤原有效钾供应较多，多年栽培作物才会出现不足，其次，即是某些土壤获得高产的钾素不够，产量受限制也不象缺氮、磷那么严重。然而随着氮、磷肥料量增加，作物产量提高了，施用钾肥还是需要的。钾能通过增强作物抗病力和增强根系的作用，可防止植物倒伏和消除氮素过多的有害作用。在延迟成熟方面，钾能抵消磷的过早成熟的影响。因此，钾有平衡氮磷的作用，在混合肥料中也少不了。光合作用、淀粉合成和糖的转化都必须有钾。钾对禾谷类作物的种子形成和籽粒饱满也很重要，薯类作物要求土壤有丰富的有效钾供应，如用于马铃薯的肥料，钾含量较高。钾和磷一样，在土壤中大量存在时，对作物无害。（2）土壤钾素形态及其有效性根据钾的有效程度把土壤中的钾分为三种形态：①无效态；②迟效态；③速效态。土壤中的钾大部分为无效态，迟效和速效的较少。无效态钾存在于含钾矿物中，因为它们具有较强的抗风化性，所以在生长季节中，由此而提供的钾很少。然而年复一年它们对土壤总有效钾还是有贡献的。它们通过溶剂(如含碳酸的水）作用，会逐渐放出有效钾。速效钾在土壤中平均只占全钾的l～2％，包括土壤溶液中的钾和土壤胶体表面吸附的交换性钾。速效钾大部分以交换态存在(约占90％），土壤溶液中的钾最易为植物吸收，但也易淋失。交换性钾也能直接被植物吸收。迟效钾被土壤吸附或固定，不能被一般交换方法所取代，属非速效型的，但和速效钾处于平衡状态，成为有效钾供应的重要仓库。3．有机肥料可供给土壤以有机质和养分的肥料，属有机肥料，包括厩肥、堆肥、人粪尿、绿肥等。所含营养元素齐全，肥效持久，是传统农业培肥地力的重要手段。1）厩肥由家畜粪尿和垫料混合堆沤而成。不仅含有各种养分，而且可以用来改良土壤，也是联系农、牧和饲料生产的纽带之一。一头牛一年排泄的粪尿约9000公斤，含氮量以0.4%计，折合纯氮36公斤，相当于78公斤尿素的肥效。一头猪一年排泄的粪尿约3250公斤，含氮量以0.43%计，折合纯氮14公斤，相当于30公斤尿素的肥效。2）人粪尿据统计，一个成年人一年排泄粪90公斤，尿700公斤，合计79公斤，含氮量以4.5公斤计，相当于10公斤尿素的肥效。3）堆肥在地面或设有通气孔的坑内堆制而成的有机肥料。堆肥性质与厩肥很相似，肥效也大致相同。它的养分含量因材料、用量、及堆积方法而不同。普通堆肥平均成分为：水60～75%，氮0.4～0.5%，磷（P2O5）0.18～0.26%，钾（K2O）0.45～0.7%，有机质15～25%。4）绿肥压青用的绿色植物叫绿肥。包括豆科绿肥和非豆科绿肥。在有条件的地区种植绿肥可以增加土壤有机质，促进土壤微生物活动；如果采用豆科作物，还能增加土壤氮素；在水土流失地区，种植绿肥还可保持土壤养分，提供地面覆盖，保持水土。用作绿肥作物的种类很多，主要有草木樨、绿豆、田菁、柽麻、小冠花、毛苕子、光叶苕子、紫云英，它们都含有一定的养分，在幼嫩多汁时期翻入土中，能很快腐烂分解，供作物利用。4.化学肥料凡用化学方法人工合成的，或开采矿石经加工精制而成的肥料，统称化学肥料，也叫矿质肥料，是主要的商品肥料。常用的化学肥料大多数不含有机质，因此也称为无机肥科。但也有入工合成的有机化学肥料如尿素。与有机肥料相比，化学肥料的特点是：1）成分单纯对植物营养来说，如(NH4)2SO4主要只含氮，过磷酸钙只含磷肥，氯化钾主要只含钾素。这都是比较单纯的，又称不完全肥料。2）养分含量高运输方便如尿素中含氮46%，磷酸二铵中含P2O545％，氮18％，尿素中含氮46%，而人粪尿中才含氮0.5%，土粪才只有0.15%，而且运输量小，效果大。3）属速效肥化学肥料大部分易溶于水，肥效很快，但不持久。4）不宜长期单独施用一般化学肥料不含有机质,长期单独施用，有破坏土壤结构和使土壤粘硬板结的危险。所以化学肥料之间，特别是与有机肥料的配合是不可忽视的。化学肥料是现代农业不可缺少的重要肥源，也是现代农业的基础。因此，不能以生产“绿色食品”而否定化肥。常用化学肥料主要有以下几种：1）硫酸铵[(NH4)2SO4]含氮20～21%，本身比较稳定，不易挥发损失，吸湿性小，不易结块，施用方便。施入土壤中很快离解成NH+4和，NH4被植物吸收，留在土壤中，使土壤酸性增加，所以属生理酸性肥料，在碱性土壤上施用较合适。2）碳酸氢铵［（NH4HCO3）］为白色结晶，含氮17%，在空气中易分解为NH3、CO2和H2O，引起氮的损失。因此，施用时宜深施至6～10厘米。3）尿素[CO(NH2)2]含氮45～46%，在固体化肥中是含氮量较高的。尿素是一种中性肥料，溶解在水中后不离解。施入土中除少量能被植物吸收利用外，大部分须经微生物作用转化成铵态氮才能被作物吸收利用，铵态氮也可被土壤胶体吸附，暂时保存起来，在未经微生物作用和转化以前，尿素容易随水流失。尿素的溶解度高，20℃时50公斤水中可溶解尿素52.5公斤，所以，尿素施入土中后，能迅速溶解扩散。尿素的吸湿性强，在干燥情况下，物理性状好，但在潮湿条件下，易潮解。尿素适于各种作物和各种土壤施用。可做追肥，也可做基肥。由于尿素在转化前不易被土壤吸收，所以做水田基肥时，可于施后2～3天再放水，以免造而淋失。尿素可做种肥，但用量每亩不超过2～6公斤。要注意随拌随种，不得久置，在欠墒时不宜用尿素拌种，以免影响出苗。尿素也可做根外追肥，在作物生长中后期中，小麦、水稻喷施的浓度为2%，棉花为0.5～1%。4）过磷酸钙［（Ca(H2PO4)2）］磷矿粉加浓硫酸使之分解，即形成磷酸—钙与石膏的混合物，就是常用的普通过磷酸钙。过磷酸钙含磷酸（P2O5）16～50%，磷（P）7～22%，能溶于水，被植物直接吸收利用，是速效性磷肥。一般适于各种土壤和作物。5）复合肥由两种和三种营养元素组成的肥料，叫复合肥料。是一种经过精制，浓度较高的肥料。它的物理性状好，便于运输和贮藏；一次施肥可施入两种或两种以上营养元素，能节约施肥劳力，且按一定比率合成，能同时满足植物对氮、磷、钾的要求，一种表明为8-16-16的复合肥料，则含氮8%，有效P2O516%（有效磷7%），和水溶性K2O16%（水溶性钾13%）。目前常用的复合肥料有：（1）磷酸铵由磷酸铵与磷酸制成。含有氮磷两种营养元素。有磷酸一铵（NH4H2PO4）和磷酸二铵［(NH4)2HPO4］两种。我国生产的磷酸铵大多都是这两种的混合物，以一铵为主的磷酸铵含氮11～13%，含磷酸51～53%；以二铵为主的含氮16～18%，含磷酸46～48%，都易溶于水，是速效肥料。做底肥或追肥时，每亩可用5～10公斤，作种肥时溜施播种沟内，每亩以不超过1.5公斤为宜。（2）氮化过磷酸钙或硝酸磷肥氨化过磷酸钙是用氨中和过磷酸钙中的游离酸而制成的复合肥料。含氮2～3%，P2O516～18%。由于这种肥料含磷多而含氮少，应配合其他氮肥施用。硝酸磷肥含氮19%，含磷12%，也是一种较好的氮磷复合肥料。(3)氮、磷、钾复合肥料一般是用磷酸铵、硝酸铵和硫酸钾配制而成，含氮13％，含磷10％，含钾9％，所含磷都是有效磷,其中40％是水溶性的，60％是弱酸溶性磷。适用于各种作物，用作基肥最好。5.合理施肥1）施肥方式（1）基肥播前施用的底粪。目的在于供给整个生育期所需要的养分，并从根本上提高地力。应以长效的有机肥为主，适当配合磷素，氮素化肥和复合肥。（2）种肥。在播种同时施用的肥料。目的在于供给苗期需要的养分，并补充基肥之不足。常用的肥料是速效的化学肥料。施用氮素化肥时最好与种子分开施用，以防局部浓度过大而腐蚀种子和幼苗。化肥拌种时，用量要少，一般每亩不超过2.5公斤，并随拌随用，拌过的种子不要过夜再播。（3）追肥在作物生育期用的肥料。它的主要作用在于满足作物生育盛期对养分的迫切要求，井补充基肥和种肥之不足。一般以速效肥为主。追肥时尽可能追在高效期，就是把肥料施在作物需肥最迫切的时期之前，此时常是作物营养生长和生殖生长并进的时候，对肥料需要最为迫切。同时，在这个时期之前，施速效肥效果最好，如小麦的拔节期、水稻孕穗期、玉米大喇叭口期、棉花花铃期、油莱初苔期、谷子抽穗期等。（2）施肥的经济问题在地力水平较低的土地上，施用肥料有明显的增产作用。但肥料用量与产量并不总是直线相关。常常是随着肥料量的增加，作物产量先是递增，后是递减。因此，增施肥料所获得的最高产量，并不是最理想的投资收益。根据美国北卡罗林纳州21个氮素用重试验结果，玉米平均产量与经济收益关系如下图所示：施肥与产量、利润的关系从图中可以看出最高利润的施肥量常常是低于最高产量。因此，施肥量决不是越多越好，也不是只考虑作物产量，而不考虑经济收益。从经济收益看，最合理的施肥量应是经济上最合算的施肥量的近似值，这要经过大量的试验研究才能科学的确定下来。施肥也要考虑作物的经济价值，经济价值高，宜多施，相反，宜少施。四、农作物机械化栽培农作物机械化栽培具有田间作业效率高、质量好等突出优点，并能及时实现大面积耕、耙、播、管、收等田间作业，满足农业技术要求。同时，农业机械化又是我国农业现代化的重要标志之一。随着社会主义经济建设的不断发展，农作物的栽培机械化程度必将日益提高。（一）农作物的分类与类型1．作物的概念作物就其广义的概念来讲，它包括对人类有利用价值，为人类栽培的各种植物。例如，各种农作物、果树、蔬菜、绿肥、牧草、中草药、食用菌等。就其狭义的概念来讲，所谓作物，主要是指农作物粮、棉、油、麻、糖、烟等而言，北方称之谓“庄稼”。世界栽培的农作物主要有90多种，我国常见的有50多种。2．农作物的分类按用途和植物学系将农作物分成四大部分，九大类别。1）粮食作物（1）谷类作物绝大部分属于禾本科，主要有小麦、大麦、燕麦、黑麦、稻、玉米、高粱、黍稷、稗、龙爪稷、蜡烛稗等，还包括蓼科的养麦。（2）豆类作物主要有大豆、豌豆、绿豆、小豆、蚕豆、豇豆、菜豆、小扁豆等。（3）薯芋类作物植物学上的科属不一，常见的有甘薯、马铃薯、木薯、豆薯、山药、芋、菊芋、蕉藕等。2）经济作物（1）纤维作物有棉花、大麻，亚麻、红麻、黄麻、苎麻、龙舌兰麻，焦麻等。（2）油料作物常见的有花生、油莱、芝麻、向日葵、蓖麻、苏子等。（3）糖料作物主要有甘蔗和甜菜，甜叶菊等。（4）其它作物主要有烟草、茶叶、薄荷、咖啡、啤酒花、代代红等。3）饲料及绿肥作物常见有豆科的苜蓿、苕子、紫云英、草木樨、田青、柽麻、三叶草、沙打旺等；禾本科有苏丹草、黑麦草、雀麦草等；其它有红萍、水葫芦、水浮莲、水花生等，4）药用作物药用作物种类很多，科属不一。栽培上常见的有人参、枸杞、黄芪、沙参、牛膝、颠茄、菊花等。根据作物的生态特性，农作物可分为：1）喜温作物和耐寒作物喜温作物其生长发育的最低温度为10℃，如水稻、棉花、玉米、高梁、花生、苎麻、烟草等；耐寒作物生长发育的最低温度为1~3℃左右，如小麦、大麦、黑麦、燕麦、油莱、蚕豆、苕子等。2）长日照作物和短日照作物凡适宜在长光照条件下开花的作物称为长日照作物，如麦类、油菜、蚕豆、亚麻等；凡适宜在长黑暗条件下开花的作物称为短日照作物，如水稻、玉米、棉花、高粱、花生、烟草等；也有开花对日长没有关系的作物，如荞麦、豌豆等，称为中性作物。此外，还有按播种期，将作物分为春播、夏播、秋播和冬播作物，按播种密度和田间管理分为密植作物和中耕作物：按对光照强度的要求，分为喜光作物、耐荫作物和喜萌作物；按株高分为高秆作物和矮秆作物：按作物对水分的要求分为耐涝作物和耐旱作物：按作物的需肥特性，可分为喜氮作物、喜磷作物和喜钾作物。（二）作物的产量及产量构成因素1．作物的产量作物栽培的目的是获得较多的有经济价值的农产品．所谓作物的产量包括生物产量和经济产量两个概念。生物产量是作物生育期间生产和积累的有机物质的总量，即整个植株的干物质总量。经济产量是指栽培目的所需要的有经济价值的主产品收获量，即人们通常所指的作物的产量。由于作物种类和栽培目的不同，其经济产量的产品器官也不同．如谷类和豆类作物的主产品是子实；棉花和麻类则为纤维；薯类作物为块根或块茎；甘蔗为茎秆：烟草和茶叶为叶片；绿肥作物是全株。玉米作粮食作物时，主产品是子实；作为饲料时，包括茎、叶、果穗。随着社会的发展和科学技术的进步，产品综合利用前景广阔，有些副产品也可能成为主产品。生物产量是形成经济产量的物质基础，经济产量又是生物产量的一部分。在一定的生物产量中，究竟能获得多少的经济产量，还要看生物产量转化为经济产量的效率，这种转化效率叫做经济系数。经济系数＝经济产量／生物产量。经过人类长期的选择和培育，作物的经济系数已达相当高的水平．例如，小麦为0．3~0．4，水稻为0．5左右，薯类0．74~0．85，甜菜0．60，大豆为0．25~0．35，棉花（籽棉）0．35~0．40，油菜0．28，烟草为0．6~0．7。经济系数的高低与产品器官及其所含化学成分有关。一般说，以营养器官为主产品的作物，经济系数较高；以生殖器官为主产品的作物，经济系数较低。产品碳水化合物含量高的作物比产品含蛋白质和脂肪较高的作物的经济系数要高。2．作物的产量构成因素在农业生产实践中，作物产量是按单位土地面积上有经济价值的产品数量来计量的。它是由单位面积上的株数和单株产量的乘积得到。禾谷类作物产量分解为几个构成因素，即产量=穗数×单穗粒数×单粒重量。当然，作物种类不同，它们的产量构成因素也不同（见下表）。研究这些因素的形成过程和相互之间的关系以及影响这些因素的条件，并采取相应的农业技术措施，可为满足作物高产的要求提供可靠依据。各类作物的产量构成因素 作物 产量构成因素 禾谷类 穗数、每穗结实粒数、粒重 豆类 株数、每株有效分枝数、每分枝荚数、每荚粒数、粒重 薯类 株数、每株薯块数、单薯重 棉花 株数、每株有效铃数、每铃籽棉重、衣分 油菜 株数、每株有效分枝数、每分枝角果数、每角果粒数、粒重（三）农作物生长发育过程农作物不同，其生长发育过程也有很大不同，现举几种主要作用，以图的形式表示。1．冬小麦生长发育过程 （决定穗数） （决定粒数） （决定粒重） 幼苗期 长穗期 结实期 营养生长阶段 营养生长 并进阶段 生殖生长阶段 生殖生长 幼穗分化时期 伸穗小护小长轴穗颖花 －♀♂芯 2．玉米生长发育过程 （决定果穗大小和籽粒多少） （决定粒多、粒重） 幼苗期 长穗期 结实期 营养生长 并进阶段 生殖生长阶段 生殖生长 幼穗分化时期 （抽雄前约15天为雄穗四分体，相当雌穗小花分化开始期，要求足肥足水）3．大豆生长发育过程 幼苗期 花芽分化期 开花结荚期 鼓粒成熟期 营养生长阶段 营养生长和生殖生长并进阶段 生殖生长阶段注：大豆边开花、边结荚、边鼓粒、边成熟。4．油菜生长发育过程 苗（幼苗期） 期（开盘期） 蕾苔期 开花期 结实期 营养生长阶段 营养生长与生殖生长并进阶段 生殖生长阶段5．棉花生长发育过程 幼苗期 蕾期 花铃期 叶絮期 营养生长阶段（扎根、长茎、生叶） 营养生长 并进阶段 生殖生长阶段 生殖生长 决定株数 决定每株铃数 决定铃重（四）小麦机械化栽培小麦是世界各国的重要粮食作物之一。我国小麦是仅次于水稻的主要粮食作物，尤其在北方地区，它是食用最广的细粮作物，品质好、营养价值高，籽粒中含碳水化合物60~80%，蛋白质8~15%，脂肪1.5~2.0%，矿物质1.5~2.0%以及各种维生素等。由于类型和品种繁多，适应性强，因此分布遍及全国各省，不仅在平原、丘陵，而且高原、山区、旱地、水地，甚至低洼盐碱地都有小麦种植。1．机械化栽培特点在国内外，小麦都是实现栽培机械化最早的作物，也是机械化程度最高的作物。我国小麦生产机械化也比其他作物开始的早。其原因与小麦对机械化栽培的适应性有关：一是种子大小适中，有利于机械化播种；二是，植物性状适于机械收割脱粒，小麦茎秆较细而中空，株高适当，一般高1~1.2米，低秆品种70~80厘米，群体生育一致，穗部集中在顶部，成熟整齐化一，机械收割方便；穗子松紧适中，便于机械脱粒，且茎秆与子粒比例接近1:1，可以带秆脱粒，分离良好；三是田间管理省工，而且管理作业多集中于苗期，机械施肥、喷药方便，有利于实现机械化。2．机械化栽培措施1）播前整地要种好小麦，传统的方法首先得搞好播前整地。麦田整地的最基本和普遍的任务是给播种创造良好的种床层，要求地面平整，土壤细碎、上松下紧，土壤墒情好，无杂草，以便保证播种深浅一致，覆土严密，有利于种子迅速吸收萌发出苗，达到苗全、苗齐、苗匀、苗壮。整地时期和方法，因气候、土壤条件，小麦在轮作中的地位，冬麦秋播或春麦春播等而不同。在干旱或半干旱地区，水分是小麦生产的重要限制因素。在这些地区播前土壤耕作措施应尽可能的减少地表径流，防止地面蒸发，防风蚀水蚀，并消灭杂草减轻土壤水分无谓消耗。为此，不管是冬小麦还春小麦，常用残茬覆盖耕作法，留下作物残茬在地表面，作为产生土壤侵蚀障碍物，加快雨水进入土壤，得到的小麦产量同翻耕法相似或较高。常用的机具是凿式犁或铲式犁，用它们深松后时把大部分残茬留在地上面，以后进行免耕播种。我国，特别是北方各地，小麦播前整地历来采用单一的传统翻耕法，不论是水地、旱地、冬麦还是春麦，年年如此。20世纪70年代以来，特别是近多年，各地研究少耕法、免耕法取得许多成果，并开始大面积在一些地区应用；灌溉地上仍然多用翻耕法，近年由于秋收后播种小麦，其间整地时间仓促，很多地方用旋耕机旋耕后直接播麦，争取了农时。然而，多年不翻耕，杂草、病虫害增多，繁衍为害。因此，翻耕与旋耕间隔应用最好。旱原地区除继续应用翻耕法外，也可试用有利于贮水保墒的其他耕作方法。根据原西北农业大学试验表明，在渭北旱原地区采用深松法比翻耕法夏闲期2米土层内多贮14毫米，小麦增产8.4%，亩油耗降低25%，作业效率提高41%，如果用秸秆覆盖深松耕作法，其效果更好，可多贮水35毫米，增产18%。夏闲地的深耕、深松的时间宜早不宜迟，早耕早得到晒垡熟土机会，使有效养分增加，有利小麦生育。渭北旱原也有“头伏一碗油、二伏半碗油、三伏没有油”的说法，“油”，指的是“油水”，也就是土壤肥力因素，早耕有助于肥力因素增多，有利于多蓄水。深耕或深松以后覆盖麦草，每亩以400公斤左右为宜。2）机械播种机械播种进度快，能使大面积小麦播在高产期中，对培育壮苗十分有利。（1）播前准备工作①种子清选、拌种用于机械播种的种子一定要经过清选去除夹杂物，避免堵塞排种机构，影响播种和排种均匀度。经过精选的种子，在播前还应进行药剂拌种，预防病虫害，提高田间出苗率。②肥料颗粒化机械化施肥要求肥料制成颗粒状，流动性强，便于作业顺利进行，而且要干燥不潮湿，潮解后影响其流动性，容易在肥料箱内造成架空漏播现象。③做好机具准备为了确保播种质量，应保证播种机具有良好的技术状态，要检修完好，按播深、播量、行距进行调整，并调整好划印器。播种机组安装联结好后，还必须进行试运转和田间试播，完全合乎农业技术要求后，方能正式投入播种。（2）机播①农业技术对机播的要求一是播量准确，误差不超过1%；二是下种均匀，各排种口流量一致；三是播行端直，行距相等，开沟器间距误差不超过0.5cm，台间结合线误差不超过1.5cm，来往往结合线误差不超过2.5cm；四是播深一致，覆土严密，误差不超过0.5cm；五是不重播、不漏播，地头地边全播到。②播种期的确定掌握好播种期是小麦机械化栽培的重要环节之一，要适时播种，争取把大面积小麦播在高产期。通常认为当地平均气温达16~18℃，即进入小麦的适播期。据此推真，陕北地区大约在9月上中旬，关中在9月下旬和10上旬，陕南在10上中旬。在关中条件下，10月上旬适期播种的小麦要比10月中旬以后播的小麦，每亩增产15~17%。③播种量的确定麦田的水肥条件和产量水平是确定小麦播种量的主要依据。总的原则是：“瘦田宜稀，肥田宜密，高产田又宜稀”。旱作麦田，水是重要限制因素，单株有效分蘖少，因此应适当增加播种量，依靠主茎成穗，争取穗多高产。一般每亩播种量8~10公斤。高产麦田，水肥条件良好，地力水平高，单株分蘖多，成穗率也高，因此，一般每亩播种5~7公斤。④机播方法分传统条播和免耕播种。传统条播，按播后地面状况分为两类：即平播和沟播。平播，播得浅，播幅窄，播后地面较平，多用单圆盘或双圆盘开沟器播种机进行。单圆盘开沟器切割力强。适用于硬地和有残茬的地；双圆盘开沟器适于上松下紧的地，能把种子播在湿土上。由于平播播种较浅，在湿润地区多采用。沟播，多用靴式或铲式开沟器进行条播，在开沟的同时把种子播在沟里，播后地面有小的沟垄存在，冬季可以积雪，还有防风防冻作用。由于播的较深，能把种子播在湿土上，适于在半干旱地区的旱地上采用。目前，陕西渭北一带采用沟播机进行的播种，就属这种沟播类型。免耕播种，采用免耕播种机，在有秸秆覆盖的未耕地（或播前进行表土作业）上，一次完成开沟、施肥、播种、镇压多道工序。播后仍有部分秸秆覆盖地表。⑤机播质量检查：按照农业技术要求，主要检查邻接行距，播种深度和播种量。播种量是否准确，可通过米间落粒数检查。3）机械化田间管理（1）苗耙：用钉齿耙或星形耙（旋转锄）进行，主要目的是除草和破板结。要掌握大部分草籽已萌发刚刚出土时进行，这时草苗很小，通过耙齿松动就能加以消灭。播种后降雨或灌溉形成板结层时，应及时进行苗耙破除之。作业以慢速为好，速度太快钉齿易跳动，影响作业质量。地头应拐大弯，减少伤苗。最好采用斜向作业，耙深不得超过播深。作业必须在露水干后进行。为了防止重叠，耙组之间可用彻硬性联接防止撞动。（2）追肥：大面积机械追肥，目前多采用谷物条播机在三叶期或返青前进行。将肥料播在行间3~5厘米土层内，效果比撒施好。缺点是伤苗，一般伤苗率为2~3%，但仍能恢复生长，对群体影响不大。为了减少伤苗，最好用铲式开沟器的播种机，机械追肥应在露水干后进行，以免烧苗。（3）苗压：拖拉机带镇压器进行，目的在于将过于疏松的土壤压紧，避免过多的水汽蒸发。我国北方旱地小麦，春旱严重，土壤解冻后，上层土壤疏松，随着大气温度逐渐回升，土壤水汽化损失加剧，通过镇压减轻土壤空气与大气对流，就可起到保墒作用。播种后如果土壤过于疏松，进行镇压还有提墒作用，也可防止发生“断根现象”。镇压最好用环形镇压器进行，既压紧下层土壤，表层又有松土覆盖，既能提墒，又能防止毛管水蒸发。（4）机械喷药：用于化学除草和防治病虫害。用机械喷雾器或喷粉器进行。4）成熟期与机械收获（1）小麦成熟期小麦成熟度与成熟期密切相关，成熟期越晚成熟度越高。成熟期分以下四个时期。①乳熟期麦粒内呈乳白浆液，含水量高达45%左右，籽粒外部由灰绿色变为黄绿色，胚乳先由清乳变为乳状。植株基部叶片枯黄，中部叶片黄绿，上叶部片和节间尚保持绿色。此时小麦正在继续灌浆，不能收获。②腊熟期籽粒含水量下降20~22%，籽粒由黄绿变为黄色，胚乳由面筋状变为腊质状，初期具可塑性，可用手捻成条，后期变硬，籽粒干物质达最大量，植株叶鞘变黄，茎生叶干枯，茎秆部分保持黄绿色，穗子变黄。腊熟期历时3~7天，后期由于干物质达最高峰，生长现已正常成熟，是带秆收获的适宜期。但联合收割机收割还嫌太早。③完成期籽粒含水量下降到20%以下，干物质积累停止，体积缩小变硬，已表现出种子完全成熟的特征，茎叶全黄，适宜于联合收割机收获。④枯熟期含水量下降到18%以下，籽粒很硬，茎叶干枯，此时联合收割机收获，容易落粒掉穗，收获损失大。（2）机械收获机械收获的方法有分段收获法和联合收获法。目前，分段收获已经较少，而主要是联合收获。收割、脱粒两道工序通过联合收割机一次完成。使用机械有自走联合收割机和牵引联合收割机。联合收获的最大优点是收获及时、效率高，田间损失少。但须等到小麦进入腊熟末期或完全熟期之后方能收获，收获过早，籽粒含水量高，脱粒不净和增加机械损伤，且时间限制严格，作业集中，一旦遇雨难以充分发挥机械作用。（五）玉米机械化栽培玉米在世界上分布很广，从北纬58°到南纬35~40°的广大地区，都有大量栽培。主产国家有美国、巴西、墨西哥、印度、苏联、阿根廷等。我国玉米分布也很广，东自台湾和沿海各省，西至新疆和西藏高原，南起海南岛，北至黑龙江的黑河以北均有种植。玉米属于高产作物（最高亩产1415公斤），既是粮食作物，又是宝贵的饲料作物，素有“饲料之王”之称。1．机械化栽培特点玉米植株高大，由于某些生物学特性的限制，栽培上机械化程度远不如小麦高，例如植株高大，后期机械化管理困难；茎秆粗细不匀，距地面15厘米茎基部直径从1.4cm变动到4.0cm，机械切割不易；果穗位于茎秆中部，高度参差不齐，离开地面70~100cm，变幅很大，给机械摘穗带来不便；果穗带苞叶，苞叶厚度又随品种而异，必须先剥离苞叶，然后再干燥脱粒，这也增加了机械脱粒的复杂性；有的品种果穗成熟时下垂，处于机械摘穗的切割区内，收获时不仅容易造成机械损失，也给机械作业造成困难。从另一方面来说，玉米是中耕作物，行距较大，便于机械进地作业；同时玉米播种对种床层的要求不象小麦那样严格，只要墒情较好，整地好坏不占重要地位，这给机械耕作留有很大余地。2．机械化栽培措施1）种床准备玉米的种床准备采用多种方法，有翻耕、旋耕、少耕和免耕等。而传统的方法春玉米一般多行秋深耕，耕后立垡过冬或耙耱过冬，通过冬季的冻融交替作用，可以熟化土壤，增进有效肥力。如果前作收后，来不及秋耕，春季翻耕宜早、宜浅，翻耕后立即耙耱保墒，以待播种。近几年，许多地方采用冬前倒秆覆盖免耕，春季将秸秆粉碎进行带状覆盖，玉米种在空带内，这样既有利于保土保水，又有利克服“低温效应”对玉米幼苗生长发育的影响，效果明显。北方一年二熟地区的夏玉米，由于麦收后须抢时早种，没有宽裕的播前整地时间，宜采用争取时间的耙茬法、带状少耕法或免耕法，关中地区用硬茬播种机播种，就是少耕法之一。2）机械播种（1）播前准备工作①精选种子玉米种子均采用高产优质的杂交种；播前进行精选，去掉霉坏破碎、杂物等，以保证种子有较高的质量。种子精选后，应做发芽试验，要求发芽率达到90%以上。②种子处理包括晒种和药剂拌种。晒种能促进种子后熟，增强种子生活力和发萌率。为了防治病虫害还应进行药剂拌种。（2）机械播种①播种期春玉米播种在水分保证条件下主要根据土壤温度来确定。一般以5~10cm土层中的地温稳定在10~12℃以上播种。据此，东北地区多在5月上、中旬播种，华北在4月下旬到5月上旬播种，西北地区多在4月中、下旬播种。夏玉米播期的确定，不在于地温，而在于生育季节，迟播生育期推迟，后期气温低影响玉米灌浆，产量降低。因此，在前作收获后应抢时早播。②播种量因种子大小、种子生活力、种植密度、播种方法和栽培目的而不同。凡是种子大、种子生活力低和种植密度大时，播种量应适当增加，反之适当减少。一般机械条播每亩3~4公斤；点播2~3公斤；种植青贮玉米时播量应增加25%。③播深玉米种子比小麦大，出土能力强，可以播的深一些、具体播种深度因土壤质地、墒情和种子大小而定。一般以5~6cm为宜，土壤粘重、土壤水分较多的播种浅一些，为4~5cm，反之可深到6~8cm，但最深不得超过10cm。④机播方法等行距条播法行距相等，行内均匀留单株，是一种最通用的机械播种法。行距一般60厘米，株距随密度要求而变动。特点是植株在田间分布较均匀，单株营养面积较合理，生育期能较充分地利用土地和空间，也便于机械进地中耕除草。但当土壤肥沃，群体过大时，生育后期田间容易郁闲，影响通风透光，下部叶片易处于CO2补偿点之下。宽窄行条播法宽行70cm，窄行50cm，平均行距60厘米，株距随密度而定。植株在田间呈现规则地不均匀分布，单株营养面积不尽合理。但生育后期宽行有利于通风透光，还有利于机械中耕，亦能套种大豆，提高土地利用率。3）机械化田间管理（1）中耕除草这是玉米苗期管理的一项重要工作。中耕可以既松土壤，流通空气，促进玉米根系发育，也能消灭杂草，减少地力消耗。当杂草刚刚出土时进行中耕消灭杂草效果最好。在粘重、通气性差或有板结层存在的土壤上中耕是有益的。但根据近代国内外研究结果表明，土壤疏松、杂草已得到除草剂控制时中耕没有用，尤其是后期深中耕，当根系在10~18厘米上层土中广泛发展时，还会损伤或破坏许多玉米根，从而使玉米生长变弱，降低产量。中耕一般用旋转锄、铲式中耕机或弹齿除草机进行，用靴式中耕机时还兼有培土作用。现时，我国农村玉米中耕多用人工或畜力进行，由于拖拉机牵引中耕机地头转弯压苗，很少应用。（2）化学除草在玉米栽培中应用选择性除草剂除草始于1944年。除草剂单独或联合使用，必须根据杂草情况，杂草和玉米生长阶段、土壤类型和特性，地区特点、作物在轮作中的地位等而定。除草剂施用常用机械喷雾器进行喷洒。（3）间苗定苗过去国外采用机械间苗机，每隔一定距离除去行内不需要的苗，近年还有使用电子选择式间苗机，用光敏晶体管检测，保留需要的植株，其余植株用压缩空气除掉。精量播种机播种时不需要间苗。我国主要用人工间苗，3~4期定苗。4）机械收获玉米机械收获随种植目的而不同。籽粒用玉米，一般在完熟期收获。玉米受粉后大约经过50~60天即达生理成熟，这时籽粒干物质已达最大量，但还会有30~32%的水分。如果田间收获损失要保持最低限度的话，不管是采用哪种方法，最好的籽粒收获时期是当籽粒含水量降低到25%的时候，此时玉米已进入完熟期，是机械收获的最佳时期。延迟收获，也会因倒伏、落穗、病虫害等增加损失。机械收获的方法，可采用玉米联合收获机，一次完成摘穗、排杂，果穗收集和秸秆粉碎均匀覆盖地面等多项作业。作饲料用的青饲、青贮玉米常在开花前后，或灌浆的腊熟期收获，此时收获作饲料，营养价值最高，常用割捆机进行。五、农作物种植制度农作物种植制度，是指一个地区或一个生产单位，在一定时期内因地制宜全面安排农作物种植的一套技术措施体系。主要研究解决种什么、种多少和怎么种等一系列如何用好地的问题。具体内容包括作物布局、种植方式（单作、混作．间作、套种，复种）和种植体系（连作，轮作与轮作制）等。一个地区或一个生产单位只有在安排好农作物种植制度的基础上，才能围绕着农作物丰产的要求，安排好其他诸如土壤耕作制、土壤培肥制，农田灌溉制，良种繁育制，杂草及病虫害防除制等技术环节。农作物种植制度是发展农业生产带有全局性的重要措施，在农业生产中有着非常重要的地位。（一）作物布局1．作物布局的概念及意义什么是作物布局?作物布局又叫作物配置，是指一个地区或一个生产单位（或种植专业户），在一定时期内种植农作物的种类，各种农作物种植的面积以及在农田上的合理配置。简单地说，就是种什么，种多少和种在什么地方的问题。作物布局可以小至一家一户，一个村或一个乡，大可以是一个县、地区、省，以至全国的范围。其差别只是条件复杂程度和影响范围不同就是了。一个地区或一个生产单位种什么，种多少，种在什么地方，看起采似乎很简单。但生产实践证明，它并不那么简单。作物布局安排的是否合理，对农业生产发展的快慢，全局的胜败都有很大的影响。这是因为它是组织和管理作物生产的先决条件，是全面发展农业的基础。它安排的是否合理，关系到能否合理，有效地利用当地的农业资源条件，关系到能否处理好粮食作物与经济作物以及与绿肥、饲料作物，粗粮与细粮之间的比例关系；关系到农业与畜牧业之间能否协调发展和土地用养能否很好的结合；同时，还关系到当年增产和持续增产，也关系到国家、群众各方面的需要能否得到最大限度地满足等等。所以，每个地区、每个生产单位都应妥善安排好作物布局。安排的合理，就能掌握生产上的主动权，可以协调农业生产中存在着的各种关系。如果说安排得不合理，则对农业生产的不良影响，是很大的，而且是很深远的。即不仅会影响当季或当年作物的生产，而且会影响到明年以至以后多年的生产。这是被生产实践所证明的，万万不可忽视。2．影响作物布局的主要因素一是日照条件植物由于原产地不同，在长期的系统发发育过程中，形成了对日照长短的不同要求。二是热量条件热量是影响作物布局的重要因素之一。各种作物在其生长发育过程中，不同的生育阶段要求有一定的温度条件，并要求一定范围的活动积温。然而，各个地区由于所处纬度，地形、地势的不一样，其温度条件会有很大差异，因此在不同的程度上就会影响到作物布局。三是降水条件一个地区降水量的多少和降水的季节分布规律，对作物布局影响也很大。以陕西为例：陕北年降水量多为400～600毫米；关中多为550～650毫米，陕南多为700～900毫米；由于降水量的不同，所以陕北以耐旱的谷子、糜子、马铃薯、高梁为主；关中以需水中等的冬小麦、玉米、棉花等占比重最大；陕南以需水量大的水稻等作物为主。（二）种植方式种植方式，是指在同一块土地上，在一季或一年内种植作物的种类及其配置的形式。包括单作、混作、间作、套种和复种等。1．单作单作，可分为单作种植和单作一熟。在同一块土地上，一茬（季）只种一种作物的种植形式，称之为单作种植。单作种植由于是单一作物，单一品种，构成单一的作物群体，因而只有种内竞争（杂草除外），没有种间竞争，生长成熟一致，管理方便，便于机械化作业。而在一块土地上，一年内只种植一次作物，且是一种作物的种植方式，称之为单作一熟。2．混作、间作间、混作是一项古老的农业技术。混作，是指在同一块土地上，不分行地同时种植两种或两种以上生长期相近作物的种植形式。例如小麦与豌豆混作、青稞与豌豆混作及青稞与油菜混作等。间作，是指在同一块土地上，成行或成带（若干行）相间地，同时种植两种或两种以上生育期相近作物的种植形式。两种或两种以上作物成行排列的，称为行间作；两种或两种以上作物成不同宽窄的带状排列的，成为带状间作。例如玉米与大豆行间作；玉米（或高粱）与大豆带状间作等。间、混作的好处：一是高秆作物与矮秆作物实行间、混作，能充分利用空间，增加叶面积，提高光能利用率；二是高、矮作物进行间、混作，能改善田间通风透光条件；三是根系深浅不同的作物间、混作，能使不同层次不同种类的养分得到均衡利用；四是豆科作物与禾谷类作物间、混作，相互间有一定的互利作用；五是不同种类的作物间、混作，能提高抗灾能力，稳产保丰收。“要得富，地里开个杂货铺”，“庄稼地里七朵花，不收这家收那家”，就是说，间、混作能提高抗灾能力。3．套种套种，是指在同一块地上，在前一种作物未收获之前，就将后一种作物播种或移栽其行间的种植形式。其前后两种作物是不同季节的，且只有一段共同生长的时期。例如：冬小麦套种棉花；麦垄套种花生；麦垄套种芝麻；大蒜套种棉花等。套种是一项有效的增产措施。据西北农学院在武功中等以上地力上试验：1977年冬小麦套种的玉米亩产850斤，比冬小麦后复种的玉米625斤增产36％。多年试验资料证明，只要套种合适，小麦一般不减产，甚或略有增产，而玉米增产幅度较大。套种增产的原因：一是能充分利用生长季节。在一些生长季节较短（即两熟不足，一熟有余）的地区，接茬复种时间比较紧迫时，为了增加一次复种，便可采用套种的办法，变不能复种为可以复种，使前作物收获后有限的那一段生长季节得到充分利用，此外，在一些夏熟作物收后可以复种的地区，由于前作物收后总需要一段时间整地、施肥、播种、再等幼苗长出，前后约有半个多月的时间地里无有作物，而采用套种，就可多利用这一段季节，从而使某些作物就能做到适时播种，提早收获，克服所谓的恶性循环。二是能提高光能利用。实行套种可使两季或两季以上作物的旺盛生长期相互错开，紧紧衔接，交替出现，使田间始终保持有一个稳定的叶面积，做到四季常青。三是能改善田间通风透光条件。一般凡是实行套种的田块，再前作物播种时，均要留一定宽度的空带。由于空带的存在，使田间形成许多通风透光的“走廊”，从而改善了田间通风透光条件。四能增强抗灾能力。套种可以避开或减轻一些灾害性天气和某些病虫害的危害，化不利为有利。4．复种复种，是指一年内，在同一块土地上，连续播种（移栽）收获两季或两季以上生育季节不同作物的种植方式。例如：在同一块土地上，一年内第一季作物6月初收获后，紧接着又种上第二季作物，第二季作物于10月上旬收获。这是在一年内连续种、收了两次作物，叫一年两熟。比如：“小麦--玉米”、“油菜--水稻”、“小麦--谷子”等。连续播种、收获三次作物的，叫一年三熟。例如：“小麦--水稻—水稻”、“油菜—水稻—水稻”、“小麦—玉米—甘薯”等。连续播种、收获四次作物的，叫一年四熟。例如：“水稻—水稻—水稻—水稻”。复种是我国农业生产的一个重要特点。我国用仅占世界7％的耕地。养活了世界上四分之一的人口，、其基本经验，就是通过复种来提高单位面积上的年产量，满足人民各方面（粮食、棉花、油料、糖料和其它农付产品、有机肥、燃料以及牲畜所需要的饲料等）的需要。解放后，我国复种发展较快，目前全国的复种指数已由解敢初（一九五二年）的130.9％，发展到现在的150％左右。长江以南多数省份复种指数在200％以上；西南地区以及长江以北，黄河秦岭、白龙江以南为150～170％之间，黄河秦岭，白龙江以北、长城以南的华北各省市（除山西外）多数也在40％以上；只有东北、西北一些省份不足l00％。为了说明一个生产单位土地利用程度的高低，通常用“复种指数”，表示：耕地复种指数（％）=×100％粮食复种指数（％）=×100％复种指数大于100％，即表示有一定程度的复种；等于100％，即没有复种，一年一熟；低于100％，意味着有一部分耕地休闲或撩荒，在这种情况下，应称之为种植指数。复种为什么增产？其理由最主要的是充分利用了生长季节，主要是热量问题，延长了一年内农作物光合作用的时间，提高了光能利用率，从而可以积累更多的有机物质，使作物的产量提高。例如，在光热水肥条件较好的地区，一年只种一茬（季）作物，仅能利用当地生长季节的一部分（一般春播作物120～150天；越冬作物250天左右），在生长季越长的地方，时间浪费越多。利用了季节，也就等于增加了光合时间，就有可能大幅度地提高光能利用率与产量。在一年适于作物生长发育的季节里，安排两、三茬（季）作物，组织两、三次光合高峰，获得两、三次收获，从而把光能的利用加了番。据中国农业大学测定：一年二作（小麦一夏玉米）比一年一作（春玉米）生长期增加112%，年产量相应增加47～63％，光能利用率增加73～89%。利用了季节，也就相应充分利用了土地，水，肥，劳力条件，因而可以显著提高单位面积上的作物产量。群众说的“粮食要过千，两季容易，一季难”正是这个道理。（三）种植体系种植体系，主要是研究一个生产单位，某一块地以及每一块地，在一定年限（少则2年，多则3年、5年，甚至10年、8年）内，怎么种的问题，包括连作、轮作和轮作制。连作与轮作，主要是研究一个生产单位，某一块地，在一定年限内怎么种，而轮作制则主要是研究一个生产单位的每一块地，在一定年限内怎么种。农业生产是通过种植农作物利用土地进行永续的生产，从时间上来看，作物对土地的利用就有一个农作物种植顺序的问题。因此，所谓种植体系，是指一个生产单位的某一块地，以及每一块地，在一定年限内作物的种植顺序。1.连作连作，也称“连茬”、“重茬”等。“重茬”有的地方还称”贯茬”、“顶茬”等。什么是连作?在同一块农田上，连续多年种植同一种作物或同一种复种方式（包括套种方式）的，称为连作。因其组成的不同，可分以下两种情况：1）一熟连作又叫单作连作。是指在一年一熟的条件下，在同—块农田上，连续多年种植同一种作物的种植体系。如：（1）玉米→(（2）玉米→（3）玉米（1）小麦→（2）小麦→（3）小麦（1）棉花→（2）棉花→（3）棉花同一作物的长期连作，会带来许多不利影响；①会偏面消耗土壤中的营养元素；②会为伴生性和寄生性田间杂草创造良好的繁殖条件；③会为寄生性病菌或某些专食性或寡食性害虫（特别是土壤感染的病虫）提供寄主和食物；④会引起土壤中有害微生物（如许多噬食根瘤菌、反硝化细菌……）的迅速繁殖，减少土壤中的有益微生物，恶化土壤环境和土壤养分状况；⑤会使有的作物根系活动形成对自身不利的土壤环境，导致所谓“土壤厌倦”、“土壤衰竭”，作物生长到一定时期即出现生长停滞、发育不良，甚至死亡。2）多熟连作又叫多作连作成复种连作。指的是在一年多熟的条件下，在同一块农田上，连续多年种植同一种“复种方式”（包括“套种方式”）的种植体系。复种方式既可以是“年内连作”，如双季连作稻，双季连作玉米；也可以是“年内轮作”，如“小麦—玉米”、“肥—稻—稻”、“麦—稻—稻”等。由年内轮作组成的多熟连作，例如：（1）小麦→玉米→（2）小麦—玉米→（3）小麦—玉米（1）肥—稻—稻→（2）肥—稻—稻→（3）肥—稻—稻2．轮作轮作是一项为世界各国广泛采用的历史悠久的农业技术。它的产生是为防止由于连作使地力减退而引起的，故在现代农业中轮作仍具有为其他农业技术不可代替的重要意义。1）什么是轮作?在农作物生产过程中，人们有意识地将种植的不同种类的作物，根据它们的特性和对土壤以及后茬作物的影响，排列成一定的顺序，在间一块农田上，在一定年限内，依次周而复始进行循环栽培的种植体系，称为轮作。也就是一块农田上，在一定年限内，先种什么作物，后种什么作物的问题。例如：（1）豌豆→（2）冬小麦→（3）冬小麦—秋粮轮作，按其组成可分为以下两种：（1）一熟轮作是指在一年一熟的条件下，在同一块地上，在一定年限内，按照一定顺序，逐年轮作种植不同作物（包括单作、间作、混作及休闲）的种植体系。例如：（1）大豆→（2）玉米→（3）高粱（1）豆类（休闲）（2）→春小麦→（3）莜麦→（4）糜子（谷子）（1）休闲→（2）青稞→（3）小麦（1）小麦+豌豆→（2）油莱→（3）青稞（1）油菜+豌豆→（2）青稞→（3）冬小麦（2）多熟轮作又叫复种轮作。是指在一年多熟的条件下，在同一块农田上，在一定的年限内，按照一定顺序，逐年轮作不同复种方式（包括套种方式）的种植体系。例如：（1）小麦玉米+大豆→（2）小麦—玉米→（3）大蒜棉花（1）肥—稻—稻→（2）油—稻—稻→（3）麦—稻—稻在一熟轮作中，有时可能出现一年多熟的种植方式；在多熟轮作中，有时也可能会有个别一年一熟的单作种植方式，但是不能因此而影响基本属性。究竟一个轮作是属于“一熟轮作”或“多熟轮作”，应根据其主要组成成份而定。生产上，轮作中还可能包括某一作物的短期连作，但从整个轮作周期来看，仍应称为轮作。如关中旱原地区的三年四熟轮作：（1）豌豆→（2）小麦→（3）小麦—晚秋从上述的举例中，可以看到几个作物轮换种植的顺序。生产上将这种不同作物轮换种植的先后顺序；称之为“轮作方式”。轮作方式中，将前面的一种作物，叫做“前作物（前茬）”，后面的一种作物，叫做“后作物（后茬）”。不同的作物各有其适宜的前后作，这种前后作的关系是由各种作物的茬口特性所决定的。2）轮作的作用和增产的原因轮作是我国农业精耕细作的重要组成部分，是用地与养地相结合的基础，是使我国地力迄今不衰的一个重要措施。那么，轮作为什么会增产?其原因：第一，轮作使土壤中的养分得到均衡地利用；第二，轮作能使土壤中的水分得到均衡地利用；第三，轮作能改善土壤理化性状，提高土壤肥力；第四，轮作能有效地消灭田间杂草、减轻病虫害，消除根系有毒分泌的积累；第五，轮作能利于有计划地安排农田基本建设，施用有机肥和进行土壤耕作。3．轮作制度什么是轮作制度？前面讲的“轮作”，是就某一个具体轮作方式来说的，而“轮作制度”，则是指一个生产单位，为了完成总的生产任务，需要同时实行几个独立的轮作。虽然说每一种作物在不同轮作中所占有不同的比重，但把每一个轮作中各种作物加起来，其总面积应符合作物布局方案的要求。因此把这种由几个正确轮作组成的，并能符合体现落实总的作物布局要求的轮作组合，称之为轮作制度，筒称“轮作制”，所以，可以看出，轮作制包含作物的合理布局和正确地轮作两方面的意义。六、农田土壤管理制度制订合理的农作物种植制度，是发展农业生产的中心环节。但是为了把充分利用地与积极养地结合起来，夺取农作物全面持续增产，还必须在农田基本建设的基础上，根据农作物种植制度的要求，建立正确的农田土壤管理制度。农田土壤管理制度，也称之为养地制度，其中心是解决如何把地养好的问题，它以调节、培养和提高土壤肥力为主要任务。包括土壤耕作制度、土壤培肥制度等内容。（一）土壤耕作与土壤耕制度1.土壤耕作1）土壤耕作的概念和意义土壤耕作是指通过农具的机械作用，改善农田耕层构造和地面状况，为农作物播种、出苗和键壮生长创造良好土壤环境的过程。土壤耕作是随着农业的产生而产生，随著农业的发展而发展的。自人类一开始耕种土地起，就产生了土壤耕作，后来随着社会生产力的发展，科学技术水平的提高，耕作机具的改革，土壤耕作就更加完善。土壤耕作是农业生产过程中一项最基本和最经常使用的技术措施。在生产条件下，土壤耕作所创造的耕层状况不是一成不变的。由于降雨、灌溉、人畜和机具的践踏、碾压，以及土壤本身特性等的影响，耕层状况总是要发生变化。如土壤逐渐下沉变紧，容重增大，大孔隙减少，通气性变坏，有效养分释放速度减慢，加之杂草滋生，从而使作物正常生长发育，受到影响。为了避兔和消除不利方面的作用，促使向有利方面转化，在作物生产过程中，往往需要根据各种作物对土壤的要求，以及气候和土壤的变化规律，采取适宜的土壤耕作措施和耕作方法，对土壤环境进行控制和管理，借以统一作物、土壤和气候间的矛盾，使作物生长发育始终有一个较为理想的土壤环境。土壤耕作，是一种非常费事的田间作业，它不仅要在上一茬作物收获后至下茬作物播种前进行，而且在作物生长期间还要进行多次。据统计，目前一年中大约投资的三分之一，用工的三分之二都花费在土壤耕作上。可是，近代大量的科学研究和生产实践证明，土壤耕作的次数，并不是越多越好，过多的耕作不仅不会增产，甚至还可能造成减产。从世界范围来讲，土壤耕作发展的趋势是：耕作次数由多到少，耕作强度由大到小。这是因为频繁的过渡耕作，—则会扩大非生产性消耗，提高成本；二则会导致有机质大量分解，破坏土壤结构，降低土壤潜在肥力。因此，在提高作业质量、效率和满足作物需要的前提下，应尽可能的简化耕作程序，减少耕作次数，以提高劳动生产率。2）土壤耕作的任务（1）建立良好的耕层构造在良好的耕层构造条件下，土壤中的水分、养分、空气和热量状况比较协调，能满足作物对各种肥力因素的要求，因此有可能获得作物高产。建立良好的耕层构造，就是通过土壤耕作措施，改变土壤的物理性状，调整固、液、气三相比例，协调土壤中的水、肥、气、热状况；控制微生物活动，调节有机质的分解和积累；增强土壤蓄水、保水，保肥、供肥能力。耕层，或称之为熟土层，是指土层表面到犁底层的土层，作物根系大部分分布在这一层。而且作物生育需要的各种生活因素也主要是通过这层土壤获得，所以这一层土壤是对作物生育影响最大的一层。耕层构造，是指整个耕层土壤的构造状况。怎样的耕层构造才算是良好的呢?首先，耕层要有一定的厚度。作物一般要求耕层厚度以20～25厘米为宜。如果耕层厚度只有10～15厘米，下面是生土层或犁底层，则会严重地限制作物根系的伸展。第二，耕层土壤要上下均匀，呈小团聚体状态，无过大的土块，也无过多的单粒（粉末）。第三，耕层土壤要上虚下实。即表层几厘米疏松，下层较紧实，这样既有利于土壤通气、升温，又可防止毛细管水的蒸发，便于种子萌发和作物根系生长。第四，耕层三相比例要恰当。旱地和水浇地，土壤总孔隙度以占土壤总容积的55％左右为宜，其中非毛细管孔隙约占15~20％，可供通气透水，其余35~40％左右为毛细孔隙，可以蓄存大量水分，特别是在干旱半干旱地区，毛细管孔隙偏高，可以增强蓄水抗旱能力。但非毛细管孔隙占总容积10%以下时，则通气不良，对作物生长不利。以土壤松紧度（用容重，克/立方厘米）来说，不同作物对土壤松紧度的要求是不一样的。例如：禾谷类作物为须根系，穿透能力强，故要求土壤稍紧实点，以利于根系与土壤密接；大豆，棉花为根系较粗的直根系，且为双子叶植物，顶土能力差，则要求较疏松的土壤；花生，薯类，由于果针的下扎和地下块根（茎）的膨大，而需要更加疏松、通气的土壤。根据国内外资料综合，作物所需要的土壤容重约为1.1~1.3克／立方厘米之间，小于1.0克／立方厘米偏松；大于1.4克／立方厘米偏紧。（2）创造一定的地面状况不同地区、不同作物对地面状况要求不一。例如：小麦宜于平作，播前需要创造细碎平坦。上虚下实的地面状况；红苕宜于垄作，故扦插前应先按一定的行距作垄；又如在坡耕地以及风蚀、水蚀严重地区，通过土壤耕作创造粗糙的地面状况，有利于拦截径流，减缓流速，保蓄水分，防止水土流失；在盐碱地区创造粗糙的地面状态，可以减少蒸发，防止底层盐碱集中到地面。（3）处理残茬，翻埋肥料前槎作物收获后，遗留在土壤表面的残茬，通过一定耕作措施，将其切碎翻埋，创造清洁的地面状态，有利于后茬作物播种。有机肥料施入后，经过耕作，使肥土相触，充分混合，可以减少损失，增进肥效。（4）清除杂草，消灭病虫许多根蘖性杂草及伴生性杂草，经过耕作，就可清除。尽管目前除草剂的使用日益普遍，但通过土壤耕作仍然是今后清除田间杂草的有效方法。由于杂草的清除和作物残茬的翻埋，使一些作物的病菌和害虫失去了中间寄主和传播媒介而被消灭。同时通过秋耕可将某些越冬害虫的卵、蛹及幼虫翻至地表而被冻死，或翻埋得土壤深层使之窒息而死。3）土壤耕作措施根据各项耕作措施对土壤影响的大小及所消耗动力的多少，可将土壤耕作措施区分为基本耕作措施和表土耕作措施两大类：（1）基本耕作措施基本耕作措施，是影响全耕层的措施，对土壤的各种性状起着很大的影响和作用。按其对土壤耕层影响的方式和作用的不同，有翻耕与深松之分。①翻耕又称耕地、犁地等。在世界及我国应用历史悠久。翻耕，是指用各种有壁犁进行耕地，翻转耕层，在翻转的同时使士块散碎。翻转耕层是翻耕的最大特点，它可以将耕层翻转135°或180°，使表层土壤翻下去，下层土壤翻上来。在翻土的同时，并兼有较强的松土作用和一定程度的碎土作用。此外还具有翻埋肥料、残茬、杂草和病虫的作用。由于翻耕具有很强的翻土作用，所以在开垦荒地、翻压绿肥、牧草、掩埋肥料和需要改良下层土壤时是非常有效的；在灌溉地上采用也有较好的效果。翻耕的适宜深度，翻耕时犁体入土的深度，称为耕深。耕深是耕地质量的一项重要指标，是决定耕地效果长短的关键。生产上通常把耕深18厘米以内，称为浅耕，18～22厘米称为常耕，22厘米以上称为深耕。耕深多少主要根据各地的气候特点，土壤特性，作物种类、机具性能、成本高低和耕地时间等，综合权衡利弊，灵活掌握。翻耕的时间只有在作物收获后才能进行。陕西省群众习惯将翻耕的时间分为春耕、伏耕和秋耕。春耕是春季土壤解冻以后所进行的翻耕；伏耕，是夏季在夏闲地上所进行的翻耕；秋耕，是秋季在秋季作物收获后所进行的翻耕。②深松是指用无壁犁或深松机进行不翻土的深松耕作，在作业过程中只松土，不翻土，不乱土层是深松的最大特点。深松有两种方法。（1）全面深松应用无壁犁或松土铲进行全面松土，松后整个耕层是均匀的疏松状态。有利于蓄水，但不利于供水；好气性微生物活动强烈，有机物矿化迅速，但不利保持土壤潜在肥力。全面深松需要动力大，宜在粘重土壤，或需改造硬薄土地上应用。作业时间是在作物收获后的休闲期进行。（2）局部深松应用凿形铲、鸭掌铲等进行局部松土，深松幅宽60～70厘米。松后耕层结构从剖面看，呈横向虚实相间状态。虚的部位有利于通气、透水、贮水；实的部位有利于提墒、供水和作物根系发育。同时虚实相间的状态也有利于协调耕层中的矿质化过程和腐殖质化过程，使养分释放和保存的矛盾得到统—。局部深松所需动力小。作业时间既可在前作物收获之后，也可在播种或作物生育期与中耕同时进行，时间选择余地大，方法多样，机动灵活。深松的深度，根据犁底层的探浅，应以打破犁底层为限。目前我国东北地区的深松深度一般为30厘米左右。深松的缺点，是不能翻埋有机肥、绿肥和杂草，所以应与翻耕结合交替使用，其效果更好。虽然深松不能翻埋杂草，但却具有避免全耕层感染草籽，减轻后期草害的好处。（2）表土耕作措施表土耕作措施，是以农具改善土壤上层和地面状况的一套措施，包括耙地、耱地、中耕、镇压等。这些措施大部分是在基本耕作之后进行，是配合基本耕作所进行的辅助性措施。一般作用于表土，其影响范围在0~10厘米，所以叫表土耕作措施。进行基本耕作后，往往地面起伏不平，土块大，松紧不一。这样既不利于作物播种、出苗和生长，也不利于水地灌溉，旱地保墒，所以还必须及时采取各种表土耕作措施，以弥补基本耕作的不足，它是完成土壤耕作各项任务所不可缺少的耕作措施。更是蓄水保墒、调节土壤中水分状况的重要技术环节。耙地的作用，在于耙倒根茬，消灭杂草，疏松表土，耙碎土块，破除板结，平整地面，预混肥料，压实土壤等。有时还可将它作为基本耕作措施加以运用。耱地的作用，在于形成干土覆盖层，减少水分蒸发，并兼有平地、碎土和轻度镇压的作用。镇压的作用，除具有压紧土体，减少非毛管空隙，防止土壤汽化水散失的作用外，还有压碎土块、平整土地、促进水分上升的作用。中耕的作用，在于疏松表土、提高地温、减少蒸发、铲除杂草，促进（或抑制）作物生长。4）土壤耕作方法土壤耕作的各项任务，由于气候、土壤、作物、劳畜力和农机具等条件的限制，不可能由单一的耕作措施完成，而往往需要多种耕作措施配合共同完成。这种由多种耕作措施组成的，并相互配合的土壤耕作措施体系，称之为土壤耕作方法。（1）翻耕耕作法翻耕耕作法，简称翻耕法。它是以有壁犁翻耕土壤为基本耕作措施，并配合耙地、耱地、中耕、镇压等表土耕作措施共同组成的的一种耕作方法。其基本组成环节是：翻耕→耙耱（浅耕、中耕、镇压）→播种→中耕翻耕法是世界和我国应用历史最长，分布最广的一种耕作方法，所以又称为传统耕作法。目前，陕西省广大地区普遍采用的还是这种耕作方法。近代翻耕法是从耕层中经常存在有不同性质的上下两层，需要定期改良为理论根据提出来的。例如耕层中，结构状况是上层坏，下层好；有机质含量是上层多，下层少；有效养分是上层多，下层少；水分状况是上层少，下层多；杂草病虫是上层多，下层少等等。因此，定期进行翻耕，将上层的土壤翻下去，把下层的土壤翻上来。这样有利于改良土壤，有利于消灭杂草、病虫害，有利于促进有机质分解，释放有效养分，从而能够为作物正常生长发育创造深厚、肥沃的土壤环境。同时认为，翻耕法所创造的耕层结构比较疏松，有利于充分接纳水分，通过一系列表土耕作措施，并可以有效地保墒；而且，耕耙之后，形成清洁的地面，能为随后播种创造良好条件。这就是翻耕法长期以来，为什么被广泛采用的主要理由。翻耕法的基本耕作措施是翻耕，因此它所创造的耕层构造，表面平坦裸露，犁底层平板封闭，耕层结构疏松全虚。这样的耕层构造土壤疏松，容重低，非毛细管孔隙多，通气透水性能强，所以既有利于雨水下渗，增加土壤贮水量，又有利于好气性微生物的活动，促进土壤熟化，提高土壤有效养分含量。但是，这样的耕层构造，也存在不少问题，一是耕层过于疏松，好气性微生物活动旺盛，矿质化速度快，土壤有机质消耗大于积累，长此下去，会降低土壤的潜在肥力；二是土体孔隙大易引起汽化水蒸发，不利于抗旱保墒，特别是翻得越深，翻的次数越多，跑墒则越严重；三是缺乏提墒能力，不能协调贮墒与提墒的矛盾，在降水量较少而干旱严重的地区，作物会常处在缺水状态；四是长时期同一深度的翻耕会使犁底层土壤更加紧密，不仅会影响透水性，妨碍大量地贮水，而且会影响作物根系的伸展，在雨季还易形成阶段性涝害；五是在风蚀、水蚀严重地区，疏松的土壤容易引起严重的水土流失；六是作业次数多，能耗大，成本高，效益低。（2）深松耕作法深松耕作法，简称深松法．它是以无壁犁或凿式犁、铲式犁深松土壤为基本耕作措施，并配合耙地、耱地、镇压和中耕等表土耕作措施共同组成一种耕作方法。休闲地的基本组成环节是：深松→耙耱（中耕）→播种→中耕深松耕作法最早是苏联马尔采夫提出的。20世纪80年代来我国东北地区研究的深松法与马尔采夫的深松法不同，它是一种新的有创造性的深松法．马尔采夫深松法是应用无壁犁，在全年休闲的耕地上进行全面深松，为以后3～4年采用耙茬耕法奠定基础，是马尔采夫土壤耕作制的一个重要组成环节。我国东北地区研究的深松法，是针对翻耕法所存在的突出问题提出来的。它是在深松机上安装1~2层大小不同的深松铲，分层深松，不乱土层，且不全面深松，而是间隔深松，耕后造成横向“虚实并存”的耕层结构。这样的耕层构造：一是能协调耕层中矿质化过程和腐殖化过程。耕层中“虚”的部位，通气好，好气性微生物活动旺盛，有利于分解有质物质为作物能吸收的矿质养分，土壤有效养分含量高；“实”的部位通气性差，土壤中的微生物在嫌气条件下，能将土壤中的有机质转变成土壤腐殖质，提高土壤的潜在肥力，从而使释放养分与保存养分的矛盾得到统一；二是能协调蓄永与供水的矛盾。耕层中“虚”的部位，表面粗糙，犁底层被打破，因之透永性能好，能充分接纳降雨，大量贮水，并将较多的水分贮藏于深层；“实”的部位，土壤紧密，保水性能强，且有利于提墒、供水，所以既抗旱又抗涝，使蓄水与供水的矛盾得到统—；三是作物残茬留在地面，既能增强土壤的贮水保墒性能，又能保护地面，避兔风蚀、水蚀，保持水土。据东北地区多年试验，深松法与翻耕法比较，粮豆平均增产10～20%，甜菜、洋芋增产20～30％，水稻增产10～20%。（3）旋耕耕作法旋耕耕作法，简称旋耕法。它是利用旋耕机旋耕土攘，并配合其它表土耕作措施所组成的一种耕作方法。这种耕作法的主要特点是不翻土，只混土，并且有较强的碎土和松土作用。一般旋耕10厘米左右，耕后土壤松散而平坦，可不用或少用其它表土耕作措施，一次即可完成种子床的准备工作。旋耕法创造的是表层松、下层紧的耕层构造，表层一般厚约10厘米左右。由于旋耕法的作业次数少，所以效率高，成本低。旋耕法因有较强的碎土作用，故适用于需要加强碎土的地块，如水田，沼泽地和泥炭地等。稻田土壤一般粘重，湿墒耕作是很普遍的现象，如用有壁犁翻耕，易形成泥条大土块，为播种带采极大困难。但是若用旋耕机旋耕就可达到较好的碎土目的。此外，旋耕法在灌溉地上应用，能为夏、秋播种准备好种子床，受到群众欢迎，例如小麦收后复种玉米，或玉米收获后回种小麦，利用旋耕机旋耕，地面平坦，土块少，播种质量高，速度快，不误农时。（4）少耕法与免耕法①什么是少耕法和免耕法少耕法，也称最少量耕作法。就是把播前土壤耕作次数，根据作物的需要减少到最低限度的一种耕作方法。但是，几乎所有的少耕法都需要从翻耕土地开始，减少的只不过是以后的耙地、耱地、镇压等表土耕作措施。其主要形式有：犁播法、轮迹播种法，带状耕播法和凿式犁播种法等。犁播法，即翻地与播种同时进行，不进行任何整地作业地面保持粗糙状态。轮迹播种法，前面拖拉机用圆盘耙耕地，后面拖拉机随即用特制的播种机播种，播种机后面的胶轮镇压播种行，留下轮迹镇压沟，以减轻风蚀。带状耕播法，将土壤耕作面局限在播种行内，行间土壤不进行耕作，残茬遗留在播种行的中间。凿式犁播种法，或叫“松土一播种法”，即用凿形或其它松土器进行平切松土，然后立即播种。少耕法由于田间耕作次数减少，机具进地的次数减少，避兔压实土壤、破坏结构。土壤紧密度较小，土壤通透性改善，加之土壤表面保持粗糙疏松状态，作物残茬遗留在表面或近表面，因此有利于截留雨雪，有利于水分下渗，对阻止径流、防止风蚀、水蚀都有—定作用。免耕法，是由少耕法发展而来的。它是本世纪六十年代以后发展起来的一种新型耕作方法。免耕法，就是把土壤翻动减少到只有播种作业的一种土壤耕作方法。但是，免耕法并不是绝对的不耕，而实际上是一种“种床松土播种法”。因为免耕法用的是一种特制的免耕播种机。这种播种机在圆盘开沟器之前，都附装有各种形状的犁刀，可在前作残茬中开出具有—定宽度、深度的播种沟，随即播种器播下种子，后面的镇压轮将种子覆土压实，而且播种机上还附装有施肥、施药装置，所以可一次完成灭茬、播种、施肥、施药、镇压等多项作业。由此可见，免耕法兔掉了除播种以外的一切土壤耕作措施。②免耕法的特点一是要有一定的残茬覆盖。残茬覆盖是免耕法的重要条件之一。即用生物措施代替机械耕作。所谓残茬覆盖，是指作物成熟时，只收籽粒，而把秸秆留在地里，或在收获的同时切碎铺于地面，对土壤起保护作用。残茬覆盖越均匀，数量越多，对土壤保护作用越强。各类作物大约每亩300公斤左右的秸秆留在地里就能起到较好的覆盖作用。二是要有除草剂、杀菌剂和杀虫剂。即用化学措施代替机械耕作中的除草、翻压病菌害虫。这也是免耕法应用的重要条件之一。三是要全部施用化学肥料，并将其大部分施在种子周围，而且要比翻耕法多施1／5。四是要有相应的免耕播种机。在不整地且有残茬覆盖的地上直接播种，没有相适的、可靠的联合免耕播种机是不可能的。因此，免耕播种机也是免耕法应用的重要条件之一。五是创造的是全实的耕层构造，封闭的犁底层、平坦有残茬覆盖的表面状态。③免耕法的优越性一是有助于改良土壤结构。采用残茬覆盖，有机质遗留多，加之土壤处于比较紧密状态，有机质分解慢，有利于腐殖质的形成，从而有利于改良土壤结构；同时在残茬覆盖下，生物犁——蚯蚓，其粪便也是很好的水稳性结构。试验还证明，作物残茬留在地表，其分解产物对促进土壤团粒的形成比残茬翻入土壤更为有效。二是有利于蓄水保墒。免耕法用残茬覆盖土壤，既能阻止径流，又能缓冲雨滴对土壤的直接拍击形成板结，从而使降雨渗入土壤的机会多，可以蓄积更多的雨水。试验表明：残茬覆盖可以保护地表，对降雨起到密封作用，并使大量水分向土壤内移动；大量降雨时，覆盖夏闲地比无覆盖者吸收水分至少快一倍；覆盖的一个重要作用是维持良好的物理状况，在裸露休闲地上，雨点打在地面迅速破坏了土壤颗粒致使细小颗粒移入土壤孔隙而封了地表，因之会影响水的渗入。另一方面作物残茬覆盖，一能避兔阳光直接照射地面，降低土壤温度；二能作为隔离层，隔断毛细管水蒸发，保好墒；三能防止风直接吹袭土壤，避免了汽态水的损失。故在免耕情况下，土壤含水量明显增加。三是有利于保持水土。免耕法作物收获后，留下残茬覆盖在地面上，作为一种“特殊的障碍物”，能降低地面风速，阻止地面径流，因而可减轻风触和水蚀。四是有利于降低生产成本。采用免耕法进行作物生长所需的机械设备和能源消耗比其它各种耕作方法都要少得多。在作业耗油量方面，少耕法为传统耕法的一半，而免耕法则是传统耕法的1/6。五是能争取时间，做到适时播种，适时收获。免耕法可利用联合作业机进行综合作业，因而可以不误农时，故在复种指数较高地区很适宜采用。六是作物产量不低或略有增产。美国、加拿大和欧洲各国的试验研究者经过长期大量的研究得出的共同结论是：免耕法在正常年分生产的作物产量至少相当，有时略高于翻耕法的作物产量。但是，免耕法也存在许多问题，需要进一步研究解决。一是土壤温度下降，使作物生育延缓。据西北农业大学1984年5月30日观测，残茬覆盖的较裸露无覆盖的5厘米深处地温下降2．4℃，因而种玉米苗期生长较缓慢，抽穗期推迟2～3天。二是好气性微生物话动弱，有效养分含量少，而且土壤酸性增强·三是易产生有毒物质，对作物幼苗生长有抑制。四是病虫害多，并有上升趋势。2．土壤耕作制度1）什么是土壤耕作制度？土壤耕作制度，是指一定地区，围绕一个轮作中各种作物对土壤的要求，而采用的一整套土壤耕作方法。也就是说，在每一个轮作中，由于各种作物所处的位置不同，因而土地耕作方法也就不一样。所以，一个轮作周期中，所有土壤耕作法的有机组合，便是一个轮作周期的土壤耕作制度。例如：陕西省渭北旱原地区传统的轮作方式是：（1）豌豆→（2）冬小麦→（3）冬小麦——秋粮围绕这个轮作方式与其相应的土壤耕作制度是，豌豆浅耕直播（少耕法）；小麦全种在夏闲地上，夏闲期间，先浅耕灭槎，再翻耕晒垡，后浅耕灭草，雨后耙耱，以待播种（翻耕法）；秋耕，因干旱多种糜谷，一般采用浅耕种植（少耕法）或免耕直播（即遇雨用耧直播于麦行中）。轮作方式：（1）豌豆→（2）冬小麦→（3）冬小麦——秋粮土壤耕作制度：（1）少耕法→（2）翻耕法→（3）翻耕法—免耕法再例如陕西关中灌区现行的主要轮作方式是：（1）冬小麦——玉米→（2）冬小麦——玉米围绕这个轮作方式，其相应的土壤耕作制度是：轮作方式：（1）冬小麦——玉米→（2）冬小麦——玉米土壤耕作制度：（1）深松耕法——耙茬耕法→（2）少耕法——免耕法由此可以看出，每一个轮作方式便有一套与之相适应的土壤耕作制度。一个生产单位的轮作制度不只一种轮作方式，往往是由几个轮作方式组成的，因之这个生产单位就应有几个与轮作方式相适应的土壤耕作制度。不同的地区或生产单位，由于种植作物种类的不同，自然条件、生产条件的千差万别，所以其轮作制便有所不同，因此与之相适应的土壤耕作制度也就不一样。2）拟定土壤耕作制度的原则（1）土壤耕作制度的拟定必须适合轮作中各种作物对土壤环境条件的要求。（2）土壤耕作制度的拟定与当地的气候条件、土壤条件相适应。（3）土壤耕作制度的拟定应与当地的生产条件相适应。（4）土壤耕作铡度的拟定要与施肥制度、灌溉制度相适应。（5）土壤耕作制度的拟定要注意系统地消灭杂草。（6）土壤耕作制度的拟定要有一定的灵活性。（7）土壤耕作制度的拟定要注意降低成本。（二）土壤培肥制度土壤培肥制度，是土壤管理制度中的一个重要环节。为了实现农作物全面持续高产稳产，所以在制订合理的农作物种植制度与正确的土壤耕作制度的同时，还必须研究制订与之相适应的土壤培肥制度，以便有计划地给农作物种植制度提供必要的物质基础，给土壤补充适当的有机物质和养分，做到用地与养地相结合。只有这样才能在保证实现当年高产所需养分的同时，又保证地力不致下降，甚至还有所提高，产量不断增加。1．土壤培肥制度的概念土壤培肥制度，全名称应是“轮作周期的土壤培肥制”，从名称可以看出，它不是某一种作物的具体施肥技术，而是从一个具体的轮作方式出发，是对整个轮作周期内施用肥料的整体安排。因此，所谓土壤培肥制度，就是根据一定的轮作方式，按照作物的要求和各种茬口的特点，对施用肥料的种类、数量、方式等作出的整体安排。可见，土壤培肥制度是与轮作制相适应的一套施肥技术体系。一个生产单位有几种轮作方式，那么就应当有几套与之相适应的施肥技术体系，也就是说应当有几种土壤培肥制度。几种土壤培肥制度汇综起来，便是—个生产单位总的土壤培肥制度。总的土壤培肥制度它是从时间、空间两个方面考虑和安排一个生产单位肥料的合理施用问题。在时间上，它是从每个轮作周期出发，考虑各年和每季作物肥料的合理布局和施用；在空间上，它是从一个生产单位的全部农田出发，考虑肥料的合理布局和施用。土壤培肥制度与农作物种植制度关系甚为密切。一定水平的农作物种植制度，需要一定水平的土壤培肥制度来保证。特别是在高复种地区，随着复种指数的提高，必须相应地增加肥料的施用量，并讲究科学施用，从而使复种指数、施肥量和作物产量达到一定的平衡关系，否则，欲实现农作物的高产、稳产，全面持续增产将是不可能的。2．制订土壤培肥制度的原则制订土壤培肥制度不仅要从当季作物的高产出发，实现轮作中不同槎口、不同作物的全面均衡增产，而且必须从长远出发，积极培肥地力，实现季季作物增产，不断提高总产。其原则：（1）生物养田与人工施肥相结合；（2）有机肥料与无机肥料相结合；（3）保证重点与兼顾一般相结合；（4）化学氮肥与化学磷、钾肥相结合。七、农田防护制度农田防护制度，就是为防止农田土壤被水冲刷、被风吹走而采取的各种技术措施。主要是研究怎样保护农田的问题。包括防治水力侵蚀、风力侵蚀等内容，以防止农田土壤侵蚀为主要任务。保护农田这已是世界性的问题，在我国也非常重要，特别是在西北地区的重要性就更大。因为这个地区土壤侵蚀危害相当严重。据统计这里的水土流失面积约占全国水土流失面积的1/3。是我国水土流失最严重地区。所以，在这类地区，如果不把农田保护好，那么就很难谈得上用地、养地的问题。因此，建立农田防护制度在农业生产中具有非常重要的现实意义。（一）保护好农田是当前农业生产中的当务之急“万物土中生”。土壤是人类赖以生存和发展的物质基础，是人们从事农业生产最基本的生产条件。但是，土壤在丧失，并未引起人们的足够重视，在环境问题中，空气和水的污染固然十分重要，但第一位的问题，则是土壤侵蚀，或称水土流失。土壤的不断流失，就意味着不断丧失人类生存的基础。这个问题，对于我们这样一个人多地少的国家来说，显得更为特别重要，再也没有比保护土壤更为重要的事情了。土壤在丧失的原因，一是水蚀；二是风蚀。严重的水蚀，不仅雨水白白被流失，同时随同雨水带走了大量的土壤和氮、磷、钾等营养物质，使土壤的物理、化学性质恶化，地力减退，从而大大地降低了土壤生产力。“土随水流失”。据各观测资料，不同水土流失地区每年流失的土层厚度为0．1~2厘米。即每平方公里面积上，每年流失的土壤达1200~23000吨。当然也有的地方，年流失量在1200吨以下，也有的地方高于24000吨。据国外研究，在自然条件下，每形成1厘米厚的土壤需要200~400年的时间。黄土高原区年平均土壤侵蚀深度为0.42~0.88厘米，深的可达1.67厘米，即每平方公里面积上，每年流失的土壤达5000~10000吨，高的可达20000吨以上，土壤侵蚀速度远远超过土壤形成的速度。特别是土层薄的土石山区，土壤流失殆尽、岩石裸露，就会失去生产价值。现在长江流域土壤流失的速度也数百倍于成土速度。如果这样长期下去，“土之不存，人将安附”。据解放初期统计，全国有水土流失面积160万平方公里，约占国土面积的1／6，每年损失土壤约50亿吨，占全世界250亿吨的1／6，可见我国水土流失之严重。以西北黄土高原区为例，每年输入黄河的泥沙就有16亿吨，如果将这些泥沙堆成一米见方的土堤，可绕地球赤道27圈，或相当于500万亩土地一尺厚的耕作层被冲掉，这是多么大的损失啊!“肥随土流失”。据黄土高原绥德水土保持试验站测定，流失的黄土中每吨含氮0.8—1.5公斤，五氧化二磷1.5公斤，氧化钾20公斤。因此仅黄河流域每年所带走的泥沙中氮、磷、钾总量即达4000万吨以上。全国每年流失的氮、磷、钾总量接近亿吨，这个数量还没有包括由于淋溶侵蚀所造的损失。由此可见，严重的水土流失使大量的营养元素被水冲走，每年虽施入肥料，也是入不敷出，从而导致土壤退化，农业减产。水蚀不仅是坡地上的土壤肥力遭到全面破坏，而且更为严重的是农田本身受到毁灭性的切割、蚕食、冲毁，淤积和埋压的破坏，常常使它们不能生产，甚至将整个地区可能完全撩荒。据调查，在西北黄土地区，有的沟头一年前进5~10米，遇到特大暴雨，一次可前进数十米，沟头的前进就意味着沟壑面积的增加和沟间地的缩小。除水力侵蚀外，由于风力作用造成的土壤流失危害也是很大的。虽然有时不那么明显，但对土壤肥力的破坏，尤其是破坏表土，也十分严重。在强风（20厘米／秒），暴风的袭击下，肥沃的表土层会不断被刮跑，有的地区一次尘风暴可以从农田上吹走2~8厘米厚的土层，出现黑风暴（黑土）或黄风暴（黄土）局部严重地块，肥土全被吹走，露出下垫的母质。冬春季节，由于干旱多风，风蚀时常发生。刚刚播下去的种子，有时全被风吹得暴露在地面上，发不了芽，有的甚至把种子也刮走了，造成连续毁种多次。出土后的幼苗，不断受到气流携带的下落的土壤颗粒的袭击，使作物遭受损伤，生育受阻，有的作物被吹得露出分蘖节和根系，甚至连根拔起，有的则被掩埋。强风也会使沙丘移动、沙粒飞扬、淹没农田、出现沙化（土质较沙的土壤，细土被吹走）现象。我国新疆、甘肃河西走廊，青海柴达木盆地以及宁夏、陕北、内蒙、东北西部等地区，气候干燥，雨量稀少，而植被覆盖度低，是一个容易发生风力侵蚀的地区，加之北部一些地区几个大沙漠的威协，更加剧了风蚀的严重性。例如建国初期，我国有沙漠面积16亿亩，现在增至19亿亩。所以防止风力侵蚀在这些地区有着特殊的意义。水土流失的危害巳成为世界共同关注的问题，目前世界上许多国家的不少地区，每年受到水土流失的危害，使土壤资源受到严重损失。1934年美国发生的闻名于世的“黑风暴”也是一个典型例证。这次“黑风暴”连续刮了三天三夜，超过三分之二的大陆，刮走了3亿多吨肥沃表土，使当年粮食减产100多亿斤。据联合国环境规划署估计，由于土壤侵蚀，全世界每年丧失可耕地600~700万公顷，到20世纪末达到1000万公顷。因此防止水土流失，保护每一寸土地，已是刻不容缓的任务，也是世界性国土整治的共同目标。（二）防治水力侵蚀1．什么是水力侵蚀?水力侵蚀，简称水蚀，就是雨水和融雪水形成地面径流，造成对土壤的冲刷作用，不论降雨或融雪，只有产生地面径流，才能造成水蚀。什么是地面径流?是指降雨或融雪水超过土壤的透水能力未能下渗的水，或由于土壤过于紧实，降雨特大来不及渗的水，便沿着地面流动，这些水就叫做地面径流。地面径流从山顶往山脚流，从高处往低处流，开始很小，逐渐汇聚成奔腾的洪流，它具有很大的动能，能不断搅起土壤和其它物质，从而冲刷土壤，并将土粒带走。长此下去，会使土壤逐渐贫瘠甚至会变成不毛之地。更大的洪流还会冲毁河谷的肥沃良田或者将其淹没等。水蚀是个自然现象，绝对的一点不让侵蚀是不可能的。因此，在国外对土壤侵蚀量的容许值有一个明确的规定，如美国规定耕地和林地每平方公里流失量不能超过1250吨，即每亩0.8吨，草地不允许超过500吨，即每亩0.3吨，因为这是土壤恶化的临界线，超过了，则肥力下降，生产力降低。日本土壤流失厚度超过一毫米，就叫做加速侵蚀，必须采取紧急措施。在我国，因幅员辽阔，尚无明文规定，今后需要分别不同地区，定出适宜我国情况的允许值。2．影响水蚀的因素引起水蚀的因素很多，但归纳起来可分为自然因素和人为因素两个方面。自然因素是水蚀发生、发展的潜在条件，人类违背自然规律的措施活动会加剧水蚀的发生。1）自然因素自然因素包括降水、地形、土壤、植被等方面。（1）降水降水包括降雨和降雪。地面径流是水力侵蚀的运力。但能不能产生地面径流和径流大小，其关键取决于降水量的分布和降雨的强度。一般说年降水量分布不均匀的，发生水蚀的危险性就大。如果年降水量大，且分布均匀，不下暴雨，就不容易产生水蚀现象。暴雨是造成水蚀的主要原因。暴雨是指一日降水量超过50毫米或1小时超过16毫米的降雨。暴雨对地面有强烈的打击作用。一般说暴雨强度越大，雨滴也越大，降落的速度越快，因而雨滴撞击地面的作用力也就越大。例如黄土高原地区一次大暴雨产沙量可占全年总产沙量的40~60%。（2）地形表现在以下几方面：坡度，是影响土壤侵蚀的主要因素之一，坡度越陡，地面径流速度越大，水蚀也越严重。坡长，一般讲坡面越长，水蚀也越严重。坡形，坡形有直线形、凸形、凹形、台级形，以直线形坡土壤流失最重。坡向，阳坡光照足，蒸发量大，土壤水分少，植物生长不好，流失严重。（3）土壤土壤是被侵蚀的对象。因此，它的特性尤其是透水性、土壤质地、土壤结构、孔隙度及抗冲抗蚀性能等对侵蚀有明显影响。土壤透水性与地表径流成反比。土壤渗透能力越强，产生的地面径流越小，水蚀也越轻。土壤的透水性取决于土壤孔隙率，而孔隙大小又取定于土壤质地，土壤结构和土壤松紧度。砂土颗粒粗、大孔隙多、透水性能好，不易产生地面径流。粘土颗粒小、大孔孔隙少，透水力很差，易产生地面径流。深耕地，土壤容重一般减低10~20%，孔隙率一般增加3~5%。土壤结构越好，透水性与持水量越大，一般不易产生地面径流，是因为雨水被土壤吸收，即由大孔隙渗入团粒内部的小孔隙中，土粒之间能涵蓄较多的水分，多余的水分由于重力作用渗入下层土中，从而减少了地面径流。土壤的抗蚀力是指土壤抵抗径流对它们的分散和悬浮的能力，其大小取决于土壤种类和土壤结构。砂土抗蚀能力强，结构良好的土壤，团粒不易分散，因此土壤不易为径流所溶散也不易被带走。据试验，没有团粒的土壤吸水量约为30％左右，而团粒结构好的土壤可吸收80%以上。团粒多的土壤比团粒少的抵抗冲刷要大几倍。土壤的抗冲力是土壤对抗流水等侵蚀力机械破坏作用的能力。土体在静水中的崩解快慢，可以作为土壤抗冲性的指标之一。降雨后土体湿润，易崩解破坏的土壤，很快形成细小的颗粒，易被地表径流带走。而有植物根系密布的土壤，就不易被冲刷。砂土颗粒抗蚀能力强，但砂土松散，抗冲能力很弱，在地表径流大到足以推动沙粒时，砂土极易被径流带走，粘土为密实的整体，不易被径流分割冲走。（4）植被植被状况与侵蚀的关系非常密切。关于植被对侵蚀的影响主要表现在以下几方面：植物的地上部分，即茎叶、枝条拦截降水、缓和雨滴对土壤的冲击作用。降雨时，由于植物茎叶、枝条的阻挡，使降雨的动能大大降低。当地面植物充分覆盖时，就可以消除雨滴对地面的直接冲击。土壤表面的枯枝落叶和土壤内部的植物根系能增加土壤有机质，改良土壤结构，使土壤孔隙度增加，提高土壤的透水性和持水量，增强土壤的抗蚀、抗冲性能，从而起到减少地面径流和土壤冲刷的作用。植物根系对土体有良好的穿插、缠绕、网络，团结作用，使土壤连成一体，增强土壤的抗冲强度，减少土壤冲刷。由于植物枯枝落叶和残体的存在，能增加地面粗糙度，可延缓径流产生，减慢径流速度，而且会使径流分散而不集中，因而具有减轻冲刷和拦截泥沙的作用。植物对侵蚀的影响大小取决于植物的种类、植被的覆盖度和覆盖时间的长短。凡覆盖度越大、覆盖时间越长的，拦截效果越好，所以水蚀就越轻弱。不同植被保护水土作用的次序是：林地>草地>混作>单作>休闲农作物不同，对侵蚀强弱的影响也不一样。牧草：特别是茂密的多年生牧草有良好的保护作用。牧草有禾本科的、豆科的，有单作的、也有混作的。禾本科多年生牧草与豆科多年生牧草混作所形成的密集覆盖层，保护土壤的作用尤其明显。一年生农作物由于覆盖较差，覆盖时间又短，总的说来其保土效果要比森林、牧草小得多。特别是收获后长时期留下裸露的土壤表面，且此期内适逢雨季来临很容易引起水蚀。中耕作物行距较宽，植株覆盖不了地面，加上行间经常进行中耕松土，保土效果差。在一年生农作物中保土效果大小也不同，属于保护性中等的有，谷子、小麦，大豆，花生、燕麦、大麦、亚麻等，属于保护性差的有，玉米、高粱、洋芋、甜菜、棉花、烟草、荞麦、油菜，向日葵等。2）人为因素随着人口的增加，人们在自然界的活动也日益频繁，人类不合理的活动会加剧水力的侵蚀。（1）毁林毁草，陡坡垦荒众所周知，植被的疏密和有无，对水土保持十分重要。古今中外，水蚀的严重发生，多半是从毁林毁草，开荒种粮开始的。例如我国在人口日益大量增加的压力下，毁林毁草、陡坡开荒情况非常严重。国家规定25度以上的陡坡禁止垦荒种植作物，可是有些地方却是很陡的坡地上垦荒。这样地面上不仅失去植被，且因坡陡又失去了土壤，造成了严重侵蚀的条件。所以每遇暴雨冲刷严重，为害甚大，群众说：“一年开，二年收、三年丢（因水蚀而弃耕）”这对土壤资源是个很大的浪费。此外，群众还说，“山上垦荒，山下遭秧”，这里主要是山上林木被破坏后，涵养水源的能力降低，暴雨一来顿时汇集成洪流，不仅会冲坏坡上的耕地，还有可能冲垮河坝的耕地。（2）不合理的耕作方法不合理的耕作方法，如顺坡耕作、顺坡开垄等，会使坡面径流顺坡集中在犁沟里下泄，造成沟蚀。据观测，在20°坡地上，横坡耕作比顺坡耕作，土壤流失量减少80％，增产25％。雨季、多次翻耕使土壤疏松，会加剧土壤侵蚀，在休闲（绝对休闲或只耕翻而不种作物）之前，用有壁犁耕过的休闲地，其受侵蚀的可能性最大。（3）不合理的使用土地在坡耕上采用“广种薄收”、“撩荒轮垦”的方式，会使土壤性状恶化，地面覆盖率降低；缺乏合理的轮作、施肥，会破坏土壤的团粒结构和抗蚀、抗冲性能。由此可见，人类加剧水土流失的活动主要是对植被的破坏，集中表现在对土地资源的不合理利用上。3．防治水蚀的措施造成水力侵蚀的因素很复杂，因此，必须采取多种措施进行综合治理，以建立完整的防护体系。在水力侵蚀过程中，水是主要动力，土是被冲刷的对象。所以防治水力侵蚀集中到一点，是如何妥善处理地面径流问题，除害兴利，因此所采取的措施主要有三方面的内容：一是增加地面植物被覆度；二是改变地形地貌；三是增强土壤的抗冲力。最终目的是建立良好的生态环境，合理利用土地，最大限度地发展农、林、牧、副业生产，增加群众收入。怎样搞好水土保持工作，从防护农田方面主要抓好以下措施。一是统一规划，合理安排农、林、牧各业用地，坚决把不宜作农田的陡坡地退下来还林还牧。二是工程措施，工程措施的主要作用是改变小地形，蓄水保土，建设旱劳保收、高产稳产的基本农田。其中主要是平整土地，修筑梯田。三是种植措施，种植措施的主要作用是增加地面被覆度和延长植被时间，保护土壤不受暴雨径流的冲刷。其主要措施是合理布局作物，实行间、混作、套种和复种，合理轮作，带状间作等。四是耕作措施，这里主要是指那些能够蓄水保土的耕作措施，也叫水土保持耕作措施，一般称为“水土保持耕作法”或叫“保护性耕作技术”。也就是通过土壤耕作能够在地面上形成沟垄、土块、或留下一定数量的作物残茬，而有利于保持水土和作物的耕作方法。我国以前试验推广的水平沟种植、沟垄种植、垄作区田、丰产沟等，均属于保护性耕作技术。这些方法的作用都是通过耕作措施改变局部小地形、减缓径流速度、增强入渗率；从而达到减少土壤冲刷的目的。据试验在坡耕地上实行蓄水保土耕作措施一般可增产20~50%，保持水土的效果也很显著。目前，国内外保护性耕作技术也有较大发展，主要方式有残茬覆盖耕作法，等高耕作法，沟垄耕作法，少耕法和免耕法。（三）防治风力侵蚀1．什么是风力侵蚀？风力侵蚀，简称风蚀，就是由于风力作用造成对土壤的破坏过程。风蚀与水蚀不同，一般不受地形条件的影响，在平原也能发生。风蚀的活动范围大，终年均可发生。有些地方，风蚀所造成的土壤流失量比水蚀的土壤流失量还大。我国的风蚀主要集中在东北、华北、西北等地区的干旱、半干旱地带的沿长城两侧。此外，在黄河故道、豫东和沿海地区也有发生。有些地方水蚀和风蚀现象同时存在。2．影响风蚀的因素风蚀的强弱，取决于以下因素：1）风速一般讲土壤风蚀量的大小与风速的平方成正比，即随着风速的增大，土壤风蚀量急剧增加。据观测，风速在每秒6米以下无明显风蚀，每秒7米平均剥蚀土壤0.17厘米，每秒9米平均剥蚀土壤0.19厘米，每秒11米平均剥蚀土壤0.43~0.5厘米。一般的当地面风速为5~5.5米／秒或距离地面l米以上的风速为7~8米／秒时，土地颗粒开始移动。依土粒大小，出现三种移动方式。“浮移”，主要是直径小于0.1毫米的土粒，一旦被浮起，能在较长时间内保持悬浮状态，并且能使大量土壤吹扬很远的距离。“跳动”，是直径为0.1~0.5毫米的土粒，以跳跃的方式在地面跳动。“滚动”，是直径为0.5~1.0毫米的较大土粒，沿地面进行滚动。刮大风时，以上三种现象同时发生，加上风速时大时小，因而形成沙坡、沙垄和沙丘。国外科学家研究，以跳动方式吹失的土壤占总吹失量的55~72％，以浮移方式吹失的占3~38%，以滚动方式的占7~25％。在我国北方，刮风季节的风速多在6~6级以上。陕西榆林地区一年能刮起尘沙的风在百次以上，而且大风的持续时间也较长，因此风蚀严重。2）土壤这里最主要的是土壤的质地，沙土颗粒高度分散，互不连系，且常常处于干燥状态，最容易遭受风蚀；枯土颗粒在风化过程中解离成微粒，在干燥而成单粒存在时，也容易发生风蚀。土粒大小与风蚀的关系是土粒越细，风蚀越严重。按照美国划分标准，直径>1毫米的属于非侵蚀土粒，不受风蚀影响，1.0~0.5毫米的属于侵蚀土粒，在强风下出现风蚀；<0.5毫米的属于高侵蚀土粒，最易受风蚀。此外，土壤的抗风性在颇大程度上又决于它的湿度，无植被的表面干燥的土壤最容易遭到风蚀。当土壤湿度接近于凋萎湿度时，风的破坏作用明显增强．但随着土壤中枯土颗粒的增多、湿度对抗风性的影响下降。3）地面的粗糙度能不能起土，除了风力和土壤质地干燥程度等因素外，还取决于地面的粗糙度，大量的实践证明，表面光滑的易受风蚀，而地面上有残茬，或有不同大小的土块存在，或实行沟垄耕作，就可降低风速，减少风蚀量。4）植被覆盖度一般是土壤风蚀量随植物覆盖量的增加而降低，如地表全被活的植被覆盖，则无风蚀，完全裸露的地表则易受风蚀，例如，草地、生荒地、熟荒地和生长良好作物的地方，则可防止风蚀危害。我国的沙漠面积由建国初期的16亿亩，增加到现在的19亿亩，其原因就是由于滥垦而使植被严重减少而造成的。3．防治风蚀的措施1）营造农田防护林带农田防护林带或称为护田林带。营造农田防护林带就是在农田的四周，建立对农田起保护作用的林带。生产实践证明，在农田受风沙危害严重的地区，营造农田防护林带，是防止风蚀最为有效的措施。同时，护田林带还具有一定的保水作用，调温作用和增加大气湿度等作用。2）采用保护种植措施如带状种植、多熟种植、填闲种植、增加密度等，在一定意义上也可用来防风蚀，因为它们都能增加覆盖度，降低风速，保护地面，不过，在干旱半干旱条件下，这些措施的应用受到限制。3）利用秸秆残茬覆盖残茬覆盖，特别是立茬覆盖，其防风蚀效果更佳。4）应用保护性耕作措施利用土壤耕作，在地面上形成非侵蚀性土壤团聚体，土块、沟垄等，也能减轻或防止风蚀。实践证明，非侵蚀土粒与侵蚀土粒在地面上或近表层，如能保持一定比例，可以大大降低风蚀程度。如一块平坦、裸露、地块又大的田地，只含有2%的非侵蚀土粒，平均侵蚀量近600公吨／公顷，而在相似条件下，含40%非侵蚀土粒的田块，年损失只有100公吨／公顷稍多一点。太阳光叶绿素无机环境（光、热、CO2、O2、水营养物质等）生产者（绿色植物）消费者（动物）分解者（微生物）能量流物质流原料（农业资源）生物群体（机器）农畜产品肥力湿度光照播种出苗分蘖冬前分蘖越冬春季分蘖返青拔节抽穗成熟出苗拔节抽雄吐絮成熟播种出苗花芽分化初花终花成熟播种出苗花芽分化现蕾抽苔终花始花成熟拔秆吐絮开花出苗播种现蕾平均玉米产量利润（元/英亩）(符号说明：→表示作物的年间轮换；→表示作物的年内轮换，或复种；+表示混作或间作；→表示年内套种（即上季作物未收，就将下季作物播种其行间的种植方式）；→表示年间套种（即上年作物未收，就将下一年越冬作物播种其行间的种植方式）；（1）、（2）、（3）、……表示作物轮换的年次。PAGE3_1283684595.unknown_1288676142.unknown_1288705179.unknown_1288705184.unknown_1288705144.unknown_1283695623.unknown_1288676093.unknown_1283695600.unknown_1283684395.unknown_1283684528.unknown_1283684355.unknown_1283605797.unknown