土壤耕作学复习题及复习资料.docx

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1、土壤耕作学概念:土壤耕作是在一定的时间与空间里进行的作业。(常规概念)土壤耕作(soil tillage)是通过农具的机械力量作用于土壤，调整耕作层与地面状况，以调节土壤水分、空气、温度与养分的关系，为作物播种、出苗与生长发育提供适宜土壤环境的农业技术措施。 (新概念)土壤耕作是通过机械力，调节土壤肥力条件而控制土壤肥力因素的措施。土壤耕作的实质：通过农机具的物理机械作用创造一个良好的耕层构造与适度的孔隙比例，以调节土壤水分存在状况，协调土壤肥力各因素之间的矛盾，为形成高产土壤奠定基础。土壤耕作的任务：从理论上讲，土壤耕作的核心任务是通过农具的物理机械作用创造一个良好的耕层构造与适宜的孔隙比例

2、，以调节土壤水分与空气状况，从而协调土壤中水、肥、气、热等肥力因素之间的矛盾，为作物播种、出苗、根系生长创造一个松、净、暖、平、肥的土壤环境。具体任务：疏松耕层，破碎土块；翻转耕层；混拌土壤；平整地面；压紧土壤；开沟培垄；增加土壤一定粗糙度。四大基本任务：调整耕层三相比例，建立适宜的耕层构造；创造深厚的耕层，准备适宜的播床；翻埋残茬与肥料，消灭杂草与病虫害；改变地表形态，调控地表水热状况，保持水土，熟化土壤。土壤耕作的主要依据：1.作物对土壤条件的要求：实际是作物根系对土壤物理条件的要求，根系发育又赖于土壤物理性质的优劣。影响作物生长的土壤物理性状：土壤孔隙除贮存水分与空气外，也是根系伸展的空

3、间。耕层中总孔隙度为50对根系生长较为适宜。土壤通气性是指土壤孔隙与大气之间二氧化碳与氧气的交换性能。土壤温度既受制于土壤水分影响，也随季节变化而变动，各种作物对土温要求不同。最佳土壤温度，水稻为2530，小麦20，大麦18，玉米2530，棉花2830，马铃薯20，紫花苜蓿28。作物根系生长抵抗外界束缚力而产生的生长压力，因作物不同而异。大豆为58bar，棉花9.4bar，花生11.5bar，玉米1113bar，豌豆13bar。一般作物都在1215bar之间。土壤湿度既直接影响作物的生理需水，又间接影响土壤组成与土壤紧密度。土壤紧密度是指土壤对作物根系穿透的阻力。土壤孔隙少、孔径小是土壤阻力增

4、大的基本原因。在一定孔隙范围内，土壤强度受含水量的调节2.与土壤特性相适应。土壤剖面分为四层：表土层（010cm）：覆盖层（03cm）种床层（310cm）。稳定层（102030cm）：也称根际层。犁底层：容重较大、透性不良，是由农具摩擦与黏粒沉积的结果。隔开了耕层与心土层之间的水、肥流通。心土层：犁底层以下的土壤。土壤结构紧密，毛管孔隙占绝对优势，可保水蓄水3.与气候条件相适应（1）降水与蒸发。土壤耕作调节易旱农田土壤水分两途径：一是尽量把降水蓄存于土壤，防止与减少地面径流的产生；二是尽量减轻地面蒸发。调节湿润多雨或低洼易涝农田土壤水分两途径：一是在农田里开沟排水；二是减少外水浸入并促进蒸发。

5、（2）干湿交替与冻融交替。干湿交替是根据土壤胶体遇湿膨胀、干燥收缩的特性，利用水热因素季节变化引起土壤水分的变化，使土壤变得松碎，促进团聚体的形成；冻融交替是利用冬季低温，土壤里的水分因结冰而体积膨胀，引起土块崩解。而春季较暖时，扩大的土壤孔隙却不能还原，于是土壤变得疏松，并形成团粒结构。（3）水蚀与风蚀。采用保护耕作措施，如等高耕作、残茬覆盖耕作，有助于农田水蚀的控制。在风蚀地区，土壤耕作应创造紧密的表土层，减少耕作次数，保持良好的表土结构。如地面留茬或覆盖、少（免）耕、开沟起垄增大地表粗糙度等均有助于防治农田风蚀。土壤耕作的机械作用：松碎土壤：用犁铧、耙齿、松土铲等将耕层切割破碎，使之疏松

6、而多孔隙，以增强土壤通透性。翻转耕层：用翻耕将耕作层土壤上下翻转，改变土层位置，改善耕层理化及生物学性状。翻埋肥料、残茬、秸秆与绿肥，调整耕层养分的垂直分布，培肥地力。消灭杂草与病虫害，消除土壤有毒物质。混拌土壤：用有壁犁与旋耕犁耕地，圆盘耙或钉齿耙耙地，将肥料均匀地分布在耕层中，使土肥融为一体，改善土壤的养分状况。使肥土与瘦土混合，使耕层形成均匀一致的营养环境。平整地面：通过耙地、耕地与镇压等整平地面，减少土壤水分的蒸发，利于保墒。便于播种机作业，提高播种质量。对盐碱地可减轻返盐，有利于播种保苗，同时提高盐碱地洗盐效果。对于水浇地，精细耕作可提高浇灌效率，节约用水。可使灌水均匀，全田作物生长

7、整齐，便于中耕与施肥等作业，提高工作效率与质量。压紧土壤：使大孔隙减小，增加毛细管孔隙，抑制气态水的扩散，减少水分蒸发。还可使耕层以下的土壤水分通过毛管孔隙上升，集聚到耕作层，为作物的种子发芽出苗与幼苗生长创造适宜的土壤水分条件。开沟培垄、挖坑推土、打埂作畦：在高纬度与高海拔地区可增加土壤与大气的接触面，增加太阳照射面，多接受热量，提高地温，利于作物的生长发育，提早成熟。在多雨高温地区可排水，增强土壤通透性，促进土壤微生物的活动与植物根系的生长。在种植块根、块茎类作物的地上可使耕层土壤相对加厚，使土壤通气排水，提高地温，有利于块根块茎的生长膨大，提高产量。在水浇地上便于平整地面，利于浇水。在风

8、沙严重地区可挡风积沙，减轻风蚀。在岗坡地上，耕后不耙保持垡块与高低不平整的垄形，可阻止雨后径流，防止表土流失。土壤耕作措施：1、初级耕作措施（1）翻耕（方法：全翻垡、半翻垡、分层翻垡）（2）深松耕（3）旋耕集犁、耙、平三次作业于一体。2.次级耕作措施又称表土耕作措施，是在初级耕作基础上采用的入土较浅，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与生产条件的一类土壤耕作措施。耕作深度一般不超过10cm。（1）耙地（2）耱地（3）中耕（4）镇压（5）起垄（6）作畦作物布局:一个地区或生产单位作物结构与配置的总称。(广义)作物布局就是种植业区划，就是作物的地理分布，它要求

9、的是作物能够很好地适应自然条件。(狭义)指一个农场、一个生产单位、一个农户的种植比例。作物结构包括作物种类、品种、面积比例等。配置:作物在区域或田地上的分布。作物布局决定因素：1人的需要是前提2生态适应性是基础3社经科因素是条件4综合因素 5多样化与专业化 生态环境因素对作物布局的影响：1.光（光与作物分布：C3作物与C4作物、喜光与耐阴作物、长日照与短日照作物）2.温度喜凉作物：(1)喜凉耐霜型：如油菜、豌豆、春小麦、大白菜、胡萝卜、芜箐及箭舌豌豆、毛苕子等绿肥作物。生育期适宜生长的温度在左右，生物学最低温度为(2)喜凉耐寒型：如冬小麦、冬大麦、黑麦、青棵等。适宜生长温度为20左右,冬季可耐

10、-18-20的低温，黑麦可耐-25的低温喜温作物：要求整个生长期积温都大于2200(1)温凉型：如大豆、谷子、糜子、莜麦、甜菜、大麻、红麻等作物，生长期适宜温度为2035左右(2)温暖型：如水稻、玉米、棉花、甘薯等，生长期适宜温度2530(3)耐热型：如高粱、花生、烟草、苜蓿与南瓜、西瓜等3.水(1)喜水耐涝型如水稻。它在根、茎、叶中均有通气组织，细胞间隙达，喜淹水(2)喜湿润型需水较多，喜土壤或空气湿度较高，如陆稻、蓖麻、黄麻、烟草、大麻、蚕豆、莜麦、马铃薯、油菜、胡麻、及许多蔬菜(3)中间水分型包括小麦、玉米、棉花、大豆等既不耐旱也不耐捞，或前期较耐旱，中后期需水较多。在干旱少雨的地方虽然

11、也可生长，但产量不高不稳(4)耐旱怕涝型许多作物具有耐旱特性，如糜子、谷子、苜蓿、芸芥、扁豆、大麻子、黑麦、向日葵、芝麻、花生、黑豆、绿豆、蓖麻等(5)耐旱耐涝型如高粱、田菁、草木樨等作物既耐旱又耐涝4.土肥（土层厚度、质地、酸碱度、盐碱度、耐瘠性与耐肥性、养地与耗地）5.地势、地形（海拔越高，温度越低、降水越多，南坡与北坡）农业区划：也称农业区域化布局，是根据一个地区自然与经济条件的地域性分布规律，进行农、林、牧、副、渔等各生产部门的分区规划与综合农业区划，提出各类型区域农业发展方向及对策。种植业区划：农业区划中的单项区划，目的是根据地域性分布规律，合理制定各种作物种植区域及其比例。生产布局

12、：国家根据经济、自然条件与发展战略，把农业生产的各个部门按一定比例在不同区域上的配置。作物的生态适应性：指在一个地区，作物与自然生态条件相适应的程度。作物布局的原则1.人为需要是前提2.生态适应性是作物布局的基础1）一种作物（或品种）只能在一定的环境条件下生长发育。2）能够存在并不意味着适应性是最优的，即使是分布较广的品种或作物也具有其最适的分布范围。3）一个地方总有其最适或较适的生长作物或植物，有其较佳的作物布局方案。3.经济效益与可行性1）比较效益与最低风险原则2）作物搭配效果原理3）自然吻合程度与人工吻合度的一致性4.多样性与专业性1）多样性能够满足各方面的需要2）有利于充分利用多样化的

13、资源条件3）有助于全年均匀使用劳动力。4）增加生产与收入的稳定性，减少风险并有利于增加收入。5）但面面俱到难以提高技术与工艺水平，商品率低，扩大再生产慢。作物布局的内容、步骤1.明确对产品的需要2.查清环境条件3.农作物生态适应性的确定4.作物生态区、种植适宜区的划分与适生地的选择5.作物生产基地与商品粮基地的确定6.作物组成的确定7.综合区划作物种植区划或配置8.可行性鉴定如果你是一个农业生产规划的负责人，你是如何安排本地区的作物生产的？1）对当地农产品的需求进行分析与预测：包括自给性的需要与商品性的需要两方面2）对当地的自然资源与社会经济条件进行综合分析与评价：项目主要有：气候、地形、地貌

14、、土壤、作物、植被、畜牧、灾害、经济、市场等3）农作物的生态适应性的确定：采取作物生物学特性与环境因素的平行分析法与地理播种法等方法分析4）作物生态区、种植适宜区的划分与适生地的选择：从光、热、水、土等自然生态的角度，区分作物的生态最适宜区、适宜区、次适宜区与不适宜区。5）作物生产基地与商品基地的确定6）作物组成的确定：主要包括：种植业在农业中的比重 、粮食作物、经济作物与饲料作物的比重等7）划分作物的种植区划或配置：拟定种植区划，按照相似性与差异性的原则，尽可能把相适应相类似的作物划在同一种植区，划出作物现状分布图与计划分布图。8）可行性分析评价：主要从以下几个方面来分析：是否能满足各方面的

15、需要；自然资源是否得到了合理利用与保护；经济收入是否合理；肥料、土壤肥力、水、资金、劳力是否平衡等。结构调整：因某种因素的改变，对原有结构进行调整，泛称为结构调整。结构调整的层次1）农村产业结构：第一产业是指对自然资源进行采掘(采集)并进行粗加工的产业，主要包含农业(农、林、牧、渔) 。第二产业是对农产品与矿产品进行加工生产的产业，主要包含制造业、建筑业与水电气生产供应业；也包括采掘业(以矿业为主含林木等采运业)。第三产业是指各种工商服务、社会服务与个人服务业，它是非物质生产部门。主要包含商业贸易、金融投资、运输仓储及通迅、媒介、咨询、旅游、餐饮、政府服务等各种服务业。2）农业结构3）种植业结

16、构与养殖业结构4）粮食作物、经济作物与饲料作物结构调整的阶段性：第一步，先调整种植内部结构，在粮食满足基础上，增加高收益作物的比重。第二步，在种植业发展并有了饲料、资金等的准备的基础上，调整农业内部结构，增加畜牧业与水产业的比重，同时发展农产品加工业。第三步，有了较多的资金、劳动力、技术储备以后，进一步调整一、二、三产业结构，减少农业产值比重，增加工业商业产值的比重。 农民调整种植业结构的原则：复种：指在同一田地上，一年内接连种植二季或二季以上作物的种植方式。休闲：指耕地在可种作物的季节内只耕不种或不耕不种的方式。多熟种植：指时间与空间上的种植集约化。包括复种、套作(“”）、间作(“”)与混作

17、（“”）即凡在年内，于同一田地上前后或同时种植两种或两种以上作物都称为多熟种植。撂荒：指荒地开垦种植几年后，较长期弃而不种，待地力恢复时再行垦殖的一种土地利用方式。生产实践中，当休闲年限在两年以上并占到整个轮作周期的2/3以上时，称撂荒。复种的增产作用复种条件：（一）热量条件：积温、生长期与界限温度是复种的决定因素1.积温：喜凉作物以0积温计，喜温作物以10积温计。在一年内，10积温在：25003600可实行两年三熟，或复种早熟青饲料作物、蔬菜或套种早熟作物36004000可一年两熟，但要选择生育期短的早熟作物或采用套种、移栽的方式40005000之间可进行多种作物的一年两熟50006500之

18、间可一年三熟6500可一年四熟。我国各地10积温基本都3600，因此我国复种面积较少2.生长期：一般大于10日数：少于180天地区，多为一年一熟区180250天，可实行一年两熟250天以上，可实行三熟3.界限温度： 指作物各生育时期的起点温度、生育关键时期的下限温度以及作物停止生长的温度等。如冬天要种喜凉作物，一般冬季日最低平均气温-20-22为种植冬小麦的北界；夏天要种喜温作物，夏季的高温要满足喜温作物抽穗开花的需要，一般最热月平均气温18为喜温作物种植的下限（二）水分条件：从降水量看，一般年降水量达：600毫米地区，且热量满足，可实行一年一熟；大于800毫米地区，可实行一年两熟；大于100

19、0毫米地区，可实行一年三熟（三）地力与肥料条件（四）劳畜力、机械化条件（五）经济效益的大小复种的技术（1）选择适宜的作物组合与品种（2）采用套作与育苗移栽（3）抢时播种（4）采用促进早发早熟的技术间作套种效应：异质效应、密植效应、边际效应、时空效应、补偿效应 耕作制度：即农作制，是指一个地区或生产单位的农作物种植制度以及与之相适应的养地制度的综合技术体系。包括种植制度与养地制度2部分，以种植制度为中心，养地制度为基础。 耕作制度理论：核心是用地养地相结合。促进大农业全面发展；增进经济效益；提高土地生产力，全面持续增产。多熟、多样、多利、多养。耕作制度技术体系：1.种植制度：一个地区（或生产单位

20、）的作物组成、配置、熟制与种植方式 的总称。是耕作学的中心 (包括作物布局、复种与休闲、间混套作、轮作与连作、农牧结合种植制度)2.养地制度：与种植制度相适应的以提高土地生产力为中心的一系列技术措施，包括农田基本建设、土壤培肥、土壤耕作、杂草防除、农田保护等。 耕作制度优化设计的方法：系统论、控制论、信息论、规划论、决策论等方法，线性规划设计法作物结构优化设计模型：1、控制变量的设置2、目标函数的确定（1）总产量最高（2）总利润最大（3）总产值最高；作物产量有3种方法： A、取近几年的平均单产 B、取一定条件下的理论生产潜力C、应用预测产量 3、约束条件的建立1）农业资源的约束：包括劳力、水资

21、源、资金、化肥、农药、有机肥、土地等2)土地约束3）社会需求约束：指社会对粮、油、棉、麻、蛋等作物产品的需求4）畜牧业约束：即保证一定的饲料、饲草、合理轮作，且有一定养地作物面积5）稳产性约束：耕作制度不仅要高产，而且要稳产，且调整后的种植方案其稳产性至少应高于调整前6）个别作物约束：当地的主产物或高产物，或具有特殊用途的作物，要限制面积4、非负条件 耕作制度综合评价常用方法1、专家评分法2、专家多轮咨询法3、层次分析法(简称AHP法)4、模糊评价法5、多元统计分析方法6、灰色关联分析法轮作：在同一田地上有顺序地轮换种植不同作物的种植方式。保护性耕作：指在一季作物之后地表残茬覆盖至少为30%，

22、使土壤侵蚀控制约在50%的那种耕作与种植体系。保护性耕作优点：1.地表覆盖率在30%以上2.可减少水土流失50%以上3.耕作强度小，相对投入较少，节约成本4.耕作方式有利于资源的可持续利用5.减少农耗时间6.保护性耕作降低了低温，从而降低了矿化率，利于地表碳的截留；缺点：（1）农田杂草危害加重，除草剂大量使用，植物多样性下降；（2）长期秸秆还田，残茬覆盖，导致一些越冬性病虫害发生加重，土传病害加重趋势；（3）农田中有毒污染物长期积累，难以降解与清除，农产品质量安全风险较大。（4）免耕与秸秆还田致使春季土壤温度偏低，不利于出苗。（5）一般在降雨偏多的湿润地区易出现减产现象。保护性耕作实质：改善土

23、壤结构，减少水蚀风蚀与养分流失，保护土壤；减少劳动力、机械设备与能源的投入，达到高产、高效、低耗、优质、可持续发展的目的。保护性耕作制的技术特征：保护水土资源可持续性为基础；维护农田生态系统生产力为目标；少动土、少裸露、低污染、多覆盖为核心技术；保护稳定的产量效益、环境不退化、社会广泛应用的农作技术体系。我国需要采取的经济实用的耕作1.东北冷凉旱作区：干旱缺水，气温偏低，冬春季节风蚀严重，耕层变浅，水土流失及黑土肥力退化较重。可采取坡岗地留茬垄侧种植、全秸秆覆盖玉米免耕种植、平作留茬少（免）耕技术、宽窄行留高茬交替休闲种植。2.黄淮海一年两熟区：地下水严重超采，焚烧秸秆，作业成本高与能源消耗大

24、。可采取小麦秸秆还田免耕播种玉米种植、玉米秸秆还田播种小麦种植。3.农牧交错区：冬春季土壤裸露，风大风多、土壤风蚀、沙化严重，旱灾频发，农民收入水平较低，部分农民需要利用秸秆作为燃料或者喂养牲畜。可采取轮作倒茬、留高茬固土、免耕、夏季深松、防草害的保护性耕作技术。4.黄土高原区：干旱少雨，缺少灌溉条件，且降雨集中，坡地多、土壤流失严重；冬春风蚀，造成土地退化。可采取夏闲期防水蚀、冬闲期抗风蚀抑蒸发为重点的免耕、深松、秸秆覆盖的保护性耕作模式。5.南方地区：劳动力相对紧缺，机械化水平不高，水土流失严重，季节性干旱突出，稻田潜育化、土地生产力低下、水源污染与农田冬闲期资源利用率低。需要水旱轮作、免

25、少耕种植、秸秆全量旋埋等保护性耕作模式。6.西北绿洲：降雨量少，蒸发量大，旱灾严重，靠灌溉进行农业生产。需要提高水分利用率，减少灌溉用水与降低生产成本。可采取春季免耕播种、夏季秸秆粉碎还田、秋季免耕深松与留茬越冬的防风固土节水型保护性耕作。密植效应：指间(混)、套作复合群体的混合密度大于单作所起到的增产、增值效应。土壤耕作学的发展历史：1930-1960 focused on better tillage machines and practices to till shallower and leave more residue on soil surface to reduce erosi

26、on. Wide-blade (1.2-1.8 m) cultivator and rod weeder;Tillage for weed control after harvest and during summer fallow1960-1975 - Substituting herbicides for tillage during summer fallow1975-1985 - Focused on developing suitable machinery to seed directly into residue from last crop, herbicide was ver

27、y expensive 1985 to 1990 Rapid adoption of no-till planting/direct seeding1990 to 1995 Crop rotation and integrated weed control1995 to Present - Reduction of production cost and amount of herbicide, GHG benefit, lower risk due to poor weather如何争取复种季节超额利用技术？ 1)育苗移栽技术 2)套作技术 3)促进早熟早发的技术 4)作物晚播技术现代土壤耕作与传统耕作的区别节水型种植结构评价指标体系我国在应对全球气候变化中的作用（论述）