第八章土壤耕作

第八章土壤耕作 第一节作物对耕层的要求与土壤耕作的任务第二节土壤耕作措施与作用第三节少耕和免耕

本章提要 概念与术语土壤耕作 (Soil Tillage) 耕层构造（Structure of Tilth 基本耕作（Basic Tillage) 深松耕（Subsoiling）表土耕作（Surface Tillage）传统耕作（Conventional Tillage ）免耕（No－Tillage）

本章重要问题 土壤耕作的作用 基本耕作工具、作用、技术 表土耕作的工具、作用、技术 少耕与免耕的技术原理、主要优缺点

土壤耕作(Soil Tillage)是通过农机具的机械力量作用于土壤，调整耕作层和地面状况，以调节土壤水分、空气、温度和养分的关系，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。

土壤耕作是农业生产活动的一项主要内容。农业生产劳动量中约有60％从事于各种土壤耕作，生产资金中约有1/3投放到土壤耕作上。耕地一亩，大约要将耕层100ｔ土壤举起、挤碎、翻转位置，这要耗费极大的能量。土壤耕作是农业生产活动的一项主要内容。农业生产劳动量中约有60％从事于各种土壤耕作，生产资金中约有1/3投放到土壤耕作上。耕地一亩，大约要将耕层100ｔ土壤举起、挤碎、翻转位置，这要耗费极大的能量。世界上从事土壤耕作所涉及的劳动力是任何其它行业所难以比拟的。因此，研究采取适宜的土壤耕作技术，对减少劳动量，节约能源、增加经济效益具有重要的意义。

第一节作物对耕层的要求与 土壤耕作的任务一、调整耕层三相比二、创造深厚的耕层与适宜的播床三、翻埋残茬、肥料和杂草等

一、调整耕层三相比 耕层（又称熟土层）是指农业耕作经常作用的土层，也是作物分布的主要层次。通常厚约15－25cm。耕层构造（Structure of Tilth）是指耕层内各个层次中矿物质、有机质与总孔隙之间、总孔隙中毛管孔隙与非毛管孔隙的比例关系。它是由各层次中的固相、液相和气相的三相比所决定的，对协调土壤中水分、养分、空气、温度等因素具有重要作用。

要保证水肥气热诸因素协调供应植物，关键是要求土壤的三相具有一定的比例，即土壤固相、液相和气相在耕层占据合适的位置和结构。要保证水肥气热诸因素协调供应植物，关键是要求土壤的三相具有一定的比例，即土壤固相、液相和气相在耕层占据合适的位置和结构。

反映耕层构造与三相比的主要指标有： 孔隙度松紧度与容重土壤机械阻力

（一）孔隙度 E.W.Russell认为可把孔隙依其孔径大小分为若干等级： ＞0.3mm孔径的是许多作物幼根能够顺利通过的孔隙； ＞0.03－0.06mm孔径的是根毛能伸入的孔隙; ＞0.001mm孔径的孔隙有较高的毛管传导度，根系较易从中吸收水分。

据西北农业大学测定： 当孔径＜0.25mm时一般侧根即不易穿入；＜0.035－0.075mm时支根不易穿入；＜0.010－0.013mm时根毛无法穿入。研究表明，作物侧根直径多在0.1mm以上，温带禾谷类作物的根径均＞0.2mm，常达0.4－0.45mm，冠根部分可达0.6－0.7mm，只有根毛直径为0.008－0.012mm。可见，一般作物根径均大于土壤孔径，根系伸入土壤需把土粒强行推开，并把土壤挤紧。所以作物根系能否顺利生长还取决于土壤固体部分可压缩的程度和土壤抗压缩的强度，即土壤容重和土壤坚实度。

一般在湿润气候条件下，耕层总孔隙度自上而下约在56％－52％之间。其中毛管孔隙和非毛管孔隙之比约为１∶１－1.5∶１。有利于土壤透气，促进氧化过程，一般在湿润气候条件下，耕层总孔隙度自上而下约在56％－52％之间。其中毛管孔隙和非毛管孔隙之比约为１∶１－1.5∶１。有利于土壤透气，促进氧化过程，在半干旱气候条件下，毛管孔隙与非毛管孔隙的比例要偏高，约为２∶１－３∶１。可以减少土壤水分扩散和蒸发，增强土壤保墒、提墒和抗旱能力。

（二）松紧度与容重 耕层构造的另一种表现是土壤的松紧度，实质上也是土壤孔隙状况的反映。可通过土壤紧实度仪直接测定或通过土壤容重测定。土壤过松、非毛管孔隙占优势，容重轻，土壤疏松易耕，通透性强，但持水性差；土壤过于紧实，容重加大，毛管孔隙多而非毛管孔隙少，通透性不良，根系伸展阻力增大。

容重、孔隙度与土壤松紧程度关系 土壤容重一般是比重的一半左右。

不同作物对土壤容重的要求也有所不同。 • 禾谷类作物的根系和幼芽穿透力强，一般在土壤容重1.1－1.4 g/cm3时能正常生长。 • 大豆、花生、棉花的幼苗拱土力弱，或根系较粗或因固氮菌需要较为疏松的耕层，土壤容重不宜过大。直根作物则要求1.2－1.3 g/cm3，的土壤容重才能正常生长。

（三）土壤机械阻力 土壤机械阻力指土壤对作物根系穿透的阻力，是土壤强度的一种反映。当土壤机械阻力很大时，作物根系很难伸展，即使伸展也因耗能过多，影响了作物的正常生育和产量。影响土壤机械阻力的因素是土壤容重和土壤水分。根本因素依然是土壤孔隙.

土壤孔隙度正常，容重适当，容易保持住适当水分。土壤孔隙度正常，容重适当，容易保持住适当水分。 • 孔隙度高，容重小，在外界气候影响下容易失水。 • 而土壤水分不足，土壤阻力就随之增大；反之，孔隙度小，容重大，土壤阻力也大。

在作物生长过程中，耕层构造受到自然和人为因素的影响，经常处在变松或变紧过程中。例如干湿、冻融交替，根系与土壤动物（蚯蚓等）微生物等的作用，有机肥与秸秆还田都利于耕层变松。在作物生长过程中，耕层构造受到自然和人为因素的影响，经常处在变松或变紧过程中。例如干湿、冻融交替，根系与土壤动物（蚯蚓等）微生物等的作用，有机肥与秸秆还田都利于耕层变松。另一方面，由于土壤自身的重力作用，人畜机械的压力以及降雨和灌溉等因素的影响，常会使土壤变紧，容重加大，孔隙度减少，机械阻力增大。

据测定，一次大雨可使耕后疏松土壤的容重增加0.1g/cm3。下大雨或灌溉后，使表土结构破坏，土粒悬浮起来再沉积在表面，失水后干缩结皮而形成硬壳，阻碍据测定，一次大雨可使耕后疏松土壤的容重增加0.1g/cm3。下大雨或灌溉后，使表土结构破坏，土粒悬浮起来再沉积在表面，失水后干缩结皮而形成硬壳，阻碍幼苗出土，影响空气交换与水分渗透。据测定，细砂壤土有0.1cm厚细砂的结皮，渗水性为1.8×10-3cm/h，而未板结的为3.6cm／h，两者相差两千倍。

决定土壤三相比的重要因素是土壤质地与耕层构造。决定土壤三相比的重要因素是土壤质地与耕层构造。适宜的土壤耕作措施，并不直接给土壤中增加什么东西，但通过机械作用，改变了耕层土壤存在的状况，调整了各种孔隙的数量和比例，改善了土壤通透性能，利于土壤水分的蓄纳和保存，利于土壤热状况的调节，利于土壤微生物的活动和营养物质释放，利于作物根系的呼吸和生长。

由以上所述，我们可以看出，土壤耕作的中心任务是：调节并创造良好的耕层结构，即适宜的三相比例，从而协调土壤水分、养分、空气和温度状况，以满足作物的要求。

二、创造深厚的耕层与 适宜的播床耕层可分为三层：１、表土层约距地面0—3cm，直接与大气空间接触，接受太阳辐射，风吹雨打，土壤中水、肥、气、热经常通过该层与大气交换。

２、播种层（或称种床层) 距地面约3－10cm，为作物种子发芽生根的层次，既不断从下层吸收水分，又不断通过表土层通气，从而保证种子及时发芽出苗和根系下扎。３、稳定层（或称根床层）距地面约10－20－25cm，为作物根系伸展吸收水分、养分的主要层次。此层水肥应较充足，温度比较稳定，也还应有一定量的空气供根系呼吸。

此外，在耕层之下为心土层，即犁耕难以涉及的土壤深层，俗称生土层，只有作物的部分根系（通常不到总根量的20％）伸展入该层。此外，在耕层之下为心土层，即犁耕难以涉及的土壤深层，俗称生土层，只有作物的部分根系（通常不到总根量的20％）伸展入该层。但它可起着保蓄雨水，源源不断地向耕层提供水分和少量养分的作用。在雨养农业中，心土层有着重要的抗旱保墒作用。

在心土层与耕作层的界面上往往还出现一层厚５－10cm不等的犁底层。它是在犁耕时犁底与心土层摩擦、压实并淀积粘粒而逐渐形成的，犁底层土壤紧实、容重常达1.5g/cm3以上。在心土层与耕作层的界面上往往还出现一层厚５－10cm不等的犁底层。它是在犁耕时犁底与心土层摩擦、压实并淀积粘粒而逐渐形成的，犁底层土壤紧实、容重常达1.5g/cm3以上。耕地打破了土壤的空隙圆盘耕地犁底层

作物根系在此层受阻，不能伸入心土，而且易在此层积累无机盐，有害作物生长。土壤耕作的一个重要任务是破除犁底层，以增加耕作层的深度。但是易漏水漏肥的土壤或种植水稻的地块，创造一个透水性差的犁底层，却是土壤耕作的一项特殊任务。作物根系在此层受阻，不能伸入心土，而且易在此层积累无机盐，有害作物生长。土壤耕作的一个重要任务是破除犁底层，以增加耕作层的深度。但是易漏水漏肥的土壤或种植水稻的地块，创造一个透水性差的犁底层，却是土壤耕作的一项特殊任务。

耕层加深受到动力和农具性能的影响。 如一般畜力只能耕14－16cm的深度，中等马力（50－75）拖拉机最大耕深22－25cm，深松机最大耕深27－50cm。一个地区的农田土壤耕深受农具和动力影响很大，且演变很慢。

影响耕翻深度的主要因素： 一是作业成本，耕层每加深3cm约增加机耕费用20％，作业速度、油耗也随之增加。二是有些地区气候条件、土壤条件限制着耕作深度。如风沙或干旱地区深耕要选择季节，避风防旱；山坡地活土层浅，不应一次加深等。

影响耕翻深度的主要因素： 三是作物增产值与耕深值不呈直线相关。耕深从原来的增加到20－25cm，增产效果显著，但是超过25－30cm时，增产效果不显著。四是增加耕层必须与施肥配合。虽然如此，耕作层加深至25cm，乃至30cm，仍是土壤耕作的方向。

在播种前，土壤耕作的任务是精细整地，为作物的播种和种子的萌芽出苗创造适宜的土壤环境。一般要求播种区内地面平整，土壤松碎，无大土块，表土层上虚下实，使种子播在稳实而不再下沉的土层中，种子上面又能盖上一层松碎的覆盖层，促使毛管水不断流向种子处。整平地面可以使播种深浅一致，保证出苗整齐均匀。小粒作物种子（如油菜、苜蓿、芝麻）对细碎要求更为严格，而大粒作物种子（如玉米、小麦、水稻等）则可稍粗糙点。在播种前，土壤耕作的任务是精细整地，为作物的播种和种子的萌芽出苗创造适宜的土壤环境。一般要求播种区内地面平整，土壤松碎，无大土块，表土层上虚下实，使种子播在稳实而不再下沉的土层中，种子上面又能盖上一层松碎的覆盖层，促使毛管水不断流向种子处。整平地面可以使播种深浅一致，保证出苗整齐均匀。小粒作物种子（如油菜、苜蓿、芝麻）对细碎要求更为严格，而大粒作物种子（如玉米、小麦、水稻等）则可稍粗糙点。

⃟在低湿地播种时要做畦或作垄，开沟排水， 改善通气性； ⃟在风沙地区，表土层不宜过细过平，应保持较大土块或开沟作垄减少风蚀； ⃟在干旱半干旱地区，暄松的表土层不宜过厚，否则将松多深干多深，跑墒严重； ⃟在气候冷冻无霜期短的我国北部地区，垄作有利于提高地温； ⃟坡耕地为减轻水土流失与截留雨水，应进行等高耕作、沟垄种植。

三、翻埋残茬、肥料和杂草 作物收获后，田间常留有一定数量的残茬落叶、藁杆等，为了便于翻种并播埋肥料，需要通过翻耕将它们翻入土中，并通过耙地，旋耕等措施的搅拌作业，将肥料与土壤混合，使土肥相融。在水田通过精耕细耙，使土肥混和，还可以防止脱氮作用，避免氮素的挥发。

消灭杂草以及附着的某些病菌、害虫卵等也是土壤耕作的一项重要任务。消灭杂草以及附着的某些病菌、害虫卵等也是土壤耕作的一项重要任务。通过翻耕，使杂草病虫等处于缺氧条件下，使其窒息死亡，也可将躲藏在土中的地下害虫病菌等翻到地表，经曝晒或冰冻而死亡。当杂草种子翻入土中后遇到疏松湿润的土壤环境，可促使其发芽并随后予以消灭。

第二节土壤耕作措施与作用 一、土壤耕作的机械作用二、基本耕作措施三、表土耕作措施四、土壤耕作措施的选用与配套

一、土壤耕作的机械作用 土壤耕作措施种类很多，可分为基本耕作与表土耕作，它们对土壤的影响各不相同。主要有：松碎土壤翻转耕层混拌土壤平整土地压紧土壤开沟培垄，挖坑堆土，打埂做畦

（一）松碎土壤 作物种植过程中，由于各方面的作用，使土壤逐渐下沉，耕层变紧，总孔隙减少，特别是大孔隙所占比例降低，土壤容重加大。据测定，降雨一次能使耕后松土容重加大0.1g／cm3左右，灌水一次则加大0.12－0.16g/cm3。

特别是机具和车辆轮胎的碾轧，压紧耕层土壤更为严重。特别是机具和车辆轮胎的碾轧，压紧耕层土壤更为严重。据调查，初耕地耕层土壤的容重为1.00g/cm3，铁牛－55轧后提高到1.36g/cm3。 播种小麦后一个月调查，0—10cm耕层土壤的容重为1.06－1.36g/cm3，而整地播种时轮胎压过的地方为1.36－1.62g/cm3。 在旱地上铁牛－55三次通过容重达1.7g/cm3。 在水田上胶轮大车过后容重达1.50－ 1.62g/cm3。

压实效应可达的土壤深度，一般为轮宽那样深，而且长期延续和积累。这样的变化，使土壤通气不良，影响好气微生物活动和养分的分解，也影响作物根系下扎和活动。压实效应可达的土壤深度，一般为轮宽那样深，而且长期延续和积累。这样的变化，使土壤通气不良，影响好气微生物活动和养分的分解，也影响作物根系下扎和活动。根据各地不同的气候土壤条件、不同作物的要求，以及耕层土壤的紧实状况，每隔一定时期，需要进行土壤耕作，用犁铧、耙齿、松土铲等将耕层切割破碎，使之疏松而多孔隙，以增强土壤通透性。这是土壤耕作的主要作用之一。

（二）翻转耕层 通过耕翻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、秸杆和绿肥，调整耕层养分的垂直分布，培肥地力。同时可消灭杂草和病虫害，消除土壤有毒物质。

（三）混拌土壤 采用有壁犁和旋耕犁耕地，圆盘耙或齿耙耙地，可以混拌土壤，将肥料均匀地分布在耕层中，使土肥相融，成为一体，改善土壤的养分状况。并可使肥土与瘦土混合，使耕层形成均匀一致的营养环境。

（四）平整地面 通过耙地、耢地和镇压等措施，可以整平地面，减少耕层表面积，减少土壤与外界环境的接触面，减少土壤水分的蒸发，以利于保墒。地面平整，便于播种机作业，提高播种质量，使播种深浅一致，下种量均匀，从而使种子发芽出苗整齐，达到苗齐苗壮，为作物生长发育打下良好的基础。地面平整，对盐碱地可减轻返盐，有利于播种保苗，同时也可以提高盐碱地洗盐效果。

（五）压紧土壤 在某些生产条件下，土壤经过耕作，造成土壤过于疏松，有时容重仅1.0g/cm3左右，甚至垡块架空，耕层中出现大孔洞。在这种过松的情况下，就要采取镇压的措施，将耕层土壤压紧，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，还可以使耕层以下的土壤水分通过毛管孔隙上升，积集到耕作层，为作物的种子发芽出苗和幼苗生长创造适宜的土壤水分条件。

（六）开沟培垄，挖坑堆土，打埂做畦 在高纬度和高海拔地区，气候冷凉，积温较少，开沟培垄可以增加土壤与大气的接触面，增加太阳的照射面，多接受热量，提高地温，有利于作物的生长发育，提早成熟。在多雨高温地区开沟培垄做高畦，其目的主要为了排水，增强土壤通透性，促进土壤微生物的活动和植物根系的生长。

在种植块根、块茎类作物的地上开沟培垄，可以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。在种植块根、块茎类作物的地上开沟培垄，可以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。水浇地上打埂做畦，便于平整地面，有利于浇水。风沙严重地区挖沟做垄，可以挡风积沙，减轻风蚀。岗坡地上，时常是耕后不耙，保持垡块和高低不平整的垄形，可以阻止雨后径流，防止表土流失。

以上所述六个方面，是各种不同土壤耕作措施对土壤的作用，可以概括为三个基本方面:以上所述六个方面，是各种不同土壤耕作措施对土壤的作用，可以概括为三个基本方面: 调节耕层土壤的松紧度； 调节耕层的表面状态； 调节耕层内部土壤的位置，从而达到调节耕层土壤的、水、肥、气、热状况，为作物创造适宜的土壤环境。

不同耕作措施的作用不同，为了达到上述几项土壤耕作的作用，要掌握其作用实质，灵活应用。不同耕作措施的作用不同，为了达到上述几项土壤耕作的作用，要掌握其作用实质，灵活应用。表不同耕作措施的机械作用

二、基本耕作措施 基本耕作（basic Tillage)，又称初级耕作（Primary Tillage），指入土较深，作用较强烈，能显著改变耕作物理性状，后效较长的一类土壤耕作措施。翻耕（Plowing）深松耕（Subsoiling）旋耕（Rotary Tillage）

（一）翻耕（Plowing） 翻耕是世界各国采用最普遍一种耕作措施。主要工具是有铧犁，有时也用园盘犁。先由犁铧平切土垡，再沿犁壁将土垡抬起上升，进而随犁壁形状使垡片逐渐破碎翻转抛到右侧犁沟中去。

翻耕对土壤起三种作用: 一是翻土，可将原耕层上层土翻入下层，下层土翻到上层。二是松土，使原来较紧实的耕层翻松了。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）。

翻耕的主要作用是: 土壤耕层上下翻转又比较疏松，同时也有翻埋作物根茬、农肥、绿肥、杂草以及防除病虫害的作用，对增加耕层厚度，增加土壤通透性，促进好气微生物活动和养分矿化等也是有利的。另一方面，耕翻后的土壤水分易于挥发，对缺水地区不利。

第八章 土壤耕作