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耕作学7-土壤耕作.ppt

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资源描述

1、土壤管理 Soil management,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,土壤耕作是农业生产活动的主要内容,据估计,大约有60%的劳动和1/3资金用于从事土壤耕作。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,Section 1 土壤耕作的任务,土壤耕作就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、空温度和养分的关系,为作物播种、出苗和生长发育创造适宜土壤环境的技术措施。,“纵有良田千万顷,收成多少在于耕” 。“一年犁出病,十年没收成” 。我国农民历来十分重视土壤耕作。齐民要术把耕田放在首篇,一来说明种植业从耕地开始,二来也反映出作者对土壤耕作的重视。,耕作学 第七章 土 壤

2、耕 作,土壤耕作是作物生产的重要环节,它消耗大量的人力、物力、资金。所以 ,农业生产活动的进步,首先反映在土壤耕作的手段上。“工欲善其事,必先利其器。”,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,耕层(又称熟土层) 农业耕作经常作用的土层,也是作物根系分布的主要层次。 耕层构造 耕层内各个层次中矿物质、有机质和总孔隙度之间及总孔隙中毛管孔隙与非毛管孔隙的比例关系。 耕层构造与耕层固相、液相和气相的比例密切相关,对协调土壤的水分、养分、空气、温度等肥力因素有十分重要的作用。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,1、调整耕层三相比,建立适宜的耕层构造,作物的生长发育需要适宜的水、肥、气、热。水气矛盾,并进一步影

3、响养分和温度。,Section 1 土壤耕作的任务和依据,一、土壤耕作的任务,水气热肥关系:水和气的热容量和传热力不同,水气状况影响土壤温度。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,水气关系:水和气均存在于土壤固体间的孔隙中,二者互不相容,水来气跑,水去气存。,固、液、气相的热容量和热导率比较(以气为1,单位:倍),水多气少温度低微生物活性低有机质分解慢速效养分少作物生长慢; 水少气多温度高微生物活性高有机质分解快速效养分多作物生长旺。,土壤孔隙 0.3mm 0.03-0.06mm 0.001mm 根可通过 根毛能深入 高毛管传导度,易于从中吸水 根系大小 侧根 0.1mm 禾谷类根 0.2mm(0

4、.4-0.45mm) 根毛 0.008-0.012mm 孔隙 0.25mm 0.035-0.075mm 0.01-0.013mm侧根不易通过,支根不易通过, 根毛无法通过,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,耕层构造直接影响作物根系生长,多数作物适宜的土壤容重为1.21.5g/cm3。 沙质土略低,当粘质土大于1.51.6g/cm3 ,轻质土大于1.71.8g/cm3时根系难穿透。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,一般要求 耕层总孔隙度:52-56% 湿润气候下毛管:非毛管孔隙比例:1-1.5:1 半干旱条件下毛管:非毛管孔隙比例:2-3:1 根系的通过受土壤容重和坚实度影响,耕作学 第七章 土

5、壤 耕 作,在作物生育过程中,由于受自然、生物和人为因素影响而改变土壤耕层构造,因而要进行土壤耕作。干湿交替、冻融交替、微生物和蚯蚓活动变松;自身重力、人畜机械压力、降水变紧;据测定:一次大雨可使疏松土壤的容重增加0.1g/cm3;灌水,增加0.12-0.16g/cm355中拖碾压一次,1.00g/cm3增加到1.36g/cm3,三次,1.7g/cm3自然沉实,小麦播后1个月,0-10cm深,1.06-1.36g/cm3增加到1.36-1.62g/cm3降水或灌溉后,土粒易浮起来并沉积于表面,失水后干缩结皮成硬壳。,2、创造深厚的耕层与适宜的播床,0-3cm,水废气热与大气交换,保护种子,3-

6、10cm,种子发芽层,下层供水,上层供气保水,变温不剧烈,10-20-25cm,根系生长,吸收水肥主要层次,水肥供应充足,有一定通气,温度、环境稳定,5-10cm,犁底层,密,容重达1.5g/cm3,积累盐分,阻碍根系生长,旱地需破,生土,保蓄雨水,播种层,种床层,表土层,稳定层,根床层,犁底层,心土层,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,可能 畜力 14-16cm 中拖(50-75马力) 22-25cm 深松机 27-50cm 费用 耕深每增加3cm,成本增加20%,油耗增加 深耕需要加施肥料,否则可减产 环境条件 旱地旱季 深耕跑墒 浅薄土层 深耕生土翻上 效益 14-16厘米加深到20-25

7、厘米增产显著 超过25厘米增产不显著 目标 20-25厘米耕层,耕层加深考虑因素,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,播床要求,地面平,播种深浅一致 土块松、碎,播种质量高 上虚下实 种子上面有松土护水保温 种子下面土壤稳实,导水、种子不下沉 做畦,灌水 开沟,排水 做垄,防涝、增温、加厚土层,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,翻埋残茬和绿肥:一是便于播种,二是有机质分解形成腐殖质,改善土壤结构。 混和土肥:土体吸附、溶解吸收;避免冲刷、挥发损失,提高肥效。,3、翻埋残茬、绿肥,混和土肥,4、减轻病虫草害,将草籽(繁殖器官)、病菌、害虫(卵、蛹)翻埋土中,窒息而亡或不

8、能为害。也可将躲在土壤中的害虫、病菌翻到土表,经曝晒或冻冻而死亡。,“三看”:即看天、看地、看庄稼。 作物:对土壤的要求; 土壤:耕造、质地、水分、物理性状等;在土壤宜耕期内容耕作(表6-1) 气候:降水、风、太阳辐射、温度等,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,二、土壤耕作的依据,1 翻耕(Plowing) 最常用的一种方法; 工具:有壁犁或铧式犁(Moldboard Plow);,2.1 基本耕作(Basic tillage),Section 2 土壤耕作措施与作用,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,基本耕作又称初级耕作(Primary tillage):入土深、作用强烈、能显著改变耕层物理性状

9、、后效较长的土壤耕作措施。一般在作物播种之前进行。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,作用:翻转耕层(包括残茬、绿肥、菌虫草等)、疏松土壤、破碎土块; 范围:一般1525cm; 方式: 全翻垡:螺旋型犁壁,翻180,覆土严,灭草虫好;碎土差,动力大,适生荒土; 半翻垡:翻135,覆瓦状,兼翻土和碎土作用,阻力较小,但覆土不严,灭草虫不如全翻垡。熟地最常用; 分层翻垡:有前小铧(耕深和耕幅为主铧的1/2和2/3)的复式犁,接合了前二者的优点。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,技术要点: 翻耕方法:全翻、半翻、分层翻; 时期:宜耕期(教材P166表6-1),南方以秋耕

10、为佳,北方伏耕、秋耕效果较好。 深度:气候:风、热、旱,不宜过分深耕,失水严重土壤:薄、砂、砾、瘦,不宜深耕田地:水田需要犁底层,不宜深耕动力:动力小,不宜深耕作物:增产幅度小的作物,不需深耕。 优点:土壤松碎,利于翻埋有机肥和秸秆残茬,杂草、病菌。 缺点:跑墒,耗能高,成本高,容易造成水土流失。,工具:无壁犁、深松铲、凿形铲; 作用:疏松土壤; 范围:一般2530cm,最深可达50cm; 优点: 不乱土层,免生土、盐碱土上翻; 残茬覆盖,减少跑墒和土壤侵蚀,特别适合旱地、丘陵、土层薄和白浆土地区 ; 作用深度大,可打破犁底层,加厚耕作层; 可间隔深松,虚实结合; 缺点: 不能翻埋有机肥和秸秆

11、残茬,杂草、病菌; 动力消耗较大。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,2 深松耕(Subsoiling),耕作学 第七章 土 壤 耕 作,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,圆盘犁(Disk Plow):翻土作用较翻耕小,耕深较深松耕浅,常用于土质轻松、菜园地等。,工具:旋耕机; 作用:松土、碎土、平整; 范围:一般1015cm,较翻耕浅; 优点: 集犁、耙、平作业于一体; 省工、省时、高效率、低耗; 缺点: 耕深浅; 对土体破坏大,长期应用易致土壤理化性状变劣。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,3 旋耕(Rotary tillage),2.2 表土耕作(surface tillage),表土耕作又

12、称次级耕作(Secondary tillage),是在基本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,为创造良好的作物播种出苗和生育条件的一类土壤耕作措施。深度一般不超过10cm。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,1 耙地(Harrowing),工具:(园盘、钉齿)耙; 作用:松土、碎土、平整、混肥、灭茬、除草等; 范围:一般5cm左右; 时期:翻后碎平土壤,收后浅耕灭茬,播后苗前破板结;,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,2 耱地(Dragging),工具:耱子(木制、枝条等); 作用:碎土、平整、轻压等,保墒、种土结合等; 范围:

13、一般3cm左右; 时期:耙后、播前、播时和播后均可; 区域:干旱和半干旱地区;雨后、土壤潮湿时勿用,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,3 中耕(Cultivating),工具:锄、耘锄和中耕机; 时期:苗后,作物生育期间; 作用:松土、破除板结、除草、保墒(减蒸失、纳雨水)、增温等; 技术:注意时期、深度和次数,依作物、土壤条件等定,“浅、深、浅”和“渐远”原则。 中耕常结合除草、追肥、培土等,4 镇压(Packing),工具:木滚、大滚等镇压器; 时期:播前、播后苗前; 作用:破碎土块、压紧耕层、平整地面、提墒保墒、种土结合、控苗防倒、防侵蚀等;,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,5 起垄(Ri

14、dging),作用:加厚耕层、增加表面积、增温、排水防涝和降地下水位、通气等; 时期:播栽前;,4 作畦(Bedding),有两种:平畦(北方)和高畦(南方,称作厢) 作用:便于灌水(北),排水防涝和降地下水位(南)等; 时期:播栽前;,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,土壤耕作措施很多,工具、方法、作用和功能各异。,3.1 土壤耕作措施的选用与配套,看天 风、热、水,决定措施 看地 地貌、质地、土层、肥力、水分、结构、茬口,决定方法措施 看作物 根系深浅、对土壤紧实要求、单作间套作 看效益 投入、产出、增产效果,决定合适方法及搭配方式 综合运用 各具特色,各有优缺点,轮换、搭配、混合使用,耕作

15、学 第七章 土 壤 耕 作,Section 3 土壤耕作制度,土壤耕作制度是与种植制度相适应的,由一系列土壤耕作措施组成的,以改善土壤结构,提高土地生产能力为目的的技术体系。,以基本耕作措施命名 1 平翻耕作制度 Plowing tillage system 2 深松耕作制度 Chiseling tillage system 3 垄作耕作制度 Ridging tillage system 4 少耕耕作制度 minimum tillage system 5 免耕制 No-till system 6 砂田耕作制度 Gravel/pebble mulched tillage system,常用的土壤

16、耕作制度(耕法)Tillage systems,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,是国内外采用最普遍的一种土壤耕作制度,特别是在以。 平翻耕作制一般由三个环节构成:,3.2 平翻耕作制度 Plowing tillage system,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,南方地区:(北方以翻、耙、耱、压为主) 冬水田:过去“四犁四耙”,现在多“一犁一耙”或旋耕。 两季田:抢时犁、泡,再耙; 旱地:以犁耙为主,多熟制下常以挖为主,抢时进行。,基本耕作:耕翻 表土耕作:耙、耱、镇压 中耕 :(针对中耕作物),传统的基本耕作作业入土过浅,形成波浪形的犁底层。,以深松作为基本耕作措施的土壤耕作制度。 表土耕作

17、:耙、耱; 中耕 :(针对中耕作物) 应用灵活。 主要是在北方,特别是东北应用。南方潮湿、高温不适宜。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,3.3 深松耕作制度 Chiseling tillage system,主要是在北方,南方主要用于薯类作物。,3.4 垄作耕作制度 Ridging tillage system,以起垄为主要耕作措施的土壤耕作制度。基本耕作:耕翻/起垄表土耕作:起垄中耕 :(针对中耕作物),1 免耕(no-tillage) 免耕又零耕作(zero tillage)直接在前茬地上播种,作物播种前和播种后的整个生长期间不采用传统土壤耕作措施进行作物生产的一种耕种方式。 免耕技术支撑

18、 覆盖 残茬,防风、防雨、保水 免耕播种机 一次性作业完成开沟、施肥、播种、覆土、镇压、施药等 除草剂 免除中耕除草,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,Section 4 少耕和免耕,4.1 少免耕含义与发展,由基本耕作和表土耕作组成的土壤耕作制度为传统耕作()或常规耕作。少、免耕是与之相对应的新型耕作法(制)。,2 少耕 (minimum-tillage),少耕是在常规耕作基础上尽量减少土壤耕作措施、次数和面积的耕作方法,是常规耕作与免耕耕作的中间过渡类型。 旋耕、轮耕、以耙代耕等均属少耕。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,30-40年代美国尘暴的反思 犁耕者的愚蠢(Faulkner),194

19、3 50年代大量研究,发现免耕积极效用 60年代技术突破(除草剂、免耕播种机),真正推广。 70年代大发展,77年美国免耕4413万亩,少耕3.8亿亩 中国,80年代水田旋耕机械技术突破,大发展。,3 少免耕的发展,华北的沙尘暴,内蒙的沙尘暴,30年代北美黑色风暴,1935年5月,美国黑风暴,连续3天。 横扫美国23国土 卷走3亿多吨土 毁掉300万公顷耕地 冬小麦减产510万吨,4、传统耕作的优缺点,常规耕作优点 土壤耕层深度和紧实度可塑 控制杂草和病虫害能力强 翻埋残茬、肥料,深层土壤有机质增加 常规耕作缺点 土壤水分状态受降水影响较大 土壤侵蚀严重 土壤有机质积累困难、分解强度大 破坏土

20、壤自然结构和构造 耗能、耗时、费钱,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,1 防止土壤侵蚀,扩大土地利用 土壤结构紧密,加之表面残茬、秸秆覆盖,防蚀能力强。 2 保持土壤结构,提高保水保肥能力 不搅土层,结构未破坏,毛管孔隙比例高; 地表覆盖,接纳雨水,防止蒸发; 秸秆还田多,土壤有机质积累多,分解弱。 3 降低生产成本,提高劳动生产率 4 节约时间,争取季节,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,4.2 少免耕的优点和作用,1 以生物松土代替机械松土 作物根系活动和腐解; 土壤小动物(蚯蚓等)活动。 2 土壤的自然疏松 干湿交替; 冻融交替; 3 免机械融作用 直接破坏作用和碾压作用。,耕作学 第七章

21、土 壤 耕 作,4.3 少免耕的技术原理,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,1 病虫草害加重 需要高效、低毒、低残留除草剂、杀菌剂、杀虫剂等; 2 施肥问题 化肥面施,流失严重,需专用机具; 残茬、绿肥和有机肥不能翻埋; 3 土壤问题 结构变紧; 表层富化,下层贫化; 4 作物问题 作物容易早衰、倒伏。,4.4 少免耕的缺点,加拿大免耕播种机,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,中国研制的少耕,免耕机具,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,中国式的宽刀耕作机具,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,刀式开沟器,单一送料槽: 化肥和种子一起同施,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,种肥分施刀式开沟器,设计上有多种选

22、择 选择能够适合系统的耕作需要 将肥置于2厘米以下并与侧面相距2厘米 对作物根部发育来说,侧分施比种肥上下分施效果更好。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,斜角圆盘开沟器,优点 土壤搅动小 施肥率高 速度高,精确 适于伺草播种,播深控制轮,缺点 成本高 复杂 对材料要求高,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,33cm x 75cm,33cm x 33cm,化肥,化肥,种子,种子,翼式宽刀中耕除草机,翼式宽刀中耕除草机 (35 - 45 厘米宽) 宽叶片中耕机在下列条件下工作性能最佳:中等质地土壤干燥条件后面可以与杆式除草机或弹齿耙结合起来以平整土壤,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,水土保持效果显著,

23、应用面积可扩大; 轻质土、干旱半干旱区效果好,重壤、潮湿区待改进; 真正免耕有问题,少耕发展前景较好; 少免耕与常规耕作轮流实施,互补互惠; 低毒安全化学药物应用起决定作用; 配套技术应加强,在高产稳产上有突破;,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,4.5 少免耕的应用前景,背景: 西南大学候光炯院士针对冬水田土壤障碍研究而成。 最早叫半旱式栽培(埂式),应用于水稻; 技术: 核心技术是垄作栽培、浸润灌溉。 优点和作用: 加厚耕层; 增加表面积; 通气、增温,协调水肥气热矛盾; 消除还原有毒物质; 有利于综合利用。 缺点:水稻易倒。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,4.6 水田自然免耕法,厢式半旱式沟中畜水,厢上种稻(56行);效果不及埂式半旱式; 水厢麦和水厢油菜做法同厢式半旱式水稻 水田自然免耕 “四连续四不要”: 连续垄作不要平前提 连续浸润不要干核心 连续免耕不要耕保证 连续植被不要荒目的,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,改进,效果: 水稻的半旱式栽培效果好(解决土壤障碍、增产增收); 水厢小麦和水厢油菜效果差(湿害重、杂草多,减产); 技术要点: 垄作和浸润灌溉必须结合; 生产上难以做到浸润灌溉; 适宜区域: 适用于有土壤障碍(深、冷、烂、毒)的冬水田; 高塝望天田、沙田(漏水)田、无灌溉田不适用。,耕作学 第七章 土 壤 耕 作,

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