农作学-养地制度

作物种植制度作物布局种植模式种植体制单作复种间作套作轮作连作种什么种多少种在哪种植业结构第三篇农田养护制度农田养护制度养地制度农田培肥土壤耕作农田灌溉护地制度防水蚀防风蚀防杂草防污染第七章养地制度农田培肥土壤耕作农田灌溉用地与养地相结合――农作制度研究的主体内容，建立合理农作制度的基本原则。培养地力是农业生产持续发展的重要基础。养地制度主要阐明如何培养地力，是与种植制度相适应的以提高土地综合生产能力为中心的技术体系，包括农田培肥、土壤耕作、农田灌溉等。增加肥力因素农田培肥农田灌溉两者关系紧密相连不可偏废改善肥力条件土壤耕作培养地力有两条基本途径：种植制度主要阐明的是用地问题第一节农田培肥一、地力的类型和评价二、地力的动态和平衡三、农田培肥的途径与培肥制一、地力的类型和评价地力是比土壤肥力更为广泛、更具综合性的概念。地力是在特定的种植制度和气候条件下由土壤物理、化学、生物特性与作物生长相适应而具有的生产能力，或称土地生产力。土壤-气候-作物——地力的综合性、可培育性、可控性。什么是地力：地力包括两个方面的含义：第一，地力通过作物生产来反映，同时受众多因素制约；第二，地力是在人为控制和管理下实现的，是自然与人为干预综合作用的结果。一、地力的类型和评价地力与土壤肥力的比较：共同点：均具有能够生长植物的能力。不同之处：地力仅限于农田，是自然土壤经人类长期耕种后形成的生产能力。土地开垦农田（自然肥力）（地力）一、地力的类型和评价1.地力的类型因为气候条件、地貌条件、栽培管理措施的差异，受农田生态系统物质循环和能量转化的作用，形成具有不同生产水平的地力类型。分类依据类型日本出井氏研究肥料结构与地力的消长关系多肥集约型培养型衰退型枯竭型我国农民生产上肥地中地瘦地土地条件和管理难易、产量高低一等地二等地三等地根据农田培肥管理的内容，特别是肥料结构提高型维持型减退型枯竭型类型养地途径地力生产模式分布提高型多途径，不断增强地力基础、促进农田物质循环和能量转化→地力恢复提高→较稳定的土壤环境→高产性/稳定性。高投入＋高产出。物质和能量投入输出→土壤肥力因素得以积聚，肥力条件得到改善。我国南北农区的吨粮田、双千田等（高产高效）维持型比较单一，维持过多依靠化肥，忽视农田基本建设和有机培肥。农田养分输入和输出大体平衡，维持简单再生产，难以扩大再生产。现阶段我国多数中等水平的农田（北方旱区分布最广）减退型培肥不力，肥力因素添加和肥力条件改善难以维持地力平衡，应实现的生产力未成为现实生产力物质与能量的投入不足以维护农田产出，用大于养，地力趋于减退。我国中西部的黄土高原和西南丘陵山区，属低产田枯竭型没有采取相应养地措施（只用不养）生态环境脆弱的地区不适当地耕垦（陡坡地耕垦，草原强度扩耕）采用的措施不当（绿洲农田超量灌溉）农田物质循环严重障碍，农田生态环境急剧恶化，导致地力每况愈下，直到废弃。2.地力的评价一、地力的类型和评价地力评价是估价农田的生产能力、适宜性以及地力发展变化特征的过程，是建立合理农田培肥制度的基础。地力评价要客观地反映地力的基础条件，地力因素的相互关系和限制地力的障碍因素。在评价方法上定性、定量的方法都是重要的，二者结合采用效果更好。a.气候因素为主气候条件对作物生产的制约关系，在较大的地域范围内评价土地生产潜力桑斯威特纪念模型（ThornthwaiteMemorialModel）Y=3000[1-e-0.0009695(E-20)]Y-土地生产潜力[g/（m2·a）]E-年实际蒸散量（mm）E=1.05R/[1+（l.05R/E0）2]1/2R-年降水量（mm）E0-最大蒸散量（mm）E0=300+25t－0.05t2b.土壤为主通过诸肥力因素的相关分析，利用土壤生产力指数模型、土壤潜力率、土壤养分生产潜力等方法研究在一定气候背景下的土壤生产潜力常借助于土壤分析确定土壤的物理、化学、生物特性来反映地力的状态。Y=H·D·P·T·NY=S·O·A·MY-土壤生产力指数H-土壤水分指数D-排水状态指数P-降水指数；T-温度指数；N-盐基饱和度指数；S-可溶盐基含量指数；O-有机质指数；A-粘土矿物特性指数M-养分含量指数c.综合评价加拿大莫斯（Moss）等人将气候生产潜力与土壤生产潜力相结合，进行农田生产潜力评价，之后发展成为将气候、土壤、作物相结合而进行潜力评价农田生产潜力=气候生产潜力×土壤特性指数×作物特性指数1）潜力评价：－－建立气候-土壤-作物间相互作用的数学模型2）适宜性评价：多依据土壤理化、生物状况分析和作物的生理生态特性分析→因土种植技术依据；把农田培肥措施协调统一起来，为作物生产创造良好的地力环境；在较大的地域内，为确定宏观的作物布局提供技术依据－－分析不同地力条件能栽培什么作物，应该采取什么样的培肥措施等3）效益评价：－－主要通过技术、经济、生态方法评价地力经济和生态效益，分析农田培肥技术经济效果、生态效果与合理性。判定科学有效农田培肥体系的技术依据指导现代化的物质、能量和技术量化投入地力的投入产出分析地力平衡分析物质能量循环转化分析农田培肥措施的技术分析等二、地力的动态和平衡地力的形成和培育是一个渐进累加的演变过程，这是由地力的可培育性与农田培肥措施所决定的。同样，地力衰退、土壤环境恶化也是一个渐进过程，短时期内往往不为人们直接观察到而被忽视。由于地力组成因素的多维性、随机变动性和相互制约的关联性，使地力在变化中具有模糊性。对模糊性系统的分析可利用输入-输出关系来定性或定量描述并加以控制。二、地力的动态和平衡1.农田有机质动态与平衡－－土壤有机质是地力的物质基础，其含量高低直接影响土壤的结构性、紧实度、通透性、容量、养分、颜色、耕性以及微生物的活动。矿物质养分腐殖质矿化过程（有机质分解）腐殖化过程（腐殖质合成）二、地力的动态和平衡1.农田有机质动态与平衡土壤中有机质的60%~70%为土壤腐殖质，它是土壤中有机质最好的一种形态。某一时段土壤腐殖质的含量水平是腐殖化和矿质化共同作用的结果。当农田生态系统的各因素相对稳定时，则有机质的矿质化和腐殖化过程将使农田土壤的有机质趋于平衡。当农田生态系统发生变化时，土壤有机质将向新的平衡发展。二、地力的动态和平衡1.农田有机质动态与平衡农田作物生产是农田有机质的产生与消耗的动态平衡过程作物生产对土壤有机质的消耗作物生产的有机质对土壤有机质的补充自然植被土壤有机质就地逐渐积累有机质腐殖化明显土壤有机质含量呈指数下降，即在最初几年、十几年损失很快，以后逐渐减慢，直至与作物生产维持低水平平衡作物生产形成的有机质大部分随农产品的收获而离开农田少部分以根茬、落叶等形式归还给农田有机质矿质化加剧这一过程取决于气候、土壤和耕作栽培措施，即取决于地力的使用与培养关系的协调程度荒地开垦为农田常耕地土壤有机质分解缓慢，已开垦千百年的常耕地土壤有机质已达到稳定状态，土壤有机质变化与有机质归还数量有关。种植制度农田培肥农田土壤有机质人为秸秆还田、厩肥等有机粪肥形式，可以对土壤有机质进行人工添加（其比率称为人工归还率）。作物生产过程中，作物生长形成的有机质通常以根茬、落叶等形式归还给农田，其所占比率称为自然归还率。不同作物自然归还率不同，因而对土壤有机质的消长有不同影响。•从自然归还本身看，豆科作物对增加农田有机质的作用大于禾谷类作物•从归还的绝对量来看，禾本科作物因总生物量大，可归还有机质并不低秸秆直接还田由于禾本科作物对改善土壤有机质状况的作用较强，虽然禾谷类作物属耗地作物，如果处理得当，也可使土壤有机质得以增加。造成土壤有机质含量下降的主因饲料刨根茬破坏了农田有机质的收支平衡种植牧草、绿肥是增加土壤有机质的主要措施地点种植年限有机质全氮备注含量（%）比对照增加（%）含量（%）kg/hm2比对照增加（%）陕西省千阳县商寺播前0.97－0.05051136.25－为54个点平均值11.058.20.05671275.7512.321.069.30.07201620.0042.631.1114.40.08121827.0060.841.069.30.07671725.7551.9不同年限苜蓿对土壤的培肥作用平均增加率10.3%平均增加率41.9％0.5%5%0.5-2.0%7%我国农田有机质含量：从东南向西北递减研究表明，土壤有机质含量在4％以下时，与作物产量之间呈明显正相关。因此，在农田培肥中，注重农田有机质平衡，使土壤有机质稳定增长，是培肥地力提高作物产量的重要环节，这在我国北方旱农地区尤为重要。水热条件等众多因素有机质含量阴坡﹥阳坡坡底﹥坡顶缓坡﹥陡坡川台地﹥分水岭川地﹥原地随海拔高度增加，有机质含量也增加二、地力的动态和平衡2.农田养分动态与平衡养分动态平衡合理施肥自然输出•挥发与反硝化•风蚀和水蚀损失•下渗及径流损失等自然输入•降水灌溉带入•自生固氮•土壤形成发育中释放•随播种材料进入等人工投入•施肥•种植豆科作物•种植绿肥作物•根茬残留产出•收获农产品开辟新肥源，实行有机肥与无机肥相结合，才能达到用养结合、培肥土壤的目的。秸秆养畜过腹还田依赖于物质循环的途径和效率依据作物与土壤间存在着营养元素的吸收存留与归还的关系，即作物对吸收的营养元素存在一定的自然归还率。所谓自然归还率是指通过根、茎、茬、落花、落叶等归还养分于土壤的比率。不同作物对不同营养元素的自然归还率不同，中国科学院植物研究所1982年将多种营养元素的自然归还率分为三种类型：类型包含营养元素归还率备注低度归还型氮、磷、钾10％施肥主要是补充低度归还型营养元素中度归还型镁、钙、硫、硅、钠等10％～30％现阶段，借助科技进步，在大量投入低度归还型营养元素的情况下，注重中度和高度归还型营养元素的投入。高度归还型铁、铝、锰等30％营养元素除自然归还外，还有人工可以归还的茎秆、壳皮、饼粕等。自然归还和人工可以归还的总量占其生物产量的比率称为理论归还率不同作物间有较大差异不同作物氮、磷、钾养分理论归还率作物N（%）P2O5（%）K2O（%）麦类作物25～3223～2473～79油菜516583绿肥100100100水稻39～6332～5283～85大豆242473因此，合理的作物轮作能整体地提高养分归还率。三、农田培肥的途径与培肥制1.农田培肥途径地力是多因素综合作用的结果，建立与种植制度相适应的多途径培肥农田的技术体系，是农作制度发展的需要和必然结果。所谓多途径农田培肥技术体系是：以地力动态平衡为基础，在建立良好的农业生产体系的同时，以人工施肥为核心，通过生物的、化学的、物理的、工程的、防护的措施构成多维养地，全面调控地力的技术体系。（1）生物途径－－地力培肥的基本途径藉助于植物光合作用合成的有机物质，生物固氮作用增加的氮素营养，连同家畜粪便含有的营养物质投入农田，能显著地增加土壤有机质和氮素等营养物质。主要作用：①生物固氮②增加有机质③添加土壤营养物质④固土保水⑤改良土壤理化性状⑥生物排水和消除盐碱等种植豆科作物绿肥牧草合理轮作（粮草轮作）施用人粪尿、厩肥、堆肥、菌肥秸秆还田、饼肥造林种草主要措施：•秸秆分解是微生物学过程。•白霉菌和无芽孢细菌为主下，分解水溶性物质和淀粉等；•芽孢细菌和纤维分解菌为主的，分解蛋白质、果胶类物质和纤维素等；•后期在以放线菌和某些真菌为主的，主要分解木质素、单宁和蜡质等难分解的物质。•因而秸秆初期分解迅速，分解强度较大时期可维持12～45d，然后转入缓慢分解时期。秸秆分解的一般规律影响秸秆分解的因素•①化学组成：以水溶性和苯醇溶性物质以及蛋白质物质分解最快，半纤维素次之，纤维素再次之，木质素最难分解。•②秸秆的碳氮比：在相同条件下，C/N窄的分解快，腐殖化系数小；随着秸秆C/N的比值降低，分解速度加快，有机氮矿化增加。•③土壤条件：作物秸秆在土壤矿化和腐殖化过程，受土壤物理、化学和生物学性质直接或间接影响，其中以温度和水分最突出。一般在7～37℃，不但淀粉和纤维素的分解迅速，而