《土壤耕作》PPT课件.ppt

第五章,土壤耕作,土壤耕作：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土壤环境的农业技术措施。 农业生产劳动量中约有60%从事于各种土壤耕作，农业生产资金中约有1/3消耗于土壤耕作。因此，研究土壤耕作技术，具有重要的意义。,第一节 土壤耕作的技术原理 一、土壤耕作的实质与任务 （一）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和适度的孔隙比例，以调节土壤水分存在状况，协调土壤肥力各因素间的矛盾，为形成高产土壤奠定基础。,（二）土壤耕作的主要任务 1调整耕层三相比，创造适宜的耕层构造 2创造深厚的耕层与适宜的播床 3翻埋残茬、肥料和杂草,1调整耕层三相比，创造适宜的耕层构造 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1525cm。 耕层构造：是指耕层内各个层次中矿物质、有机质与总孔隙之间以及总孔隙中毛管孔隙与非毛管孔隙之间的比例关系。,（1）土壤肥力因素的辨证关系 作物根系生长同时需要有适当的水、肥、气、热的供应，缺一不可。其中水分和空气的矛盾是主要的，它们主要影响到养分与温度。,水分和空气都存在于土壤的孔隙中，它们基本上是互不相容的，水来气走，水去气存。 水的传热力和热容量都比空气大，如果进入土壤孔隙的水分少，或持续时间短，可促进土壤气体交换更新，而且地温容易提高，有利于作物的生长。,如土壤的水分多，持续的时间长，则空气得不到交换，氧气消耗多，常常造成土壤的缺氧状态，而且地温偏低。 由于土壤中水、气、热条件的变化，使土壤微生物的种类和生物化学活性的强度以及养分的积累和释放也发生相应的变化。 当土壤温度降低时，微生物的生物化学活性弱。大多数土壤微生物在常温下的最适湿度为田间最大持水量的60%80%。,湿度加大，空气减少，有机质好气分解过程变成嫌气积累过程，直接影响土壤养分的供应。只有土壤湿度、温度和空气状况适宜时，好气性微生物活动旺盛，土壤潜在养分迅速转化。若温度或湿度高于或低于适宜点，有机质分解减弱。当其中的一个数值增大，而另一个减小时，有机质分解强度则受最小量的因素所制约。由此可知，土壤养分供应的多少，也受土壤水分和空气矛盾的影响。,（2）调整耕层构造可以协调土壤肥力因素 使土壤水肥气热诸因素协调供应作物，关键是要求土壤的三相具有适宜的比例，即固、液、气三相在耕层占据合适的位置和结构。土壤大空隙是土壤空气存在的地方，毛管空隙是土壤水分存在之处，它们之间的比例适合，包括毛管空隙和非毛管孔隙在内的总固相部分的比例也要合适。,（3）耕层构造是变化的 在作物生长过程中，耕层构造受到自然和人为因素的影响，经常处于变松或变紧过程中。 如干湿、冻融交替，根系与土壤动物、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。,（4）通过机械作用，改变耕层土壤存在的状况 适宜的土壤耕作措施，并不直接向土壤增加任何肥力因素，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、土壤热状况的调节、土壤微生物的活动和营养物质释放以及作物根系的呼吸和生长。,2创造深厚的耕层与适宜的播床 （1）作物地上部生长发育与地下部生长关系极大。一般而言，根深根多植株健壮，根浅根少植株弱小，产量亦如此。土壤疏松，耕层深厚，土壤水分和养分供应充足，都有促进根系生长、增大根冠比的作用。根系分布越深，吸收水分、养分的领域越广，越有利于地上部生长发育。,（2）耕层加深受到动力和农机具性能的影响。 如一般畜力只能耕1416cm的深度，中等马力（5075马力）拖拉机最大耕深2225cm，深松机最大耕深2750cm。同时，它还受到以下因素干扰：,一是作业成本，耕层每加深3cm约增加机耕费用20%； 二是有些地区气候、土壤条件限制着耕作深度。如风沙或干旱地区； 三是作物增产值与耕深值不呈直线相关，耕深从1416cm增加到2025cm，增产效果显著； 四是增加耕层必须与施肥配合。作物吸收水分和养分是连续的，而施肥等条件都具有间断性，加深耕层可以形成较稳定的水分和养分库容，弥补了上述的不足。,（3）作物要求适宜的播床条件 在播种前整地，为作物的播种和种子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，促进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。,不同地区对播床的要求不同，如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，疏松的表土层不宜过厚，否则，跑墒严重； 在寒冷，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。,二、土壤耕作的主要依据 （一）作物对土壤条件的要求 （二）土壤特性 （三）气候条件 （四）配合有关农业技术的需要,（一）作物对土壤条件的要求 1、作物根系对土壤物理条件的要求 作物生长状况极大程度上取决于根系发育的好与差，而根系发育又赖于土壤物理性质的优劣。比较直接影响作物生长的土壤物理性状主要包括土壤孔隙度、通气性、温度、湿度及土壤强度（土壤机械阻力）。,2、土壤孔隙状况 孔隙的数量及质量与根系生长有极密切的关系。从数量上，耕层中总孔隙度为50%对根系生长较为适宜。从质量上，耕层上部大孔隙较多，下部毛管孔隙较多，而且整个耕层大孔隙与毛管孔隙比例近似相等，才有利于作物生长。 孔隙稳定性变化很大，这种稳定性有赖于土壤的结构性，结构性良好则土壤孔隙较为稳定，反之，则不稳定。有机肥料的投入可以改善土壤结构，而土壤耕作往往破坏土壤的结构性。,3、土壤湿度影响作物的生理需水和养分，又间接影响土壤组成和土壤强度 土壤中水的增减，首先反映在对养料的利用上。增加土壤水分不仅能保证谷物需水，而且有利养料扩散，促进根系吸收，对干旱半干旱地区提高水分利用效率极为重要。但是，渍水对土壤组成也有不利的一面，主要是土壤嫌气状况，除了养分恶化，而且使病菌滋生。,4、土壤对作物根系穿透的阻力 作物根系在土层内伸展取决于细胞内膨压克服细胞壁和土壤阻力的结果。因此，无论粘质土或砂质土，当阻力很大时，根系向前很难伸展，并需消耗大量能量，导致地上部分产量的下降。土壤孔隙少、孔径小是土壤阻力增大的基本原因。,（二）土壤特性 1、不同土壤特性对耕作的要求； 2、不同土层对耕作的要求。,1、不同土壤特性对耕作的要求 各类农业土壤，都有自已的理、化、生物特性和剖面构造，土壤耕作措施必须根据这些特点正确应用，才能创造出适于作物的土壤环境。 （1）西北地区的黄绵土是处于干旱气候带的旱地土壤，土质松散，易受水、风侵蚀。所以，土壤耕作要以蓄水、保墒、防止土壤水蚀和风蚀为主要依据。,（2）盐碱地，土壤耕作又要根据盐碱在土层中的运动规律和盐碱地板、瘦特点来进行，所有耕作措施都要有利于排水、脱盐、防止水分蒸发、保全苗等等； （3）对于质地粘重、结构差、通透性不良、潜在肥力高、有效肥力低的土壤，耕作特点是采用伏耕秋翻、晒垡冻垡、早春及时耙地保墒等。,（4）地下水位高的低湿土壤，耕作要有利排水散墒，提高地温，改善通气性状。 （5）水田因长期淹水，土壤物理性较差，耕作任务在于使土壤松软和防止水分渗漏，促进土壤氧化，改进长期淹水的潜育化进程，降解还原性毒害物质。因此，水旱轮作、深耕晒垄、水耙是主要措施。,（6）无水稳性结构的土壤在降水和灌溉时分散粘粒填入孔隙，而形成表土结壳板硬，防碍水分入渗、空气交换和幼苗出土。因此，及时破除播前播后或幼苗期的土壤结壳，并正确选用机具是土壤耕作的紧迫任务。,2、不同土层对耕作的要求 （1）表土层（010厘米）：经常受气候和耕作栽培措施的影响，变化较大。根据其松紧程度和对作物影响又可细分为两层：,复盖层（03厘米），该层受气候条件影响最大，其结构状况直接影响渗入土壤的水分总量、地表径流、水分蒸发、土壤流失、土壤气体交换和作物出苗等等。复盖层要保持土壤疏松，并具有一定粗糙度，以促进透气透水，防止蒸发，又要避免土粒过细形成板结，封闭表面和遭受侵蚀。,种床层（310厘米），是播种时放置种子的层次。应适当紧实，毛管孔隙发达，使水分易沿毛管移动至该层，保证种子吸水发芽。当地面没有残茬复盖时，表土层的水、气、热因素变动频繁，表土耕作要围绕维护表土结构，促进通气透水，防止水分蒸发，控制表土发生不利于保证播种质量、种子发芽出苗和幼苗生育的情况。,（2）稳定层（102030厘米）：也称根际层，为根系活动层次，依耕层深度而变。 该层受机具、人、畜及气温影响较小，其理化、生物性状都比较稳定，是根系集中的地区，对作物发育有决定作用。处理好这层土壤的保水保肥性能，对作物抗旱、提高水分利用效率极为有利，尤其对干旱地区更加突出。,（3）犁底层 多年应用一个深度耕作的土壤，在耕层和心土层之间会出现容重较大、透性不良的犁底层。这是由农具磨擦和粘粒沉积的结果。 犁底层隔开了耕层与心土层之间的水、肥流通。对于薄层土、砂砾底易漏土壤来说，犁底层有保水、保肥、减少渗漏的作用。但对土层深厚的农田，则不利于将水分深贮在心土层，并有造成耕层渍水的危险。这对盐碱土壤更为不利。因此，土壤耕作要重视防止犁底层的形成和消除已有的犁底层。,（4）心土层：犁底层以下的土壤一般称为心土层。该层土壤结构紧密，毛管孔隙占绝对优势，是保水蓄水的重要层次。深层贮水对西北黄土性土壤具有普遍增产意义。作好深层储水，必须消除犁底层，并且要防止耕层土壤水分蒸发，提高渗透性以及配合其他生物、化学措施，稳定储水效果。,（三）气候条件 气候条件不仅影响作物，也深刻影响土壤，这种影响利弊兼有。土壤耕作在一定程度上也可协调由气候引起的土壤与作物需求间的矛盾。对土壤耕层构造有较大影响的气候条件主要有： 1、降水与蒸发 2、干湿交替与冻融交替 3、水蚀与风蚀,1、降水与蒸发 作物生产要求农田土壤具有足够而又不过多的水分，也就是要求土壤水分保持动态平衡。 （1）调节易旱农田土壤水分途径与意义 一是尽量把降水蓄存于土壤，防止和减少地面径流的产生； 二是尽量减轻地面蒸发。土壤水分蒸发既损失了水分，又助长了土壤盐渍化。通过土壤耕作，切断毛细管，使地表形成疏松的干土覆盖层.,（2）对于湿润多雨或低洼易涝农田，调节其土壤水分也有两条途径： 一是在农田里开沟排水； 二是减少外水浸入并促进蒸发。,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； 冻融交替则是利用冬季低温，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。 两者对提高土壤耕作质量有辅助作用，并能补救因耕作失误而带来的质量问题，有利于降低作业成本。,3、水蚀与风蚀 由于降雨次数和一次性降雨量过大等因素，常常会引起对坡耕地土壤的冲剧，造成水蚀。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。 我国北方地区，每年冬春都有不同程度的大风出现，大风刮走了地表肥沃的土壤，这就是风蚀。在风蚀地区，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。,（四）配合有关农业技术的需要 其他农业措施与土壤耕作措施配合，才能发挥其效益。 施肥与耕作措施结合，如基肥施入后要求翻耕，或结合播种翻压；追肥可结合中耕施用。有机粪肥和绿肥结合翻地施入。 又如，豆类作物茬口较好，为肥茬或软茬，收后可以不翻耕，而采用耙茬；高粱、谷子耗地较重，其茬口为硬茬或瘦茬，使土壤板结、贫瘠，所以高粱茬、谷子茬进行翻耕。,第二节 土壤耕作措施与作用 一、土壤耕作的机械作用 （一）松碎土壤 作物生产过程中，耕层变紧，总孔隙减少，大孔隙所占比例降低，土壤容重加大，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。每隔一定时期，需要进行土壤耕作，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、秸秆和绿肥，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，减少土壤水分的蒸发，以利于保墒。便于播种机作业，提高播种质量，利于发芽出苗整齐，达到苗齐苗壮。 对于水浇地，地面平整更为重要。精细耕作要求达到“地平如镜”，提高浇水效率，节约用水。 对水稻田，平整田面尤为重要，它将影响到作物生长的全过程，并且为其他技术措施的采用提供基础。,（五）压紧土壤 土壤经过耕作或自然调节，造成土壤过于疏松，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 在气候冷凉地区，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，提高地温。 在多雨地区开沟培垄做高畦，主要是为了排水，增强土壤通透性。 在块根、块茎类作物的地上开沟培垄，可以使耕层土壤相对加厚，有利于块根块茎的生长膨大。 水浇地上打埂做畦，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。,二、基本耕作措施 基本耕作措施：是指入土较深、作用较强、能显著改变耕层物理性状、后效较长的一类土壤耕作措施。 （一）翻耕 翻耕是世界各国采用最普遍的一种耕作措施。主要工具是铧式犁，先由犁铧平切土垡，再沿铧壁将土垡抬起上升，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；同时也有翻埋作物根茎、化肥、绿肥、杂草以及防除病虫害的作用。 二是松土，土壤耕层上下翻转后，使原来较紧实的耕层翻松，对增加耕层厚度，增加土壤通透性。 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）。,1翻耕方法 由于采用的犁，其犁壁形式不同，垡片的翻转有全翻垡、半翻垡和分层翻垡三种 。,左：全翻垡 中：半翻垡 右：复式犁分层翻垡 图51 三种翻耕方法示意图,全翻垡：采用螺旋型犁壁将垡片翻转180，翻后垡片覆土严密，灭草作用强，特别适用于耕翻牧草地、荒地、绿肥地或感染杂草严重的地段。但消耗动力大，碎土作用小，不适宜熟耕地。 半翻垡：多采用熟地型犁壁将垡片翻转135，翻后垡片彼此相叠覆盖成瓦状。这种方式耕作阻力小，兼有较好的翻土和碎土作用，适用于一般耕地。目前我国机耕多采用这种方法。但该法垡片覆盖不严，灭草性能不如全翻垡。,分层翻垡：使用带有前小铧的复式犁，是前苏联BP威廉斯为草田耕作特别设计的利于多年生牧草耕翻的翻耕工具。因为分层耕翻，具有垡片翻转覆盖严密、减轻犁耕阻力的功效。还有使表层土壤已经毁坏了的团粒结构，在翻转后处于覆盖严实的欠缺空气的厌氧条件下，重新恢复团粒结构的能力。这是威廉斯复式犁分层翻垡的主要目的所在。不过复式犁耕作时运转技术要求较高，我国较少使用。,2翻耕时期 一年一熟或二熟地区，在夏、秋季作物收获后以伏耕为主，秋收作物后和秋播作物前为秋耕主要时间。 对于水田、低洼地、秋收腾地过晚或因水分过多无法及时秋耕的，才进行春耕。 故有伏耕、秋耕和春耕三种类型。,北方地区伏、秋耕比春耕更能接纳、积蓄伏秋季降雨，减少地表径流，对贮墒防旱有显著作用。 伏、秋耕比春耕能有充分时间熟化耕层，改善土壤物理性状，能更有效地防除田间杂草，并诱发表土中的部分杂草种子。 盐碱地伏耕能利用雨水洗盐，抑制盐分上升，加速洗盐效果。 总之，就北方地区的气候条件及生产条件而论，伏耕优于秋耕，早秋耕优于晚秋耕，秋耕又优于春耕。,我国南方耕翻多在秋、冬季进行，利用干耕晒垡、冬季冻凛，以加速土壤的熟化过程，又不致影响春播适时整地。播种前的耕作宜浅，以利整地播种。,3翻耕深度 一般情况下： 土层较厚，表、底土质地一致，有犁底层存在或粘质土等，翻耕可深些。 土层较薄，砂质土，心土层较薄或有石砾的土壤不宜深耕。 水田翻耕深度不宜超过犁底层。,在干旱、多风、高湿地区不宜深耕，否则会造成失墒严重，提墒困难。 翻地越深，生土翻到地面也越多，不利于作物的生长发育。 耕地深度还要根据农机具性能和经济效益而定，畜耕的浅些，机耕的深些。 从耕地加深的增产效果和增加经济效益来看，各种作物不同。,4翻耕后效 翻耕有一定的后效期，即翻耕创造的疏松耕层能保持一定的时间。我国北方旱作农田翻耕后有23年后效，灌溉农田有12年后效。因此，土壤不必年年翻耕，否则矿质化过快，土壤养分耗损大，且不经济。然而，为消除水田的还原性毒害物质，水田连年翻耕仍属必要。,（二）深松耕 以无壁犁、深松铲、凿型铲对耕层进行全面的（无壁犁或靴式犁）或间隔的（凿形铲或铧形铲）深位松土，不翻转土层。耕深可达2530cm，最深为50cm。,作用特点： 1、与翻耕相比，只松不翻、不乱土层是深松耕的最大特点。 2、深松耕可以分散在各个适当时期进行，避免翻耕作业时间过分集中，做到耕种结合和耕管结合，可以间隔深松，做到纵向虚实并存，节省动力；深松耕可以打破翻耕形成的犁底层，利于降水入渗，增加耕层土壤持水性能。,3、深松耕可以保持地面残茬覆盖，防止风蚀，减轻土壤水分的蒸发，雨水多时可以大量吸收和保存水分，防旱防涝。 4、盐碱地深松耕，可以保持脱盐土层位置不动，减轻盐碱危害。 5、深松耕的不足之处是翻埋肥料、残茬和杂草的作用效果差，地面比较粗糙等。 5、适合于土层深厚的干旱、半干旱地区，以及耕层土壤瘠薄，不宜耕翻的盐碱土、白浆土地区。,（三）旋耕 1、运用旋耕机进行旋耕作业，既能松土，又能碎土，地面也相当平整，集犁、耙、平三次作业于一体。 2、旋耕多用于农时紧迫的多熟制地区和农田土壤水分含量高、难以耕翻作业地区。用于水田或旱地，一次作业就可以进行旱地播种或水田插秧，省工省时，成本低。,3、临播前旋耕，深度不能超过播种深度，否则因土壤过松，不能保证播种质量，也不利于出苗。旋耕机按其机械耕作性能可耕深1618cm，故应列为基本耕作措施范畴。 4、实际运用中常只耕深1012cm，从国内实践看，无论水田旱地，多年连续单纯旋耕，易导致耕层变浅、理化性状变劣，故旋耕应与翻耕轮换应用。,三、表土耕作措施 表土耕作措施，在基本耕作措施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、