第一章耕作制度原理
第一节耕作制度的含义与功能 一、耕作制度的含义、内容及目的 （一）耕作制度含义与内容 耕作制度（农作制度）：一个地区或生产单位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。以种植制度为中心，养地制度为基础。
种植制度：一个地区或生产单位农作物组成配量，熟制与种植方式的总称。 种植制度主要内容包括：
(1) 作物布局：一个地区或生产单位作物组成和配置的总称，作物组成包括作物种类、品种、面积比例等，配置是指作物在区域或田地上分布。
（2）种植方式：包括复种、间作、套种、混作等多熟种植方式；以及轮作、连作等。（3）熟制：即同一块农田上一年之内种植作物的季数。
养地制度是与种植制度相适应的以提高土地生产力为中心的的综合技术体系。主要包括：
（1）土壤耕作：土壤的常规耕作以及少免耕、残茬覆盖耕作（2）农田培肥：土壤水分与养分管理、有机质平衡等； （3）农田保护：土壤侵蚀（风蚀、水蚀）及水土流失控制、农田防护林建设等。
种植制度是耕作制度的主体。一个合理的种植制度能够充分合理地利用当地自然资源与社会经济资源；促进农作物持续增产稳产，保护资源，改善环境，培养地力。并能够有效地协调农户、地方与国家需求关系；从种植业角度促进养殖业、林业、农产品加工业等综合发展，使区域农业综合生产力得到提高和改善。
养地制度是耕作制度的基础。一个合理的养地制度能够保障农田可持续生产能力，保护资源环境及农产品质量安全。
（二）研究耕作制度的目的 1）提高土地与农作物生产力 2）提高各类资源的利用效率
3）增加农民经济收入和促进农村经济发展 4）提高农业生产的可持续能力
二、耕作制度的功能 （一）技术功能
1）农作物种植的合理布局技术 2）复种、间套作等多熟种植技术 3）轮作倒茬技术 4）农牧结合技术 5）土壤耕作技术
6）区域耕作制度优化设计技术
（二）宏观布局功能
1）种植业合理布局与结构调整 2）耕作制度结构分析和调整 3）耕作制度分类及区划
4）农业生产综合发展及技术体系构建
第二节、资源环境与耕作制度
资源与环境状况决定一个地域耕作制度形成与发展
资源：泛指人类从事社会活动所需要的全部物质与能量来源。农业生产是自然再生产与经济再生产相交织的综合体，农产品是自然资源与社会资源共同作用的结果。其中自然资源是生物再生产的基本条件；社会资源的投入是对自然资源的强化和有序调控手段，可以扩大自然资源利用的广度和深度，反映农业发达程度和生产水平。
环境：包括自然环境和人工环境。自然环境指自然生态系统中存在的或受到人类调控和影响的环境；人工环境包括生产、加工、贮藏设备和生活设施，以间接的方式对生物产生影响。
一、自然资源环境与耕作制度
我国南北相距5500公里、东西5200公里，国土辽阔，气候、土壤及生物多样，社会经济条件及技术水平等差异极大，形成多种多样的耕作制度类型。
（一）光资源
1、辐射：大部分地区属中纬度地带，年总辐射量在80~240kcal/cm2之间。年辐射量最大的青藏高原，大部分地区在160kcal/cm2以上，西北地区年辐射量为110~130kcal/cm2；华北地区为120~140kcal/cm2；东北地区为110~130kcal/cm2；长江中下游地区为120~130kcal/cm2；而其上游四川盆地仅80~100kcal/cm2。
2、日照时数：华南一般1800小时，日照百分率45%，长江中下游分别为2000-2200小时及40-45%，华北2600小时与65%，内蒙、西北各地3000小时及60-70%。
（二）热量资源
1、积温：我国大部分地区属于温带和亚热带，热量分布自南向北逐渐减少。纬度越高，海拔越高，积温越低；最北部的黑龙江北部为1500℃。
2、无霜期：无霜期大于100天一般为农作物适宜种植界限。黑龙江北部<100天；东北大部100~160天；长城以南160~210天；秦岭淮河以南210~250天；长江下游250~300天；华南300~360天；海南365天。
（三）水资源 1、降水资源
1）我国多年平均降水量648mm，降水总量6.19万亿m，总的趋势从东南沿海向西北内陆逐渐减少。 2）东南沿海和西南部分地区年降水深超过2000mm；长江流域1000~1500mm；华北、东北400~800mm；西北内陆地区100~400mm；新疆塔里木、吐鲁番和青海柴达木等盆地一般为50mm，盆地中部不足25mm。 3）降水量的45%转化为地表和地下水资源，55%消耗于蒸发。
2、径流与地下水：
1）我国平均年径流总量为27115亿m3，是水资源的主要组成部分，占我国水资源总量的94.4%，居世界第6位。 2）年均地下水资源量为8288亿m3。
3、水资源总量：
1）扣除重复计算量，我国的多年平均水资源总量为28124亿m3，按人口和耕地面积分配，水资源数量极为有限，每公顷耕地占有径流为28320m3,仅为世界平均值的1/4还低，约相当于美国人均占有量的1/6，加拿大的1/58。
2）水资源南北分布不均、水土匹配不好。长江流域及以南地区水资源占全国的80％，而耕地只占全国的36％；长江以北地区水资源为全国的18％，但耕地占64％。
3）80年代我国水资源缺口为400亿m3，现在已接近500亿m3，其中北方地区的缺水量占2/3，华北平原水资源供需矛盾最为突出。
（四）土地
1、地形地貌复杂
1）山地和高原所占面积大，海拔500米以上的占全国总面积的75％，山地、高原、丘陵占69％，平原占12％，盆地占19％。 2）地势西高东低，构成了“三大阶梯”。以青藏高原为一级阶梯，海拔4000米以上；青藏高原至大兴安岭、太行山、巫山和雪峰山之间为第二阶梯，海拔在1000-2000米，主要由山地、高原和盆地组成；从该线往东直到海岸线为三级阶梯，以海拔500－1000 米以下的平原、低山和丘陵为主，包括东北平原、华北平原、长江中下游平原等，是我国最重要的农业区。
2、土地利用
耕地约10%，林地约13%，草地约34.4%，荒漠、戈壁、寒漠、永久积雪和冰川、石古裸露山地等约19%，城市、工矿、交通等用地约7%。
3、耕地资源“三少一多”
1）我国耕地资源的基本特点是“三多一少”，即耕地总量多，但人均耕地少，高质量耕地少和可开发的后备耕地少。
2）人均占有土地面积仅为0.083hm2，只相当于世界平均土地面积0.281hm2的29.5%，人均草地约占世界人均量的47.6%。
（五）生物资源
1、生物种属繁多，品种资源丰富
1）中国是世界上生物种类最丰富的国家之一，有高等植物300多个科，2980多个属，30000多个种，居世界第三位。 2）是世界上最古老的作物资源中心之一，栽培植物品种丰富 3）野生植物资源丰富
4）家禽家畜品种资源丰富，著名的地方良种约280个
2、森林资源
1）森林面积12863万hm2，人均量不足2亩，不及世界平均数的1/8 2）东北、西南林区，占全国森林面积的43.1％
3、草场资源
1）世界上草原面积最大的国家之一，天然草场达42.9亿亩，占国土面积的29.8％，南方草坡12.9亿亩，占国土面积的9％。可利用草地面积31333万hm2，但人均占有量不及世界平均的1/2。
2）草场类型多样，有温带草甸草原（降水量330-550mm，年产鲜草量200-250kg/亩）、温带干草原草原（年降水量300-400mm，年产鲜草量100-200kg/亩）、高寒草原（青藏高原）、荒漠草原（年降水量100mm，草覆盖率低于10％，年产鲜草50kg/亩）
二、社会资源环境与耕作制度 （一）人口
1）2005年我国人口已达13.628亿人口，农村人口占70％，农村劳力约有1/3是剩余的，未来的人口剩余将更严重 2）庞大人口基数给我国社会发展压力大，且人口老龄化速度加快
3）人口多、劳力多也为发展劳力密集型的产业提供基础，在一定程度上，劳力替代资金与技术的短缺。
（二）农业经济水平
1）农业劳动生产率低，农业市场容量小
2）农业资金不足，工农业产品剪刀差大
（三）农业现代装备水平
1）有效灌溉面积达40%，比世界平均高２倍；
2）化肥每公顷耕地施用量比世界平均水平高１倍，高于美国 3）机械化耕地70%，机播35%，机收获20%。 4）农用能源增长较快
（四）科技水平
1）提高较快，但区域发展不平衡 2）传统农业技术水平高
3）现代常规农业技术基本普及 4）农业高新技术发展相对差距大
5）农业高新技术一般指农业生物技术、信息技术、核农业技术、设施农业技术、多色农业技术和移植、常规技术组装配套技术。
农业生物技术：
1）我国的组织培养技术取得巨大成就，已处于国际先进行列。利用组织培养再生植株的植物种类已达到近1000种；在植物细胞工程育种方面，已利用花药培养育成了小麦、水稻、油菜、烟草、甘蔗等新品种；绵羊、奶牛、猪、山羊、家兔等动物胚胎移植、切割、性别鉴定及体外受精等新技术已研究成功，并建立了稳定有效的试管牛、羊繁育技术体系。
2）转基因动植物研究取得显著进展，但总体水平明显落后于发达国家。2000年全世界种植4420万公顷，有7种转基因作物在13个国家种植，其中我国50万公顷，列世界第四位。从转基因作物种类看，目前转基因大豆（58%）、玉米（23%）、棉花（12%）和油菜（7%）为主；导入的性状则是以抗除草剂（74%）和BT抗虫（19%）和双抗（BT/除草剂）（7%）为主。
农业信息技术
我国在农业信息技术发展上相对较晚，但90年代以来的发展速度与应用规模在不断加快。目前，农业遥感技术（RS）、地理信息系统技术（GIS）、专家系统技术（ES）及网络技术等已开始在农业的各个领域得到示范性的应用发展
设施农业技术等其它农业新技术
1）以利用设施控制为特征的我国的工厂化农业生产近年来发展迅速，面积已超过2000万亩。 2）利用生态农业技术等为特征的“绿色农业”，以利用海洋等水体进行农业生产为特征“蓝色农业”，以食用微生物产业为特征“白色农业”等开始加速发展，为农业产业拓宽和高效化展现出广阔前景。
第三节我国耕作制度发展目标与方向一、我国耕作制度发展方向 （一）集约
1）集约多维利用土地，发展多熟种植。高度集约地利用每一块土地资源，精耕细种，适应人多地少、资源有限等基本国情。
2）增加投入，提高单位面积产量。在物质、能量、技术等多方面增加投入，实现低产变中产、中产变高产、高产再高产，持续提高土地利用率
（二）高效
1）提高品质与产品档次，大力发展优质、专用品种，发展特色农畜产品生产，有效解决“结构、品种、质量、效益”矛盾。 2）降低生产成本，推行节水、节肥、节劳、节能等技术，实现农业生产的节本增效。
3）要素合理组合与资源优化配置，按现代农业发展的要求，合理配置各种生产要素（包括自然、社会经济）。
4）调整结构、优化布局，发展产业化经营。从整体上提高一个区域的耕作制度效益水平。
（三）可持续
1）用地与养地相结合，解决好集约与持续的关系。 2）提高资源利用效率，努力缓解日益加剧的资源约束。
3）提高农业综合生产能力。包括农业基础设施建设与农业现代化水平的提高，增强农业对自然灾害抵御能力，对国内外市场影响抵御能力等。
4）保护农业生态环境，在技术配置上要强调自然生态与人工生态相结合，传统技术与现代高新技术相结合，资源保护与利用改善相结合的原则。
二、发展趋势
1、提高种植业综合生产能力，保障食物安全供应
《中国粮食问题白皮书》中对我国粮食需求的具体数量为：2000年人口接近13亿，人均粮食需求量385千克，总需求量达到5亿吨；2010人口接近14亿，按人均粮食需求量390千克计算，总需求量达到5.5亿吨；2030年人口达到16亿峰值，按人均需求量400千克计算,总需求量达到6.4亿吨左右。
2、全面提高农产品质量，增强国内外市场竞争力
1）选育和应用优质专用品种，并按照优势农产品的产业区、产业带进行科学布局，解决目前农作物生产中的品种多、乱、杂问题。 2）建立规范化、标准化栽培技术体系，形成与区域资源条件、生产力水平及社会经济水平相适应的优质农作物生产体系。 3）开发应用环保型、无公害型农作物生产技术和生产体系，尽快将减少污染、降低残毒工作纳入法制管理轨道；
4）建立农作物生产的产业化经营体系，从技术服务——生产基地建设——龙头企业培育——市场体系建设等各个环节上进行完善。 5）建立完善规范的农产品质量监测管理体系。包括产品分级质量管理体系，采用产品认证和标志管理。
3、推进种植业布局优化和结构调整，提高种植业整体效益
1）按照因地制宜、发挥优势、突出特色、提高效益的原则，优化农业区域布局。沿海经济发达地区和大中城市郊区，积极发展高效农业和出口创汇农业。粮棉主产区向优质。专用品种转变；西部生态环境比较脆弱的地区，发展特色农业和改善生态环境。
2）大力调整种植业品种结构。粮食作物要确保总量稳定增长，提高单产，改善品质；经济作物要充分发挥地区优势，着力提高品质，逐步形成专业化、规模化、集约化的产业带、产业区。
3）加速构建标准化、优质化、规模化生产技术体系，提高农产品品质和竞争力。
4、提高种植业科技水平，推进现代化进程
1）由注重农业数量增长向以提高农业整体效益为主的技术方向转变，由农业技术从单纯资源开发向与市场开发结合转变。 2）要充分利用农业生物技、信息技术、新材料、新能源等高新技术向农业全面渗透，改造传统产业，提高农业科技整体水平。 3）农业科技推广从单纯技术推广向提高农民科技素质与能力方向发展，由过去的行政式逐步向教育式发展。
5、改善资源环境，实现可持续发展 1）建立严格的农地制度来保护耕；
2）保护水资源，建立严格的用水制度来管理不同行业间的用水问题， 3）再次是保护野生生物种源，野生原种是培育优良品种的物种资源， 4）将资源利用与生态环境保护结合起来
（三）技术需求
1、从区域种植业总体发展看，技术需求特征表现在：
1）促进优势主导产业形成和产业化发展，突出需要调整和优化种植业结构支撑技术； 2）促进农民增收和实现资源高效利用，突出需要高产、低耗的节本增效技术； 3）促进充分利用资源与减少环境污染，突出需要无公害安全生产技术；
4）提高种植业产品产后处理和加工增值能力，突出需要农产品贮存、保鲜、加工技术；
5）利用高新技术改造传统农业，突出需要生物技术、信息技术、设施农业技术等应用于种植业生产和经营管理。
2、从农作物生产发展看，主要技术需求特征表现在： 1)优化区域生产布局，培育优势产业带和集中产区； 2）品质改进，选育和推广应用优质专用品种；
3）良种良法配套，建立区域化、规模化、标准化栽培技术体系； 4）发展产后贮藏、加工技术，建立产业化开发体系。
第二章、作物布局
第一节、作物布局原理与方法
作物布局：一个地区或生产单位作物结构与配置的总称。
1、作物结构是指作物种类、品种、面积、比例等; 作物配置是指作物在区域或田间上的分布。 2、作物布局解决种什么作物、种多少与种在哪里的问题。
3、作物布局受作物的生态适应性、气候、土壤等自然条件以及科学技术水平、社会需要和市场价格等社会经济条件的制约。
作物布局（广义）：就是特定区域的种植业区划，就是作物的地理分布，它要求的是作物能够很好地适应自然条件及社会经济环境。 作物布局（狭义）：一个生产单位（农场、农户、村镇等）的农作物种植结构及分布情况。
一、作物布局的生产意义
1）作物布局是农业生产布局的基础。
2）合理作物布局有利于因地制宜、充分发挥生产潜力，实现用地与养地相结合、高产稳产、增产增收；有利于合理利用和保护自然资源和社会资源，保持生态平衡，
3）可以正确处理粮食作物、经济作物和饲料作物等不同作物门类之间，以及各门类内部不同作物种类之间的比例。 4）可以促进农业多种经营和林业、畜牧业、渔业等的全面发展，使生产获得最佳的经济效益、社会效益与生态效益。
作物布局的特点：
1）范围可大可小，大到一个国家、省、地区，小到一个自然村、农户。 2）时间可长可短，长的可几十年，短的可１年或１个生长季节。
3）种类可多可少：多的可以全部考虑农田种植的所有作物，包括粮棉油大宗作物，以及蔬菜、牧草、林果、工业原料等。 4）作物布局既包括各种作物类型的布局，也可指特定作物的品种布局。
二、作物布局的原则
1、作物布局方案是根据社会需要和资源可能性确定的作物种植方案，体现了农业生产布局的中心内容，是一项影响全局的、复杂的、综合性强的生产技术设计。
2、作物布局首先要服从农业生产的目标，其次决定于自然资源与社会经济条件的可能性。
基本原则
1、首先要满足社会需求。
1）满足人类对农产品种类和数量等社会需求是作物布局的前提。
2）需求是多方面的，必须兼顾；各种需求有重要性的排序，相对重要性较小的应让位于相对重要性较大的需求；
3）一般有生产单位（生产者）基本需求：如口粮、饲料、肥料、燃料等；地方需求：农畜市场产品供应、经济发展、加工业原料、种子等；国家需求：商品粮、棉、油，肉、蛋、奶，工业原料，出口产品等。
2、要服从作物生态适应性
1）作物生态适应性是指在一个特定地区，农作物的生物学特性及其对生态条件的要求与当地实际外界环境吻合程度。 2）生态适宜是作物布局的基础，根据当地的生态条件和作物的生态适应性实行因地种植，实现稳产、高产。
3）尽管各国的社会经济条件很不相同，但苹果总是分布在温带；柑桔总是分布在亚热带；棉花总多在温暖阳光充足之处；热带地方看不到马铃薯、青稞、燕麦、亚麻，连小麦也少见。这是作物生态适应性的必然结果。
4）但生态适应性不是绝对的，要受到人工生态及社会经济环境影响，自然生态的最适宜区域不一定就是主产区。如我国小麦的最适宜区域在青海、西藏，但主产区在黄淮海平原。
生态适应的耐性定律
1）耐性定律 ：一种生物能够存在与繁殖，•要依赖一种综合环境的全部因子的存在，只要其中一项因子的量和质不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则该物种不能存在，甚至灭绝。
2）对于具体生物而言，各种环境因子存在一个生物学的适应上限和下限（也称“阈值”），它们之间的幅度大小决定了该物种对环境因子的忍耐范围。
3）作物生态适应性有宽有窄，适应性较广的作物分布较广，如小麦适应性广，热带、亚热带、温带都可种植。而椰子、油棕等生态适应性较窄，只能适应在多雨的热带种植。
4）能够存在并不意味着适应性是最优的，即或是分布较广的种或作物也具有其最适分布的范围。虽然小麦在我国东西南北都有，但是最适宜区是在青藏高原，较适宜区在黄淮海平原，江南、华南虽有小麦，但适应性差。 5）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、要有合理的经济效益
1）承认作物生态适应性是作物布局的基础，并不意味着一切要服从于自然。经济效益是作物布局的目标，效益高低决定了布局方案的可行性。
2）比较效益是最普通的布局原则；经济风险因素要充分考虑，尤其是市场风险。
4、要兼顾多样性与专业性
多样性优点：
1）能够满足各方面的需要，尤其在自给性经济下，可以保障供给。 2）有利于充分利用多样化的资源条件，有助于全年均匀使用劳动力。
3）可以增加农业生产系统的生态稳定性及抗逆能力，并减少生产风险。多样性缺点难以提高规模化、专业化水平，不利于技术进步和商品率提高。
多样性缺点：难以提高规模化、专业化水平，不利于技术进步和商品率提高。
5、要根据生产条件、经济发展及技术水平变化不断调整 1）随生产条件与投入水平变化调整布局 2）随市场需求变化调整布局
3）随技术水平提高不断优化作物布局
三、作物布局内容与步骤
1、明确社会对农产品需要的种类与数量社会对农产品需求 1）自给性需求：生产单位或农户自己需求，属生产系统内需求 2）商品性需求：市场需求，生产系统外输出的商品
3）了解各类农产品的市场价格、对外贸易、交通、加工、贮藏以及政策等方面内容。
2、当地资源环境与生产条件状况调查和资料收集
1）自然资源条件：气候：热量、水分、光照；土地：土壤类型及利用现状、地形地貌、耕地面积等；植被：人工、自然；灾害情况
2）社会经济条件：投入：肥料、能源、机械、劳动力；市场与政策环境：价格、交通、产业方向与政策；农业经济结构及水平：畜牧业、加工业、林业，产值、收入； 3）种植制度现状：作物种类与结构、种植形式与产量情况； 4）科技水平：品种更新、技术水平、劳动力素质、科技条件。
3、分析农作物的生态适应性，划分生态经济适宜区。
研究农作物生物学特性及其对生态条件的要求与当地外界环境相适应的程度；根据适应程度，并参考社会经济和科学技术因素，划分作物的生态经济适宜区。
（1）最适宜区：作物适应性最好，水利、肥料、劳力等条件都很适宜，作物稳产高产，品质好，投资省，经济效益高。
（2）适宜区：作物所需的生态条件存在少量缺陷，但容易弥补，作物生长与产量较好，经济效益较好。 （3）次适宜区：作物所需的生态条件有较大缺陷，产量不够稳定，但通过人力措施可以弥补，或者投资较大，产量较低。
（4）不适宜区：生态条件中有很大缺陷，技术措施难以改造，投资大，技术复杂。虽勉强可种，但产量、经济、生态等效益均得不偿失。
4、确定作物组成及各作物的面积比例关系 1）粮食、经济、饲料作物的比例 2）春夏收作物与秋收作物的比例 3）主导作物和辅助作物的比例 4）轮作需求的各类作物比例
5、确定各作物种植区与田间配置。
1）进一步把各种作物配置到各种类型土地上去，拟定种植区划。 2）大的区域按划分种植区，绘出作物分布图
3）农户、农场等小的单位则直接进行作物的地块配置
6、可行性鉴定
1）是否能满足各方面的需要
2）自然资源是否得到了合理利用与保护 3）经济收入是否合理，市场、政策风险
4）水资源、肥料、土壤、肥力、资金、劳力是否平衡 5）加工贮藏、市场、贸易、交通等可行性；
6）科学技术、文化、教育、农民素质等方面可行性； 7）是否有利于本区域农业综合发展。
第二节、作物的生态适应性
作物的生态适应性：农作物的生物学特性及其对生态条件的要求与当地实际外界环境相适应（吻合）的程度。是作物在长期进化过程中形成的生物种的系统特性，是长期的自然和人工选择结果。
在大范围内，决定作物分布的主要因素是气候因素和地学因素，即热量、水分、母质、土壤、地貌决定了作物能否生存和繁殖；在小范围内，气候条件相对一致，作物生育主要由土壤、肥力、地下水等地学因素决定。
一、作物对光的适应性 1、C3与C4作物
1）C3作物特点：光饱和点低、CO2补偿点高、光合效率较低，但在中低温条件下常比C4作物适应性广。主要分布在温带，热带和亚热带也有分布，包括麦类、薯类、水稻、棉花、豆类、甜菜、蔬菜等，约占世界栽培作物面积的70％。
2）C4作物的特点是：光饱和点高、CO2补偿点低、光合效率较高（但在弱光和低温地区生产力低于C3作物）。主要分布在辐射量大的热带和亚热带地区，包括玉米、高粱、甘蔗等，约占世界栽培作物面积的30％。 3）一般情况下，C4作物生产量高于C3作物
2、喜光作物与耐荫作物
1）耐荫作物光饱和点和CO补偿点较低，而喜光作物则相反
2）现在栽培的大田作物绝大部分是喜光作物，一般收获子粒喜光性强，以茎叶为目的的蔬菜需光稍少，茶叶、咖啡等耐荫性稍强
3）典型的喜光作物如棉花、高粱、谷子等；比较耐荫的作物如黑麦、马铃薯、豌豆、生姜、养麦、大豆等。
3、短日照作物与长日照作物
1）长日照作物是（某生育阶段日照长度超过12h以上时才能正常开花结实）包括小麦、黑麦大麦、油菜、甜菜、萝卜、首蒂、三叶草等，主要分布在北部的中高纬度地区。
2）短日照作物（某生育阶段日照长度低于12h时才能正常开花结实）包括水稻、玉米、谷子、甘蔗、甘薯等，主要分布在南部的低纬度地区或赤道附近。
3）中性作物（对日照长短反应不敏感，一年四季均可开花结实）如番茄、菜豆、四季豆、黄瓜及水稻、棉花、烟草的一些品种。
二、作物对温度的适应性 1、喜凉作物
1）要求温度低，一般生长盛期适宜温度为15～20℃，整个生长期需要＞10℃积温1500～2 200℃，有些作物只需900～1000℃，出苗后60～80天即可成熟。
2）主要分布在无霜期较短的北方或者南方山区，在暖温带或亚热带还可作为冬春季节的复种作物或填闲作物。
3）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１５～２０℃左右，生物学最低温度为２～８℃，不怕霜，可耐短期的零下５～８℃的低温。燕麦、亚麻、马铃薯、蚕豆及谷子、糜子品种也较喜凉，但一般只耐０～４℃低温。 4）喜凉耐寒型：如冬小麦、冬大麦、黑麦、青棵等。这类作物适宜生长温度为20℃左右,冬季可耐-18～-20℃的低温，黑麦更可耐-25℃的低温，这类作物作物的耐寒品种可在我国西北暖温带的半湿润半干旱地区安全过冬。
2、喜温作物
1）要求温度水平较高，生长发育盛期适宜温度为25～30℃，需要＞10℃积温2 000～3 000℃，不耐霜冻。这类作物又可分为3类：
2）温凉型：如大豆、谷子、糜子、甜菜、红麻等，生长适宜温度20～25℃，需要）10℃积温1800～2 800t左右。
3）温暖型：如水稻、玉米、棉花、甘薯、黄麻、蓖麻、芝麻、谷子等，生长适宜温度25～30℃。
4）耐热型：如高粱、花生、烟草、南瓜、西瓜等，可以忍耐30℃以上的高温。花生可耐40℃高温，烟草可耐35～37℃高温。
3、亚热带作物
1）一般需要年平均温度高于20℃，l月份平均温度不低于0℃。冬季的极端最低温度是不低于-7～-15℃ 2）我国主要的亚热带作物包括茶、油茶、柑桔、油桐、马尾松、杉木、捕竹和甘蔗。 4、热带作物
1）要求最冷月平均温度18℃以上才能生长，左右即受冻 2）我国主要的热带作物包括橡胶、油棕、椰子、可可等
三、作物水旱适应性 作物水分适应性类型：
1、喜水耐涝型：根、茎、叶组织中有通气组织，喜淹水或适应在沼泽低洼地生长。如水稻最为典型。 2、喜湿润型：生长期间需水较多，喜土壤和空气湿度较高，如陆稻、黄麻、烟草、甘蔗、茶、毛竹、黄瓜、油菜、马铃薯等。
3、中间水分型：既不耐旱、也不耐涝；一般生育前期较耐旱，中后期需水较多。如小麦、玉米、棉花、大豆等
4、耐旱怕涝型：适宜于在干旱地区或干旱季节生长，通过特定形态特征和生理机制减少水分蒸发，如谷子、甘薯、糜子、花生、向日葵
5、耐旱耐涝型：这类作物既耐旱又耐涝，如高粱、田青、草木硒等是耐旱作物，又可忍耐短期淹水。
各类型区雨养农业布局：
1）干旱地区：绿洲农业类型，无灌溉就无农业；
2）半干旱地区：其中250-350 mm为半干旱偏旱区, 以天然干草原植被为主，属于牧区；350-500 mm为半干旱区,为半农半牧区，即典型的农牧过度带，植被以草原灌木和耐旱作物为主。
3）半湿润地区;其中500-650 mm为半湿润易旱区, 以高草原、落叶林植被为主；650-1000 mm为半湿润区,以落叶阔叶、针叶林为主，也有森林分布。
4）湿润地区：主要分水田（低洼、平原）和旱地（丘陵、山地），以常绿阔叶、针叶林为主，森林分布集中地区。
四、作物对土肥的适应性 1、对土壤养分的适应性
1）耐瘠型：能适应在瘠薄地上生长。包括具有共生固氮能力的豆科作物；根系强大、吸肥能力强的作物（高粱、向日葵、养麦、黑麦等）；及吸肥能力较强或需肥较少的作物（谷、糜、大麦、燕麦、胡麻
2）喜肥型：生物量大，根系强大，吸肥多；或根系不发达，要求土壤耕层深厚，供肥能力强，如小麦、玉米、棉花、杂交稻、蔬菜等。
3）中间型：这类作物需肥幅度较宽，适应性广，在瘠薄土壤中能生长，在肥沃土壤中生长更好。
2、对土壤质地的适应性
1）适沙土型：花生、甘薯、马铃薯、瓜类等作物；沙打旺、苜蓿 2）适壤土型：棉花、小麦、大麦、油菜、玉米、豆类、麻类、烟草 3）适粘土型：水稻。小麦、玉米、高粱、大豆、小豆、蚕豆等
3、对土壤酸碱度pH的适应性
1）宜酸性作物：适宜在pH5～6的酸性土壤中生长，包括黑麦、燕麦、马铃薯、水稻、甘薯、荞麦、花生、油菜、烟草、绿豆等。
2）宜中性作物：适宜在pH6～7的中性土壤中生长，包括小麦、大麦、玉米、大豆、油菜、豌豆、向日葵、棉花、水稻、甜菜、高粱等。
3）宜碱性作物：适宜在pH＞7.5以上的土壤中生长，包括棉花、甜菜、草木犀、高粱、苜蓿等。
4、对土壤盐碱度的适应性
1）耐盐性较强的作物：稗、向日葵、蓖麻、高粱、苜蓿、紫穗槐等； 适合强盐渍化土上造林的树种有胡杨、沙棘等。
2）耐盐性中等的作物：水稻、棉花、黑麦、油菜、黑豆、大麦等 3）不耐盐或忌盐的作物：糜、谷、小麦、甘薯、燕麦、马铃薯、蚕豆 4）耐碱作物：小麦、大麦和棉花
五、作物对地貌的适应性
地貌影响光、热、水、土、肥等条件的再分配，从而影响作物分布和种植。 1、地势对作物布局的影响：
1）地势对作物布局的影响集中表现在作物分布的垂直地带性上。
2）随着地势的升高，温度减低，海拔每升高１００米，气温降低约０．４～０．７℃，积温要减少１５０℃，相当于纬度北移一度多（纬度每北移一度，积温要少１１０～１４０℃）。同时，雨量也随着地势的升高而增加。
3）地势的高低也影响着熟制布局。高寒地区只能一年一熟，低海拔地区可以复种。 2、地形对作物布局的影响：
1）地形主要指地表形状及其所处的地位。小于１米的起伏为小地形，１~１０米的起伏为中地形，而大于１０米的起伏为大地形。地形也影响光、热、土、水、肥的重新分配。
2）北坡：多为耐寒、耐荫、喜湿的作物，如马铃薯、蚕豆、豌豆、油菜、夜麦、甜菜等； 3）南坡：多为喜阳耐旱与喜暖的作物，如玉米、高粱、谷糜、大豆、甘薯、棉花等。
4）平原地区常年积水地可种植水稻、莲藕、芦苇和水生绿肥；对易涝地可以早改水，种植水稻；对低湿地可种耐涝或避涝的水稻、高粱
第三节我国的作物布局
一、我国作物布局的特点及其变动趋势 （一）特点
1）粮食作物为主,播种面积一直占到农作物总面积的65% 以上;
2）地域性较为明显：气候、土壤条件生态适应性相差较大，南方水稻、甘蔗；北方小麦、玉米、甜菜 3）商品生产基地集中：华北平原小麦、玉米；东北玉米、大豆；西北棉花、甜菜；长江流域及华南水稻、油菜、甘蔗等。
（二）变动趋势
1）粮食作物面积下降，经济作物及其他作物上升。主要原因： ①单产提高，能保证粮食总量增长 ②市场变化决定, ③品种多样性发展
2）饲用作物比例上升：玉米的60%作为饲料，稻谷的30%作饲料 3）优质品种发展：引进和开发各类名、特、优、稀品种
4）专业化步伐加快：主产区集中，区域布局特色明显，逐步实现分工协作
二、粮食作物布局
粮食包括：谷物（麦、稻、玉米、谷子、高粱等）、豆类、薯类 近50多年粮食作物的品种结构及空间布局变动剧烈
——北方水稻面积增加。东北水稻面积超过4000万亩，其中黑龙江超过2500万亩。 ——南方玉米面积增加。
——南粮减少，北粮增加，南粮北调→北粮南调
——商品粮生产基地发生变化：传统的商品粮基地（八大平原）：太湖、洞庭湖、鄱阳湖、江汉、成都、江淮、黄淮海、东北平原。南方平原提供商品粮能力减弱，黄淮海平原和东北平原发展较快，尤其三江、松嫩平原潜力最大。
三、经济作物布局
经济作物产量增长幅度大大高于粮食产量的增长幅度（1980-2005年间，全国粮食总产量增长了52%，年均递增1.7%）
1980－2005年间：棉花从271万吨，到570万吨，增1.1倍，年增3.0%；油料从769万吨，到3078万吨，增3.0倍，年增5.7%；糖料从2911万吨，到9551万吨，增2.3倍，年增4.9%。
第三节种植业结构调整
一、农业结构调整的层次性：农村产业结构；农业生产结构；种植业与养殖业结构；经济作物结构；蔬菜品种结构。
合理农业结构调整的标志：
1）符合当地的农业资源与生产条件的实际发展水平，不能超越条件与阶段性。
2）结构调整要不断适应市场供求、价格以及生产条件、科学技术的变化，以及求得最大效益，同时兼顾社会效益与生态效益。
3）各业之间以及组成成分之间要相互协调，并使资源资金、技术与劳动力等诸要素趣于最优组合。
农村产业结构调整：一、二、三产业结构优化
第一产业：对自然资源进行采掘并进行粗加工的产业，包含农、林、牧、渔等生产。
第二产业：对农产品与矿产品进行加工生产的产业，包含制造业、采掘业、建筑业与水电气生产等。 第三产业：各种工商服务、社会服务与个人服务业，包含商业贸易、金融投资、运输仓储及通迅、媒介、咨询、旅游、餐饮等。
1、农业生产结构调整：种、养、加生产结构优化 ——种、养、加三者之间产值比重； ——种、养、加产品之间关联度 ——种、养、加资源循环利用等；
2、种植业内部结构优化：粮、经、饲、果、蔬、药、糖的比重与布局； ——种植面积及占用耕地比重； ——资源分配与利用；
——市场需求及经济效益。
3、经济作物结构调整：纤维、油料、烟草、蔬菜、瓜果种植结构及布局 4、蔬菜品种结构调整：番茄、黄瓜、芹菜、特菜等种植结构及布局
二、农业结构调整的基本原则 结构调整要解决的问题：
——种什么？——种多少？——在哪种？——怎么种？ ——谁来种？——为谁种？——卖给谁？——什么价？
市场经济条件下农产品生产与消费特征： 1）农业生产与市场变化间的“滞后性”特征；
2）生物学特性与环境、气候限制间的“区域性”特征； 3）农副（畜水）产品与市场需求间的“商品性”特征； 4）农业生产结构调整与发展间的“趋同性”特征； 5）农产品生产与消费需求间的“多样性”特征。
农业产业结构调整的基本原则： 1）效益为中心——利益最大化； 2）市场为导向——市场营销能力； 3）科技为动力——创新和创业能力； 4）企业为龙头——产业化经营；
5）可持续发展为基础——资源高效、环境友好、生态安全。
农业产业结构调整的途径：
1）市场变反应快：现代传媒技术、信息技术、网络技术、市场分析与预测等； 2）产品品牌名：品牌战略、经营战略、营销技术、消费心理、产品标准等； 3）产品品种特：比较效益、产品定位、地域特色；
4）产品质量优：质量和数量控制、技术创新、技术领先、技术服务体系等； 5）产品种类精：市场细分、市场容量与份额、多层次和多样性等。
三、种植业结构调整的原则: １、市场需求决定原则
——种植业结构调整首先要关注农户周围的农产品消费与加工业需求，围绕农产品收购企业、农产品加工企业、外贸部门、养殖业大户与企业、城市农产品消费等多方面的市场行情来安排种植业计划。 2、区域农业生态适应性
——原则按照区域气候、土壤、地形等环境因素条件“因地种植”。必须按照区域生态区位优势决定其种植业基本结构。
3、技术成熟性原则
——农业新技术具有较大的变异性和不稳定性，在选择新品种时要分析种植技术的可靠性、成熟性和稳定性。
4、农产品延伸产业连，提高附加值的原则。
——农业结构调整要按照农业系统是生态经济连加环原理，积极发展农产品加工、储藏、保鲜以及废弃物综合利用
5、市场风险最低原则
——结构调整的预期效益主要取决于能否在来年或产品形成后在市场上以较高价格交换和出售，但预期效益往往是有风险的，以风险最小的原则安排当年计划。 6、市场位差原则
——种植业产品具有鲜明的季节性和区域性特点，为了获得较好的市场占有率，应当选择特色品种种植，同时还要打产品上市的时间差，多发展错季节产品与反季节产品。
四、优势农产品区域布局与产业带建设 农作物生产的区域比较优势测算
1、规模比较优势指数：一时期该地区农产品播种面积占农作物总播种面积比重与同一时期全国农产品播种面积占农作物总播种面积的比率。
2、效率比较优势指数：一个时期某地区农产品效率比较优势指数是指这一时期该地区的农产品平均单产水平与全省粮食作物单产水平的比值与全国同一比值的比率。
3、综合比较优势指数：采用规模比较优势指数与效率比较优势指数的几何平均数来表示。
第三章、多数种植
第一节、多数种植概念及其发展 一、多熟种植有关概念
熟制：耕地利用程度的一种简便表示方式，五年四熟，一年一熟。多熟制：三年四熟，两年三熟，一年两熟，两年五熟，一年三熟。
多熟种植：在同一田地上在同一年内种植两种或两种以上作物的种植方式，其作物在时间与空间上的集约化，它包括复种、间套作两个方面。
复种：在同一田地上一年内接连种植两季或二季以上作物的种植方式。
单作：在同一田块一季种植一种作物的种植方式，也叫清种、纯种、平作、净种。 单作特点：1）作物单一；2）管理方便；3）便于机械化；4）劳动生产率高。
适宜单作的作物：小麦，水稻，大豆
间作（夹作、间种）：在同一田块于同一生长期内同时分行或分带同时种植两种或两种以上作物的种植方式，主要生长期共生，超过2/3。
间作特点：1）作物多样；2）成行成带分布，尚好管理；3）不便机械化，（宽带型尚可）；4）劳动生产率稍低；5）土地生产率较高；6）林农（农林）间作，又称多层作；7）乔木/灌木/草本，果树/作物。
混作（混种）：同一田块同期混合种植两种或两种以上作物的种植方式。
混作特点：1）分布不规则；2）行内或隔行种植、撒播；3）不便分别管理；4）作物间比较接近。
套作：在前季作物生长的后期（收获前）于其株行间播种或移栽后季作物的种植方式。也称套种、串种。 套作的特点：1）两种以上作物；2）前后茬作物共生期较短，低于2/3；3）前后茬作物主要生长期共生时间较短；4）不便于机械化，（宽行尚可）；5）耕地利用率高；6）耕地年单产增产潜力大；7）复种指数提高。
立体种植：在同一农田上，两种或两种以上的作物从平面、时间上多层次地利用空间的种植方式。实际上是间、混、套作的总称。
立体种养：在同一块田地上，作物与食用微生物、农业动物或鱼类分层利用空间种植和养殖的结构；或在同一水体内，该经济价值的水生植物与鱼类、贝类相间混养、分层混养的结构。 如玉米和菌菇、稻和鱼类共同种养，后者如藻（海带）和扇贝、海参共养。 休闲：耕地在可种作物的季节只耕不种或不耕不种的农作方式。
撂荒：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，这种土地利用方式就称撂荒。 种植指数(复种指数)：表示耕地利用程度的高低，即全年总播种面积占耕地面积的百分比。
种植指数（%）= 全年作物总播种面积/耕地面积×100%
如我国1995年农作物总播种面积是1.5亿hm2,年末耕地面积是9497 .4万hm2,种植指数应为157.8％。
土地当量比（LER）：衡量间混作比单作增产程度的一项指标，指同一农田中两种或两种以上作物间混作时的收益与各个作物单作时的收益之比率。 如玉米与大豆间作时，其表达式为： 土地当量比（LER）=（玉米间作时的产量÷玉米单作时的产量）+（大豆间作时的产量÷大豆单作时的产量）。 若LER大于1，即表示间作比单作效率高。当LER为1.4时，即表示单作时要用1.4公顷的土地才能达到间作时1公顷土地的产量。(LER-1)×100%则是间混作的增产率。上例的增产率为40%。
二、国内外多数种植发展概况
长期以来由于生产水平的限制，且多应用于农业落后地区，多熟种植发展甚慢，一度被人简单地认为是一种落后或暂时的东西；
20世纪70年代以来，由于多熟种植在提高单位面积粮食产量方面起重要作用，开始受到重视；
90年代以来，多熟种植被认为是持续农业的重要技术，主要在生物多样性、土壤保护性植被、生物防治等方面受到重视；
1、世界多数种植发展现状
总体上讲，世界农业在14亿公顷的耕地上单作一熟是主体，多熟种植面积粗略估计为1.7亿公顷，其中复种面积1亿公顷，间、混、套作面积0.7亿公顷，占世界耕地面积的12%左右；
亚洲、非洲、拉丁美洲自然条件适合多熟种植的发展，人多地少缺粮推动了多熟种植的发展，是传统的多熟种植地区。间混套作与复种相结合，豆科与禾本科作物结合是多熟种植的重要特点。
北美洲和欧洲热水资源对发展多熟种植较为紧张，人少地多，农业现代化、机械化程度高，历史上以单作为主。复种青饲料与耐寒短生作物是多熟种植特点，用于农牧结合和土地用养结合。
2、中国多熟种植的发展 （1）传统多熟制发展：
多熟制缓慢发展期（春秋战国——北宋初）。人口始终徘徊在5000万左右，人均耕地多达20亩，多熟种植
有零星分布。长江流域主要有：小麦-水稻、水稻-水稻、水稻-绿肥、水稻-再生稻等复种二熟；黄河流域：麦-豆-谷两年三熟。
多熟制加速发展期(南宋－明初)：人口首次突破1亿，人均耕地下降到12-13亩，间套复种面积进一步扩大，分布范围也越来越广。
多熟制全面发展期(明初－清末)：人口已接近4亿，人均耕地降到2.5亩。各地出现了大面积麦/豆、油菜、玉米/棉花和麦/棉间套类型。
多熟制减速发展期(解放前)：连年的战争和饥荒使人口大量减少。 （2）现代多熟制发展：
50年代是新中国发展最快的时期，此期全国种植指数上升了近14个百分点。主要是南方稻田“单改双”（单季稻改双季稻）、“间改连”（间作改一年内前后相连两季水稻）。在此期间长江以北长城以南种植指数也提高了5个百分点，主要是江淮扩大冬种推广稻麦两熟，华北平原改二年三年为一年二作。
60年代进入滑坡与徘徊时期，前期由于政治动荡农业滑坡，种植指数下降5个百分点，后期缓慢地回升了3个百分点。
70年代第二次发展期，随着人地矛盾的日益尖锐和社会需求的不断高涨，提高以土地为核心的资源利用率。1970-1978年期间种植指数上升了10个百分点。南方双季稻由华南向长江流域推进，1977年全国双季稻田面积高达1.9亿亩，同时还推进了双季稻加冬作（麦、油菜、绿肥）的三熟制，1979年面积达1.5亿亩，占南方稻田面积的一半。华北平原由于灌溉面积大幅度增加，原有的小麦—夏玉米—春玉米两年三熟制基本上改成为小麦—玉米（或大豆、甘薯）两熟制。与此同时间套作也迅速发展，小麦玉米套作，棉麦套种面积剧增。
70年代末到80年代初（78—83年）第二次滑坡调整，种植指数下降5个百分点。此时，中国农村体制发生了变革，农民获得了较多的自主权，对不适宜的多熟方式进行了调整，最集中表现为苏南地区又将双季稻改为单季稻，实行稻麦两熟、整个南方双季稻和双季稻三熟制的面积都有所下降。
80年代后期到90年代第三次发展，1983到1995年种植指数上升了11个百分点。华北、西北等地大面积“吨粮田”、“双千田”开发；南方水田双季稻区冬闲田开发，单季稻区发展再生稻；西南丘陵旱地增加旱两熟与套种三熟面积；华北麦套玉米面积达8000万亩，麦套棉面积达3200万亩，占棉田一半；西北、东北一熟地区灌溉上发展小麦玉米半间半套带田。
90年代后期到现在又有下降，由于粮食比较效益低，农村劳务经济发展，以及轻、简农业技术应用扩大，南方水田的冬闲田面积增加，单季稻面积扩大；北方地区的间作套种面积也有下降。
三、多熟种植的地位与作用 1、提高土地利用率
提高粮食总产量的途径有两条，一是扩大耕地面积，二是提高单位面积年产量，我国扩大耕地潜力已经很小，集约利用时空资源、提高复种指数是重要途径之一。
多熟种植可以大大提高土地利用率。合理的间套作一般增产30～50%，复种可以多收获一季作物。我国一亩耕地相当于1.6亩用，以占世界7%的耕地养活了占世界22%的人口。
半个世纪内种植指数提高了30个百分点，约增加了4亿亩播种面积，每亩增产以250kg计，年增产1亿t上下的粮食，约等于同期增加粮食总产量的1/3多，对中国农业生产起着决定性作用。
2、提高农民经济效益
通过提高产量增加收入。甘肃河西走廊小麦玉米间套作的“吨粮田”产粮水平相当于一般农田的3-4倍，亩产值和纯收入分别增加2-3倍和1-2倍。华北地区小麦玉米两熟比一熟增产89.7%，亩成本虽增加58.6%，但由于亩产值提高86.4%，因而小麦成本反而降低66.4%，亩纯收入增加102.7%。
以粮菜、粮药、粮经、粮果、粮菇立体种植为特征的“双千田”、等，平均亩产粮500kg以上，平均亩收入1000元以上。还有“三千田”、“四千田”等。
3、协调争地矛盾，促进可持续发展
由于多熟提高了粮食产量，因而缓和了粮食与经济作物争地的矛盾，利于进行作物结构调整，扩大高价值作物（经作、果树、蔬菜）以及饲料、水产品等的生产。
合理的间套作就可有效利用有限的土地，生产出尽可能多的产品。由于多熟增产，缓解了进一步开垦荒地的压力，因而减少了土地的退化、沙化或草原与林地的破坏，保护了生态，促进农业可持续发展。
四、我国多熟种植的发展潜力与发展方向 1、我国多熟种植发展潜力
以热量水分为主要指标，估算我国在光温水土等自然条件下可能达到的种植指数的潜力约为180%-190%, 其中：东北地区110%；西北地区120%；华北地区190%；华东华中地区210%；西南230%；华南250%。
总体上我国种植指数有20个百分点的潜力可以挖掘，其中东北、西北地区6-8个百分点，华北地区10个百分点，华东华中地区15个百分点，西南8-10个百分点，华南15-20个百分点。
2、我国多熟种植的发展方向（1）不断挖掘高产潜力；（2）多元化、高效化发展；（3）现代新技术、新材料广泛应用；（4）农机农艺配套；（5）资源环境的可持续利用
第二节、复种
复种：在同一田地上在一年内顺序接茬种植二季或二季以上作物 按收获作物的季数分别称为二茬复种、三茬复种和四茬复种 复种形式：直播复种、移栽复种、再生复种和套作复种等 前茬收获后种植后茬（复种）：小麦—水稻 前茬收获前种植后茬（套作）：小麦/玉米
土地增产三途径： 1、扩大耕地面积； 2、提高作物单产；
3、增加复种指数，提高全年土地单产
一、复种的增产作用
1、增加农作物播种面积与耕地作物年产量
2、缓和粮、经、饲、果、菜等作物争地的矛盾，促进全面增产 3、有利于年内作物产量的互补，特别是以秋粮补夏粮，使产量稳定
二、我国复种的发展：西汉，氾胜之书，谷子—小麦；东汉，小麦—豆，麦—稻；５世纪，再生稻，三熟制；建国后，１６０％，增产４３％。
三、复种对资源的集约利用 1、复种对光能资源的集约利用
1）复种通过延长光合时间和扩大光合面积，提高对光能的集约利用而实现作物高产。一年一熟由于光合时间短，光合面积小，光能利用率很低；通过复种，延长光合时间，可使光能利用率提高。 2）叶日积（LAI-D）：叶面积系数与生长持续期之积。在延长光合时间同时，要保证维持一定的叶面积，防止漏光。叶日积较高有利于增产。
2、复种对热量资源的集约利用
一季作物生长期60～280天，而喜温作物生长期多为120～180天，对生长季节利用率低，有180～240天的剩余。
通过复种可提高对生长季节利用率。将喜凉作物与喜温作物组配，建立充分利用四季生长期的复种体系，可有效地提高对热量资源的集约利用。
（1）生长季节集约利用
早熟性(M.N.卡拉柯夫) 生育期（天） 特早熟 <85 早熟 85-115 中熟 115-145 迟熟 145-175 特迟熟 >175
长江流域：
熟制 利用天数 剩余天数 季节利用指数 一熟稻 150-180天 180-200天 0.5 麦稻两熟 330-350天 15-35天 0.95 油稻稻三熟 450-470天 85-105天 1.25
（2）积温的集约利用
不同作物生物学起点温度不同
起点温度低的作物的种植，可以利用温度条件较差时段的积温， 温度需求高的作物的种植，可以利用温度条件较高时段的积温， 不同作物的复种，可以提高作物群体对积温的利用率。
（3）减少农耗期
农耗期：前茬作物收获后到后茬作物种植前，由于一些必不可少的农事操作（如收割、脱粒、晾晒、翻地、整地等）导致农田无作物生长的一段时间间隔。 套作复种方式，可以减少农耗期。
3、复种对水资源的集约利用
1）一般一季作物生长需水量约250～500mm。复种时随作物种植季数的增加，耗水量也相应增加。 2）在年降水量600～2000mm的地区或有灌溉条件地区，都可通过复种，提高对水资源的集约利用。
4、复种对地力的集约利用
1）复种提高了用地强度，随产出量增加，对农田地力消耗也增加
2）复种要通过增施肥料，恢复地力。随着复种作物季数和产量增加，还田作物秸秆与根茬也成倍增加，有利于提高地力。复种多熟高产也是培肥地力和集约利用地力的重要途径。
5、促进多种经营
1）保证粮食和棉花生产；2）提供多种经营空间；3）实现多种经营发展，油、糖、果、瓜、菜、特；4）提高了经济效益
四、复种的条件
1、热量条件是决定一个地区能否复种的首要条件
年平均气温：年平均气温8℃以下为一年一熟区，8～12℃为二年三熟区与套作二熟区，12～16℃为一年二熟区，16～18℃以上为一年三熟区。
生长期：无霜期140～150天为一年一熟区，150～250天为一年二熟区，250天以上为一年三熟区；＞10℃日数160～180天以下为一年一熟区，180～230天为一年二熟区，230天以上为一年三熟区。
积温：一般≥10℃积温低于2600℃的地区只能一年一熟；2600～3600℃的地区可实行二年三熟或套作二熟；3600～5000℃的地区可以一年二熟；5 000℃以上可以一年三熟。
不同复种方式需要积温计算： ΣT=Σ(Ct +Ft –St 或Rt)
式中ΣT为某种复种方式所需≥10℃积温, Ct为作物全生育期需要≥10℃积温，Ft为农耗期积温，St为苗床期或秧田期积温，Rt为套作共生期的积温。所需积温的保证率最低要求为80%以上。
2、热量条件满足后，能否复种则受水分条件限制
旱作作物一熟需水量250～600mm，水稻需水量为600～800mm；一年二熟耗水600～1000mm，一年三熟耗水1200mm以上。年降水量600mm以下地区的旱作农田只能实行一熟；600～1000mm地区旱作农田可实行二熟；1200mm以上地区旱田可实行三熟制。
由于大多数地区降水季节分布不均匀，旱作农田复种稳产性差。补充灌溉是降水不能满足复种的地区实行复种的必要保证，也是降水能够满足复种地区农田提高复种稳产性的重要措施。
3、地力是决定复种有效性的重要条件
热量和水分条件都满足，但地力不足导致复种作物产量低，耕地年产量并未增加，即复种无效 增施肥料和培肥地力是提高复种有效性的重要措施
4、劳畜力与机械条件
复种用工量大，前后茬作物季节紧张，农活集中，要求有充足的劳奋力和较高的机械化程度。
在人多地少的地区，一般劳畜力条件能保证复种；在人少地多地区，复种则主要依赖于机械化程度。
5、经济效益是复种成败的最终决定因素
一种复种方式能否长久稳定地发展，最终取决于所能产生的经济效益的高低。 要增加经营的集约度，通过高投入获得高产出，实现经济效益的提高。
五、复种技术
1、复种方式的作物组合与品种搭配技术 1）作物组合技术：
①充分利用冬闲田和夏闲田增种一季作物； ②利用短生育期作物替代长生育期作物；
③种植绿肥、饲料、蔬菜等填闲作物，以利用短间隙生长期； ④利用水稻的再生习性，发展再生种植。 2）作物品种搭配技术：
①生长季节富裕地区应选用生育期较长的品种
②生长季节紧张的地区应选用早熟品种，使前后茬作物合理搭配
2、争取生长季节发展复种技术
1）育苗移栽技术。可缩短本田期，可采用温室、农膜、地膜等保温育苗技术。为缩短移栽的返青期，可采用营养钵、营养袋、营养块育秧技术。
2）运用套作技术。在前茬作物收获前于行、株间或预留空带内直接套播或套栽后茬作物，利用前后茬作物共生期弥补生长季节不足
3）运用免耕播种技术，减少农耗期，促进后茬作物及早播种， 4）采用地膜覆盖栽培、化控促熟技术等，使晚熟作物提前成熟。 5）运用作物晚播技术，通过增加播量和密度，减低产量损失。
六、我国主要复种多熟类型 1、二年三熟制
二年三熟制是指隔年复种，即二年内收获三季作物；
主要分布在降水不能满足连年复种要求的二熟制旱作地区； 主要复种形式：
春玉米～冬小麦一大豆（甘薯、绿豆、糜谷）； 春甘薯～小麦（或大麦）一芝麻（大豆、花生）； 冬小麦一大豆（绿豆、糜谷）～冬小麦一夏玉米； 冬小麦一夏闲～冬小麦～玉米。
淮北地区过去的二年三熟制是以一熟春玉米为先锋作物，玉米收后种小麦，第二年夏收后麦茬接作夏大豆，形成纯旱作二年三熟制
2、一年二熟制
主要分布在＞10℃积温3500～4500℃的暖温带和4500～5300℃的北亚热带，如黄淮海平原、汾渭河谷、江淮丘陵平原和西南 主要复种形式有：
麦田二熟：麦后复种玉米、大豆、花生、棉花、甘薯、烤烟等；
稻田二熟：麦一稻、油一稻二熟为主；有马铃薯～水稻和大豆一水稻排烟一水稻等。
3、一年三熟制
主要分布在中亚热带以南的湿润气候区
主要形式：
（1）双季稻三熟制：麦～稻一稻、油菜一稻～稻、蚕豆一稻一稻；甘薯一稻一稻、花生一稻一稻等（华南地区）。
（2）两旱一水三熟制：小麦／玉米一水稻；小麦一早稻一泥豆；小麦一水稻一花生等形式(长江三角洲地区）。
（3）旱地三熟制：小麦／玉米／甘薯（南方丘陵山区）。
第三节、间混套作
间作：同一田地于同一生长期分行或分带相间种植两种以上作物。 混作：同一田地同期混合种植两种以上作物。
套作：在前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物。 套作属于多熟型种植模式，混作与间作属多作一熟型
第四节 一、间混套作效益原理
利用作物组合技术，构建高功能的人工复合群体 人工复合群体是模拟自然群落空间成层性、时间演替性的群落；
间、混、套作在作物种类选配时，选择不同生态位的作物种类，有利于减弱竞争，加强互补，提高群体产量。间、混、套作选择空间、营养与时间生态位不同的作物搭配，特别是利用空间生态位差异组配的复合群体，增产效果显著。
间作套种利用的五大效应：异质效应、密植效应、边际效应、时空效应、补偿效应
1、异质效应：利用作物生物学特性的差异，将生态位不同的作物进行组合，使其在形态上“一高一矮”、叶型上“一圆一尖”、生理上“一阴一阳”、最大叶面积出现时间“一早一晚”、养分吸收上的喜磷喜氮结合等，组成一个互补的复合群体结构。
2、密植效应：利用作物形态学的不同，建立透光、通风的共生复合群体，提高种植密度。 ①透光。伞状受光，实现分层用光，能充分经济地利用光能； ②通风。高、矮相间，形成“走廊”，利于空气流通CO2供应。
苗期扩大全田光合面积，减少漏光损失；在生长盛期增加叶片层次，增强群体内部透光，减少光饱和浪费；在生长后期，提高叶面积系数，在整个生育期内提高了对光能与CO2的利用率。
3、边际效应：作物边行的生态条件不同于内行，由此而表现出来的特有产量效益称为边际效应。
共生的高位作物边行由于所处高位的优势，通风条件好，根系竞争能力强，吸收范围大，生育状况和产量优于内行，表现为边行优势或正边际效应。同时，矮位作物边行由于受到高位作物的不利影响，则表现为边行劣势或负边际效应。
边行优势在低肥稀植条件下，水肥条件改善是其增产的主要原因；而在高肥密植条件下，改善光及CO2供应条件则成为主要原因。
4、时空效应
时间效应：利用各种作物在时间生态位上的差异，发挥时间效应（因延长光合时间所起的增产增值效应）。
空间效应：是利用不同作物间冠、根在空间分布上的层状结构，充分利用空间生态小生境所起到的增产效应。
套作作物复合群体在时间上实现互补，时间效应突出；间混作也必须有一定的时间效用，国际上在间混作时也强调作物时间生态位差异和时间上互补，认为两个作物没有25％的生育期上的差别或者30～40天成熟期的间隔，间混作的好处可能不大。
5、补偿效应：间混套作复合群体中，由于多种作物共处，能减轻病虫、草害和旱涝风害，且当一种作物受害时，其它作物能充分利用未被受害作物利用的环境因素，以弥补受害作物的产量损失。这种效应就称为补偿效应。
6、化感效应：共生作物分泌物（代谢产物）之间相互生物化学影响
植物在其生育期间地上地下部分经常不断地向周围环境中分泌气态或液态的代谢产物，如碳水化合物，醇类、酚类、醛类、酮类、酯类、有机酸、氨基或亚氨基化合物，对周围的生物产生有利或不利的影响或互不影响。
作物之间通过生物化学物质，直接或间接地产生有利的相互影响，称为正对等效应，产生不利的相互影响，称为负对等效应。
如洋葱和棉花间作、套种，洋葱的分泌物挥发气体能抑制棉蚜活动；大蒜和油菜间作，大蒜素可使油菜菌柱病发病率大幅度下降；
还有一些作物的根系分泌物可作为另一种作物的养分，如豆类根系分泌物中含有多种氨基酸类，可被各类作物吸收利用，各类作物根系分泌的无氮酸类，同样能被豆类作物根系吸收利用，以平衡体内碳氮比。鹰嘴豆根、茎、叶分泌的草酸对蓖麻起抑制作用。
二、间混套作技术要点： 1、作物及其品种选配 1）生态适应性“大同小异”。要求作物对大范围生态环境条件的适应性要大致相同；但在各自生长发育的小生境适应性要有差异，才能缓解竞争，增强互补，发挥增产增收作用。
2）特征特性对应。要求作物的形态特征和生育特性相互对应，有利于作物在空间、时间和营养生态位上实现互补。如高低搭配，株型要紧凑与松散对应，叶片要大小尖圆互补，根系要深浅疏密结合，生长期要长短前后交错，水肥吸收异质互补等。
3）经济效益高于单作。作物组合产量增加与经济效益应一致。
2、田间结构配置
1）作物田间结构是指作物群体在田间的组合、空间分布及其相互关系，包括垂直结构和水平结构。 2）垂直结构是作物群体在田间的垂直分布，即间混套作作物冠层在田间的成层分布。 3）水平结构是作物群体在田间的横向排列，即作物密度、行数（行比）、行株距、幅宽、间距、带宽等组合。
3、作物生长发育调控技术
1）适时播种技术：采用育苗移栽、地膜覆盖栽培，促壮苗早发。 2）水肥管理：间混套作对水肥的竞争激烈，保证竞争劣势作物生育 3）化学调控技术：协调各作物生长发育，塑造理想株型和群体结构 4）防治病虫害：发挥间混作补偿效应的同时，要注意防止致害效应 5）早熟早收：促进高位作物早熟早收，为矮位作物提供良好环境
套作与间作的判别标准
中国的多熟种植中大量采用间套作技术，间作与套作在形式上往往没有绝对的界限。如在长江下游地区，春马铃薯和玉米可以组合成从间作到连作（共生期80～0d）的各种种植形式。由于间作和套作都有两作物的共生间作不增加复种指数，套作可增加复种指数焦点集中在如何确定间作和套作在共生期方面的区分标准。
增产机制和效果的本质差异：
（１）间作主要利用作物间的形态差异从空间方面提高对耕地的利用效果，合理间作可以提高耕地利用效率，土地当量比。
（２）套作主要利用共生作物生长发育的时间和形态差异，着重从时间维方面提高对耕地的利用程度，处理得当可以延长资源利用期（增收一季作物），大幅度提高耕地生产力。
（３）套作利用产量形成期优势获取产量作物产量主要来源于后期（产量形成期）的光合产物。大多数作物的产量形成期占总生育期的40％左右在生产实际中，如果套作的后茬作物在产量形成期以独立（或处于上位）生长为主，往往就能取得与单作相当的产量。在长江下游地区，3月中下旬在麦行套种玉米，玉米与小麦共生可达60～75d（占玉米全生育期的60％），产量仍可达6750～9000kg/hm2以上。所以这种种植方式往往被看作为套作。
间套作判别标准：后茬作物在产量形成阶段，独立（或上位）生长时期占全生育期的1/3以上即为套作，不足1/3的为间作。
上位：两种作物共生时，一种作物在高度和冠层受光方面具有明显的优势，称作上位。
上位生长：处于上位作物的生长状态，称作上位生长。
三、我国间套作主要类型与方式 1、主要间作类型与方式
（1）玉米与豆类、薯类作物间作：
主要方式为玉米//大豆、玉米//花生、玉米//甘薯、玉米//马铃薯 主要分布在东北--华北--湖北西部--川东、贵州、云南玉米种植带 （2）春小麦与玉米、大豆、薯类等间作：
主要方式为春小麦//玉米、春小麦//大豆、春小麦//马铃薯等 主要分布在我国春小麦种植区，增产效果显著。 （3）棉田、蔗田间作：
主要利用棉花、甘蔗行距较宽、前期生长缓慢和封垄晚特点，间作粮食、油料、蔬菜等作物 （4）与多年生作物间作：
主要方式有农林间作、果粮菜间作等；分布较广泛。
2、主要套作类型及方式 （1）麦田套作二熟：
主要方式小麦／玉米、小麦／棉花、小麦／花生、小麦／烟草等 主要分布在华北、西南、长江流域等地区 （2）麦田套作三熟
主要方式为小麦／玉米／甘薯，主要分布在南方丘陵地区旱地。 （3）粮饲套作
南方稻田晚稻套作紫云英，北方麦田套作草木栖、毛苕等
构建一个四季常绿的高光效复合群体，协调共生作物的时空竞争和透光与截光矛盾 1、有效增加了光合面积和延长光合时间，照光叶面积同时提高 1）变“双峰曲线”为“三峰曲线”，全年LAI提高24－34%，相当于扩大绿叶光合面积约350m2/日〃亩 2）全年维持良好的LAI动态，叶日积LAI〃D提高13－16%
3）群体结构呈“∪”型或“∧”型，可以容纳较高的叶面积，并实现叶面积(LAI)与照光叶面积(LAIs)的协调发展。平均LAIs高出30－38%，且LAIs/LAI比值大。
2、群体受光质量改善，空间利用层次加厚
1）小麦灌浆期，一麦一玉模式只利用90cm空间，而一麦二玉能利用2m空间。
2）从不同时期的群体比表面积的比较看，一麦二玉除春玉米出苗前一段时间，其余时间都明显大于一麦一玉模式
3）群体叶面积垂向分布相对下移，共生作物叶层结构得以互补，这样使群体垂直光分布均匀性提高，透光率增加
3、群体消光系数降低，光截获能力提高
1）复合群体由于冠层光垂直分布均匀化，群体消光系数降低，光截获能力增强。
2）复合群体消直光系数(Ks)从上午10:00到下午14:00的主要光照强度大的时间里，Ks值降低6—8%，有效促进了群体对光辐射的经济利用。
3）光截获量4—9月份平均值高16.5%；全年的光截获量多321.52MJ/m2，提高了18%，平均每天多截获光能2.15MJ/m2
（二）“麦/玉/玉”模式适宜的品种类型及其组合确定
1、首先是要求丰产性能好，能够充分发挥其高产潜力；其次要求耐密和抗到性能好，能适应间套作中的高密度种植；第三要求抗病、虫能力强，以减少田间病虫防治次数。
2、在各季作物的品种组合上，首先要保证各季作物的安全成熟，根据当地高积温条件及品种本身对热量的要求，这也是复种模式中的重要因素；其次尽可能减少共生期，减轻间套中共生作物之间的竞争矛盾，这是多熟模式成败的关键。
3、确定了“麦/玉/玉”模式品种搭配为“早中熟—中晚熟—早中熟”。即冬小麦选用高产、抗病、抗倒的早中熟品种；春玉米选用紧凑耐密、高产抗病的中晚熟品种；夏玉米选用紧凑耐密、高产抗病的早中熟品种。 “麦/玉/玉”模式中春玉米适时播种及育苗移栽技术的突破
（三）“麦/玉/玉”模式中春玉米适时播种及育苗移栽技术的突破
1、地膜覆盖直播技术：促进其早发早收，减少与夏玉米共生的天数。河南扶沟测定，覆膜春玉米可多争取积温150℃，提早抽雄10天，提前成熟7天。
2、营养钵育苗移栽技术：适宜的春玉米移栽期为4月上旬，适宜苗龄是3叶一心。
3、盘育乳苗地膜移栽技术：盘育乳苗采用水稻育秧塑盘(468孔)作为苗床，每孔精播一粒种子覆土，在塑料棚盖薄膜育苗，1叶1心开始炼苗，苗龄第2叶达到第1叶长时移栽。大田栽前施肥，并用地膜覆盖。江苏扬州测定，比直播春玉米可早播17天，早熟9天；比营养钵育苗早播12天，早苗6—8天，早熟6天。
第四章、作物轮作与连作
轮作：在同一田地上在不同年际之间有顺序地轮换种植不同种类作物的种植方式。 倒茬：生产上把轮作中前茬作物与后茬作物的轮换，也称“换茬” 连作：在同一田地上连续种植同种作物的种植方式。
单作轮作：小麦―→大豆―→玉米―→小麦（一年一熟，三年一轮）
复种轮作：
春玉米－→小麦－花生－→春玉米（两年三熟，两年一轮）；
小麦－水稻－→小麦－水稻―→蚕豆－水稻（一年两熟，三年一轮）； 小麦－水稻―→大麦－棉花－→小麦－水稻（一年两熟，两年一轮）
时间上的轮换：就是一块地上逐年轮换种植不同作物； 空间上的轮换：就是同一作物每年在不同的田块上种植。 两者紧密结合，时间轮换和空间的轮换顺序是一致的。
水旱轮作
大麦－水稻－水稻－→马铃薯/玉米－水稻－→大麦－水稻－水稻（一年三熟，两年一轮）； 玉米－玉米－→水稻－水稻－→玉米－玉米（一年两熟，两年一轮）； 仅考虑相连年度关系，年度间的变化。将全年考虑为一个整体。 小麦—水稻―→小麦—水稻X 小麦－花生－→小麦－花生X
第一节轮作倒茬的作用及其应用 一、轮作倒茬的作用 1、有效减轻农作物的病虫草害
农作物的病原菌一般都为专性寄生菌类，害虫也有一定的专食性和寡食性，有些杂草也有其相应的伴生者
和寄生者；如果连续种植同种作物，通过土壤传播的病害必然会大量发生。
通过实行作物轮作，更换病虫草害寄主，改变其生态环境和食物链组成，使之不利于某些病虫的正常生长和繁衍，从而达到减轻农作物病虫害目的。
水旱轮作生态条件改变相当显著，防治病虫草害的效果尤为突出。在水田阶段能使旱田病虫草害消失或减少，转为旱田栽培时，可减轻水田病虫草害。
打断部分生态环境条件的连续性，扰乱原有交替步骤和顺序，寄主、传播媒介，残存环境等遭破坏。 土传病害：小麦全蚀病，棉花枯黄萎病，甘薯黑斑病 虫害：蛴螬
杂草：麦稻两熟田的看麦娘，大豆的菟丝子，稻田的稗草
2、协调和均衡地利用土壤养分和水分
各种作物的生物学特性不同，从土壤中吸收养分的种类、数量、时期和利用率也不相同。将营养生态位不同而又具有互补作用的作物轮作，可以协调前、后茬作物养分供应和均衡利用土壤养分
禾谷类：氮多豆科：氮多、磷多油料：磷多纤维类：氮多块根块茎类：氮多，钾多
不同作物需水数量、时期和吸收能力也不相同。将水分适应性不同的作物轮作能充分而合理地利用全年自然降水和土壤中贮存的水分，对农田高效用水有重要作用。
各种作物根系深度和发育程度不同，根系浅的主要吸收利用土壤上层的养分和水分；根系深的可从深层土壤吸收养分和水分。将不同根系特性的作物轮换，可全面地分层利用土壤养分和水分。
对土壤中难溶性磷吸收能力：小麦、玉米、棉花少；油菜、荞麦、燕麦多 对土壤中水分吸收能力：水稻、玉米多；谷子、甘薯少 土壤中根系深度：水稻、谷子、薯类浅；豆类、棉花深
3、改善土壤理化性状，调节和提高土壤肥力
作物的秸秆、残茬、根系和落叶是补充土壤有机质和养分的重要来源。禾本科作物秸秆量大、有机碳含量多，豆科作物、油菜等落叶量大，含氮量高。进行禾、豆轮作，可利用豆科作物的生物固氮维持土壤的氮素平衡，利用谷类作物和绿肥牧草残留的茎叶、根茬维持和提高土壤有机质平衡，增进土壤肥力。
作物轮作换茬还具有改善耕层理化性状的作用。密植作物的根系细密，数量较多，分布均匀，土壤疏松结构良好；
深根性作物和多年生豆科牧草的根系对下层土壤有明显的疏松作用；水旱轮作还有利于减轻土壤容重，增加土壤孔隙和通透性，促进氧化反应，防止稻田土壤次生潜育化过程，消除土壤中有毒还原性物质的积累，对改善稻田土壤理化性状有显著效果。
在水土流失地区，有多年生牧草作物参加轮作，可增加土壤团粒结构，有效地保持水土；在盐碱地区可降低土壤盐分含量。
4、有利于合理利用农业资源，提高经济效益
根据作物的生理生态特性，在轮作中前后作物搭配，茬口衔接紧密，既有利于充分利用土地和光、热、水等自然资源，又有利于合理均衡地使用机具、肥料、农药、灌溉用水以及资金等社会资源；还能错开农忙季节，均衡投放劳畜力，做到不误农时和精细耕作。
由于轮作具有培肥地力和减轻农作物病虫草害的作用，无须肥料、农药、劳力等资源的过多投资，只需作物合理的轮换就可获得与连作在高投入条件下相当的产量，降低了生产投资成本，提高了经济效益。
二、轮作在农业生产中的地位
1、在低投入传统农业阶段，轮作的主要作用集中体现在地力培养上。
1）在养分供应上，传统农业施肥少，依靠轮作培养地力。依靠禾豆轮作中豆科作物的生物固氮维持土壤氮素平衡；依靠谷类作物和绿肥牧草残留的茎叶、根茬及施用有机肥等维持土壤中有机质的平衡。“倒茬如上粪”、“要想庄稼好，三年两头倒”。
2）在水分供应上，旱地农业通过轮作协调土壤水分平衡使用。连续种植高耗水作物，土壤水分供应不够而减产，需要进行换茬或休闲恢复地力。
3）在病虫草害控制上，由于缺乏化学农药，需要依靠轮作的茬口替换减轻病虫草危害。
欧洲三圃制：冬谷物（小麦、黑麦）→春谷物（春小麦、燕麦）─→休闲
2、在高投入的现代农业阶段，轮作的上述作用受到了削弱，生产中的地位下降 1）随着化肥的大量使用，改变了传统的培肥土壤肥力方式；
2）杀菌剂、杀虫剂和除草剂等各种农药对付连作导致的病虫草害，而且日益成为现代作物生产的主要手段；
3）灌溉发展使农田水分调控变得容易；
4）轮作地位下降，基本被连作所替代，成为过时的作物生产技术。
3、在现代持续农业体系中，轮作作用重新受到重视
轮作在替代农用化学品方面的作用独特，效果显著。由于现代农业中农用化学品在高能耗、高成本、高污
染等方面的负效应逐步引起重视，轮作被认为是可持续农作技术中的重要内容。
轮作在病虫草害控制上仍确实有着化学农药无法替代的作用，特别某些障碍性病虫草害，如大豆紫斑病、花生褐斑病及棉花枯黄萎病等，即使应用最新型的农药也无济于事，但轮作效果明显
三、轮作的主要类型与方式 1、轮作类型
撩荒轮作：是原始轮作形式，采用耕种与撩荒相轮换，利用自然植被恢复地力。在原始农业阶段和现在落后地区采用。
休闲轮作：在轮作中有一定比例的全年休闲，利用休闲蓄纳雨水，熟化土壤，恢复地力，是一种生产水平较低的轮作制度。
换茬轮作（倒茬）：将不同作物进行轮换种植，包括禾谷类作物之间的轮换，也包括禾谷类作物与豆科作物之间的轮换。
草田轮作：将多年生牧草作物与大田作物进行轮换种植，恢复和提高土壤肥力。在人少地多和畜牧业比重大的地区适用。
禾豆轮作：一年生豆科作物与禾谷类作物轮换种植。在我国旱作地区运用的历史长、范围广。
水旱轮作：水稻（水田）与旱作物（旱田）交替种植的轮作类型。 复种轮作：二年三熟轮作、一年二熟轮作和一年三熟轮作。
2、轮作周期：轮作实施一周所需要的年数。
轮作周期2～5年为短周期轮作，轮作周期6年以上为长周期轮作
轮作的制订：1、确定轮作的种类、数目和轮作面积；2、确定每一轮作中适宜的作物和面积；3、确定轮作周期的年限；4、确定作物中作物轮换顺序。
轮作和换茬是保持和提高耕层土壤肥力的措施之一，但是究竟轮作与肥力的关系如何？是否一切轮作本身都能够保持和提高耕层土壤肥力？这是不一定的，决定于轮作周期中的作物组成，以及相伴随的农业技术措施。
在合理轮作的基础上，结合施肥措施，就可以减少土壤中氮素和腐殖质的损失，达到平衡甚至不断提高肥力水平。
在化肥工业高度发达的今天，也应重视轮作。如美国的玉米带长期的玉米轮作，加之耕作管理不当，土壤侵蚀加重、病害严重，产量下降，迫于这些原因，农场主不得不缩短玉米连作年限，实行如玉米→玉米→燕麦或小麦→三叶草四年轮作或玉米和大豆轮作。很多的长期实验表明轮作较连作增产，即使大量施化肥轮作也有增产作用。
第二节作物茬口特性及其应用 一、作物的茬口及茬口特性
茬口是作物在轮连作中给予后作物以种种影响的前茬作物及其茬地的泛称，它是作物轮作换茬的基本依据。
茬口特性是指栽培某一作物后的土壤生产性能，是在一定的气候、土壤条件下栽培作物本身的生物学特性及其措施对土壤共同作用的结果。根据不同作物的茬口特性，选择作物并组成适宜的轮作顺序，形成特定的轮作方式。
二、作物茬口特性的形成和评价 （一）影响茬口特性形成的因素
1、时间因素：前作收获和后作播种、移栽季节的早晚，是茬口季节特性的表现。 一般前作收获早，茬地有一定的农闲期，有充分的时间施肥与整地，称为“早茬”；反之则差，称为“晚茬”。 作物茬口季节特性对后作影响时间较短，一般只影响一季后作物。
2、生物因素：包括作物生育本身特性、病虫杂草和土壤微生物区系及活动等。
不同作物收获后茬地土壤有机质和各种营养元素含量不同，表现出不同的茬口肥力特性。豆类、瓜类、芝麻等作物茬口有效肥力高，称之为“油茬”或“黑茬”；甘薯、养麦等作物种植后对土壤有效肥力消耗多，称为“白茬”；玉米、麦类等茬口称为“平茬”。
不同的作物微生物区系、种类和数量不同，对后茬作物表现有益或有害。如绿肥茬小麦地的根际细菌数、土壤细菌数与土壤固氮菌数量明显高于夏玉米茬和休闲茬小麦地；耕层土壤腐殖质含量和全氮含量也显著高。
前茬作物病虫害严重，对同科、同属的后茬作物就是不良的茬口。如禾本科杂草多的茬地，尤其不适宜种植谷子；病虫杂草严重的农田，作物多年连作，其不良后果还有积累作用。
3、栽培措施因素：作物生长过程中所采取的各项农业技术措施，如土壤耕作、施肥、灌溉、施农药等对
作物茬口特性形成有深刻影响茬口特性的好坏最终体现在后茬作物的生长上。
（二）茬口评价
1、富氮类作物与富碳耗氮类作物：富氮类作物主要是豆科作物，对土壤增氮和平衡土壤氮素的作用，成为麦类、玉米、水稻及各种经济作物的良好前作。富碳耗氮类作物主要指禾本科作物，一般从土壤中吸收的氮素比其它作物多，生物量大，还田的根茬、茎叶数量也多，可把长期固定的大量碳素投入到土壤中去，因而有利于维持或增加土壤有机质的数量。
2、耗地作物与养地作物：甜菜、马铃薯等块根、块茎类作物生物产量高，但大部分都随产品或副产品移出田间，吸收养分多，对土壤钾和氮吸收量大，属于耗地作物。豆类、油菜、芝麻等作物或能固氮，或有大量的落叶、落花、根茬归还土壤，称之为养地作物。
3、密植作物与中耕作物：密植作物如麦类、谷子、大豆、花生以及多年生牧草等，枝叶茂密，覆盖面积大，有利于防止和减轻土壤水蚀和保持土壤良好结构。中耕作物在生育期间进行农田耕作，有利于土壤通透性改善，如玉米、高粱、棉花、马铃薯等。
第三节连作及其应用
连作在生产上大面积、长期运用，会产生一系列问题，但生产上连作现象也很普遍。因此，连作的利弊是相对的和有条件的，运用得当，可以获得较好的经济效益；否则，将受到危害。
在南方水田中有春季栽早稻，早稻收获后秋季再栽晚稻；或者在旱地上春季种春玉米，收获后再种夏玉米，分别称为双季连作稻和双季连作玉米均属年内连作。
在一年一熟地区，连年在同一块地上种植玉米、小麦、高梁或棉花者，则属于年间连作。
一、不同作物对连作的忍耐程度
1、忌连作作物：连作时作物生长严重受阻，植株矮小，发育异常，减产严重，甚至绝收。如茄科作物：马铃薯、烟草、番茄；葫芦科的西瓜及亚麻、甜菜等，其忌连作的原因是特殊病害和根系分泌物的致害作用，通常需要间隔5～6年以上方可再种。
2、不耐连作作物：以禾本科的陆稻，豆科的豌豆、大豆、蚕豆、菜豆，麻类的大麻、黄麻，菊科的向日葵，茄科的辣椒等作物为代表，其对连作的反应仅次于忌连作作物。长时间连作，生长发育受到抑制，造成大幅度的减产。这类作物连作障碍多为病害所致，需间隔3～4年再种植。
3、耐短期连作作物：甘薯、紫云英、营子等作物，对连作反应的敏感性属中等类型，生产根据需要实行短期连作，在连作2～3年时受害较轻。
4、耐连作作物：如水稻、甘蔗、玉米、麦类及棉花等作物，在采取适当农业技术措施的前提下耐连作程度较高，其中又以水稻、棉花的耐连作程度最高，在施足肥料的情况下，可长期连作。
二、连作障碍分析
1、连作导致营养物质的偏耗。
特定作物对矿质营养元素吸收的种类、数量和比例是相对稳定的，该作物长期连作，势必导致土壤中吸收量大的元素严重匾乏，土壤养分比例的失调，作物生长发育受阻。 2、连作导致土壤水分大量消耗。
某些作物吸水量大，连作时易造成土壤水分大量消耗，导致水分不足而减产。
如甜菜、向日葵吸水量较多，如连作甜菜、向日葵更显得土壤水分不足，影响保苗。
向日葵连作还会加重土壤干旱，因向日葵是耗水多的深根作物，根系吸水能力很强，向日葵一生总耗水量为435mm ，比玉米耗水多16.0％，比谷子多57.0％。在干旱的年份，干旱层可延续2－3年。 3、连作导致有毒物质积累。
作物生长过程中的分泌物，尤其残体分解物对自身生长发育有强烈抑制作用。”如大豆连作造成有机酸类物质积累，产生抑制；稻田连作会导致还原性有毒物质如Fe、Mn还原性物质H2S的积累，抑制和毒害水稻根系生长。
4、连作导致土壤物理性状恶化。
某些作物或复种方式连作，如双季稻连作，土壤淹水时间长，土壤大孔隙减少，容重增加，通气不良，土壤次生潜育化明显，物理性状恶化。
5、连作导致病虫草害加重。
连作时，某些土壤传染的病害显著加重；某些害虫虫口密度增大，危害加剧；某些伴生性和寄生性杂草的危害累加效应突出，均可导致产量锐减和品质下降。 6、连作降低土壤的供肥能力。
连作导致土壤微生物种群数量与比例失调和土壤酶活性下降，致使作物减产。
三、连作弊端的消除途径：
1、及时足量施肥和灌溉，可以消除连作营养偏耗和水分不足。
2、及时合理使用各种农药，可以缓解连作造成的病虫草害和土壤微生物区系变化带来的障碍。 3、有计划地进行品种更换，用抗病虫耐瘠薄高产品种代替感病虫品种，减轻连作的弊端。
4、采用适宜有效的土壤耕作措施，改善土壤理化性状，促进有毒物质分解，调节土壤微生物活动状况，提高土壤供肥能力。
5、凡是有利于控制病虫蔓延和杂草滋生的各种农业技术措施都可缓解连作的危害。
四、连作的应用
轮作通常是有益的，连作是有害的，但生产上仍需要连作。原因：
1、社会需要决定连作。
粮、棉、糖等作物社会需要量大，不实
行连作便满足不了全社会对这些农产品的需求。 2、资源利用决定连作。
在特定的资源条件下最适宜栽培某种作物，不可避免地出现该作物的连作。如南方水稻连作、黄淮海小麦一玉米复种连作。
3、经济效益决定连作。
一些不耐连作的经济作物如棉花、烟
草等，由于经济效益高，轮作换茬年限缩短，最终导致连作。 4、作物结构决定连作。
在商品粮、棉、蔗基地，这些作物在轮作计划中占绝对优势比重，基地内作物种类单一化，导致商品性作物的多年连作或连作年限延长。
5、作物的耐连作特性及新技术应用为连作提供了可能。 不同作物和不同品种对连作的反应敏感性有差异，连作弊端少、减产幅度小的作物和品种可以适当连作; 可采用物理的、化学的、农业的新技术消除连作障碍。
克服连作弊端新技术
物理技术：采用烧田熏土、蒸气消毒、激光处理及高频电磁波辐射等进行土壤处理，杀死土壤病菌、虫卵及草籽，消灭土壤中的障碍微生物，减少土壤毒质。
农业技术：采用先进的植保技术，以新型高效低毒的农药，除草剂进行土壤处理或茎秆叶片处理，可有效地减轻病虫的为害。应用乙醇、氨水、H2O2洗涤土壤，消除土壤残留毒素；增施化肥及有机肥，保持土壤有机质与养分的动态平衡。
化学技术：通过合理的水分管理，冲洗土壤毒质；实行水旱轮作，改变农田生态环境，均可有效地防止多种连作障碍的出现。选用抗病虫的高产良种，并实行有计划的品种轮换，也可缓解连作障碍的形成，使连作年限适当延长。
五、主要连作类型
小麦连作制：春小麦连作主要分布在东北平原地区；冬小麦连作主要分布在北方无灌溉的冬麦区。 玉米连作制：主要分布在辽东半岛和黄淮海北缘地区。
水稻连作制：单季稻连作南北方都有；双季稻连作分布于南方稻区。 棉花连作制: 主要分布在新疆棉区。
麦一稻复种连作制：主要分布在淮河以南及长江两岸。
麦一玉复种连作制：主要分布于黄河流域南部平原区和长江流域山地。
第五章土壤耕作
第一节土壤耕作技术原理 一、土壤耕作史简单回顾
农田土体主要层次：
1、表土层：约0～10cm，受气候条件和耕作栽培措施影响较大。覆盖层（0～3cm），种床层（3～10cm） 2、稳定层:（10～20，30cm）,又称根系活跃层，一般根系分布较多，是作物对养分、水分、空气要求的敏感地带。该层的土壤物理性状、蓄水和保水和供水供肥能力对作物生长发育有重大影响。
3、犁底层：在土壤深耕时，常因农具力的作用和底土塑性较强，在耕层和心土层之间形成了容重较大，封闭式的犁底层。犁底层减弱了耕层和心土层底能量和物质流通。 4、心土层：（30－50cm）土壤结构紧密，受外界影响较小，肥力因素较为稳定，物质转化慢，对耕层肥力和作物生长有影响。
耕层（熟土层）：农业耕作经常作用的土壤、也是作物分布的主要层次，通常厚约15～25cm。
二、土壤耕作的任务：
1、调整耕层三相比；2、创造深厚的耕层与适宜的播床；3、翻埋残茬、肥料和杂草；4、消灭病虫害
1、调整耕层三相比
作物对耕作层的要求：协调的水、肥、气、热的土壤环境 有关指标：
孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度 松紧度与容重、机械阻力
耕层土壤的三相矛盾：
（1）水气矛盾 固相、液相、气相 （2）水热矛盾
土壤含水多，土壤温度升降慢，变化平稳； 土壤水分少，空气多，地温升温快。 （3）水肥矛盾
水气、水热矛盾影响到土壤微生物的种类和生物化学活性强度以及养分的积累和释放。土壤水分、温度和空气适宜时，微生物活动旺盛，有利于土壤养分的供应。
2、创造深厚的耕层与适宜的播床 （1）深厚的耕层
深厚的耕层，有利于作物根系发育，进而促进地上部分生长而增产；土壤养分供应充足，增大根冠比。
耕层加深具有一定的难度
机械动力、作业成本、气候、土壤 作物增产与耕层加深不呈直线相关 增加耕层必须与施肥配合
（2）适宜的种床：
1、平、碎：地面平整，土壤表面无坷垃 2、上虚下实
3、低湿地要作畦、作垄；风沙区保持一定的粗糙度，开沟作垄；干旱半干旱地区，表土层不要太松；气候寒冷地区，垄作提高地温；坡耕地，等高种植沟垄种植减少水土流失 4、翻埋残茬、肥料和杂草 5、消灭病虫害 6、调整耕层三相比
7、创造深厚的耕层与适宜的播床 8、翻埋残茬、肥料和杂草
三、土壤耕作的实质（中心任务）：使水、肥气热等因素协调供应作物，关键是土壤三相的比例适宜，土壤固相、液相、气相在耕层达到合理的位置和结构，即耕层构造的各要素之间比例协调。 耕层构造：耕层内各个层次中矿物质、有机质与总孔隙之间及总孔隙中毛管孔隙与非毛管孔隙的比例关系。
第二节、土壤耕作措施
一、土壤耕作措施与作用
（一）土壤耕作措施对土壤的影响
1、松碎土壤；2、翻转耕层；3、混拌土壤；4、平整地面；5、压紧土壤；6、开沟培垄，挖坑推土，打埂作畦
二、土壤耕作措施的主要类型及作用 基本耕作（初级耕作）：入土较深，作用强烈、能显著改变耕作物理性状，后效较长的一类耕作措施，如翻耕、深松耕、旋耕。
表土耕作（次级耕作)：在基本耕作的基础上采用入土较浅，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和生产条件的一类土壤耕作措施，一般不超过10cm。
（一）基本耕作
1、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。
（1）翻耕对土壤的作用：
①、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。
②、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。
③、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）。
（2）翻耕的优缺点
优点：使土壤耕层上下翻转后比较疏松，有利于接纳雨水，翻埋杂草、肥料与根茬；增加耕层厚度，提高土壤透气性，促进好气性微生物活动和养分矿化。
缺点：人力物力消耗大，加剧了土壤流失（尤其是坡耕地），蒸发强烈，影响及时播种，在非宜耕地上易形成大土块不利于种子发芽出苗等。
（3）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。
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B·P·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。
（4）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。
（5）翻耕深度 一般情况下：
①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。 ②土层较薄，砂质土，心土层较薄或有石砾的土壤不宜深耕。 ③水田翻耕深度不宜超过犁底层。
④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。⑤翻地越深，生土翻到地面也越多，不利于作物的生长发育。⑥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。⑦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。
（6）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2—3年后效，灌溉农田有1—2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。
当前，我国耕翻深度，畜力犁一般为13-16cm，机引犁为20-22cm。耕翻越深，耕作效率越低，成本越高。因此，深耕时必须考虑到经济效益，目前以不超过25cm为宜。不同国家对耕翻深度的看法也不同，美国认为15-16m偏浅，英国、德国认为18-20cm适中,日本认为25-30cm偏深．
总之，耕翻深度的确定要考虑气候、土壤状况、作物特点与要求、农机具性能及经济效益等诸因素。由于我国实施联产承包责任制后，每户农民的耕地规模较小，机具动力也较小，造成土壤耕作深度均变浅。
2、深松：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25—30cm，最深为50cm。
深松的作用特点：
（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。
（6）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。
3、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。
旋耕的深度与时期：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16—18cm，故应列为基本耕作措施范畴。实际运用中常只耕深10—12cm，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。
（二）表土耕作：
1、耙地(harrowing):浅耕灭茬，破碎垡块或坷垃，破除板结，除草，增强麦苗抗性
圆盘耙、钉齿耙、弹齿耙
时间：收获后、翻耕后、播种前、播后出苗前、幼苗期
2、耱地（dragging）：耙地后地平土、碎土作业，一般用于表土。耱可以联结在耙后面，可以在播种后。
碎土、轻压、防止透风跑墒等，水田平整田面，细碎土壤
3、中耕（intertill）：作物在生长过程进行地表土耕作措施，起到疏松表土、保水、减少地面蒸发、湿润地区蒸散水分地作用，调节地温，消灭杂草等。
4、镇压（packing)：压紧耕层，压碎土块，平整地面。应用时应注意土壤水分含量，镇压后表土不产生结皮，同时表面有一层干土层。 5、作畦（bedding）：一般播种前进行，力求大小一致，排灌自如。 6、起垄（ridging）：垄作地一项主要作业，有利于提高地温，防风排涝，防止表土板结，改善土壤通气性，压埋杂草。
（三）土壤耕作措施的选用与配套 1、看天
2、看地：地貌、土壤、耕性
土壤耕性：影响耕作地难易和耕作质量的土壤属性。 宜耕期：土壤适于耕作的时期。
影响土壤耕性的因素：质地、有机质含量、土壤结构、土壤水分等
3、看作物：不同作物要求耕层深度、紧实度等，因而土壤耕作应因作物有别。 4、经济效益
三、水田土壤耕作
水稻对耕层土壤的要求：1、一定深度而松软的耕层；2、保持一定的水层；3、地面平整。
南方以秋耕、冬耕、春耕、夏耕和插秧后土壤耕作 北方主要以翻耕法为主，秋季耕翻晒垡，不耙耱
冬季冻融，散碎土垡，次年春干耙两次或一次，诱发杂草，然后水耙一、二次，平整地面，保持水层，插秧前纵横3－5遍耙。插秧后视田间杂草情况中耕。
（一）水稻土的剖面特点：
由于各地水稻土都是在淹水条件下发育的，虽然原土类各式各样，淹水时期有长有短，但其剖面构造有本质上的共同点。
耕作层（淹育层） 犁底层
心土层（渗育层）
1、耕作层（淹育层）
由于这一土层上有水层和经常受农业技术措施的影响，耕层结构中液相占比例较大，而气相在0-5厘米土层尚有一定的比例，5—15厘米以下比例较小。再落干一周后，气相显然增加。因此，水稻生育期耕层的氧化还原电势变幅较大。
2、犁底层
水稻土的犁底层和旱田的犁底层一样，具有难以透气、透水作用。
在地势较高、土壤质地不粘或偏沙性，犁底层可防止漏水和避免养分淋洗的损失。在低湿地、粘质土壤或老稻田，犁底层厚而且更加紧实。
3、心土层（渗育层）
水稻土的心土经常受灌溉水浸润或淋洗影响而形成的层次。水分在这层的停滞时间很短，受水浸泡时间不长而常达非饱和状态。但这一层受淋溶影响，土色偏黄或稍带灰色。
干时呈大块状，垂直裂缝明显，结构体上可见少量的锈纹、锈斑。有的土壤在强度淋溶条件下形成渗育层。称为“白土层”或“灰漂层”，其厚度约10-20cm。
（二）水稻对土壤耕作的要求： 1、一定深度的耕作层
水稻地上部和地下部的生育是互相制约的,要获得丰产，就得使地下部根系充分生长，有强大的吸肥、吸水能力。
水稻根系能否在土壤中自由伸展，和土壤的理化性状与耕层有密切关系，耕作层浅的容水肥量少，根系集中在土壤表层，吸肥体积减少，易引起倒代，严重影响产量，因而一定深度的耕层是水稻高产的基础。
2、松软的耕层
有了一定的耕层并不足以说明已具备了根系生长的一切条件，良好的三相比例关系，也是根系充分生长所具备的肥力条件。淹水时，土层膨软紧密，无硬土块，能保肥蓄水和气体交换。落干时，土层疏松细密，既不板结，通气性和导热性良好，有利于微生物活动和养分分散。反之，则反。
3、较充分的含氮量，能保证后期根系寿命。
4、地面平整。
5、土壤中无杂草种子及多年生杂草地下繁殖器官。
（三）水田土壤耕作
1、平翻耕法是世界范围内的水田传统耕法，由于水稻土阻力大，翻深在14-15cm 。 秋翻：熟化时间较长。有利于解除土壤还原状态，但阻力大。 春翻：一般在化冻15cm左右立即进行。阻力比较小。 泡田：灌水。
耙地：水耙和旱耙相结合。
优点是耕层深，缺点是不平。耙地次数多，机插是否可翻的过深。
2、旋耙：用旋耕机旋后，耙地。
优点：无开闭垄，利于耙地，整平，节省泡田用水。 缺点：耕层浅，有越旋越浅的趋势。
3、旋耕深松：加深耕层。缺点是：渗透加大，不适于井灌。 4、免耕法 免耕直播、免耕抛秧
四、保护性耕作
保护性耕作（保持耕作）：在一季作物之后地表残茬覆盖至少为30%，使土壤侵蚀控制约在50%的耕作和种植体系。 国内目前尚无明确的定义，保护性耕作一般指为减少水土流失，水蚀、风蚀等土壤侵蚀而实施的保护性耕作措施。
保护性耕作的前身叫“免耕法”
保护性耕作：1、2、3、4、5、6、7、8、9。
1、免耕：作物播前不用犁、耙整理土地，直接在茬地上播种，播后作物期间不使用农具进行土壤管理地耕作方法。
免耕的三个技术环节：覆盖、免耕播种、应用广谱性除草剂
2、少耕：在常规耕作基础上尽量减少耕作次数或在全田间隔耕种、减少耕作面积的一类耕作方法。
3、等高耕作法：在坡耕地上，耕作播种沿等高线进行，所形成的等高小垄与作物作为减缓水向下流动的障碍物，减少径流，减少水蚀，增加土壤水分，起到水土保持的作用。
4、沟垄耕作法：通过耕作在地面上形成较大的沟和垄，能够有效地控制土壤侵蚀地一类耕作法，一般也是按等高线进行，适于在较大坡度的耕地采用。
5、残茬覆盖耕作法（mulch tillage）：在地表保留一定数量的作物残茬或秸秆，以保护土壤，减少大量地土壤损失。
6、防风蚀耕作：防风保土保水保苗是风沙土耕作地重要问题。在风沙土区应特别注意防蚀耕作，如垂直主风向耕翻，保持犁沟与垡垄不平整，增加地表粗糙度，减弱风力。
7、深松耕作 8、带状耕作 9、垄作法 垄作
1、地面特征：垄作耕法是创造人为小地形，常年垄型。在作物收获后，垄高约为14—18厘米，标准垄型为方头垄。
2、农具：畜力农具主要是大犁。铁制三角形犁铧有3-4种规格可用于垄翻，播种，中耕等作业，一具多用。
垄作耕法的评价：
（1）垄作耕法适应东北地区降雨形特点，春雨少须防旱，夏季雨水集中须防涝。垄体中四种不同紧实部位即防旱又防涝；
（2）垄作耕法适应东北地区春季温度低，人为创造小地形，可增加表面温度。日间温度高于平做，夜间低于平作；
（3）防风蚀：东北地区春季风速较大，而且大风日数较多，垄体紧实和垄上有残茬构成降低风速的障碍物，同时可截留风中携带的土粒；
（4）有较好的防除杂草体系垄作耕法的除草体系是先发治草，将除草措施安排在封垄前及秋后，减少封垄后的杂草生长和结实。 （5）耕种结合耕管结合；
（6）肥沃土集中，垄作将肥沃土集中于垄台，加厚了肥沃的耕层。垄体高出地面，便于气体交换。 （7）垄作耕法主要农具是大犁，它可以一具多用，可进行播种、深耕和中耕。
垄作耕法缺点： （1）有垄作耕法受农具限制，耕作层浅（10-12厘米），封闭波状犁底层； （2）大犁耕地作业效率低，缺少现代农具；
（3）宜苗期生长，不适宜后期生长。
根据对土壤的影响程度可以将保护性耕作技术划分为3种类型：
①以改变微地形为主：包括等高耕作、沟垄种植、垄作区田、坑田等；
②以增加地面覆盖为主：包括等高带状间作、等高带状间轮作、覆盖耕作（包括留茬或残茬覆盖、秸秆覆盖、砂田、地膜覆盖等）等；
③以改变土壤物理性状为主：包括少耕（含少耕深松、少耕覆盖）、免耕等。
保护性耕作的作用：保土作用、培肥作用、节水作用、增产作用、增效作用。
保土作用 保护性耕作减少了土壤的翻动，加上秸秆覆盖作用，可以有效地控制土壤侵蚀，减少水土流失。众多研究表明, 免耕可大大减少土壤侵蚀甚至为零。Blevins长期试验结果表明, 不传统翻耕相比，免耕土壤侵蚀量减少94.15%；由于地表覆盖秸秆戒作物残茬，增加了地表的粗糙度，阻挡了雨水在地表的流动, 增加了雨水向土体的入渗，从我国北方多点试验示范结果看,保护性耕作可以减少地表径流50%～60% , 减少土壤流失80% 左右，减少田间大风扬尘50%～60% 。
培肥作用 保护性耕作减少了对土壤的扰动，可以保持和改善土壤结构。据朱文珊等研究表明，免耕土壤土壤孔隙分布较合理,在全生育期内都能保持稳定的土壤孔隙度且土壤同一孔隙孔径变化小，连续性强，有利于土壤上下层的水流运动和气体交换。免耕可以显著改善了土壤化学性状，土壤有机碳显著提高，同时可提高土壤表层的N、P和K 含量, 但下层土壤差别丌大,免耕还可增加土壤生物和微生物数量和活性，Edwards和Hendrix等人认为土壤中微动物特别是蚯蚓的数量和活性增加, 蚯蚓在土体中的翻动可改善土壤结构, 蚯蚓的残体可增加土壤有机质含量.
节水作用
由于地表秸秆可以减少太阳对土壤的照射, 降低土壤表层温度，秸秆覆盖又阻挡水汽的上升, 因此免耕条件下的土壤水分蒸发大大减少，据多年结果表明，免耕比传统耕作增加土壤蓄水量10%，减少土壤蒸发约40%，耗水量减少15%，水分利用效率提高10%；李立科研究表明，采用小麦秸秆全程覆盖耕作技术，可以使自然降水的蓄水率由传统耕作法的25%～35% , 提高到50%～65%, 每亩地增加60～120mm 水分.
增产作用 合理、适宜的保护性耕作措施可以提高作物产量，据中国农业大学保护性耕作研究中心的研究结果，保护性耕作能使玉米增产4.1%，小麦增产7.3%，小杂粮增产11.2％，大豆增产32%。张海林等研究在华北平原夏作一季免耕夏玉米产量比传统耕作提高10％以上；顾克礼等人在江苏稻麦两熟区的研究表明，超高茬麦田套稻产量由于无需秧田，比常规稻作增加种植面积10%～15％，复种指数提高一成以上，通过合理的水肥运筹，具有较大的增产潜力；杨光立等在湖南双季稻区对稻草免耕覆盖还田栽培晚稻的研究表明，每公顷比无草翻耕增产稻谷948kg，增产14.8％，比稻草翻耕田增产582kg.
增效作用
以北美洲为例,一个203hm2的农场,免耕可节省225小时工作时间,相当于节省4 周工作时间(以每周60h计),可节省油耗6624升。据李洪文研究认为保护性耕作节本增收总效益在一年一熟地区为225元/ hm2以上，一年两熟地区达945元/hm2以上；杨光立等研究认为免耕覆盖每公顷可节省12～15个工，明显的降低了劳动强度。另外，保护性耕作由于有大量秸秆还田，增加了土壤有机质，可以减少化肥的使用，既降低了生产成本，又减少了因大量使用化肥所带来的潜在环境威胁，秸秆还田还避免了焚烧所带来的环境污染问题。R. Lal最近在Science上指出，免耕可以减少温室气体的排放，有利于生态环境的改善
利用计算机图像分析技术引入到土壤微形态的研究中，对保护性土壤耕作对土壤结构的影响用较为直观的方式揭示出来。结果表明：保护性土壤耕作能够维持土壤结构的稳定性。
利用东北20多年的长期耕作定位试验进行分析表明：
1、保护性土壤耕作能够增加土壤大团聚体含量、减小土壤团聚体的破碎维，增强土壤团聚体的形成、维持土壤良好的孔隙状况。
2、显著提高了表层土壤团聚体的平均重量直径（MＷＤ）， 3、提高了表层土壤的稳定性。
4、表层土壤结构发育好，稳定性提高，有助于降低土壤侵蚀。
土壤微形态特征：保护性土壤耕作可以促进耕层土壤的微形态发育
保护耕作的理论依据：（1）生物耕作（2）土壤自调作用（3）减少了机械作业的副作用
常规耕作与保护性耕作的比较
常规耕作的优缺点 优点：（1）创造适宜的一定深度的耕层（2）控制杂草，防治病虫害（3）根茬肥料的翻埋 缺点：（1）风蚀、水蚀严重（2）水分损失（3）不利于有机质的积累（4）破坏土壤耕层构造（5）能耗与成本增加
保护耕作的优点：
（1）减少风蚀水蚀 （2）保墒（3）利于有机质的积累（4）改善耕层结构（5）农耗时间少（6）节约成本
保护耕作的缺点： 1、地温下降。免耕的土壤温度较翻耕的土壤要低，特别是早春季节，土壤升温慢，对作物的生长不利； 2、长期土壤变紧实。土壤容重一般较高，在一些土壤质地粘重、排水较差的土壤上，免耕的效果往往较差
3、表层富化下层贫化
4、免耕必须有一定的地面覆盖，加大了机械作业的困难。
5、免耕的土壤上杂草、害虫发生加剧，这也加重了少免耕对除草、杀虫剂的依赖性。与传统耕作相比较，免耕的每公顷除草剂用量增加43%。
6、适宜的农机具特别是适合我国国情的小型的农机具。
土壤轮耕技术 1、长期翻耕：有机质下降，水土流失严重；
2、长期少、免耕：容重增加，犁底层变浅，有机质层化等。 技术要点：
1、华北麦玉两熟区：连续三年免耕后进行土壤翻耕；
2、南方双季稻区：翻耕后免耕2年，旋耕后免耕2-2.5年；长期免耕后，翻耕、旋耕连续3年后免耕。
土壤孔隙分布 1、0-20cm土壤总孔隙度以免耕-免耕最高，翻耕、旋耕后免耕的孔隙度有所下降 2、10-20cm土壤大孔隙（＞75μm 或＞30μm）以免耕-免耕最高，而翻耕后免耕有所下降，但旋耕后免耕有所增加 3、轮耕有利于降低犁底层大孔隙含量，进而降低入渗量，增强稻田土壤保水保肥的作用。
五、土壤耕作制
土壤耕作制：在特定的土壤和气候条件下，所采用的与轮作方式相适应的，由若干土壤耕作法组成的耕作技术体系。
土壤耕作制是耕作制度的重要组成部分，它依照农田作物在轮作中的地位，综合“土壤－作物－气候”关系，长期性地调整土壤耕层构造，改善土壤肥力条件，并与其他培肥措施相适应，保证农田作物持续高产、稳产、增产。
（一）拟订土壤耕作制的原则和依据： 1、与气候、土壤等自然条件相适应 2、与种植制度和社会生产条件相适应
3、统筹安排，既要考虑前茬，又要考虑后茬，既要立足当前，又要顾及整体。 4、与施肥、灌溉制度互相配合 5、要提高工效、讲求经济效益
（二）土壤耕作制的发展趋势： 1、多种耕法并存。
2、高效节能的土壤耕作制将逐步发展。 3、保护耕作制越来越受到人们的重视。
4、机械化的土壤耕作制将成为我国土壤耕作的主体。
我国耕地的肥力状况:
1、耕地总量1.3亿公顷左右，高、中、低产田各占1/3。 2、第二次土壤普查资料显示，优质地只占12%。
3、总的看来，耕地土壤肥力水平不高。培肥土壤是今后一个战略措施。
第六章、农田土壤管理
农田土壤管理的内容：1）农田建设；2）农田养分管理；3）农田水分管理；4）农田保护
农田土壤管理的目的：
1、改善和保持良好的土地状况，改良土壤物理性质，保持良好的结构; 2、建立良好的土壤有机质状况，保持有机质平衡；
3、保持土壤养分平衡，保证各种养分充分、协调供应，既要保证作物各个生长阶段的养分需要，又要保证作物持续增产的需要；
4、保持农田水分平衡，保证适宜的水分供应； 5、保持良好的农田生态环境。
一、农田建设
目的：提高农田的综合生产力。
农田综合生产力：农田种植农作物获得持续高产稳产的能力。(不是一季、不是一年，不是一种作物、不是一种种植方式）
高质量农田的标准：田面平整，方便排灌；土层深厚，旱涝保收；土壤健康，高产稳产。
1、田面平整、排灌自如：1）水田<5厘米，旱地<20厘米，坡度<3度；2）灌溉全田上水，排涝全天无积水。
2、土层深厚、土肥泥活：15-20厘米以上，养分齐全，有机质丰富，团粒结构好 3、坡地梯田，等高耕作：25度以下，5度以上 4、抗御灾害，旱涝保收
5、环境保护，生态平衡：不流失，无病源物、有害因子 6、园田绿化，高产稳产：防风林，吨粮田，多作高产稳产
二、养地制度
养地制度是与种植制度相适应的以养地为中心的一系列技术措施体系，它包括农田建设、农田培肥、农田保护等方面，其中心目的是提高土地综合生产能力。
人类活动的双重性：1、提高地力，良性循环；2、破坏地力，恶性循环。
养地的途径：一是增加肥力因素，主要靠农田培肥、农田灌溉来实现；二是改善肥力条件，主要由土壤耕作来完成。两者关系紧密相连不可偏废。
三、农田土壤培肥 （一）土壤肥力
土壤肥力是土壤的属性，也是区别于自然界其他任何物质的本质特征。
俄罗斯：土壤肥力是植物在生活的全过程，土壤能同时不断地供给植物以最大量有效养分和水分的能力。
美国土壤学会：是供应植物所必需养料的能力。
肥力是土壤的本质，是土壤为植物生长提供并协调营养条件及环境条件的能力。
土壤肥力是土壤能经常适时供给并协调植物生长所需要的养分、水分、空气、温度、支撑条件和有无毒害物质的能力。
自然肥力、人工肥力、潜在肥力、有效肥力
（二）地力（土壤生产力） “地力”是农田培肥的调控中心。 “尽地力之教”、“多粪肥田”、“地力人助”、“地力常新壮”。
近代经济学和农学角度，认为地力是比土壤肥力更为广泛、更具综合性的概念
地力（土地生产力）：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。
除了水、肥、气、热诸肥力因素外，把土壤特性与气候、作物的适应性联系起来，构成土壤一气候一作物系统，这就强调了地力的综合性、可培育性和可控性。
地力包括两个方面的含义：
第一，地力要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。
可见，地力不只是土壤的自然肥力，更重要的是人为肥力。
从这一概念出发，地力与土壤肥力既有共同点，也有不同意义。共同点在于二者均具有能够生长植物的能力；不同之处在于，地力仅限于农田，是自然土壤长期经人类耕种后形成的生产能力。
（三）地力的评价
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过程，是建立合理农田培肥制度的基础。地力评价要客观顺映地力的基础条件，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。
1、潜力评价
农田的生产性能在使作物的产量“可能”变为“现实”的过程中起决定性的作用，而且它的影响是持续的、累积的、普遍的。因此，土地的生产力首先是作物生产、进而是农业生产可持续发展的关键。
潜力评价是通过建立气候一土壤一作物间相互作用的数学模型，来研究一定条件下的土地生产潜力。 （1）以气候因素为主的评价：
（2）以土壤为主的评价：主要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。
（3）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，进行土地生产潜力评价，之后发展成为将气候、土壤、作物相结合而进行潜力评价
土地生产潜力＝气候生产潜力×土壤特性指数×作物特性指数
2、适宜性评价
不同的地力条件对作物生产的适宜特性和适宜采取的培肥措施的技术特性不同。适宜性评价主要是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等。此类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，为因土种植的制定提供技术依据。同时，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。另外，在较大的地域内，适宜性评价为确定宏观的作物布局提供技术依据。
3、效益评价
主要通过技术、经济、生态的方法评价地力的经济和生态效益，分析农田培肥的技术经济效果、生态效果与合理性，包括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。此类评价为判定科学有效的农田培肥体系提供技术依据，用来指导现代化的物质、能量和技术投入的量化问题。
（四）不同种植制度下地力变化
自然植被下的变化：自然情况下，肥力状态变好。
荒地开垦后地地力变化：一般规律是土壤有机质和养分迅速下降。
常规地地力变化：常规地与新开荒地大不相同，有机质分解较慢,有些已经开垦千百年的常耕地已达到稳定状态，肥力状况决定与投入和输出的平衡状态。
多熟制下的养分动态：一方面，产量增加，从农田中带走的物质增多，如果耕作栽培措施失调，会造成生态系统和物质平衡遭到破坏。另一方面，多熟高产本身留给土壤的作物根茬以及可能直接间接归还土壤的有机物增多，同时多熟制往往需要充足的水肥和管理，使土壤环境条件不断改善，水肥气热矛盾不断得到调节。
四、农田物质循环与养分平衡
农田生态系统的物质循环是开放型的
输入：1）有机肥料和矿质肥料；2）降水；3）土壤矿质分解；4）生物固氮；5）根系和残茬归还；6）尘埃的沉降；8）播种幼苗移栽
输出：1）植物收获物对养分的移出；2）土壤的淋失；3）土壤的冲刷；4）挥发；5）土壤固定
生物地球化学循环：
各种化学元素和营养物质在不同层次的生态系统内，乃至整个生物圈里，沿着特定的途径从环境到生物体，从生物体再到环境，不断地进行流动和循环，就构成了生物地球化学循环，简称生物地化循环。
地质大循环：
物质或元素经生物体的吸收作用，从环境进入生物有机体内，生物有机体再以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入大气、水、岩石、土壤和生物五大自然圈层的循环。 时间长、范围广，是闭合式循环
生物小循环：
环境中的元素经生物体吸收，在生态系统中被多层次利用，然后经过分解者的作用，再为生产者吸收、利用。
时间短、范围小，是开放式的循环
气相型循环：
其贮存在大气圈或水圈中，即元素或化合物可以转化为气体形式，通过大气进行扩散，弥漫了陆地或海洋上空，在很短的时间内可以为植物重新使用，循环比较迅速。由于有巨大的大气贮存库，对于干扰可相当快地进行自我调节，因此，从全球意义上看，这类循环是比较完全的循环。有：C、N、O、H等
沉积型循环：
许多矿物元素其贮存库在地壳里，经过自然风化和人类的开采冶炼，从陆地岩石中释放出来，为植物所吸收，参与生命物质的形成，并沿食物链转移，然后动植物残体或排泄物经微生物的分解作用，将元素返回环境。除一部分保留在土壤中供植物吸收利用外，一部分以溶液或沉积物状态随流水进入江河，汇入海洋，经过沉降、淀积和成岩作用变成岩石，当岩石被抬升并遭受风化作用时，该循环才算完成。
循环缓慢，受到干扰，成为“不完全”的循环，受到生物作用的负反馈调节，变化较小。有：P、S、K、钠、钙等。
碳循环与平衡:
总量无限，直接进入食物链，快、均匀、充足，大气二氧化碳年增1ppm。
气态型循环，植物通过光合作用固定大气中的CO2和小部分土壤中释放出来的CO2，形成有机质，然后又通过动植物残体与排泄物再施入土壤经微生物分解，释放CO2，回到大气。 输入：秸秆、根茬、落叶及各种有机肥 输出：有机质分解
温室效应：透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，即太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。
温室效应的影响： 直接结果是温度增加，全球温室效应使得南北极冰山融解、海平面上升。极端气候将增加（干旱、暴雨等）。 但是，温室效应也并非全是坏事。因为最寒冷的高纬度地区增温最大，因而农业区将向极地大幅度推进。CO2增加也有利于植物光合作用而直接提高有机物产量。
解决对策：1、全面禁用氟氯碳化物；2、保护森林的对策方案；3、采用清洁能源（风能、太阳能），提高能源利用效率；4、对石化燃料的生产与消费，依比例课税；5、开发替代能源；6、采用保护性的农业技术措施；7、实行碳贸易政策等
人类活动对氮循环干扰的主要表现：
1、含氮有机物的燃烧.生的大量氮氧化物（NOx）污染大气。同时，过度耕垦也使土壤氮素肥力（有机氮）下降，土壤整体肥力持续下降
2、发展工业固氮，忽视或抑制生物固氮，造成氮素局部富集和氮素循环失调
3、城市化和集约化农牧业使人畜废弃物的自然再循环受阻。其中，人类的农业活动对氮循环的影响主要是由于不合理的作物耕作方式以及氮肥施用而引起氮素的流失与亏损
农田氮素控制的途径：
1、改进氮肥施用技术（包括分次施肥、氮肥深施、施用缓效氮肥），平衡施肥与测土施肥。不同的氮肥类型和施肥水平对氮肥的流失有一定影响，农田中过度施氮肥往往导致高的N2O排放 2、硝化抑制剂，如脒基硫脲、双氰胺等的应用
3、合理灌溉，做好水土保持工作，防止水土流失和土壤侵蚀，这是控制农业非点源氮素污染的重要环节
解决高产氮素供应问题：
1、根据农业中氮的循环特点，既要尽量增加氮的积累，又要减少氮的损失。 2、善于调节土壤中的氮素，既要保证植物的营养吸收，又不至于降低土壤肥力。 3、合理配合使用有机肥料和化学氮肥。
四、农田培肥的原则
长期肥料定位试验（ LTE）结果说明：
1、长期施用化肥的与施用有机肥的处理相比，作物产量相等或略高；
2、长期施用化肥（几十年到上百年）后，土壤肥力没有降低，但仅施用氮肥会带来不良后果；
3、施用有机肥有助于改善地力，大约经过50-100年施用有机肥后，土壤有机质和全氮含量增加30-40%。 施用化肥提高土壤肥力的原因是：增加作物产量，从而扩大了返还到土壤中的生物有机质的来源。
计划施养分量（kg/亩）＝（施肥区计划亩产移走养分量－无肥区作物移走养分量）/当季肥料利用率
累加利用率＝产出氮/投入氮
累加利用率一般在60％～70%左右
当季利用率（表观利用率）＝（产出氮－对照空白）/投入氮
目前利用率为30％左右
配方施肥：综合运用现代农业科学理论和先进测试手段，根据作物的需肥规律、土壤的供肥性能与肥料效应，在施用农家肥为基础的条件下，提出各种元素肥料的适宜用量和比例及其相应的施肥技术。
配方施肥的理论基础：养分归还学说、同等重要定律、不可替代律、最小养分定律、报酬递减律
养分补偿学说（即养分归还学说）。该学说是测土配方施肥的理论基础，由德国化学家李比希于1843年最早提出。它指出：人类在土壤上种植作物并把农产品带走后，由于作物从土壤中吸收矿质元素会使地力逐渐下降，土壤中所含养分越来越少，如果不把作物带走的营养元素归还给土壤，土壤最终会因土壤肥力衰减而成为不毛之地。因此，要恢复和保持地力，必须将土壤中带走的营养物质及时归还给土壤，处理好用地与养地的矛盾。
同等重要律。大量元素和微量元素，对农作物来说都是同等重要的，缺一不可，缺少了其中的任何一种营养元素，作物就会出现缺素症状，而不能正常的生长发育、结实、甚至会死亡，导致减产或绝收。例如作物对铜的需要量很少，但小麦缺铜就会出现不孕小穗。
不可代替律。作物需要的各种营养元素，在作物体内都有其一定的功能，相互之间不能互相代替,缺少什么元素，就必须施用含有该元素肥料。如缺少钾，不能用磷代替，缺磷不能用氮代替。
最小养分律。要保证作物正常生长发育并获得高产，就必须满足作物所必需的一切元素的种类和数量及其比例，若其中某种元素达不到需要的数量，生长就会受到影响，产量就会受到这一最小元素的制约。最小的那种养分就是养分限制因子。
报酬递减律。在生产条件相对稳定的前提下，随着施肥量的增加，作物产量也随之增加，但增产率为递减趋势。该规律不仅反映了在各项技术条件相对稳定的前提下，限制因子与作物增产的关系。而且说明了投入与产出之间的这种非线性关系。提出了在农业生产中应该根据农作物对肥料的效应曲线来确定获得高产的最佳施肥量。
农田养分管理（培肥）的原则：
1、生物措施与人工措施相结合；2、有主有次，长短效相结合；3、注重全面均衡增产
五、农田培肥的途径：
由于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，是耕作制度发
展的需要和必然结果。
多途径农田培肥技术体系：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。实施全方位、多途径培肥，尽可能使更多的物质和能量纳入到农田生态系统中来，是现代多维用地、高产出、高功能的种植制度的需要。
生物途径：利用生物及其残体培肥地力或改良土壤。 措施：
1、合理安排作物布局，因土种植；2、合理轮作；3、采用多熟种植，扩大物质循环；4、农牧结合。 作用：
1、生物固氮；2、增加土壤有机质；3、活化土壤养分；4、保持水土；5、疏松土壤；6、排除盐碱，等等。
化学途径：
1、化学途径通过施用化学肥料、土壤改良剂，强化农田物质循环，增进地力，是现代农业扩大再生产的基础，也是现代农业培肥地力的重要标志。
2、化肥施用水平与产量水平密切相关。据FAO估计，世界粮食增产额中约有50％靠的是化肥。在增产的同时，化肥还能有效地保持土壤中的氮、磷、钾、钙等的平衡，促进碳循环。 3、化肥的施用量应服从施肥的经济原则，避免出现“报酬递减”现象；
4、化肥的施用必须体现土壤、因作物制宜，氮、磷、钾合理配合施用原则必在强化无机投入的同时，注重有机培肥，并使有机与无机结合，将能持续增进地力，奠定农业可持续发展的基础。
农田培肥的措施（有机无机措施结合）：
1、化肥能够提高作物产量和土壤肥力，但应用不当会产生副作用。 2、有机肥能够改善土壤的理化形状，增进化肥的效果。
3、土壤是有生命活力的生态系统，其中各种微生物和酶的状态和活性是地力的重要指标。它们的活动需要能量，而能量的来源是有机质分解。
4、有机肥与无机肥配合施用可以调节土壤C/N比。
物理途径：
利用土壤耕作、灌溉与排水农田工程等农业措施，改善耕层构造，协调耕层土壤水分、空气和养分的矛盾，改善肥力条件，促进肥力因素有效化，控制地力非目标性消耗，为农田作物生长发育创造一个良好的土壤环境条件。
防护途径：
建立综合的农田防护体系，控制因水蚀、风蚀和草害导致农田肥力因素的非目标性输出。对此，通过基本农田建设，营造农田防护林带，实施保护耕作、保护种植、防治农田草害等措施，将能改善农田生态环境条件，维护农田地力不致损耗。
六、农田水分管理
目的：使农田的土壤水分状况适宜于生长发育和增产增收的需要，提高作物对水分的利用效率。因此，水分管理不仅仅是灌溉＋排水。
农田水分平衡的调控
目的：为作物提供良好的水分条件，提高WUE。途径：
1、建立与水资源状况相适应的种植制度：1）使作物需水与降水节律一致；2）因水种植 2、运用蓄水保墒的土壤耕作措施：地上水、地下水、土壤水。“秋雨春用”，“蓄住天上水，保好田中墒”。 3、合理施肥，以肥调水：扩大根系，增加蒸腾，多方面提高抗旱能力。 4、合理排灌，科学用水：时间，水量，开源节流，合理调配。
保护农田的措施：
1、种植保护性作物: 增加覆盖，减少土壤耕作； 2、多熟种植：乔、灌、草结合，带状种植； 3、保护性土壤耕作：
1）等高耕作；2）沟.耕作；3）残茬覆盖；4）少免耕；5）防风.耕作：高留茬，风障，免秋耕等等。 4、修筑梯田；
5、营造农田防护林网：增加湿度，降低风速，增加还田有机物。
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