影響產(chǎn)量的因素非常多，包括①深耕、改良土壤、土壤普查和土地規(guī)劃；②合理施肥；③興修水利和合理用水；④培育和推廣良種；⑤合理密植；⑥植物保護、防治病蟲害；⑦田間管理；⑧工具改革。概括起來為土、肥、水、種、密、保、管、工，即農(nóng)業(yè)“八字”憲法。在這 8 個要素中，除了最后兩項，即管（田間管理）和工（工具改革），其余 6 個要素均與生態(tài)學有關(guān)。在生態(tài)種植模式下，探討農(nóng)田的綜合增產(chǎn)技術(shù)有助于農(nóng)戶實現(xiàn)經(jīng)濟效益，更能保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，改良土壤，保證糧食安全（Liu et al.，2016）。目前研究較多的農(nóng)田增產(chǎn)技術(shù)主要有深耕碎土、合理灌溉、間作套種、輪作等制度及市場調(diào)控等方面，下面分別介紹一下有關(guān)進展。
6.1 深 耕 碎 土
6.1.1 深耕增產(chǎn)的原理
農(nóng)田耕作的目的是建立適宜作物生長的土壤環(huán)境條件，蓄水保墑，促進作物增產(chǎn)。大量研究成果表明，耕作活動明顯地改變了耕層土壤理化性質(zhì)和水力學特性，引起土壤持水及導水能力的改變，且這種變化程度取決于土壤耕作方式（Arahad et al.，1999；呂軍杰 等，2003）。目前廣泛應用的土壤耕作方式主要有免耕、深耕、深松和常規(guī)耕作技術(shù)，而大量的研究發(fā)現(xiàn)深耕對農(nóng)田綜合作用的效果最好。
深耕是指一塊田地播種、插秧之前，須先犁田，把田地深層的土壤翻上來，淺層的土壤覆下去。深耕是土壤耕作中最基本也是最重要的耕作措施，它不僅對土壤性質(zhì)的影響大，同時作用的范圍也廣，持續(xù)的時間也遠比其他各項措施長，而且其他耕作措施如耙地、耢地等都是在這一措施基礎(chǔ)上進行的。深耕具有翻土、松土、混土、碎土的作用，合理深耕能顯著促進增產(chǎn)。因此，深耕是農(nóng)民必須重視的農(nóng)事活動。增產(chǎn)的科學原理如下。
1．深耕能疏松土壤、加厚耕層，改善土壤的水、肥、氣、熱狀況
深耕打破了堅硬的犁底層，加厚了熟土層，使耕層土壤疏松、容重降低、孔隙度增加，從而增加土壤通透性，改變土壤固、氣、液三相的狀況，即改善土壤中水、肥、氣、熱狀況，擴大根系生長范圍，為根系下扎創(chuàng)造有利條件。發(fā)育良好的根系是作物豐產(chǎn)的基礎(chǔ)。同時，深耕使土層深厚疏松，在降雨期間能使土壤大量吸收水分，從而減少了地面徑流量和對表土的沖刷，增強了土壤蓄水保墑抗旱能力。深耕也改變了土壤的溫度狀況，據(jù)測定，深耕后的土壤溫度比未深耕的高，晝夜溫差降低，地溫變化小。這是因為水分含量高的土壤的熱容量大，因而溫度上升和下降都比較慢。適合的土溫有利于作物根系的生長和對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及運輸，促進地上部分的快速生長。低洼濕地通過深耕，有促進散墑提溫和增加土壤通氣性的作用，因此有利于作物的播種與生長發(fā)育。
2．熟化土壤，改善土壤營養(yǎng)條件，提高土壤的有效肥力
土壤養(yǎng)分的多少是決定作物產(chǎn)量高低的基本因素，因為作物所需養(yǎng)分絕大部分來源于土壤。深耕可將綠肥、作物殘渣和施在表土層的有機肥翻埋到下層，為微生物的生存、繁殖和活動創(chuàng)造有利條件，加速土壤熟化的進程。通過土壤微生物的分解、轉(zhuǎn)化，使土壤中不可吸收的礦物質(zhì)及有機質(zhì)較快地轉(zhuǎn)化為可被作物吸收利用的養(yǎng)分（王鑫 等，2007；康軒 等，2009）和形成土壤團聚體結(jié)構(gòu)所必需的腐殖質(zhì)，以充分發(fā)揮并提高有機肥肥效和改良土壤的作用。
3．建立良好的土壤結(jié)構(gòu)，提高作物產(chǎn)量
表層土壤由于雨水的沖擊和人們在從事農(nóng)事作業(yè)時的不斷“踐踏”，使土壤結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞，耕層變得緊實，形成水、氣通透不良的狀態(tài)。通過深耕一方面將結(jié)構(gòu)不良的上層土壤翻埋到下層，使之在凍融交替、干濕交替和作物根系的作用下，把大而硬的土塊變得酥而散，并逐漸恢復土壤結(jié)構(gòu)；另一方面把結(jié)構(gòu)已經(jīng)變好的下層土壤翻至上層，有利于透水透氣，這樣上下層隔一定時間后交替更換，有利于不斷改善整個耕層的構(gòu)造。另外，如果將耕層逐漸加深，更利于促進作物根系生長，提高作物葉片光合性能（穆心愿，2016）。
4．深耕能防治雜草和減少病蟲危害
雜草和病蟲危害是影響作物生長的重要因素，農(nóng)田雜草與作物爭光、爭水、爭肥，影響作物產(chǎn)量，病蟲危害主要影響作物的品質(zhì)及產(chǎn)量。深耕作為控制雜草防止病蟲危害的有效措施之一，主要是通過形成對雜草、病蟲不利的生存條件，進而抑制農(nóng)田雜草的生長、病蟲危害的發(fā)生。另外，通過深耕，有助于將土壤表層的雜草及其種子、病菌和害蟲等翻到下層，從而抑制其萌發(fā)或呼吸。同時，又可將下層的雜草種子和多年生雜草的根莖、病菌和害蟲翻到上層曬干受凍，誘發(fā)其萌發(fā)或被鳥啄食，從而減輕其危害
6.1.2 深耕機械
利用機械，可以使耕層疏松綿軟、結(jié)構(gòu)良好、活土層厚、平整肥沃，使固、液、氣三相比例相互協(xié)調(diào)，適應作物生長發(fā)育的需求。但目前無論是舊式耕作方式還是機械耕地，耕層一般為14～16 厘米，普遍偏淺。對高產(chǎn)小麥而言，耕作深度要求大于 20 厘米，否則會阻礙小麥產(chǎn)量的進一步提高。長此以往，會導致熟土層厚度減少，犁底層厚度增加，形成下實上虛的耕層結(jié)構(gòu)，不利于農(nóng)作物生長發(fā)育，糧食產(chǎn)量自然會受影響。因此，大力提倡和推廣深耕深松機械化技術(shù)，對廣大農(nóng)業(yè)區(qū)尤其是以人畜力和小型拖拉機為主要耕作動力的農(nóng)業(yè)區(qū)，具有十分重要的現(xiàn)實意義。
機械深耕的技術(shù)實質(zhì)是用機械實現(xiàn)翻土、松土和混土，深耕所使用的機械有鏵式犁和圓盤犁。鏵式犁是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛的深耕機械，具有良好的翻垡覆蓋性能，耕后植被不露頭，回立垡少。圓盤犁以圓盤犁體為工作部件，牽引阻力較小，耕作過程中帶刃口的圓盤旋轉(zhuǎn)，能切碎干硬土壤，切斷草根和小樹根，特別適合高產(chǎn)綠肥田的耕翻作業(yè)，具有良好的通過性。圓盤犁的溝底不平，呈月牙狀，這是它的不足之處。
6.1.3 深耕時間
深耕作業(yè)宜在前茬作物收獲后立即進行，或在當?shù)赜昙鹃_始之前進行，這時深耕不僅可以及時將地面的殘茬和雜草翻入土中，促進其腐爛成肥，還有利于減少病蟲害和雜草繁殖，創(chuàng)造更好的條件以充分接納降水和促進土層熟化，尤其對需要曬垡和晾垡的半休閑地，爭取早翻耕更為重要。
深耕深松要在土壤的適耕期內(nèi)進行，一般是每隔 2～3 年深耕一次。同時，應配施有機肥。由于土層加厚，土壤養(yǎng)分缺乏，配施有機肥后，可促進土壤微生物活動，加速土壤肥力的恢復。在干旱、半干旱及無灌溉條件的地區(qū)，通過機械化作業(yè)手段，采用深耕深松等改善耕種條件的作業(yè)措施，是抗旱促豐收的有效旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)。深耕深松機械化技術(shù)的實施，不僅可以促進農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，還能夠促進農(nóng)機化發(fā)展，具有顯著的社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。
秋耕比春耕更好。秋耕是指在秋作物收獲后進行的耕翻。一般來說秋耕時間越早越好，因為早耕能接納和保存更多的雨水，保證土壤墑情，能有效預防翌年春旱帶來的威脅；早耕能延長土壤風化的時間，加速土壤的熟化過程；早耕可將地面殘茬、雜草及時翻壓下去，使其腐爛分解時間延長，增加土壤有機質(zhì)含量。秋季早耕又有比較充足的整地時間，從而保證秋耕具有良好的耕作質(zhì)量。因此，秋季深耕對作物增產(chǎn)的意義更大。應注意的是，在秋冬雨雪少的地區(qū)，秋耕后應立即耙耢，以利于保墑。
6.1.4 耕作深度
深耕一般采用大中型拖拉機配套相關(guān)的農(nóng)機具進行，是一項重負荷作業(yè)。耕作深度要因地制宜，既要考慮當?shù)氐耐临|(zhì)、耕層、耕翻期間的天氣和種植作物等條件，又要考慮勞力、農(nóng)機具和肥料的情況。對于原來耕層淺的土地宜逐漸加深耕層，切忌將心土層的生土翻入耕層。如果耕翻后持續(xù)干旱又無水源補償，則耕作深度應適當淺些。鹽堿地忌一次犁地過深，以免加重耕層土壤的鹽。
6.1.5 弘毅生態(tài)農(nóng)場案例
深耕是作物增產(chǎn)的一項重要措施，它是通過改善土壤水、肥、氣、熱狀況，為作物根系生長創(chuàng)造良好條件而達到增產(chǎn)的目的。但不是在任何情況下深耕都能增產(chǎn)，也不是越深越好，更不是唯一措施。深耕必須根據(jù)當?shù)貧夂驐l件、作物種類及經(jīng)濟條件等合理運用，并與耙、耢、壓、中耕等耕作措施相結(jié)合，同時還要重視合理施肥、合理灌溉、選用優(yōu)良品種、合理密植等其他農(nóng)業(yè)增產(chǎn)措施的配套使用，只有這樣才能充分發(fā)揮其增產(chǎn)潛力。
2006 年，本團隊租用山東省平邑縣卞橋鎮(zhèn)蔣家莊村的集體土地 25 畝進行生態(tài)農(nóng)業(yè)攻關(guān)試驗。該土地是村里最差的土地，土層只有 15 厘米左右，以前只能種地瓜和花生，根本不能種小麥。由于本團隊不使用農(nóng)藥和化肥，也不用除草劑，轉(zhuǎn)而使用大量牛糞養(yǎng)地，開始的 2～3 年，產(chǎn)量一直無明顯提高。2010 年，本團隊對該試驗田進行了深翻處理，用挖掘機深挖 1 米左右且當年冬天閑置不播種小麥，經(jīng)過冬天雪層覆蓋冷凍，第二年用旋耕機打碎土壤，再添加 75.0 噸/公頃的腐熟牛糞，經(jīng)過處理的玉米當年產(chǎn)量就達 560.0 千克/畝，冬小麥達 480.5 千克/畝，兩季產(chǎn)量超過 1 噸。該試驗有力地說明，深耕碎土具有十分明顯的增產(chǎn)效益（圖 6-1 和圖 6-2）。
圖 6-1 弘毅生態(tài)農(nóng)場“六不用”小麥試驗田經(jīng)過深翻碎土后小麥長勢良好
圖 6-2 2011 年弘毅生態(tài)農(nóng)場現(xiàn)場收獲“六不用”小麥
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