第三节
建立科学耕作制度的依据与途径

既然耕作制度在农业生产中占有极其重要的地位，那么在生产中就需要建立一个科学的耕作制度。传统耕作制度是根据农业生产者在长期生产过程中总结获得高产的经验和从违背自然、经济规律造成减产的教训而逐渐形成的。在传统耕作制度中，生产者只能以全部耕地和手中仅有的生产资料来探索提高作物产量，向社会作出贡献和维持自己的生活，并寻求扩大经济再生产的途径。因此耕作制度发展极为缓慢，要通过多年、几十年甚至百年的时间，经过反复的各种气象年份和土壤肥力的检验，才能获得准确的增产技术，纳入原有的耕作制度之中，或形成新的、有改进的耕作制度。

随着农业科学的进展，人们逐渐认识到，自然界中生物和环境具有因果依存关系，它们是在长期进化中形成了一个地带的气候地理环境。农业则是开发和利用这种环境的生产事业。以现代的系统科学（如农业生态系统、农业生产系统、农业经济系统以及农业系统工程等）为理论依据，就可以在耕作制度内涵和外在环境的联系中，充分发展自然资源的优势，并用社会资源补偿自然资源不足，或者躲避自然条件的劣势。在物与环境之间也可人为地控制能量转移和物质循环，并在此基础上建立起全部耕地持续的、以最优化的产量产值为目标的技术体系，从而形成科学的耕作制度。

作物通过其有机体的生命活动，以环境资源为原料，以耕作制度的技术体系为手段，将环境资源转化为生产产量。在自然环境中，作物生育、转化必不可少的因素有光、热、水、空气和养分，称为作物的生活因素。其余的环境条件，虽对作物生育也有影响，如土壤和气候条件，它们是作物生活因素存在场所，而不是作物生活因素。了解作物生育与生活因素的关系，运用人为的手段，最大限度地满足作物生长发育的需要。

一、建立科学耕作制度的依据

（一）作物生育与其生活因素的关系

1.作物生活因素的同等重要性和不可替代性

作物的生活因素对作物生长发育和产量形成各有其重要的生理作用，因而不能彼此相互代替。在同一因素中的不同因子也不可能彼此相互代替，尽管不同作物或不同品种对这些生活因素的要求有多有少，也不能因此而认为需要多的是最重要的，需要少的就不重要。例如，作物对微量元素需要量较少，如果缺失了它们，作物也容易出现缺素症而不能正常生育，影响产量。但是这一简单而重要的客观规律在农业生产和科学实验中常常被忽视，因而影响了作物产量或得出错误的结论。

H.赫尔里格尔进行了盆栽大麦试验。选用8个盆，每盆中装有同样松紧度和一定体积的土壤。每盆播种精选过的大麦种子。差别在于各盆之间含水量不同。按各盆原土壤的持水力分别给以5%、10%、20%、30%、40%、60%、80%、100%的水分。在大麦生育过程中，每天早晚各称重一次，然后补给各盆因土壤水分蒸发而损失的水量，试验结果见表1-1、图1-4和图1-5。

图1-4、图1-5表明：依土壤含水量递增，大麦产量呈抛物线状，第一盆、第八盆几乎全无产量，第六盆的产量最高。从这种现象得出生活因素的“最低、最高和最适量法则”和“报酬渐减律”。那就是水分由最低量逐渐增多时，产量逐渐增加，但增加的幅度逐渐减少；水分超过60%时，产量反而逐渐降低，从而认为水分对作物生育的效能逐渐降低以至消失。依据表1-1数据拟合出土壤含水量与大麦产量间关系的函数方程为 y =-0.1026 x ² +10.847 x -44.524，大麦的最高产量理论值为242.16 （1/10g），此时土壤含水量应为52.86%，与试验所得结论基本一致，验证了“报酬渐减律”的存在。

这一试验的结论忽略了作物生活因素的同等重要性和不可替代性。水对作物生长的作用是重要的。以水培法种植作物，100%的水分也可得到好的收成。这一试验出现的产量差值，关键是在土壤水分逐渐增多，而其他生活因素相对地减少，超过60%的水分，土壤空气逐渐减少，依靠好气性微生物分解的速效养分也随之减少。水分的增多并不能代替空气和养分。“报酬渐减”是因为其他生活因素逐渐不足而引起的。

在作物生活因素中，尤其是土壤中的生活因素，凡属于单因素量的试验，都会收到抛物线的产量趋势，如施用化肥量或不同耕深试验等。随着某一化肥量的增加，就会引起其他化学因素的不足而“报酬渐减”。但单因素试验是在当地其他生活因素稳定的条件下，求得单因素的最适量，对农业生产是有一定意义的。在实际生产中，很多土壤因素控制不变，只变动某一因素，则比较困难。因此对单因素试验的结果，要用综合观点看待和分析它，否则结论往往与生产实际不相吻合。

2.限制因素的相对限制作用

通过上述典型试验，证明生活因素具有同等重要性，而且对作物生育存在着相互制约作用。如某一因素的数量不足，就会限制其他因素的作用效果，作物的产量就会受到这一不足因素的限制。这就是“最低因素法则”，这一最低的因素叫限制因素。如干旱地区的水分、瘠薄土地中的养分、高度密植条件下的光，等等。从事农业生产时，要对各生活因素的基本情况作具体的分析，对其中的限制因素，采取相应的技术措施加以调节或补充。

但是在作物生产过程中，总是存在着某个限制因素的，与其他的生活因素在数量上不配合，常常不能发挥限制因素的最大生产效果，甚至有非生产性消耗。例如在干旱地区农业生产中，有时不能把仅有的水分转化为干物质，如果土壤养分多一些，土壤通气性或温度适中一些就可以进一步发挥水分这个限制因素的最大生产效果。限制因素这一作用叫限制因素的相对限制作用。在农业生产及科学试验中，发挥限制因素的相对限制作用的实例层出不穷。如以肥调水，以光调肥，以磷调氮，等等。以磷调氮并不是磷可以代替氮的作用，而是磷在充分存在时，加强了作物对氮的利用，使作物不因氮的不足而大幅度减产，甚至可以稍有增产。

黑龙江省的生长季节短，低温和干旱都是农业生产中的限制因素。但是在短的生长季节时，正处在长日照和充分的太阳辐射强度条件下，如按每日增加两小时计算，等于增加20d的生育期，相当于向南推进纬度3°～5°；气温低是高纬度高海拔的特点，但是土壤肥沃可以对气温做最大的利用；年平均降雨量虽少，但60%的降雨落在5—9月期间，光和肥使作物充分利用降雨。黑龙江省每年平均产量在200斤/亩 ^[1] 左右，是对“短”和“低”没有充分利用的结果。近年来，生产上也有玉米、水稻亩产500～600kg，大豆亩产200～250kg的时候，就说明了限制因素的相对限制作用。如果能发现当地、当时的限制因素，善于利用限制因素的相对限制作用，对提高作物产量是有积极意义的。

3.生活因素的综合作用

生活因素在作物生育中相互制约，相互影响，表明作物的高产是它们综合作用的结果。

19世纪德国科学家沃尔尼所设计的3个生活因素试验，证明了生活因素既具有同等重要性和不可代替规律以及限制因素的相对限制作用。同时，他又提出生活因素的综合作用。他的试验表明（表1-2，图1-6）：在其他因素不变，只增加一个因素的数量，例如在光照和养分因素保持不变只增加土壤水分含量时，该因素等量增加的产量效果是递减的；如果同时改变两个因素甚至3个因素的数量（例如，在增加土壤水分含量的同时改善光照强度，以及进而改善养分状况时），则上述单一因素的效果有很大提高。

由此可见，环境因素之间是相互影响，相互制约的，它们综合地影响作物，作物高产是各因素综合作用的结果。农业丰产是“土、肥、水、种、密、保、工、管”8个方面综合运用共同保证的结果。当然，强调因素的综合作用不是否定单因素试验或从某一因素作用来分析问题的必要性。单因素分析是综合分析的基础，没有单因素试验就没有综合分析。但在实践中，必须注意因素的共同作用，应用单因素试验结果时，要考虑因素之间的相互促进或相互抑制。

生产上有时还能看到因素之间存在着相互补充和调节的作用。如强光下低二氧化碳浓度与弱光下高二氧化碳浓度能使作物光合作用保持同样的强度，即增加二氧化碳浓度可提高光能利用率，增加光强在一定范围内又能提高光合作用速度，因而达到相同的效果。当然这只是在一定程度上的相互补充和调节，决不能完全相互取代。

综上所述，为了使作物稳产，就必须有稳定的气候地理环境，要创造作物的生活因素在土壤中的稳定状态。为了使作物逐步高产，就必须有更加改善的气候地理环境，使土壤中的作物生活因素存在状况，更能满足高产的要求。图1-7列举了本节论述的各种情况下控制作物全部生活因素现有定性关系的技术措施群，并由其组成了技术体系。图1-7中有耕作制度应包括的技术环节———作物种类及品种布局、种植方式、轮作、土壤耕作、施肥制。图1-7中也说明了林、牧、渔业在调控作物生活因素上的作用，它们是通过对作物生活因素的影响而与农业结合起来的。

（二）作物生活因素的控制

光、热、空气、水分和养分是作物生活甚至生存所必要的生活因素。这些因素，根据它们存在的场所和供给的途径可分为宇宙因素和土壤因素。宇宙因素指光和热，来自太阳，直接影响作物生育。在季节和地区之间有很大的变化，至今人类尚不能在大范围内控制。土壤因素指水分和养分，通过土壤影响作物生育，经常处在变化、供求不平衡的情况下，而且可能需要由人加以调节和控制。土壤肥力，是作物利用光能的物质基础，只有满足了作物对土壤因素的需要，作物对宇宙因素的充分利用才有可能。农业生产上土壤因素的问题是大量的、常见的问题，所以提高土壤肥力问题往往是农作物持续增产的关键所在。空气在地面上和土壤内部都存在，特性介于宇宙因素和土壤因素之间，土壤空气影响作物根系及土壤微生物的活动，并与土壤的肥力状况密切相关。

1.作物生产与太阳能的利用

农业生产所转化的能量都来自于太阳。太阳辐射是农业的重要资源之一。

太阳全辐射为 1.9cal/（cm ² ·min），经过大气和地面空气层反射和吸收，落到地面的只有其30%以下，这部分辐射约10%～20%被反射，5%～10%为地面吸收，其余落到作物植株上，而其中大部分为作物蒸腾时所散发。真正经光合作用利用的约1%～2%。随着太阳的入射角（纬度）、地形、地貌以及云雨状况的不同，太阳辐射量是不同的（图1-8），世界陆地上每年太阳辐射为60～240kcal/cm ² 。

在中国境内，每年太阳辐射为80～220kcal/cm ² ，而东北地区（N38°～N53°）大致在120kcl/cm ² 左右。在一年中太阳辐射的分布见表1-3，高纬度夏季的日辐射量高于低纬度的日辐射量，而其他季节则低于低纬度。东北3个市在作物生育的5—8月太阳辐射量较近似（55.6%左右），略低于同纬度的乌鲁木齐（干旱少雨）和略高于同纬度的巴黎（多雨）。由于地球的实际表面并不是完全如海平面那样处于水平的状态。在地球内部构造力的作用下，地球表面起伏不平的现象随处可见。这种地形的参差起伏，必然对于太阳辐射的分配产生影响。随着地表海拔高度的不同，这种太阳辐射值的分配也呈现出特定的规律。在有“世界屋脊”之称的青藏高原，由于地势峭拔，突兀高耸。在其上大气透明度很高，空气稀薄而洁净，因此所测得的太阳直接辐射值是相当高的，并且随着海拔高度的增加，所接受到的太阳直接辐射值也越大（表1-4）。

表1-5为北纬23°附近不超过1°的地域范围内，在不同的海拔高度上其太阳总辐射值的分布资料，进一步说明太阳总辐射值随海拔高度的增加而增加，以此数据拟合分析表明二者间呈线性关系，根据回归方程可知，在北纬23°附近，海拔高度每升高100m，太阳总辐射随之增加1.4979kcal/（cm ² ·年）（图1-9）。

在作物生育期间，较丰富的太阳辐射可促进作物的光合作用。但作物对太阳辐射利用率有很大差异。除了C ₄ 植物比C ₃ 植物对太阳辐射利用率较高以外，和它们在田间种植的情况有密切的关系。在正常株行距及密度条件下，不同作物对地面的郁闭情况不同，距离地面的不同叶层太阳辐射都有不同程度下降。说明在同样的太阳辐射条件下，每种作物所能转化太阳辐射量是不同的。

从光合作用反应式CO ₂ +H ₂ O+ n 量子→ （CH ₂ O）+O ₂ 来看，式中， n 的数目一般为10，即还原一个CO ₂ 分子需要10个光量子。10个量子一般可提供500～520kcal的日光能，而还原1个CO ₂ 分子为植物物质其储藏的热能为105～112kcal，所以光合作用的量子效率是22.4%，即由于量子效率影响光合作用最大的能量效果只可能有22.4%。由于太阳辐射中对光合作用有效的生理辐射能约占总能量的47%；作物群体一般除反射、漏光、透射外，实际只能吸收到40%～80%，良好生长状态约为70%左右，光合作用制造的产品还要有20%～30%为呼吸作用所消耗。所以一般作物最大可能的太阳辐射能利用率为 22.4%×（0.47×0.7×0.7）=5.16%，即理论上作物对太阳辐射能的利用效率仅在5%左右。

目前在实际生产中，作物光合作用的太阳辐射能利用率仅在0.3%上下，造成作物太阳辐射利用率较低的原因是什么？第一，温度、水分等因素的限制。在高纬度地区，冬季气温在0℃以下，作物无法生长，冬性作物也不能种植；在干旱地区受降水的影响，白白浪费很多太阳辐射能。第二，作物生理转化能力弱，或因品种光合效率低，或因叶片面积过大或因叶平伸，致使上部叶片遮光，不利于下部叶片进行光合作用。这就要从培育优良品种着手，培育株型收敛、叶片窄而伸展角度小的品种。第三，作物的种植方式或植株配置的株行距不适于转化更多的太阳能。单作玉米如行距小于70cm，叶片接受太阳能的量受到限制。窄行密植玉米的高产，是以化学能大量投入，提高光能利用率为前提的。反之，如大豆（玉米）和小麦间作、套作，在小麦生育前期，大豆尚未播种或正处于幼苗时期，上午和下午侧向日照丰富，在大豆封垄时小麦已收获。因而大豆生育后期又得到充足的日照。但如大豆和玉米或高粱间作，它们的生育期基本一致，大豆虽为高粱或玉米创造了通风透光的条件，而本身却受到高秆作物的荫蔽。第四，在作物进行光合作用时，其他必要的生活因素———水分、养分、热量或空气的供应不充分，或不能协调供应，以致光合强度减弱，这就需要从耕作制度上着手，通过耕作制度各环节及措施尽量提高土壤肥力，满足作物对水分、养分、热量和空气的要求，可提高光能利用率。

2.作物生产与农田热量的利用

热量是作物生产的重要资源。作物的生长、发育和产量形成都只能在一定热量范围内进行。热量资源的多少既影响熟制的安排，也影响作物种类和品种的选用。准确地利用热量资源对增产和稳产是很重要的。

空气和土壤热量都来自太阳辐射，因此它们的变化趋势一致。由于太阳的入射角和地形的不同，接受的热量也有所差异。温度是热量的反映形式，它不能反映全部的热量，但是温度便于测定，常作为气温和土温的热量指标。

东北地区冬夏的太阳入射角较大，因此，5月的气温急骤上升，8月中旬以后的气温急速下降，年平均气温较低（辽宁省、吉林省和黑龙江省分别为 5～10℃、2～6℃和-5～4℃），但5—9月气温大致在15～30℃之间。这种冬寒夏暖的特点形成了无霜期短和作物生育季节热量丰富的条件，在无霜期内，由于日照时数较多，相应增加了热量。如以每日增加2h计，所接受的太阳辐射增加量计算，则相当于无霜期增长了11d （表1-6、表1-7）。

土壤温度与作物种子发芽、根系生长、土壤微生物的活动和土壤养分的释放有密切的关系，在东北地区，作物播种和拔节期主要受到偏低的土壤温度的限制，如 5 月沈阳10cm土层平均温度为16.0℃，延边为14.3℃，哈尔滨5cm土层平均温度只有11.5℃左右。因此采取技术措施对提高土壤温度是极其必要的。

农田热量状况决定于大气的温度，是人类难以控制的因素。但是改变作物种植密度，种群关系（如间作、套作等）、土壤表面状态（如垄作、干土覆盖和地膜覆盖等）、农田的耕层结构以及土壤有机质含量等都是提高土壤热量状况的有效措施。在玉米垄沟种植模式下，垄上覆盖普通地膜、5%生物降解膜及8%生物降解膜后均有明显的增温效应，表层日均增温分别为3.90℃、2.09℃和3.46℃。

3.农田土壤水分的控制

水是作物生产中最重要的因素之一，也是农业生产不可缺少的宝贵资源，一个地区的光、热资源再充足，土壤再肥沃，如果没有相应的水分资源的保证，也难以发挥其生产潜力。所以，在光、热、土壤及其他条件满足的情况下，水分资源的数量及分配特点，决定了土地利用的程度和产量的高低。一个地区水分资源的数量、分布和作物群体的耗水规律，是研究耕作制度的重要依据。

根据美国出版的《世界百科全书》的统计，地球上的水资源共14亿km ³ ，其中海洋占97%，冰川占2%，其他不足1%。在这不足1%的水分中，大部分为地下水，其余才是降雨所补充的江河、湖沼以及大气水汽。如果地球上降雨均匀，年均660mm都可得到满足。但在实际上，世界各地的降雨绝大部分是既不均匀，又不稳定的。因此，以降雨为主要水分来源的作物生产，就要研究如何使不均匀、不稳定的降雨成为适宜而稳定的土壤含水量以配合作物各生育阶段的需水规律，发挥降雨的最大生产潜力。

东北地区年降雨量为350～1200mm，自西向东南逐渐增多，其中60%以上的降雨分布在作物生育的6—8月期间，因而使水、热和日照同期，对作物生长，尤其是对秋收的中耕作物的生产有利（表1-8）。但是降雨量在年内分布不均，也依此而有雨季、旱季之分。尤其是春旱在东北各地区时有发生，黑龙江省春旱与阶段性伏旱更为严重（表19）。由于降雨分布不均和降雨几率变化大，在作物各个生育期间都可能发生干旱和涝害，在岗、坡农田多以干旱为主，而低洼农田又多以涝害为主。地下水充足或靠近江河的农田，在干旱时期可进行灌溉，而东北地区大部分农田或因远离江河，地下水不足或因丘陵漫岗，难以灌溉，必须实施旱地耕作制度，即一方面以作物布局适应水分状况，另一方面运用措施改变农田土壤状况，使不均匀的降雨成为稳定的土壤水库容，减少各种水分的非生产性消耗，才可获得年际间的稳定产量和进一步提高产量。而对于带有明显半干旱气候特征的东北西部地区更需要采取多方面的措施在土壤中蓄积降雨。在东北地区的东北部与东部分布着大片低湿地或岗地间的低洼地。这些低湿农田的降雨量并不过多，只因土壤黏朽，透水性差，成为涝害的主要内因，而从高地地面和地下径流的侵入则是外因，且多在雨季发生，所以需要旱涝兼治。

改善农田水分状况并提高土壤水分的生产潜力，则要依据农田水分的多种非生产消耗，采取综合性措施。首先是调整农林牧结构间的比例，以林地庇护农田，增加降雨量，减少径流量和蒸发量；以牧业的厩肥肥沃农田，增加土壤的持水能力。其次以作物根系及土壤耕作措施改善土壤结构和耕层结构，增强透水性，提高土壤储水量，减少蒸发，防旱防涝。

4.农田土壤养分的控制

农田土壤养分状况决定了农田生产力、作物的布局、施肥技术和生产成本。

自然土壤生长的野生植被，通过吸收土壤水分、养分，转化了太阳能，将其地上部分、根系以及新陈代谢物质变成死亡的有机物质全部归还土壤。这样常年周而复始，土壤中原有各种矿物质养分依然存在于土壤中，同时每年又有新生的有机物质被（野生植物转化了的太阳能）投入土壤。通过以土壤嫌气微生物为主的微生物的生命活动，有机物质以腐殖质的形式存在且逐年增多。土壤养分的积累大于土壤养分的损失。

自然土壤开垦以后，利用各种耕作栽培措施，建立起与荒地迥然不同的土壤环境。地面裸露，土壤孔隙增多，好气性微生物的分解活动占了优势，促使养分矿化，同时释放出能量。这些物质和能量或逸出土壤，或被淋溶至土壤下层，或被作物吸收。

从农业生态系统（图1-2）来分析，情况更有所不同，例如粮食是转化无机环境中物质和能量的产物，一部分籽实（能量和物质）作为当地农民的口粮，一部分作为商品调离当地。作物茎叶（约占生物产量的30%～50%）作为烧柴转化为热能散失到环境中，充其量只有5%的灰分归还土壤，作为微生物的养料。作物的根茎（玉米根茬占生物量的10%～20%，大豆落叶和根茬占生物量的30%～38%）留在土壤环境中，作为微生物的生活养分和能源。作物产品中尚有一部分作为饲料，经过家畜的生命活动，消耗了部分能量。同时生产的畜产品，除当地食用外，也有相当数量畜产品作为商品脱离了当地。只有家畜的排泄物（估计每100kg毛重，排泄出1～1.5kg/d干物质）归还到土壤中。作物摄取的物质，不可能100%的归还土壤环境。商品生产量越大，归还到土壤环境中的越少。在无畜或少畜的生产单位，甚至将籽实、落叶也作为商品出售，归还土壤的就更少。黑龙江省国营农场，虽能做到部分茎叶直接还田，但籽实的商品量是极大的。因此，农田土壤养分在作物生产条件下，每经一次生产，就减少一部分。从而也证明农业生态系统从环境中摄取能量和物质，农业生态系统是一个开放性系统。

农田土壤养分逐年减少是世界大部分农业共同存在的问题。东北地区处于高纬度，冬季漫长，夏季多雨，便于土壤有机质的积累，尤其是黑龙江省北部的黑土区有机质含量可达10%左右。但是由于没有建立科学的耕作制度和输出的商品量较大，土壤有机质下降较为迅速（表1-10）。保持作物稳产或促进高产都必须对土壤养分“开源”和“节流”。“开源”是向土壤输入养分，实行农牧结合的农业。当农业丰收时，更应扩大牧业，使牧业促进农业发展；在耕作制度中适当增加肥田作物的比例或秸秆还田；适当地施用化学肥料，填补有机质分解量与作物吸收量中的差额。“节流”是减少土壤养分的非生产性消耗，改善土壤结构和耕层结构，创造养分适度释放和土壤有机质积累的土壤环境。

综上所述，为了促进作物高产，5个生活因素是同等重要而不可代替的。同时，作物生产过程也影响着5个生活因素的客观存在，而且5个生活因素在环境中还相互联系和相互制约。有计划地利用、调节和控制环境中的5个生活因素不是单一技术措施所能做到的，必须采取一系列的技术措施，甚至需要通过林、牧、副、渔业的配合，来提高这一系列技术的效益。这一系列技术措施概括起来有：作物及其品种的布局、种植方式、轮作制度、土壤耕作制度、土壤保护与培肥制度、植物保护制度和灌溉排水制度。所以，耕作制度需要由多个技术环节组成，而且是对各技术环节间进行总的调控的技术体系。

（三）农田不利的环境因素及其控制

稳定的气候地理环境也常常被农田的不利环境因素所干扰。

农田不利的环境因素主要有病害、虫害、杂草、雹灾、土壤侵蚀（soil erosion）和土壤的酸碱度等。为了发挥农田中生活因素的作用，必须对这些不利的农田环境因素加以控制，并建立植物和土壤保护技术体系（图1-10）。

例如病害与作物的类型和品种有一定的内在联系，培育抗病的作物品种并常在田间轮换作物是极为有效的。将受病害寄生的秸秆和残茬移出田外深埋，也是控制病害继续发生的有效措施。喷洒杀菌剂和采用药剂拌种对防治当年病害发生的效果较为直接，但需要投入一定的成本。防治虫害和防治病害的原理和措施是相似的。由于害虫有更大的迁移性，近年来利用天敌等生物防治是研究的新方向。杂草是伴随作物种植而产生的，它的种子和地下营养繁殖器官充斥田间，而且经常地、广泛地在田间与作物争夺日照、水分和养分。为杜绝杂草侵入农田，除对引进的作物种子进行检疫和播种前对作物种子进行清选以外，还需针对杂草的种类及其生活习性在田间采取轮作和土壤耕作等措施以改变杂草的生态环境并加以消灭。药剂除草是更直接的有效措施，但是它和杀菌剂、杀虫剂一样，在制造和农田喷撒过程中存在着要消耗一定的能源、增加农田生产成本和引起环境的污染等不足之处。病、虫、草的发生是多方面的，因此要采取措施综合防治、系统防治，以便发挥每项措施的效果。

二、建立科学耕作制度的途径

建立合理耕作制度必须做到：充分利用自然资源，特别是合理、充分地利用光热与土地，扩大生物小循环，缩小地质大循环，提高土地生产能力，实现农业持续高效生产；积极培肥土壤，保证充分供应持续增产的各种生活因素；充分发挥生产条件的作用；预防或减轻自然灾害；充分运用先进的生产经验和农业科学技术成就；贯彻农林牧副渔全面发展的方针；调解各项技术措施和制度的关系，不断提高劳动生产率。

概括起来，合理的耕作制度应该是：以农林牧相结合为前提，以土地用养结合为基础，以种植制度为中心，以实现农作物全面持续高产、高效为目标的一套农业技术措施体系。

在生产实践中，耕作制度能不能做到合理，除农业技术上的原因之外，更重要的则决定于在农村的有关方针政策能否很好落实，领导农业生产的思想方法是否合乎客观实际。所以要保证合理的耕作制度的实施，首先要认真落实方针政策，按经济规律办事，实事求是地领导农业生产，做好耕作改制工作。

自然土壤在生物小循环的作用下，土壤肥力是提高的。但是自然土壤开发为农田后，被开放系统的农业生产利用，如果不再注意有机物质和养分的输入和补偿，则作物产量越高，利用年限越久，土壤库的输出必然年复一年地大于输入，土壤肥力不可避免地就要下降。因此，为了农业持续生产，人们必须认真考虑如何使用地与养地相结合，保持和提高土壤肥力的问题。在土壤肥力学说一节中，已说明人们对土壤肥力的重视。

以农业生态和农业经济系统的科学理论为基础而建立起来的耕作制度，在其每一技术环节中，都有用地和养地作用，只不过有其各自的侧重面，而全部技术环节之间应相辅相成，形成用地和养地平衡的技术体系。

（一）用地和养地相结合

土地、气候与生物等资源的特点表明，合理利用它们，不仅可以增加产量，而且还可以不断地更新。长期不合理利用，超过其负荷能力，就会使其遭受破坏或恶化，使农业陷入困境，其中尤以土地资源为明显。土壤沙化、水土流失，都是从土地利用不当开始。土地是农业生产的基地，植物所需要的养分主要是经由土壤→植物→动物→土壤而流动的；植物所需要的水分主要是经由气候→土壤→植物→气候而流动的。在种植业中，土地不仅是影响当年产量的因素，也是持续生产和世代相继、永续使用的最基本的生产资料。

用地是指利用土地种植作物，蓄积光能，发挥土壤肥力各因素的作用，保证作物高产。养地是指采取技术措施培养、保护和提高土壤肥力，以保证持续地高产。保证作物高产与提高土壤肥力是耕作制度中用地（land-use）和养地（land-rear）这一对矛盾的两个侧面。可见，用地是需要，是目的；养地是手段，是保证。两者必须很好地结合，使作物生产不断发展，持久而不衰。

随着生产的发展，社会对农产品的需要量日益增多，人们常常囿于眼前的利益，注意加强对土地利用的长度和强度，而对养地水平如何适应用地程度注意不够。近期利益、经济利益考虑得多，长远利益、生态利益考虑的少。结果，用多养少，或只用不养，地力衰退，降低当年作物产量，也影响以后的生产。因此，要使作物持续增产，必须协调用养关系，使用地和养地相结合。用地和养地相结合具有两种含义，一种是使用地程度与养地程度取得平均，在用地过程中，使土地生产力能得到恢复，保持地力水平，使作物产量得到稳定（低水平的结合）。另一种是在用地过程中，提高养地水平，并以提高了的养地水平促进用地程度的加强，使用地与养地不断处于动态平衡状态，作物持续增产（高水平的结合）。后者促进农业生产不断向前发展。

用地和养地相结合比较广泛的概念，应理解为利用资源，发展生产，保护资源。因土壤肥力不仅随着作物产品的产出而变化，也随着气候因素的变迁而变化。风力和水力的侵蚀过程，在一些地区所造成的损失要比收获物携走的数量大许多倍。因此，只有保护好整个农业生产环境，才能保护住土地，达到维护和更新土壤肥力的目的。

耕作制度的发展历史证明，用地和养地如何结合是始终贯穿其中的根本问题。在最早的原始耕作制度阶段，人们开垦生荒地和熟荒地进行生产，用地程度低，养地靠自然。以后逐渐发展到休闲耕作制、常年耕种制以及集约耕作制，土地的利用程度越来越高，养地手段也由完全依赖植被的更替，逐步发展到在休闲地上进行土壤耕作，利用生物养地，直到将化肥、机械、农药、能源等其他工业品大量投入农田，大幅度地提高土地生产力。整个耕作制度的发展就是用地和养地矛盾不断取得统一，从用养分离到用养结合，从少用少养到多用多养的发展过程。再从耕作制度包括的两大组成来看，种植制度是耕作制度的中心环节，它是充分用地的制度，而另一组成———养地制度是根据用地的需要而采用的，只要种植制度发生改变，养地制度也必然相应改变。当然，施肥或灌溉、排水等养地制度的重大变化也能引起种植制度的变化，如施肥量显著增多，可由过去种植谷子改为种植玉米。华北地区在降水只有500mm的地方，一旦能够灌溉即可能由一年一熟改为一年两熟等。但是无论从哪一方面引起耕作制度的变化，改革后的耕作制度都需要并可能实现用地和养地相结合，而且其结合的程度直接关系到作物的持续增产的水平。

因此，建立或改革耕作制度必须以用地和养地相结合为核心。看不到用养结合的重要性，改革耕作制度时用养脱节，是不可取的，但是，只强调用养结合的作用，将其当作合理耕作制度的唯一原则，也不能发挥为农业生产而奠定基础的作用。

（二）用养结合的途径

1.扩大营养物质循环

实施农林牧结合的耕作制度，可以利用农牧之间的物质循环———饲料和肥料关系，求得农业和畜牧业的共同发展。畜牧业的粪便是补充农田有机质的主要来源。单一经营种植业而没有畜牧业或有少量牲畜的耕作制度，难以使用地和养地相结合。林业在改善农田生态环境的同时，其树叶、嫩枝可补充牲畜的饲料，并将枝叶中的养分，通过牧业以粪肥的形式富集到农田土壤中，使林业向土壤输入有机物质。树枝含氮、磷、钾等成分远比作物秸秆少，但其发热量却比玉米秸秆多（表1-11）。以树枝作燃料，可省出作物秸秆，增加秸秆还田的比例。同时也可节省草原上的牧草不做燃料而增加草原的载畜量。此外，农田四周的沟边、壕沿、道旁的青草沤肥转入耕地，或将这些青草通过牛羊放牧，以粪肥的形式输入农田。

2.缩小农业的开放程度

农业生产特点之一是其开放性。作物的生物产量中，一般其籽实作为商品离开当地，秸秆常作为燃料，只以少量的灰分归还农田，如以麦秸作为造纸业的原料，甚至灰分也不能归还农田。作物秸秆中含有一定的作物养分（表1-12），同时其纤维素可改善土壤的结构。2015年我国秸秆资源量为105757.7万t，其中粮食作物秸秆量为90944.1万t，占86.0%，油料作物秸秆量为8848.7万t，占8.4%，棉花、麻类、糖料等作物秸秆量为5964.9万t，占5.6%（表1-13）。如以薪炭林为燃料，则只有作物籽粒离开当地的农业生态系统，而约有一半的生物量可以转移到农田。

3.作物布局中加入豆科牧草及饲料作物

实行农林牧相结合的耕作制度，就要在作物布局中加入豆科饲料作物，为畜牧业发展建立巩固的饲料基地。将豆科饲料作物的地上部收割作为饲料，而庞大的根系留在土壤中，增加土壤的有机质，增加土壤中的生物孔隙和水稳性团粒结构。在牧草生育期中多次收割作为青饲料的同时，还可促进新根的萌发，使根系在土壤中分布更加均匀，从而使农田土壤肥力也更加均匀。

4.综合运用耕作制度的技术环节

耕作制度中除施肥制，灌溉制度直接增加土壤养分和水分，其他环节皆属于合理利用气候资源和土壤肥力，或降低土壤肥力的非生产性消耗。轮作制度是根据其中全部作物吸收营养、水分的特点，作物根系、根系分泌物以及可归还农田的秸秆养分种类和数量，有顺序或有原则地轮换种植，巧妙地调节各种养分和水分的用、养、余缺，使土壤养分、水分不致片面消耗。土壤耕作制调整耕层三相比来控制轮作中各茬作物可吸收的养分和水分的供应，同时尽量减少土壤肥力的非生产性消耗和促进土壤养分的积累。

单一经营的耕作制度，没有林业和牧业向农业系统补偿有机质，往往是三料（饲料、肥料、燃料）俱缺。用地大于养地，导致单位面积产量不高，作物和土壤抗灾力弱，以致总产不稳。如果想要达到一定的产量，必须依赖大量的社会资源的投入和生产费用的提高，因而每元投资效果降低，农民的收益也相对降低，无力扩大经济再生产。

[1] 1斤=500g=0.5kg，1亩≈666.67m ² 。 RKrh6ahfp3umJ72gv7L03wzC6Id0eeTdj988bpdvuPWQRZmxPgDPAm3ppxyRjbDR