下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
耕作学，亦称农作学，是研究建立合理耕作制度（亦称农作制度）的理论及其技术体系的科学。“耕作”广义是指作物生产中在农田上进行的各种作业，包括土壤耕作、施肥、灌溉及种植作物本身；狭义即指土壤耕作。耕作学是从广义而言的。它首先影响着土壤理化、生物性状，再通过土壤对作物生长发育和产量起着重要作用，体现了作物与土壤、气候之间的深刻关系。从土地是作物生产的基地及作物生产具有连续性这个特点出发，有必要专门研究与运用耕作制度以保证作物优质高效生产。
耕作制度包括两个主要环节：①种植制度，由作物布局、种植方式、熟制、轮作倒茬等技术措施相互结合组成；②土壤管理制度，由土壤耕作、土壤保护与培肥等技术措施相互结合组成。土壤管理制度分为土壤耕作制度、土壤养护制度。只有种植制度与土壤管理制度配套，才能全面、辩证地阐述与研究农田的利用与养护，保持农田生态因子和各因子之间的动态平衡。缺少任何一制，均难以达到目的。当然这些制度不是绝对并行的，种植制度是主导，它是农业生产的需要，而土壤管理制度是种植制度完整的配套制度。也可以说种植制度是中心，土壤管理制度是保证。
在耕作制度各环节中，贯穿着用地与养地相结合这样一个核心问题。一般来说，作物结构与布局、种植方式和熟制的运用偏重于用地，即通过充分合理地利用农田来充分利用光能，提高光能利用率以提高作物产量；另外，轮作、培肥、灌溉是养地措施，土壤耕作是调养地力，它们是在用地过程中向农田增加有机物质、养分、水分，或通过调控土壤机制以调养地力。这两类技术措施相互结合组成综合技术体系，体现着对土地用中有养、边用边养、用养结合，保持地力常新。这里所谓的地力，是指土地的生产力。它是土壤理化生物性状、地形、地势、土层等因素在当地气候条件下对土地综合影响的结果，体现着该土地的生产水平，而中心问题是土壤肥力。只有采用用地与养地协调的耕作制度，才能使所有农田的地力收支平衡，实现一个地区或一个生产单位的农田生态平衡，从而为长期的优质高效生产奠定基础。自古以来，作物生产在土壤肥力消耗和保养上始终存在着对立统一。用大于养，农田有机质和养分输出大于输入，则土壤肥力衰退，产量下降；反之，若用养协调，保证养多于用，则农田有机质和养分输入大于输出，土壤肥力才能不断提高，才能实现产量持续增加和扩大再生产。而做到后一点，一定要建立合理的耕作制度。
因此可以认为：耕作制度的实质就是人们根据需要和可能，依据自然条件和社会经济条件，在农田上进行时间和空间两个方面的作物安排和配置，形成农田生态系统，并运用土壤耕作、培肥以及保护等技术来调控这个系统，使农田养分、水分、空气、热量等因子保持动态平衡，土壤有机质和肥力用养协调并不断提高，从而实现作物的持续高效生产这个最终目的。农田生态平衡，实际上也就是土壤肥力的用养协调。由于农田生态系统是农业生态系统的一部分，只有在农、林、牧结合，农业生态呈良性循环的情况下，种植业的农田生态才有可能实现良性循环。为此，科学的耕作制度应以农、林、牧全面发展，相互结合为前提，以用地和养地协调为原则，达到作物全面持续优质高效生产的目的。与此同时，还应注意与机械化、电气化、化学化的新工艺相适应，兼顾经济效益、社会效益和生态效益。
耕作学的研究对象是耕作制度。既然耕作制度是种植业一整套用地与养地相结合的农业技术体系，说明耕作学是一门综合性很强的农业应用科学。它涉及天（气候）、地（土地）、人（生产的主宰者）、物（作物及其他生产资料）和社会经济条件（社会需求、生产关系和生产力、各种生产条件）。它直接联系生产，指导生产，为生产服务，在生产实践和科学研究中丰富和提高。虽然，它涉及社会经济条件并在很大程度上受社会需要所支配，但它研究与阐述的主要是作物生产中的自然规律。所以，耕作学仍属于自然科学的范畴，属于农学的一个分支。
首先，耕作学并不专门研究作物、土壤或气象，但是建立科学的耕作制度必须研究土壤—作物—气候系统，运用这些专门科学的理论与规律。耕作学也不专门研究畜牧、林业、农业经济、农机具以及自然辩证法等科学，但要建立科学的耕作制度，阐明其理论及技术时也要涉及这些学科。耕作学是综合这些有关农业科学，依照社会需要与资源可能，制订农业生产结构与种植业结构方案，确立有助于农业系统生产力提高和整体效益增进的农林牧布局、结构及作物配置方案。对此，从全局考虑，作出农业土地利用规划，调整种植业结构，确立相应的种植模式与种植体制，正确处理农业整体结构中的农、林、牧的关系，种植业结构内的粮、棉、油、瓜、果、菜的关系，社会对农业产品增长中的需求与有限资源生产力持续增进的关系，以及社会效益、经济效益与生态效益等的关系。凡此种种，都是耕作学所致力的耕作制度应统筹兼顾的问题，它关系到农业全面发展与可持续发展的宏观技术决策问题。
其次，耕作制度本身就是一个综合性技术体系，它集种植制度、养地制度与护地制度于一体，包括作物布局、复种、间作套种、轮作与连作、保护种植、土壤耕作、少免耕技术、覆盖栽培、轮作期间施肥制、农牧结合与物质良性循环技术、防风蚀、防水蚀和农田杂草防除等，都是耕作制度所致力的农业生产技术问题。足见，耕作学是借助于耕作制度的技术体系，使关系到农业发展的全局性问题与生产中的技术问题联成一个整体，成为农业科学的一门应用型的基础学科。
此外，耕作学的综合性还体现在与其他相关学科交叉上。土壤学是耕作学的基础学科，土壤学的肥力学说，很早便成为耕作学的理论基础之一，通过土壤耕作和培肥，改善肥力条件，增加肥力因素，控制土壤水分和养分非目标性输出，促进养分有效化，是耕作制度重点所在。植物生理学与植物营养学同样是耕作学重点的前置学科，耕作学依照植物光合作用基本原理，实施植物生活要素调控、强化用地与养地结合，是农业系统生产力提高的基础。耕作学应用农业气象学的原理，根据气候资源存在状况，探查作物种群气候生产力，依照资源优势，制订作物结构与布局方案并选择高效种植模式。作物栽培学与耕作学关系更加密切，在作物栽培学对各个作物种群生物学特性认识基础上，耕作学按照需要与可能结合的原则，实施资源优化配置，以提高整体生产力和系统生产力。农业机械学与耕作学相辅相成，共同致力于劳动生产率的提高，前者为后者提供先进的生产手段，满足农耕的需要；后者为前者的技术创新提供农艺依据。农业生态学虽然是近代生态学的一个分支学科，然而它的生物种群与环境间的物质循环和能量转化体系，与耕作学提出的“三大车间”学说不谋而合，可以认为B.P.威廉斯的农业“三大车间”学说是在农业生态学确立之前、具有农业生态系统观点的见识。这些认识都是当今耕作制度生态良性循环，系统生产力持续增进的相关理论基础。近代系统科学的发展以及计算机技术的应用，为耕作学由传统学科步入现代学科行列，起到积极的推动作用。
农业生产是以植物生产为基础，同时又包括动物饲养和生物残体分解等在内的生产体系。植物生产是第一性生产，它的生产水平和规模，决定后续生产部门的水平和规模。因此，植物生产乃是农业生产中的至关紧要的基础生产部门。从而，耕作制度的基本任务，在于最大限度地提高农业的光能利用率，充分发展植物生产。
植物生产是以自然资源为基础的，耕作学任务之一就是在全面分析资源存在状况前提下，使耕作制度与自然资源相适应，既要利于充分利用自然资源，也要利于保护自然资源；农业生产不仅是自然再生产的生产过程，也是社会再生产的生产过程，是自然再生产和社会再生产的综合体，从而耕作学的又一任务是使耕作制度与社会资源相适应，以期取得较好的生产效益。足见，耕作学是以整体的观点组织农业生产，它既要认真分析“气候—作物—土壤”系统中各组成成分的内在联系，还要正确认识整体生产中的农、林、牧等各关联部门在总体中的地位和作用。简言之，耕作学所致力的耕作制度，应能充分利用和合理保护自然资源和社会资源，组成以农田植物种群为主体的生产结构体系，运用相应的养地措施，尽可能地使资源应能实现的生产力化为现实生产力，实现农作物全面稳产，持续增产，优质高效，并能使农业生产各关联部门得以协调发展。
因此，耕作制度的研究任务是揭示农业生产实质及其规律性，探查农业资源生产潜力及开发途径，研究不同条件下的用地与养地技术体系的最优化组合，发挥地域资源优势，促进产业化，拟订农业生产决策技术及高效种植体系，以及研究并阐明耕作制度发展规律及改革途径等。
耕作学学科的形成与发展，依托于耕作制度的进步，耕作学被确立为一门独立的农学学科，却经历了一个漫长的形成与发展的历史过程。
我国农耕历史久远，作为记载各个历史时段农业生产和耕作制度有关内容的农业文献，量大、面宽、内容丰富。大约在反映公元前15—前11世纪情况的《尚书》《周易》和《诗经》中，已有关于原始耕作制的论述。此后，成书于公元前239年的《吕氏春秋》，对土壤耕作、用地养地、休闲轮作以及垄作技术的论述相当辩证，颇富哲理，可以认为《吕氏春秋》初步奠定了我国古代传统农业的认识基础。大约成书于公元前30—前7年间的《范胜之书》可谓我国反映黄河流域农业生产与技术的首部农学专著，比较系统地总结了当时农业生产经验，发展了休闲耕作制，并针对干旱的环境，把畎田种植和代田法发展为“区田法”。约于后魏（386—534）成书的《齐民要术》，更是我国古代农业著作之精华，全书共10卷，综揽农、林、牧、副、渔等各个方面，其中的作物轮作、间作套种、保墒耕作、粪肥使用占有大量的篇幅，还涉及多熟种植等有关方面，当时的许多见解，成为我国传统农业时期的耕作与栽培传统技术依据，一直沿袭至今。
《齐民要术》之后的农书更加丰富多彩。《陈旉农书》（1149）是南方稻区最早的一本农学著作，书中的“种无虚日、收无虚月”和“地力常新壮”的见识，成为我国多熟种植条件下，用地与养地结合农业可持续发展的创见。1304年的《王帧农书》、1505年的《便民图篡》、1628年的《农政全书》、1747年的《知本提纲》等，分别总结出长江流域、关中地区以及岭南各地多粪肥田和绿肥轮作结合，实施多熟种植地力不减的耕作制度的有关经验和理论认识。然而，由于历史条件的限制，我国历史上富有创见的耕作制度理论和技术体系，长期以来未能在我国形成一个完整的学科体系。
西方国家有关古代的农业著作遗存不多，加图（Marcus Porcius，公元前 234—前149）所著《农业志》（De agricultura），是现存的最早的罗马农书，它反映了公元前2世纪意大利中部农业生产技术，《农业志》对推动当时欧洲的农业进步起到一定的作用。此后的科路美拉（L.J.Columella，公元前1世纪）的《论农业》（Rerum Rusticarum），论述了农业的重要性，并倡导要认真研究过去的耕作方法并使之适合当代农业，科路美拉是精耕农业的拥护者。《农业全书》（Farm Work）是C.巴苏斯（Cassianus Bassus）于公元6世纪或7世纪完成的农学著作，反映了中世纪的西欧实行的两种耕作制度：北方盛行的日尔曼制度（二圃休耕制）、南方实行的罗马制度（三圃制）。
与我国比较，西方国家耕作制度发展阶段的历史进程比较晚。西欧中世纪盛行的以休闲制为特征的“二圃制”“三圃制”，是耕作制度由原始制向轮种制发展的重要转折。大约到了1730年著名的诺尔富克四区豆科牧草和谷类作物轮作（Norfolk Four—Year Rota tion）才出现于英格兰，并逐步地取代休闲制。对此，泰伊尔（Thaer A.D.，1752—1828）在《合理的农业原理》（Grundsatze der Rationellen Landwirtschaft）中认为农业的合理农法的具体形式就是四圃轮作。1840年李比希（J.Von Liebig，1803—1873）在《化学在农业生理上的应用》中，提出了矿质营养归还学说，并对泰伊尔的腐殖质营养学说进行了批判，为作物轮作及其施肥制提供了科学依据，有力地推动了现代农业的发展。
20世纪西方农学学科系统中的英、美的《作物生产学》（Crop Production）、德国的《耕种学》（Ackerbaulehre）、日本的《作物学》（Crop Science）、苏联的《农业原理》（Oсныеземледелие）以及20世纪上半叶我国农业院校中的《作物学概论》，都与作物生产有关，通常含有作物轮作、土壤耕作、农田培肥和种植模式、作物布局等种植制度内容，涉及农业气象、土壤、肥料、耕作制度和作物学各论等多种学科，而耕作学作为一门独立的学科，应归之于苏联的B.П.уильямс （1863—1939），他在李比希矿质营养归还学说和泰伊尔腐殖质营养学说的影响下，总结了俄国先辈农学家的研究成果和他本人创立的土壤团粒肥力学说后，第一个把耕作学从土壤学和作物生产学中独立出来，并在乌克兰黑土带创立了著名的草田耕作制。
20世纪50年代，随着我国农业合作化、机械化的发展，作物生产突飞猛进，需要有计划地组织农业生产。北京农业大学根据苏联《普通耕作学》（Общееземледелие）的内容结合中国实际，初建我国耕作学，并于1952年正式在高等农业院校开课。当时，主要根据B.P.威廉斯的土壤结构学说、草田轮作学说和土壤耕作学说，提出农业生产过程中生物养地和物理机械调控地力的措施，并据此建立恢复和提高土壤肥力的耕作制度。显然，我国地理位置及农业特点与苏联不同，不能机械搬用；中国耕作学工作者提出了包括团粒结构在内的“土壤耕层结构是土壤肥力的条件”的理论。这一阶段的耕作学内容虽不够成熟，但它把农业技术与土壤肥力联系起来，强调土壤肥力是稳产高产的基础，强调农林牧结合，这些观点都是正确的。在传播机械化作业，推动生产发展等方面也起到一定的作用。
20世纪60年代至70年代中期是耕作学体系的改革阶段。1961年冬，孙渠教授等率先提出用地养地的基本观点，强调建立科学耕作制度必须贯穿用地与养地结合的原则，用是目的，养是保证。这就使耕作学从单纯研究养地措施转为研究用地养地结合的技术体系，即耕作制度。基于此，增加了作物布局、间作套种、复种等内容，并在土壤耕作理论和方法的研究方面有了很大进展，使耕作学更为完整。同时，经过全国农业院校，科研单位和国营农场耕作学工作者们的共同努力，深入总结了我国各地区当时的耕作制度，充实了耕作学内容。这一阶段，中国式的耕作学业已得到建立。
20世纪70年代后期至现在是中国耕作学的完善提高阶段。由于生态学、环境保护学、系统工程学的发展，也由于我国各地探索了耕作制度改革规律取得了丰富经验，使耕作学理论和内容有所更新和发展。一方面用生态系统观点的光能利用、土壤肥力、作物对土壤影响，从能量和物质的流动上加以衔接；另一方面用环境保护观点新增加了保土养地内容，而重点则是以耕作制度这个农业技术系统调控农田生态系统，使物质、能量输出（用）与输入（养）平衡。在研究、阐述上不仅注意定性，也开始采用数学、系统工程方法使之量化。一个地区或一个生产单位的作物生产是一个生产系统，由生态系统、技术系统、经济系统所组成。因此，作为耕作制度这样一个技术管理系统必然受到经济系统左右。耕作制度不仅应调控生态因子，具备社会效益，还要讲求经济效益，只有兼顾三种效益，它才是合理的、可行的。
多年来，经过我国耕作学界的共同努力，在世界上首先建立起以精耕细作、多熟种植为特色的《耕作学》体系，它的理论与内容既不同于欧美的《作物学通论》，又不同于苏联的《农业原理》或《普通耕作学》，明确耕作学是“研究和建立合理耕作制度的技术体系及其理论的科学”，明确种植制度是其核心与特色，而相应的提高土地生产力是耕作制度与农业可持续发展的基础，从而形成了体系比较完整，富有中国特色的一门新型学科。
目前，包括西方在内的许多国家，尚未形成与我国耕作学近似的独立学科，然而，耕作学中不少相关内容却以分支学科的形式出现，如印度的“种植制度”（cropping sys tem）、“种植模式”（cropping patterns），加拿大、美国的“作物生态适应性与分布”（crop adaptation and distribution）、“多熟种植”（multiple cropping）、“土壤耕作”（soil tillage）。日本栗原浩主编的《耕地利用与种植制度》，与我国的耕作学体系甚为相近，但尚未成为一门公认的学科。
耕作学是研究耕作制度的，既可研究分体，也可研究总体。分体将从某一环节开始，如茬口、间作、套作、复种、翻耕、深松耕、旋耕等；总体则配套成为轮作制度、种植制度、土壤耕作制度、培肥保护制度直至耕作制度整体。研究重点有二：一是通过某些环节，如作物布局、种植方式来用地用光，提高光能利用率；二是通过某些环节，如轮作、种植绿肥牧草、土壤耕作等来用地养地，力求提高土地生产力并保持农田生态平衡。
我国耕作技术的发展，始终贯彻提高土地生产力并保持农田生态平衡的原则，突出保护性耕作技术内容，传统的保护性耕作在中国具有悠久的历史。如在我国运用已有五千年的垄作耕法，通过有垄型的小地形和留茬越冬等，可以有效地防止土壤的水蚀和风蚀；明清时代在我国甘肃陇中地区发展起来的砂田，在年降雨量为200～300mm的干旱条件下可以实现粮菜瓜果的高产丰收，这已经具有了明显的保护性耕作思想。但是，现代保护性耕作技术则首先是在工业发达的北美地区兴起。19世纪中期，美国组织向西部移民，鼓励移民大面积开荒种地；由于机械化翻耕土地，加快了土地开发，到20世纪30年代，终于发生了两次震惊世界的黑风暴，毁坏了300万hm 2 以上的良田。此后，美国对各种保水、保土的耕作方法进行的大量研究证明：以少、免耕和秸秆覆盖为中心的保护性耕作法，可以明显减少蒸发、减少径流、增加土壤蓄水量。随着多种高效除草剂相继发明和应用以及免耕播种机的研制成功，以少、免耕为特色的保护性耕作技术在美国已广泛应用。
随着我国由传统农业向现代农业的快速发展，如何将以少、免耕为特色的保护性耕作技术融入到现代农业中，特别是在我国人多地少、粮食问题突出的国情下，构建高产和可持续发展的保护性耕作技术模式将是耕作学新的研究课题和重要研究内容。