耕作制度與土壤管理樣本

耕作制度與土壤管理

任何耕作辦法或土壤管理籌劃重要目都是保持生產(chǎn)可以持續(xù)獲利。自1935年開始，美國(guó)土壤保持局（SoilConservationService）在這方面予以了很大關(guān)注。土壤保持實(shí)質(zhì)是良好土壤管理，其內(nèi)容遠(yuǎn)不止防止土壤流失。無(wú)論是植物養(yǎng)分局限性，還是耕作制度不合理，土壤侵蝕都是土壤管理不良癥狀。侵蝕是土壤破壞癥狀而不是因素，重要因素是缺少養(yǎng)分，特別是缺氮。

第一節(jié)產(chǎn)量趨勢(shì)

美國(guó)作物產(chǎn)量自19以來(lái)逐漸提高，但其明顯增長(zhǎng)起始于1950年代（參見(jiàn)第一章圖1-1）。1982年美國(guó)三種重要作物，玉米、大豆和小麥平均產(chǎn)量各為480公斤/畝、144公斤/畝和159公斤/畝。玉米和小麥?zhǔn)莿?chuàng)紀(jì)錄高產(chǎn)，而大豆產(chǎn)量平了1979年達(dá)到高產(chǎn)水平。改良品種、增長(zhǎng)密度、防治病蟲、改進(jìn)耕作和增長(zhǎng)施肥等，都對(duì)增產(chǎn)有貢獻(xiàn)。1930~1979年美國(guó)明尼蘇達(dá)州農(nóng)民種植玉米所采用一系列技術(shù)和管理辦法匯入表14-1中。各種技術(shù)改進(jìn)對(duì)玉米增產(chǎn)貢獻(xiàn)見(jiàn)于表14-2。(表：表14-150年(1930-1979)間明尼蘇達(dá)州每十年玉米生產(chǎn)辦法所發(fā)生變化)辦法平均值30年代40年代50年代60年代70年代1979雜交品種播種面積(%)8829698100100各種播種辦法所占比例(%)方形穴播9070471缺資料穴播245510缺資料條播294589缺資料播量(株/畝)205022202590262031003320肥力糞肥(噸/畝)1.21.10.930.870.60.53商業(yè)肥料施肥面積(%)缺資料缺資料14.067.093.095.0總量(公斤/畝)0.33.44.65.815.815.3氮(N)(公斤/畝)缺資料缺資料1.12.26.57.5磷(P2O5)(公斤/畝)缺資料缺資料1.61.053.73.4鉀(K2O)(公斤/畝)缺資料缺資料0.660.992.12.2綠肥(草木樨)(百萬(wàn)畝)2.44.531.2病蟲草防治中耕次數(shù)3.03.02.82.61.61.5除草劑解決面積(%)-痕量12588993殺蟲劑解決面積(%)--4293233耕作秋耕(%)21缺資料70666272春耕(%)79缺資料30262610深松或少耕(%)---81218行距(厘米)107107102969190播種日期，5月212120191311*蟲害玉米螟傳播經(jīng)濟(jì)侵害水平玉米根葉甲傳播經(jīng)濟(jì)侵害水平產(chǎn)量(公斤/畝)134164210285356419注釋：*最后5年平均。資料來(lái)源：Cardwell.Agron.J.，74：984(1982).1950年此前產(chǎn)量增長(zhǎng)緩慢某些解釋見(jiàn)圖14-1。依照美國(guó)俄亥俄州預(yù)計(jì)，1870~1930年這60年中土壤生產(chǎn)力下降了40%。這大體上與對(duì)1890~1950年間美國(guó)衣阿華州土壤生產(chǎn)力所做預(yù)計(jì)相符，且與肥力水平關(guān)系密切。土壤有機(jī)質(zhì)以及供氮已呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。磷、鉀、鈣、鎂和硫等元素取走普通不不大于以糞肥和商業(yè)化肥形態(tài)歸還數(shù)量。(圖：圖14-11950年此前產(chǎn)量增長(zhǎng)緩慢某些因素)

補(bǔ)償因素成果，如改良品種、栽培辦法、機(jī)械、排水，增長(zhǎng)施肥和施石灰，防治病蟲害等，使1870~1930年間美國(guó)俄亥俄州玉米產(chǎn)量增長(zhǎng)了約15%。如果保持了土壤肥力，使用這些開發(fā)技術(shù)，作物產(chǎn)量本應(yīng)增長(zhǎng)40%~60%。俄亥俄州資料表白，僅用某段時(shí)期產(chǎn)量趨勢(shì)來(lái)衡量土壤肥力是錯(cuò)誤。1930~1982年間，俄亥俄州作物產(chǎn)量增長(zhǎng)了2倍。在全美國(guó)具備同樣明顯增長(zhǎng)。

技術(shù)迅速進(jìn)步使產(chǎn)量明顯增長(zhǎng)，肥料只是其中一項(xiàng)。美國(guó)農(nóng)業(yè)部1964年預(yù)計(jì)，如果取消氮、磷肥料，伊利諾斯州玉米也許減產(chǎn)37%，佛羅里達(dá)州葡萄柚也許減產(chǎn)94%，亞利桑那州苜蓿也許減產(chǎn)34%。當(dāng)前這些數(shù)值也許還會(huì)更大。假若對(duì)衣阿華州玉米不施肥，就也許需要再多29%土地。這將意味著由于不適當(dāng)土地投入生產(chǎn)，遭受侵蝕也許性更大。在發(fā)展中華人民共和國(guó)家報(bào)道過(guò)更令人震驚成果。墨西哥小麥產(chǎn)量從1943年51.7公斤/畝增長(zhǎng)到1978~1980年240公斤/畝（80%灌溉）。(表：表14-21930-1979年明尼蘇達(dá)州生產(chǎn)辦法變化引起玉米增產(chǎn)量)栽培辦法或限產(chǎn)因素及其增減產(chǎn)單位變化率或變化值1930比1979相差*對(duì)1979年產(chǎn)量貢獻(xiàn)公斤/畝凈收益(%)1930年前產(chǎn)量水平(公斤/畝)--134-雜交品種雙雜交(公斤/畝)24.7100%面積24.79三雜交(公斤/畝)10.917%面積1.91單雜交(公斤/畝)20.975%面積15.76遺傳收益(公斤/畝/年)2.450年121.743肥料N(7.5公斤N/畝時(shí)公斤/公斤N)18.993%玉米面積133.547植株密度(2050株/畝以上時(shí)公斤/百株)47.4127060.321除草劑(公斤/畝)69.993%面積6523行距(公斤/畝/厘米)0.68-17厘米11.54播種日期(公斤/畝/天)2.4310天24.38條播對(duì)穴播(公斤/畝)27.279%21.58秋耕(公斤/畝)29.351%14.95輪作大豆(公斤/公斤N)18.91.7公斤N/畝32.311苜蓿/三葉草(公斤/公斤N)18.9-0.48公斤N/畝-9.1-3草木樨(公斤/公斤N)18.9-1.1公斤N/畝-21.2-7干擾效應(yīng)(公斤/畝)58.3-33%面積-19.4-7糞肥(含N約0.5%)(公斤/公斤N)18.9-2.23公斤N/畝-42.2-15有機(jī)質(zhì)(%/年)-0.027×50年=1.35%-38.1-13蟲害玉米螟(公斤/畝/蟲/株)-12.31.2蟲/株-14.7-5玉米根葉甲(公斤/畝)-29.732.5%面積-9.7-3土壤侵蝕(公斤/畝/厘米)(-0.1厘米/年)-4.6×50年=5厘米-23-8不明減產(chǎn)因素-65-23凈收益2851977-1979年產(chǎn)量水平419栽培辦法或限產(chǎn)因素及其增減產(chǎn)單位變化率或變化值1930比1979相差*對(duì)1979年產(chǎn)量貢獻(xiàn)公斤/畝凈收益(%)1930年前產(chǎn)量水平(公斤/畝)--134-雜交品種雙雜交(公斤/畝)24.7100%面積24.79三雜交(公斤/畝)10.917%面積1.91單雜交(公斤/畝)20.975%面積15.76遺傳收益(公斤/畝/年)2.450年121.743肥料N(7.5公斤N/畝時(shí)公斤/公斤N)18.993%玉米面積133.547植株密度(2050株/畝以上時(shí)公斤/百株)47.4127060.321除草劑(公斤/畝)69.993%面積6523行距(公斤/畝/厘米)0.68-17厘米11.54播種日期(公斤/畝/天)2.4310天24.38條播對(duì)穴播(公斤/畝)27.279%21.58秋耕(公斤/畝)29.351%14.95輪作大豆(公斤/公斤N)18.91.7公斤N/畝32.311苜蓿/三葉草(公斤/公斤N)18.9-0.48公斤N/畝-9.1-3草木樨(公斤/公斤N)18.9-1.1公斤N/畝-21.2-7干擾效應(yīng)(公斤/畝)58.3-33%面積-19.4-7糞肥(含N約0.5%)(公斤/公斤N)18.9-2.23公斤N/畝-42.2-15有機(jī)質(zhì)(%/年)-0.027×50年=1.35%-38.1-13蟲害玉米螟(公斤/畝/蟲/株)-12.31.2蟲/株-14.7-5玉米根葉甲(公斤/畝)-29.732.5%面積-9.7-3土壤侵蝕(公斤/畝/厘米)(-0.1厘米/年)-4.6×50年=5厘米-23-8不明減產(chǎn)因素-65-23凈收益2851977-1979年產(chǎn)量水平419注釋：*參照表14-1中30年代和1979年實(shí)際水平。資料來(lái)源：Cardwell.Agron.J.，74：984(1982).雖然干旱地區(qū)水比肥更是限制因子，但包括頻繁夏休閑種植制度使土壤肥力和生產(chǎn)力嚴(yán)重下降。在干旱地區(qū)改進(jìn)管理辦法，特別是在不好年景，同在較濕潤(rùn)地區(qū)同樣重要。例如，美國(guó)大平原9個(gè)州1930~1939年和1950~1956年間年降雨量極低，分別只有518毫米和526毫米。但小麥產(chǎn)量差別很大，30年代為47.5公斤/畝，而1952~1956年為68.1公斤/畝。大多數(shù)低雨量地區(qū)土壤生產(chǎn)力下降多與風(fēng)蝕和水蝕以及休閑期易移動(dòng)養(yǎng)分向深層滲漏關(guān)于，并非真是作物耗竭了肥力。與之相反是東南部土壤，自身肥力較低并且已經(jīng)集約耕種了100~2。

實(shí)驗(yàn)站社區(qū)和先進(jìn)農(nóng)民產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)至關(guān)重要，由于她們相應(yīng)當(dāng)如何做起著引導(dǎo)作用。在那里種植在實(shí)驗(yàn)田作物產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)，州平均產(chǎn)量也會(huì)不斷增長(zhǎng)（盡管仍比實(shí)驗(yàn)站低得多）。這表白了繼續(xù)集中研究以克服產(chǎn)量限制因子影響重要性。

第二節(jié)耕作及土壤管理目的

所有耕作制度目均應(yīng)是為農(nóng)業(yè)辦法維持最高利潤(rùn)。評(píng)價(jià)作物和土壤管理制度維持高產(chǎn)效果時(shí)，有幾種因素必要緊記在心：

(a)有機(jī)質(zhì)和土壤耕性；

(b)植物養(yǎng)分供應(yīng)；

(c)草、蟲、病害發(fā)生率；

(d)水分吸取和土壤侵蝕。

由于土壤特性不同，因而需要不同管理辦法。例如，有一種富具有機(jī)質(zhì)粉粘壤土也許耕性良好，采用減少耕性管理辦法在短期內(nèi)不致發(fā)生問(wèn)題。另有一種粉壤土，有機(jī)質(zhì)含量低，也許耕性不良，用同樣管理辦法立即引起麻煩。最重要是按照管理需要來(lái)評(píng)價(jià)土壤。應(yīng)當(dāng)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)闡明管理辦法對(duì)不同土壤影響。

圖14-2表白，不能以為侵蝕理所固然，重要是必要以盡量減小水蝕、風(fēng)蝕破壞性影響方式進(jìn)行生產(chǎn)。美國(guó)1/3以上耕地都遭受嚴(yán)重侵蝕，這足以使土壤生產(chǎn)壽命大大縮短。表14-2表白，侵蝕抵消了美國(guó)明尼蘇達(dá)州為達(dá)到更高玉米產(chǎn)量所獲得進(jìn)步。(圖：圖14-21977年美國(guó)土壤保持局所進(jìn)行國(guó)家資源調(diào)查發(fā)現(xiàn)土壤侵蝕)

第三節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)

一度曾特別強(qiáng)調(diào)土壤有機(jī)質(zhì)含量是土壤生產(chǎn)力一項(xiàng)指標(biāo)。隨著氮肥用量增長(zhǎng)，依賴有機(jī)質(zhì)釋放氮來(lái)獲得玉米、小麥等作物高產(chǎn)是不必要甚至不明智。曾幾何時(shí)，加拿大草原上夏休閑地被以為供氮自足，但當(dāng)前其中20%以上需要化肥氮。Bradfield（1963）對(duì)此總結(jié)如下：

對(duì)大多數(shù)農(nóng)民來(lái)說(shuō)，在她們土壤中得到更多有機(jī)質(zhì)惟一經(jīng)濟(jì)辦法是在她們自己農(nóng)場(chǎng)上生長(zhǎng)更多有機(jī)物質(zhì)。更大作物意味著更多根、更多莖稈和殘茬及更多牲口飼料，因而有更多有機(jī)肥料還田。種植這些較大作物最便宜辦法是用更充分化肥和良好培肥輪作，土壤通過(guò)如此管理得以從化肥中獲得最大效益。這需要最佳種子、最適當(dāng)栽培辦法和最有效地運(yùn)用所有有機(jī)殘留物。有機(jī)農(nóng)業(yè)加上化肥將在咱們豐產(chǎn)土壤上獲得更高產(chǎn)量和更多有機(jī)質(zhì)。

應(yīng)當(dāng)維持還是提高有機(jī)質(zhì)含量?回答這個(gè)問(wèn)題有必要考察有機(jī)質(zhì)某些功能：

(a)具備養(yǎng)分（如氮、磷、硫、硼、鋅等）庫(kù)作用；

(b)提高離子互換量；

(c)為微生物活動(dòng)提供能量；

(d)釋放CO2；

(e)提高持水量；

(f)穩(wěn)定構(gòu)造、改進(jìn)耕性；

(g)提供表面保護(hù)從而減少結(jié)塊和增長(zhǎng)滲入；

(h)減輕壓實(shí)影響；

(i)緩沖土壤酸度、堿度和鹽度急劇變化。

有趣是，有機(jī)質(zhì)這些功能，除保護(hù)表面和防止壓實(shí)外，大多數(shù)都依賴其分解。因而，生產(chǎn)大量殘茬及其隨后分解對(duì)良好作物和土壤管理必不可少。很明顯，北極地區(qū)作物營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題之一是低溫制止有機(jī)質(zhì)分解，有機(jī)質(zhì)甚至積累在礫石脊上。相反，亞熱帶和熱帶雖產(chǎn)生大量有機(jī)質(zhì)，但其分解極快。

僅僅為了維持而維持有機(jī)質(zhì)不是農(nóng)業(yè)實(shí)用辦法。應(yīng)用保持最高利潤(rùn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)更現(xiàn)實(shí)。土壤有機(jī)質(zhì)最大來(lái)源是當(dāng)季作物提供殘茬。因而，選取種植制度和殘茬解決辦法同等重要。合理管理和施肥能提高產(chǎn)量，這是農(nóng)民關(guān)懷重要問(wèn)題。高產(chǎn)還會(huì)產(chǎn)生大量副產(chǎn)物-有機(jī)殘茬。因此，為達(dá)到高產(chǎn)而管理土壤同步也改良了土壤。

美國(guó)密執(zhí)安州立大學(xué)工作人員指出：“咱們用來(lái)奪取高產(chǎn)辦法最佳地保護(hù)和培肥了咱們土壤”。

一、耕作制度影響

耕作制度通過(guò)如下幾種方式影響土壤有機(jī)質(zhì)。

(一)耕作可增長(zhǎng)通氣性，因而增進(jìn)微生物活動(dòng)，增長(zhǎng)土壤有機(jī)碳損失

據(jù)報(bào)道，有機(jī)質(zhì)下降最快是在開墾耕種后最初，爾后幾十年繼續(xù)以逐漸遞減速率減少，最后達(dá)到表觀平衡，在美國(guó)大平原北部盛行耕作條件下大概為40年后達(dá)到。因而，行播作物比例大耕種制度比密植作物或草皮植物為主耕作制度使有機(jī)質(zhì)損失快得多。在某些狀況下，耕作增長(zhǎng)了富具有機(jī)質(zhì)而施氮局限性土壤上非豆科植物產(chǎn)量。這也許某些地與通氣改進(jìn)對(duì)有機(jī)質(zhì)分解和隨后氮釋放影響關(guān)于，并且新表面不斷暴露，使土壤有更多濕潤(rùn)和干燥機(jī)會(huì)。固然，所有這些都導(dǎo)致土壤氮逐漸耗竭，增長(zhǎng)了土壤有機(jī)碳損失（表14-3）。(表：表14-3不同土壤上殘茬覆蓋和常規(guī)管理制度下耕作引起處女草地碳損失)土壤深度(厘米)碳損失率(%)蒙大拿、北達(dá)科她及懷俄明州*北達(dá)科她州格蘭特縣**殘茬覆蓋常規(guī)0~15.241273815.2~30.520714注釋：*每州兩個(gè)田間站，耕種40年后于1950年取樣。**36個(gè)農(nóng)場(chǎng)地塊耕種約70年后于1979年取樣。資料來(lái)源：Bauer和Black.SoilSci.Soc.Am.J.，45：1166(1981).(二)耕作過(guò)度有增進(jìn)土壤侵蝕趨勢(shì)

耕作過(guò)度導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)和其她組分物理?yè)p失。但在耕種或休閑期開始最初耕作普通可改進(jìn)土壤構(gòu)造、孔隙度和粗糙度，增長(zhǎng)水分滲入和土壤抗侵蝕能力。

(三)各種耕作制度提供不同作物殘茬量

粒用玉米每畝可向土壤提供0.5~1.15噸莖，0.16~0.33噸根。青貯玉米莖葉和籽粒都被取走。禾本科-豆科飼草可生產(chǎn)大概同等數(shù)量殘?bào)w，但大某些都在刈草中和放牧?xí)r被取走了。小粒谷物產(chǎn)量高時(shí)，如果禾草留在田里可返還0.5噸殘茬，但取走禾草就只有0.08噸還田。花生地上部、仁果和許多根都被移走，這是一種促使有機(jī)質(zhì)更快損失耕作制度。在養(yǎng)畜籌劃中，牲口消費(fèi)籽粒和植株某些，只有某些有機(jī)質(zhì)能還田，然后糞肥施在最接近畜舍地里。

(四)各種耕作制度中植物殘茬含氮量與土壤有機(jī)質(zhì)積累密切有關(guān)

如果翻下殘茬含氮低，大某些碳將分解為CO2逸走，直至碳氮比達(dá)到10∶1或12∶1。

施足氮肥玉米莖葉中也許至少含氮1.0%，雖然以為含0.75%更典型。反之，施少量氮肥玉米秸中也許含量低于0.5%。從這點(diǎn)和產(chǎn)出更多有機(jī)物來(lái)看，施足肥比少施肥玉米禾莖在維持有機(jī)質(zhì)方面更有效。大多數(shù)含氮1.5%作物殘?bào)w無(wú)需增長(zhǎng)氮量使之更迅速地分解轉(zhuǎn)變?yōu)楦迟|(zhì)。第五章已討論過(guò)殘茬分解需要足夠氮。

已有不少加入額外氮對(duì)加速殘茬分解和增進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)形成影響討論。表14-4中數(shù)據(jù)表白，給分解麥秸增長(zhǎng)供氮，在增大含氮比例和提高邊際碳濃度同步，也能大大減少C/N比。(表：表14-4無(wú)土培養(yǎng)63天麥秸分解中施硝酸銨、硫酸銨對(duì)C/N比和氮及碳濃度影響)解決時(shí)間C/NN(%)C(%)秸稈起始1070.3840.4秸稈加氮300.3840.4秸稈63天后1160.3540.8秸稈加氮760.5541.7注釋：資料來(lái)源：Cochran等.SoilSci.Soc.Am.J.，44：978(1980).在某些條件下，缺硫可制止有機(jī)殘茬分解。這在第八章中已做過(guò)討論，該章指出某些條件下必要施用硫肥促使施用有機(jī)物分解。

(五)土壤有機(jī)質(zhì)

已在許多地區(qū)不同土壤上做了大量工作來(lái)擬定耕作制度對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)影響?？倎?lái)說(shuō)，處女地土壤上開始實(shí)驗(yàn)雖然用最佳耕作制度也難維持其土壤有機(jī)質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)開始前有機(jī)質(zhì)已被耗盡土壤上，草地或密植作物以及中耕次數(shù)少作物比例大種植制度也許導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)和含氮量增長(zhǎng)。

年均溫度高地區(qū)，如美國(guó)南部，分解可在1年大某些時(shí)間持續(xù)進(jìn)行。在這種環(huán)境下難以提高有機(jī)質(zhì)含量。反之，美國(guó)北部土壤有機(jī)質(zhì)含量雖然耗盡也較易通過(guò)某些種植制度來(lái)增長(zhǎng)，特別是以少耕并歸還較多作物殘茬為特點(diǎn)耕作制度。表14-5例子較好地闡明，在減少休閑頻度并增長(zhǎng)還田有機(jī)殘?bào)w制度中，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮均增長(zhǎng)了。(表：表14-5耕種37年后耕作制度和糞肥對(duì)土壤氮和有機(jī)質(zhì)影響)輪作方式有機(jī)質(zhì)(%)全氮(%)對(duì)照糞肥對(duì)照糞肥休閑-小麥3.74.10.190.28休閑-小麥-小麥4.95.50.260.30休閑-小麥-小麥-小麥4.75.50.250.28小麥連作7.27.60.360.38平均5.15.60.270.31苜蓿休閑-小麥-小麥-小麥5.8-0.28-禾本科草休閑-小麥-小麥-小麥6.3-0.31-注釋：資料來(lái)源：Ridley和Hedlin.Can.J.SoilSci.，48：315(1968).許多因素決定種植制度究竟增長(zhǎng)還是減少土壤有機(jī)質(zhì)。核心問(wèn)題是保持大量作物殘?bào)w（莖葉和根）通過(guò)土壤循環(huán)。持續(xù)良好管理，涉及施足肥，有助于這一點(diǎn)。

二、施用植物養(yǎng)分效果

種植制度中石灰和肥料用量不但影響收獲作物產(chǎn)量及其構(gòu)成，也影響作物殘?bào)w生產(chǎn)量。更大量植物養(yǎng)分帶來(lái)作物殘?bào)w量增長(zhǎng)對(duì)維持有機(jī)質(zhì)是重要。此外，提高產(chǎn)量意味著遍及根系在更深土壤中分布有機(jī)質(zhì)。

(一)氮

表14-6數(shù)據(jù)表白了氮對(duì)玉米籽粒和莖稈產(chǎn)量影響。施氮量較多不但提高籽粒產(chǎn)量，也使莖稈產(chǎn)量增長(zhǎng)50%。籽粒比莖稈產(chǎn)量提高得更快是值得注意。(表：表14-6氮對(duì)玉米籽粒和莖稈產(chǎn)量影響*)施氮量籽粒莖稈公斤/畝095.3271.13217.8251.76341.5380.99420.1409.412427.6399.6注釋：*施用了足量磷和鉀。資料來(lái)源：Krantz和Chandler.NorthCarolinaAgr.Exp.Sta.Bull.366(rev.1954).施氮肥和土壤耗氮間普通關(guān)系見(jiàn)圖14-3。該圖表白，土壤氮年損失以及土壤有機(jī)質(zhì)損失隨大量施氮而減少。如果施氮等于或略高于作物取走氮，土壤氮損失似乎會(huì)減至最小。(圖：圖14-3施氮肥與土壤耗氮關(guān)系)

在美國(guó)伊利諾斯州南部Cisne粉壤上間對(duì)施過(guò)石灰、磷和鉀玉米-大豆-小麥（豆科、禾本科）輪作施用氮、提高土壤含氮量0.014%，含碳量0.15%。

(二)磷

磷對(duì)提高春小麥籽粒和秸稈產(chǎn)量效果十分明顯。應(yīng)記住，低磷土壤中施足磷肥可增長(zhǎng)還田植物殘?bào)w量。這些殘?bào)w有助于保持甚至增長(zhǎng)土壤有機(jī)質(zhì)。

(三)其她養(yǎng)分

其她養(yǎng)分，如鉀、石灰、硫或微量元素增產(chǎn)反映，也會(huì)增長(zhǎng)殘茬量。圖14-4表白了在增長(zhǎng)冬小麥籽粒和秸稈產(chǎn)量方面硫單獨(dú)影響和氮-硫交互影響。(圖：圖14-4硫和硫---氮交互作用對(duì)小麥及其秸稈產(chǎn)量影響)

(四)增長(zhǎng)有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤養(yǎng)分有效性影響

簡(jiǎn)樸提一下有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤中固有養(yǎng)分有效性影響。有機(jī)質(zhì)分解時(shí)釋放出大量CO2被以為對(duì)釋放某些養(yǎng)分，特別是無(wú)機(jī)磷相稱重要。CO2溶于水中形成碳酸，成果減少了土壤pH值。該效應(yīng)在中性或堿性土壤上相稱重要。在這種條件下，pH值暫時(shí)下降會(huì)增長(zhǎng)其她元素如硼、銅、鋅、錳、鐵和磷釋放速度。

普通以為，有機(jī)質(zhì)分解某些中間產(chǎn)物可形成絡(luò)合或螯合離子。磷或某些微量養(yǎng)分與這些離子連結(jié)并保持在弱離子化狀態(tài)。這種離子處在不被土壤固定而能被植物運(yùn)用形態(tài)。

三、表土與底土

侵蝕性土壤上營(yíng)利性作物生產(chǎn)始終是重要農(nóng)業(yè)問(wèn)題。眾所周知，普通在底土上非豆科作物減產(chǎn)，在通透性好土壤上這重要由于缺少有機(jī)質(zhì)、繼而氮釋放減少所致。

美國(guó)俄亥俄州在移去表土通透性底土和高粘粒含量緊實(shí)底土上研究提供了故意思例證。用玉米、小粒谷物和苜蓿輪作。通透性底土施足石灰、磷和鉀玉米產(chǎn)量是生長(zhǎng)于表土上產(chǎn)量95%。因苜蓿提供了氮，故施氮沒(méi)有明顯效應(yīng)。

緊實(shí)底土上玉米和豆科作物很難保苗，非豆科作物產(chǎn)量普通很低。一旦苜蓿保住苗，干草產(chǎn)量還是令人滿意。

該研究成果表白，通透性好底土上非豆科作物施氮或在輪作中加入苜蓿可得高產(chǎn)。但在某些年份濕度也許成為限制性因素，因水分進(jìn)來(lái)得少且底土有效持水量較低。

問(wèn)題另一方面涉及暴露底土中鋅有效性，有時(shí)尚有磷和硫有效性。為灌溉而平整土地裸露出底土，上面種植玉米和豆科作物等缺鋅會(huì)變得十分嚴(yán)重。此種土壤上缺鋅由高pH值、石灰、低有機(jī)質(zhì)和土壤壓實(shí)而加重。土地整平后缺硫似乎重要由于有機(jī)質(zhì)含量低所致。

第四節(jié)輪作中豆科植物

近年來(lái)，飼用豆科作物在某些輪作中起骨干作用。當(dāng)前其重要目是提供大量?jī)?yōu)質(zhì)飼料，或是干草或是放牧場(chǎng)。此外好處是對(duì)伴生作物或后作提供氮素。此外，種植豆科作物，特別是深根如苜蓿和草木樨，對(duì)物理性狀不良土壤也有益處。

表14-7表白，5年中豆科后茬種大麥比不施氮且無(wú)豆科前茬大麥總共多吸取氮2.25~6公斤/畝，產(chǎn)量提高215~251公斤/畝。這些數(shù)值尚有點(diǎn)兒保守，因1969年“非豆科”社區(qū)夏休閑使得1970年大麥獲得高產(chǎn)，同步吸氮量也高。從中還可以看到，豆科有益效果在耕翻后最初幾年非常明顯，甚至5年后繼續(xù)有殘效。(表：表14-7豆科后茬大麥產(chǎn)量和氮吸取)不同前茬大麥產(chǎn)量(公斤/畝)*不同前茬大麥吸氮量(公斤/畝)非豆科苜蓿**紅三葉草**非豆科苜蓿紅三葉草1970236.9147.2251.34.463.35.12197196.9183.1183.11.984.791.65197293.3179.5143.61.984.133.141973114.9186.7172.31.983.472.48197496.9125.7132.81.492.151.82197579.0111.393.3---總計(jì)718933.4976.511.8817.8214.19平均122.1154.4161.6---注釋：*所有社區(qū)施磷、鉀和硫。**1968和1969年種植。資料來(lái)源：Leitch.見(jiàn)AlfalfaProductioninthePeaceRiverRegion，pp.C1-C5.Beaverlodge，Alberta：AlbertaAgricultureandAgricultureCanadaResearchStation，1976.盡管輪作中豆科如此有益，這一辦法并不總吸引種植者。某些地區(qū)豆科作物也許不便被農(nóng)民運(yùn)用，或沒(méi)有飼料作物市場(chǎng)或其導(dǎo)致土壤高氮水平也許對(duì)烤煙等作物有害。在美國(guó)西部和加拿大較干旱地區(qū)徹底吸取土壤蓄水也是個(gè)缺陷。

第五章開頭提到過(guò)許多關(guān)于根瘤菌和其她共生微生物固氮作用。但關(guān)于輪作中豆科有益特性幾點(diǎn)要在下節(jié)討論。

一、豆科固氮

單質(zhì)氮占空氣體積78%。有一類細(xì)菌叫做根瘤菌或共生菌，可通過(guò)附著在豆科根部、并生成根瘤來(lái)運(yùn)用空氣中游離氮。這種互利關(guān)系稱為共生現(xiàn)象。

細(xì)菌進(jìn)入單細(xì)胞根毛而形成根瘤。然后細(xì)菌大量增生，向根毛基部生長(zhǎng)，刺穿根皮質(zhì)，成果大量細(xì)胞增生，并形成具有數(shù)百萬(wàn)細(xì)胞根組織團(tuán)塊根瘤。根瘤不應(yīng)和某些線蟲感染混淆，后者僅使植物根增粗。

根瘤細(xì)菌運(yùn)用寄主植物碳水化合物和礦物質(zhì)來(lái)固定大氣氮。這些氮可被寄主植物運(yùn)用，也可排到瘤外土壤被附近生長(zhǎng)其她植物運(yùn)用，或在豆科植物死亡或翻壓后通過(guò)根瘤或豆科殘?bào)w分解釋放出來(lái)。

二、固氮量

根瘤菌固氮量隨產(chǎn)量水平、接種效率、從土壤中獲得氮數(shù)量（無(wú)論是有機(jī)質(zhì)分解還是殘留氮）以及環(huán)境條件而變。最佳pH值、水分、通氣和養(yǎng)分供應(yīng)是必不可少。高產(chǎn)豆科作物如大豆、苜蓿和花生具有大量氮。普通植物中所有氮50%~80%由根瘤菌固定。

美國(guó)伊利諾斯大學(xué)Welch（私人通信）預(yù)計(jì)，伊利諾斯州土壤上每35公斤大豆取走1公斤土壤氮，并且大豆固定植株總氮量45%以上。但淺色土壤上大豆可固定80%以上氮。其她豆科植物體現(xiàn)得大同小異。

與禾本科混種飼用豆科普通為兩種作物供氮。但在南部，因生長(zhǎng)季較長(zhǎng)、輪牧以及更充分地運(yùn)用牧草，故要對(duì)禾本科-豆科混播草場(chǎng)施用N-P-K化肥。

三、豆科作物固氮與商業(yè)氮肥

從前輪作中涉及豆科作物因素之一是供氮，但隨著合成氮工業(yè)發(fā)展可使用并不昂貴氮肥，農(nóng)業(yè)不再依賴豆科提供這一元素。農(nóng)民應(yīng)選取須遵循籌劃已變成一門經(jīng)濟(jì)學(xué)，她們應(yīng)選取使投資產(chǎn)生最大凈收益籌劃。

將來(lái)氮肥成本尚不必定。第十章討論過(guò)天然氣原料成本增長(zhǎng)對(duì)氮肥生產(chǎn)成本影響。成果人們?cè)俅螌?duì)豆科作物作為非豆科作物需氮某些可代替來(lái)源也許性產(chǎn)生極大興趣。但很顯然，若每45公斤玉米需氮1公斤，每公斤氮值2.2美元，雖然氮肥投入成本達(dá)4.89美分/公斤玉米仍可獲得利潤(rùn)。

某些地區(qū)，特別某些熱帶國(guó)家，得不到商業(yè)化肥或種植者沒(méi)錢買。因而，精心設(shè)計(jì)包括豆科種植制度對(duì)于協(xié)助非豆科生長(zhǎng)供氮?jiǎng)t至關(guān)重要。但重要障礙是經(jīng)常缺少適當(dāng)豆科植物種類。

當(dāng)豆科作物在養(yǎng)畜農(nóng)業(yè)體系中作飼料時(shí)問(wèn)題就不同了。豆科具備雙重目，飼養(yǎng)牲口和為糧食作物提供某些氮素。此系統(tǒng)中豆科作物必要至少提供某些飼料。另一種辦法是只種禾本科飼草并重施氮肥。飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表白，豆科作物優(yōu)于施氮禾本科牧草。豆科作物普通品質(zhì)好，涉及高蛋白、高礦物質(zhì)濃度和各種有益生物化學(xué)差別。

四、豆科作物可為玉米提供大量氮素

普通以為，玉米生產(chǎn)必要施氮肥補(bǔ)充豆科固定數(shù)量。生長(zhǎng)良好苜蓿向普通產(chǎn)量玉米提供足夠氮素，但對(duì)高產(chǎn)玉米不夠。美國(guó)俄亥俄州實(shí)驗(yàn)成果表白，苜蓿后茬玉米需要增長(zhǎng)如下氮量：每畝第一年3.75公斤，次年7.5公斤，第三年11.25公斤，第四年15公斤。

豆科作物產(chǎn)生氮量普通不是固定。輪作中依賴豆科為作物供氮，但經(jīng)常供應(yīng)局限性。這也許由豆科缺苗、接種不好或肥力局限性導(dǎo)致。解釋實(shí)驗(yàn)成果時(shí)，有時(shí)很難擬定與否有足夠植物養(yǎng)分使豆科充分生長(zhǎng)。翻壓長(zhǎng)得好豆科可提供氮素7.5公斤/畝。但農(nóng)民常過(guò)高預(yù)計(jì)豆科草地質(zhì)量而屆時(shí)只能供應(yīng)一半或數(shù)量更少。另一緊張問(wèn)題是翻壓豆科時(shí)間對(duì)殘?bào)w分解釋放有效氮影響。早翻壓將有更多分解時(shí)間并積累氮。

美國(guó)衣阿華州三個(gè)地點(diǎn)兩年平均成果表白，馬德里甜車軸草和拉迪諾三葉草后茬玉米產(chǎn)量分別為347和380公斤/畝。但只施氮3.8公斤/畝和7.1公斤/畝玉米產(chǎn)量分別為376和410公斤/畝。

第五節(jié)輪作與連作

連作即單一種植。世界各地均有其例-遠(yuǎn)東水稻、美國(guó)半濕潤(rùn)地區(qū)小麥和南部棉花。雖然單一種植一度被以為是不良農(nóng)作制度，但1950年代大大增長(zhǎng)氮肥供應(yīng)激起在侵蝕不甚嚴(yán)重土壤上連作玉米興趣。已有資料表白，不同輪作價(jià)值應(yīng)在不因植物養(yǎng)分供應(yīng)局限性而限制作物產(chǎn)量條件下重新考察。玉米植株沒(méi)有什么會(huì)使其難于在土壤上立足內(nèi)在因素。

直到1950年仍用連作玉米社區(qū)例示這種種植制度不受歡迎。大多數(shù)社區(qū)未施充分肥料，特別是氮，且又與包括豆科輪作進(jìn)行比較。因而，連作玉米體現(xiàn)較差。自那時(shí)起，已有更合理對(duì)比。高產(chǎn)條件下成果表白，連作玉米比輪作玉米產(chǎn)量低15%。美國(guó)伊利諾斯大學(xué)Morrow社區(qū)實(shí)驗(yàn)表白，7年平均產(chǎn)量，連作玉米為577公斤/畝，而玉米-大豆輪作為673公斤/畝。在某些時(shí)期缺水時(shí)，連作玉米也許優(yōu)于苜蓿后茬玉米。苜蓿吸取剖面深層水，使后作玉米也許缺水。

連作玉米并非全農(nóng)場(chǎng)種玉米，而是玉米也許種在更適合地塊而將飼草作物種在其她地上。例如，一座農(nóng)場(chǎng)有平地和坡地，這位農(nóng)場(chǎng)主玉米種植需求和土壤耕種需要?jiǎng)t可通過(guò)平地種玉米和坡地種草來(lái)解決。

用計(jì)算來(lái)比較輪作和連作玉米收益。種植者能接受連作玉米在一定限度上產(chǎn)量較低，但經(jīng)濟(jì)上更賺錢。

一茬作物對(duì)下茬也許有不良影響，無(wú)論是同一種還是不同種作物。有些證據(jù)表白，根釋放物質(zhì)或殘茬分解形成物質(zhì)有毒。比較連作玉米與玉米-大豆輪作即為一例。苜蓿后種苜蓿普通不抱負(fù)，因素不明。異株克生現(xiàn)象是用來(lái)描述一種植物對(duì)其她作物拮抗作用術(shù)語(yǔ)。更多關(guān)于雜草競(jìng)爭(zhēng)這種毒素抑制現(xiàn)象參見(jiàn)第二章。

一、病、草、蟲防治

單一種植也許導(dǎo)致某些病、草、蟲害難于防治。在大多數(shù)狀況下，引種無(wú)關(guān)或不易受影響作物或采用其她耕種辦法將有助于控制此類問(wèn)題。為控制小麥和其她谷物根腐病，將合理種植順序、抗病品種、無(wú)病原種子、田間消毒等辦法結(jié)合起來(lái)是必要。關(guān)于氯化物對(duì)小麥及其她谷物旱地根腐和全蝕根腐限制作用新資料可參照第三章。豆科植物、其她雙子葉植物、甚至燕麥、大麥或玉米等谷物普通在小麥發(fā)生全蝕病時(shí)都適合伙代替作物。然而在某些狀況下，甚至在苜蓿、大豆和牧草后種小麥這種病仍很嚴(yán)重。

谷物根腐病以外大量病害可通過(guò)輪作控制，特別同步采用種子解決、合理栽培和田間消毒等辦法。輪作減輕玉米根腐病，輪作結(jié)合田間衛(wèi)生還減輕幾種幼苗病嚴(yán)重限度。同一塊地上易感染作物應(yīng)每隔3~4年種一次。

作物倒茬是防治以一年生作物根為食線蟲重要手段。美國(guó)南部常在輪作中用牧草作物控制根結(jié)線蟲。亞利桑那州種植2年以上抗根結(jié)病苜蓿后種植棉花獲得可喜產(chǎn)量。二年無(wú)草休閑也有效控制根結(jié)病，很少能通過(guò)作物輪作防治細(xì)菌病或病毒病。

(一)雜草

作物輪作控制雜草作用取決于特定雜草和所用辦法對(duì)它控制能力。如果農(nóng)民想種任何作物中所有雜草都能以便地被控制，作物輪作就不會(huì)是防治雜草籌劃中重要構(gòu)成某些。但在有些狀況下，對(duì)有防治困難雜草，輪作是必須。

(二)害蟲

輪作曾是害蟲管理慣用辦法，但隨著1950年代價(jià)格便宜且效果好有機(jī)殺蟲劑發(fā)展，輪作應(yīng)用減少了。當(dāng)前人們又重新對(duì)輪作產(chǎn)生興趣，因害蟲對(duì)化學(xué)藥物產(chǎn)生抗性且投入成本不斷提高。對(duì)一年中只有很少幾代或發(fā)育一代需一季以上害蟲輪作十分奏效。重要作物蟲害嚴(yán)重問(wèn)題最突出例子是北方玉米長(zhǎng)角根葉甲。在美國(guó)伊利諾斯州和衣阿華州，大豆、玉米輪作已取代了需自動(dòng)使用土壤殺蟲劑以持續(xù)控制這一害蟲。阿肯色州以大豆代替胡枝子與水稻輪作，最初解決了葡萄肖葉甲（grapecolaspis）問(wèn)題。輪作只能某些成功地控制棉鈴蟲。適時(shí)播種高粱為棉花防治棉鈴蟲，而棉鈴蟲很少傷害高粱。

二、土壤耕性影響

普通以為，用今天土壤管理辦法維護(hù)大多數(shù)土壤物理性質(zhì)就不再需要作物輪作了。現(xiàn)今作物生產(chǎn)辦法為土壤提供了良好植物覆蓋并歸還大量作物殘?bào)w。此外，耕作減少，由此而來(lái)壓實(shí)有害影響及破壞土壤構(gòu)造也減少。重要問(wèn)題不是單一種植對(duì)比輪作，而是涉及兩個(gè)因素：還田殘?bào)w量和輪作中所需土壤耕作性質(zhì)。

輪作能極大改進(jìn)許多中檔和細(xì)質(zhì)地土壤構(gòu)造和耕性。草地禾本科和輪作中豆科對(duì)土壤明顯產(chǎn)生有益影響。先前為生草地土壤，翻耕時(shí)易于破碎并剪切為抱負(fù)松軟種床。當(dāng)輪作中種植少耕作物時(shí)普通減少細(xì)質(zhì)地土壤上耕翻牽引力。內(nèi)排水改進(jìn)減少了積水和土壤排掉多余水時(shí)間。

單一種植玉米很獨(dú)特，因其在許多土壤上能合理保持令人滿意土壤物理狀況。補(bǔ)償因素為玉米單收籽粒時(shí)有數(shù)噸殘?bào)w還田，且其很適合少耕并減少土壤上機(jī)械作業(yè)往來(lái)導(dǎo)致破壞。

尚需更多關(guān)于輪作中需要深根豆科植物土壤條件資料，亦需懂得更多關(guān)于高施肥行播作物（如玉米）持續(xù)生產(chǎn)數(shù)年增產(chǎn)土壤條件。在這競(jìng)爭(zhēng)年代，只維持產(chǎn)量是不夠。

復(fù)種，如小粒谷物-大豆或小粒谷物-玉米，在生長(zhǎng)季較長(zhǎng)且有也許灌溉地區(qū)三作甚或四作水稻，正在更大限度上予以考慮。一年四作產(chǎn)稻谷1.8噸/畝是也許。這須最大限度地運(yùn)用土壤、陽(yáng)光和水資源。如果肥力充分、病蟲防治得好并對(duì)品種進(jìn)行改良，土壤生產(chǎn)力會(huì)逐漸提高。因而，要把更多注意力導(dǎo)向測(cè)量每年單位面積產(chǎn)量。

三、兩種耕作制度長(zhǎng)處

(一)輪作

(a)深根豆科植物可在所有地塊上循環(huán)性種植；

(b)具備持續(xù)植被覆蓋減輕侵蝕和水分流失；

(c)土壤耕性極佳；

(d)作物根系營(yíng)養(yǎng)范疇和養(yǎng)分需要不同，如深根與淺根、吸肥強(qiáng)與吸肥弱、固氮與非豆科根系；

(e)有利防草防蟲，盡管化學(xué)藥劑正變得更有效；

(f)有利防病，變化作物殘?bào)w助長(zhǎng)土壤生物間競(jìng)爭(zhēng)，有助于減少病原體；

(g)拓寬勞力分派且使收入多樣化。

(二)連作或單一種植

(a)利潤(rùn)也許增長(zhǎng)；

(b)土壤也許特別適合一種作物，如玉米、水稻或牧草；

(c)氣候也許對(duì)一種作物適當(dāng)，如美國(guó)玉米帶中玉米比燕麥更適應(yīng)，小麥在大平原地區(qū)更好；

(d)機(jī)械和建筑費(fèi)用也許較低；

(e)種植者也許更偏愛(ài)某一種作物并成為專家，很少有人對(duì)種植各種作物又飼養(yǎng)牲口樣樣在行，單一種植更需要技能，涉及防治害蟲，控制侵蝕和施肥；

(f)種植者也許不想把時(shí)間一年到頭花在農(nóng)作上。

第六節(jié)耕作制度其她肥力效應(yīng)

一、對(duì)地表養(yǎng)分濃度影響

各種作物植株中重要、次要和微量養(yǎng)分含量變化甚大。此外，作物會(huì)從不同土壤區(qū)域吸取養(yǎng)分，因而選取種植順序?qū)ψ魑餇I(yíng)養(yǎng)很重要。深根作物從底土吸取某些養(yǎng)分，當(dāng)其殘?bào)w在表土中分解，淺根作物會(huì)從殘留養(yǎng)分中受益。

在土壤中某種特定微量養(yǎng)分接近其邊沿含量時(shí)，前茬作物很也許極大影響這種元素對(duì)后作供應(yīng)。

例如Collington壤土上連作黑麥含鉬1.1ppm，而黑麥和巢菜輪作則含鉬11.1ppm（表14-8）。這表白隨著黑麥和巢菜殘?bào)w在表土中分解，比單種黑麥有更多鉬變得更有效。也許這是一種種植制度或輪作最重要有益效應(yīng)，對(duì)那些未含在肥料中元素特別如此。

熱帶及亞熱帶地區(qū)森林是作物將養(yǎng)分運(yùn)送到地表極好例子。枯枝、落葉和莖分解后留下養(yǎng)分形成輪墾基本，居民清理樹木并焚燒，然后種2~5年。此后表土中養(yǎng)分幾乎耗盡，再令土地生長(zhǎng)樹木恢復(fù)元?dú)狻?/p>

二、對(duì)土壤磷和鉀影響

耕作辦法對(duì)磷和鉀水平凈效應(yīng)取決于作物收獲某些取走養(yǎng)分、土壤提供養(yǎng)分和補(bǔ)充施肥。咱們已在第十三章討論過(guò)作物養(yǎng)分含量變化以及輪作施肥所引起變化。這可以烤煙為例來(lái)加以闡明（表14-9）。(表：表14-8某些作物植株微量養(yǎng)分構(gòu)成)作物植株微量元素含量(ppm)硼鉬銅錳鋅鈷種在Sassafras壤土上菜豆地上部501.620501120.64胡蘿卜地上部300.9181201630.38黑麥151.51248930.30黑麥和巢菜903.417902630.72黑麥草152.919801230.76種在Collington壤土上菜豆地上部752.219405510.24胡蘿卜地上部560.8181604600.28黑麥301.115324560.20黑麥和巢菜10011.116804651.32黑麥草302.420801750.30注釋：資料來(lái)源：Bear.SSSAProc.，13：380(1948).(表：表14-9施肥和作物(煙草)養(yǎng)分消耗對(duì)土壤養(yǎng)分水平影響)養(yǎng)分收支數(shù)量(公斤/畝)土壤養(yǎng)分水平(公斤/畝)NP2O5K2O施5-10-15肥112.55.62511.2516.875施13-0-44肥151.9506.6煙葉取走2256.3751.12511.625凈獲得量1.210.12511.85與此相反，花生很少施或不施肥，長(zhǎng)得好花生（每畝133公斤花生仁果和167公斤干莖葉）取走營(yíng)養(yǎng)元素約為18公斤N/畝、3公斤P2O5/畝和13.9公斤K2O/畝。可以想象，種煙草和種花生土壤具備很大差別。但這些差別不斷趨于減小，由于與煙草輪作作物只需施少量肥，而與花生輪作作物重施肥。

定期土壤化驗(yàn)?zāi)芸闯龇柿λ阶兓?，而理解取走和添加養(yǎng)分能協(xié)助解釋變化趨勢(shì)?？上侵挥胁坏?0%田地也許被化驗(yàn)。但前面章節(jié)中指出，土壤化驗(yàn)總結(jié)在揭示耕作制度對(duì)土壤肥力狀況影響時(shí)也有效。在研究和推廣項(xiàng)目中，運(yùn)用這些總結(jié)在制定全面解決與肥力需要及維持關(guān)于耕作制度問(wèn)題時(shí)會(huì)有協(xié)助。

第七節(jié)輪作對(duì)土壤和水分流失影響

單位面積土壤流失（A）［噸/畝/年］是降雨（R）、坡長(zhǎng)（L）、坡度（S）、土壤侵蝕性（K）、耕作及管理（C）和保持辦法（P）各因子乘積，用方程表達(dá)為：

A=R.L.S.K.C.P

這里要討論重要是耕作及管理，土壤肥力是其重要構(gòu)成某些。作物產(chǎn)量越高，徑流越少；水分進(jìn)入土壤比例越大、徑流越小。

侵蝕是成果，而不是土壤破壞重要因素。重要因素是缺肥（特別是氮）和植物群體局限性。

與土壤流失關(guān)于耕作制度或肥力管理若干特點(diǎn)如下：

(a)覆蓋和植物冠層濃密度。這可防止雨滴沖擊和蒸發(fā)。蒸騰水分（這樣就為更多水騰出空間）數(shù)量為又一影響因素。殘茬和莖稈減少水流速度和蒸發(fā)量。殘茬翻入土中使土壤更滲水。研究揭示了雨滴像炸彈爆炸同樣沖擊土壤時(shí)巨大動(dòng)能，這有助于更好地理解植物覆蓋對(duì)攔截這種力量極端重要性。

(b)土壤上栽培作物生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)密植作物，如小粒谷物或飼草作物生長(zhǎng)時(shí)間比例。

(c)與降雨分布和強(qiáng)度關(guān)于作物生長(zhǎng)時(shí)間。5~9月間最脆弱。

(d)根系類型和數(shù)量。

(e)還田殘茬量。(d)、(e)兩條影響土壤構(gòu)造。

USDA研究人員Wischmeir和Smith擬定了作物產(chǎn)量水平對(duì)土壤流失影響。她們研制了一系列曲線表達(dá)覆蓋和植物冠層對(duì)遭受雨滴沖擊土壤流失減緩效果。

美國(guó)密蘇里州研究表白，對(duì)小粒谷物施肥可減輕侵蝕（表14-10）。(表：表14-10對(duì)小粒谷物施肥可減輕侵蝕)作物肥料土壤流失(噸/畝)大豆茬小麥無(wú)肥0.710-18-170.44玉米茬燕麥無(wú)肥0.610-18-170.30這些效應(yīng)重要是施肥使生長(zhǎng)作物覆蓋更茂密、根系更發(fā)達(dá)到果。

美國(guó)俄亥俄州東部山地小流域在玉米-小麥-牧草-牧草輪作中，實(shí)行改進(jìn)辦法涉及約施3倍化肥和糞肥量、土壤pH值從5.4提高到6.8，其效應(yīng)見(jiàn)于表14-11，約增產(chǎn)50%，徑流和侵蝕大大減少。管理辦法未導(dǎo)致土壤特性間強(qiáng)烈差別。對(duì)徑流和侵蝕效果，某些是因通過(guò)春季覆蓋迅速更好地保護(hù)土表、整個(gè)生長(zhǎng)季中濃密覆蓋和所種作物根系分布更為廣泛。采用等高種植而不是垂直坡度直壟豎行。(表：表14-11管理水平對(duì)作物產(chǎn)量、徑流和侵蝕影響(1945-1968))現(xiàn)行辦法改進(jìn)辦法玉米產(chǎn)量(公斤/畝)340487小麥產(chǎn)量(公斤/畝)100153干草產(chǎn)量(公斤/畝)287520生長(zhǎng)季中徑流(厘米)1.91.0高峰徑流量(厘米/小時(shí))2.31.5玉米地侵蝕量(噸/畝/年)0.7070.207注釋：資料來(lái)源：Edwards等.SSSAProc.37：927(1973).第八節(jié)冬季復(fù)被作物

冬季復(fù)被作物秋種春壓，可為非豆科、豆科或兩者結(jié)合。最后一種組合方式有若干長(zhǎng)處，可產(chǎn)生大量有機(jī)質(zhì)，非豆科植物從固氮受益，因非豆科普通更易成活，至少能保證一種作物成苗。

一、增長(zhǎng)氮

運(yùn)用綠肥豆科作物重要因素之一是能提供充分氮。供氮量取決于根和翻壓地上某些數(shù)量。因而植物生長(zhǎng)量愈大愈抱負(fù)。

種植非豆科作物時(shí)，只有來(lái)自土壤氮和所施肥料氮還田。雖然某些特殊狀況下（如煙草種植前）需要非豆科作物，但更常用是選種豆科作物，以其提供氮對(duì)這種辦法更有保證。

在美國(guó)新澤西州研究了不同氮水平巢菜和黑麥復(fù)被作物對(duì)青貯玉米生產(chǎn)影響。施氮量為13.5公斤N/畝黑麥茬青貯玉米得到4.2噸/畝最高產(chǎn)量。未施肥巢菜茬青貯玉米產(chǎn)量略低，為4噸/畝，卻獲得了單位面積最高凈收入和每噸最低生產(chǎn)成本。

二、增長(zhǎng)有機(jī)質(zhì)

冬季種植復(fù)被作物好外之一是為土壤提供有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)固然是影響極細(xì)砂壤和細(xì)質(zhì)地土壤耕性因素。綠肥有助于維持，有時(shí)甚至提高土壤有機(jī)質(zhì)。在美國(guó)北卡羅來(lái)納州具有機(jī)質(zhì)低土壤上，結(jié)合種植巢菜為復(fù)被作物和對(duì)玉米施高氮增長(zhǎng)了有機(jī)質(zhì)，在有機(jī)質(zhì)含量較高土壤上維持了有機(jī)質(zhì)水平，改進(jìn)了水分入滲。

對(duì)于作物殘?bào)w還田量較少輪作，維持土壤生產(chǎn)力特別困難。延長(zhǎng)輪作期使之涉及充分施肥小粒谷物、玉米和綠肥作物會(huì)有好處。研究發(fā)現(xiàn)，這在蔬菜種植地區(qū)是必要。某些地區(qū)青貯玉米和高粱面積正不斷擴(kuò)大。這使土壤表面幾乎不遺留殘茬。收獲后及時(shí)播種燕麥和黑麥或收前飛播將有助于保護(hù)土壤。

三、供應(yīng)養(yǎng)分

綠肥中磷甚至比磷肥更有效，這也許是因其在分解中逐漸釋放、局限于施肥位置、存在有機(jī)酸保持其有效性和形成某些復(fù)合離子。

美國(guó)新澤西州Seabrook農(nóng)業(yè)公司實(shí)行了一項(xiàng)故意思綠肥籌劃。這家公司種植大量蔬菜，發(fā)既有必要從復(fù)被作物獲取大量有機(jī)質(zhì)以獲得蔬菜最高產(chǎn)量。大多數(shù)蔬菜只有少量植物殘?bào)w還田。因而，小粒谷物如大麥或小粒谷物加絳三葉草被有效運(yùn)用。復(fù)被作物及時(shí)播種，每畝可翻壓0.5~0.8噸干物質(zhì)。由于前茬蔬菜作物殘留極高肥分，復(fù)被作物生長(zhǎng)良好，產(chǎn)生大量有機(jī)質(zhì)，其每畝含氮高達(dá)7.5公斤、磷2.25公斤和鉀18.75公斤。

翻壓時(shí)施氮以保證有機(jī)質(zhì)迅速分解，更多肥料直接施于蔬菜作物，但更大份額養(yǎng)分來(lái)自有機(jī)質(zhì)分解。這意味著蔬菜作物只需較少施肥，受化肥損害機(jī)會(huì)就少。此外，養(yǎng)分在整個(gè)耕層分布。

四、防止土壤侵蝕

普通以為，防止侵蝕是種植冬季復(fù)被作物最重要作用之一，但其效益與年降雨分布關(guān)于。在美國(guó)南部，強(qiáng)降雨大多發(fā)生在夏季月份。

對(duì)該問(wèn)題重要研究表白，在早春以普通方式翻壓冬季復(fù)被作物對(duì)土壤流失影響普通不大。將黑麥殘茬放在行間地表上覆蓋地邊解決比翻壓秸稈效果好得多。

如果不擾動(dòng)夏季作物地面殘?bào)w和雜草，也許比秋播復(fù)被作物提供更多保護(hù)。土壤表面覆蓋比例越大，土壤流失越小。新整土地極易侵蝕，需要經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間復(fù)被作物才干提供足夠保護(hù)，有效制止土壤流失。例如玉米之后種黑麥復(fù)被時(shí)，與厚實(shí)玉米殘茬相比，黑麥普通沒(méi)有額外效應(yīng)。

秋天解決玉米秸辦法對(duì)土壤流失影響甚大。將秸稈切碎比玉米收后秸稈留在地里可使土壤流失減少1/2（圖14-5）。切碎玉米秸提供一墊層防止土壤受雨滴沖擊。從土壤保持觀點(diǎn)看，圓盤耙切碎玉米秸并不抱負(fù)。因而，土地不秋翻時(shí)，切碎玉米秸稈為表面覆蓋提供良好也許性。(圖：圖14-5每小時(shí)60毫米模仿降雨下玉米秸桿殘茬對(duì)入滲和土壤流失影響)

對(duì)于近年生作物，如陡坡地上種植桃和蘋果，持續(xù)復(fù)被有助于減輕侵蝕。由于樹木與復(fù)被作物共占土地，因此必要小心，特別是年輕果園，防止競(jìng)爭(zhēng)水和氮。某些適于種菜腐泥土上，以一定間隔種一條小粒谷物或一行樹有助于減少風(fēng)蝕損失。

休閑地翻下肥料使氮和磷損失至少（表14-12）。這是在坡度6%粉壤上，運(yùn)用1小時(shí)內(nèi)降63.5毫米模仿雨量，間隔14天后得到成果。因此，若無(wú)覆蓋，該坡度上肥料不翻下去，養(yǎng)分損失機(jī)會(huì)則很大。(表：表14-12粉壤土上127毫米人工降雨條件下混入方式對(duì)徑流水中養(yǎng)分流失影響*)混入方式不同前茬流失養(yǎng)分(克/畝)休閑早熟禾草地可溶性磷可溶性銨態(tài)+硝態(tài)氮可溶性磷可溶性銨態(tài)+硝態(tài)氮無(wú)肥對(duì)照3.08910.1531翻入土中4.27770.1552圓盤耙切入土中21.0821440.8361表面施用47.0319585.33222注釋：*休閑土壤用11.25公斤N/畝硝酸銨N和3.75公斤P/畝過(guò)磷酸鈣解決。前茬為草地地區(qū)用15公斤N/畝和3.75公斤P/畝以懸浮液形式解決。資料來(lái)源：Nelson.Fert.Solut.，17：10(May-June1973).五、殘效

綠肥作物分解很迅速，但還是能清晰地看出其殘效。普通以為年平均溫度高時(shí)砂質(zhì)壤土上殘效最小。但美國(guó)南部以燕麥為批示作物獲得資料成果卻出人意外。在Norfolk砂壤土上巢菜種植一年后，其殘效生產(chǎn)119.5公斤/畝燕麥。Norfolk壤砂土上巢菜種植二年后其殘效為76.5公斤/畝。

Norfolk砂壤土上高施氮玉米殘效明顯。普通以為，殘效來(lái)自分解秸稈以及土壤中殘留氮。這種土壤上高施氮量殘效比巢菜殘效低得多。

六、放牧

在小粒谷物或其她作物生長(zhǎng)量和土壤狀況容許時(shí)可在晚秋和冬天放牧。無(wú)論是殘留還是施入，必要有充分肥力，同步也需要額外施氮。放牧提供了從復(fù)被作物獲利確鑿證據(jù)。

第九節(jié)牲口糞肥

牲口糞肥是畜牧業(yè)副產(chǎn)品。任何成功公司都應(yīng)充分運(yùn)用副產(chǎn)品，牲口糞肥也不例外。有效解決牲口糞肥正受到越來(lái)越多注重，其理由如下：

(a)公法92-500授權(quán)美國(guó)環(huán)保局（U.S.EnvironmentalProtectionAgency）使所有水體重新凈化。所有牲口糞肥必要限制在牧場(chǎng)或育肥欄中。糞肥淋出液不得污染地下水。

(b)許多牲口以圈養(yǎng)和育肥，其廢物解決是有效經(jīng)營(yíng)一某些。為廢棄物尋找市場(chǎng)要花些力氣。

一、收集和處置

原先辦法是收集糞肥或糞肥+墊草，并將其撒進(jìn)地里。后來(lái)則開發(fā)出液體糞尿系統(tǒng)。牲口糞肥用水洗入坑、氧化槽或糞尿池中。

解決和貯存糞肥辦法影響植物養(yǎng)分如氮、磷和鉀最后含量。不同系統(tǒng)中氮損失列于表14-13。除露天場(chǎng)和糞尿池液體糞尿系統(tǒng)外，磷和鉀在所有狀況下只損失5%~15%。露天場(chǎng)上磷、鉀損失約50%。糞尿池中大量磷沉淀出來(lái)，從施入土地液體中損失掉。(表：表14-13解決和貯存辦法對(duì)牲口糞肥中氮損失影響)解決和貯存辦法氮損失*(%)固體系統(tǒng)每天刮凈拖走25糞包35露天場(chǎng)55深坑(用于禽糞)20液體系統(tǒng)厭氧坑25氧化槽60糞尿池80注釋：*依照施入土地糞肥成分與新排糞肥中成分對(duì)比，對(duì)各系統(tǒng)稀釋效應(yīng)做了校正。資料來(lái)源：Sutton等.PurdueUniv.1D-101(1975).大田施用糞肥三種重要辦法是：

(a)氣候、土壤和作物容許時(shí)撒施固體物質(zhì)；

(b)將加水糞漿注入土壤或噴撒于地面；

(c)將糞漿注入噴灌系統(tǒng)。

氮損失受施用辦法影響（表14-14）。若將糞肥及時(shí)混入土壤會(huì)減少氮揮發(fā)。液體豬糞注入20厘米深，并加入硝化抑制劑使氮保持銨態(tài)而其有效性大為改進(jìn)。在大規(guī)模飼養(yǎng)經(jīng)營(yíng)中，牲口圈在欄內(nèi)，糞肥被干燥裝袋，專用于草坪和花卉，是十分有價(jià)值副產(chǎn)品。(表：表14-14糞肥施用辦法對(duì)氮揮發(fā)損失影響)施用辦法糞肥類型氮損失*（%）撒施，不耕作固體21液體27撒施，耕作**固體5液體5開溝施液體5灌溉液體30注釋：*施用4天后損失氮占糞肥中全氮百分?jǐn)?shù)。**施后及時(shí)耕作.資料來(lái)源：Sutton等.PurdueUniv.1D-101(1975).二、糞肥成分

牲口糞肥構(gòu)成因牲口種類和年齡、消費(fèi)飼料、所用墊草和糞尿管理系統(tǒng)而異。用最普通貯存辦法解決不同級(jí)別牲口糞肥，其中干物質(zhì)、氮、磷、鉀水平見(jiàn)于表14-15、表14-16、表14-17。正如所料，固體糞尿系統(tǒng)中干物質(zhì)最多。糞肥以液體解決時(shí)氮最多，磷和鉀普通也較多。(表：表14-15不同類型牲口糞肥近似干物質(zhì)和肥料養(yǎng)分構(gòu)成及價(jià)值(固體解決系統(tǒng)))牲口類型糞尿解決系統(tǒng)干物質(zhì)(%)養(yǎng)分(公斤/噸粗糞尿)價(jià)值***有效N*全N**P2O5K2O(美元/噸)豬無(wú)墊草182.74.54.13.65.1墊草182.33.63.23.24.14肉牛無(wú)墊草151.853.24.54.26墊草503.69.58.211.810.44奶牛無(wú)墊草181.84.11.84.53.36墊草212.34.11.84.53.6家禽無(wú)草4511.81521.815.424.72有草7516.325.420.415.426.22深坑(堆肥)762030.82920.435.16注釋：*重要為銨態(tài)氮，生育期中對(duì)植物有效。**銨態(tài)氮加有機(jī)氮，釋放緩慢。***每公斤價(jià)值為有效N53美分，P2O566美分，K2O26美分，C.D.Spies1983年計(jì)算。資料來(lái)源：Sutton等.PurdueUniv.1D-101(1975).三、完全肥力系統(tǒng)中糞肥

許多畜牧場(chǎng)中糞肥仍是肥力籌劃重要內(nèi)容。除非畜牧場(chǎng)種植超常大量豆科植物、消費(fèi)極大量商業(yè)飼料，而運(yùn)用各處來(lái)肥力外，家畜生產(chǎn)自身趨于逐漸耗竭土壤肥力。

有人曾做過(guò)許多糞肥對(duì)作物生產(chǎn)效果與施等氮、磷、鉀量商業(yè)肥料效果比較。英國(guó)洛桑細(xì)砂壤上連作小麥?zhǔn)褂?00近年商業(yè)肥料始終與糞肥效果同樣。但普通是糞肥更好。美國(guó)科羅拉多州施糞肥4.45噸/畝比每年施16.5、27、34.5公斤/畝氮肥玉米平均增產(chǎn)83.6公斤/畝。(表：表14-16不同類型牲口糞肥近似干物質(zhì)和肥料養(yǎng)分構(gòu)成及價(jià)值(液體解決系統(tǒng))*)牲口類型糞尿解決系統(tǒng)干物質(zhì)(%)養(yǎng)分(公斤/噸粗糞尿)價(jià)值***有效N*全N**P2O5K2O(美元/千加侖)豬液體池49.116.312.28.615.18氧化槽2.55.410.912.28.613.26糞尿池11.41.80.90.21.8肉牛液體池1110.918.112.215.417.94氧化槽37.312.78.213.212.72糞尿池10.91.84.12.33.78奶牛液體池85.410.98.213.211.76糞尿池11.11.81.82.32.4家禽液體池132936.316.343.537.68注釋：*重要為銨態(tài)氮，生育期中對(duì)植物有效。**銨態(tài)氮加有機(jī)氮，釋放緩慢。***千加侖=約4噸。每公斤價(jià)值為有效N53美分，P2O566美分，K2O26美分，C.D.Spies1983年計(jì)算。資料來(lái)源：Sutton等.PurdueUniv.1D-101(1975).(表：表14-17每年每牲口單位養(yǎng)分價(jià)值(克/公斤活體質(zhì)量))解決辦法豬肉牛奶牛肉雞NP2O5K2ONP2O5K2ONP2O5K2ONP2O5K2O糞包撒施841071246377997750112215200149撒施耕翻1021071247777999150112263200149露天場(chǎng)撒施586180444564513059---撒施耕翻706180534564613059---糞坑撒施951111196982958754107---刀溝施12411111994829511454107---灌溉921111196582958454107---糞尿池灌溉242589181871231480---注釋：資料來(lái)源：Sutton等.PurdueUniv.1D-101(1975).糞肥對(duì)增長(zhǎng)土壤有效水含量有良好作用（表14-18）。此項(xiàng)研究中另一有趣發(fā)現(xiàn)是糞肥有能力緩和由重復(fù)施用N-P-K化肥導(dǎo)致土壤酸化。

四、放牧牲口糞肥分布

牲口糞肥不太被人注意問(wèn)題之一是放牧牲口糞肥分布。這是牧場(chǎng)維持施肥一種問(wèn)題。在美國(guó)北卡羅納州進(jìn)行幾年研究擬定了糞肥分布狀況。每英畝（約合6畝）放養(yǎng)一種肉牛牲口單位，觀測(cè)給定面積上糞肥分布與時(shí)間關(guān)系發(fā)現(xiàn)，對(duì)于像氮這樣元素，保持有效濃度不超過(guò)一年，大概10%放牧面積被其有效覆蓋。另一方面，像磷那樣元素不會(huì)大量淋洗和移動(dòng)，后仍能從所施一定量糞肥中見(jiàn)到某些效應(yīng)。資料表白，幾乎牧場(chǎng)合有面積中均有積存糞肥。鉀在土壤中保持期介于氮磷之間，糞肥留下鉀至少5年尚有一定限度肥效。在此期間，其覆蓋面積約占60%。(表：表14-18實(shí)驗(yàn)室測(cè)量表土無(wú)肥和廄肥解決田間持水量、萎蔫點(diǎn)和有效水(1966-1971年平均))土壤無(wú)糞肥廄肥田間持水量(%)萎蔫點(diǎn)(%)有效水(%)田間持水量(%)萎蔫點(diǎn)(%)有效水(%)Bery細(xì)砂壤19.44.814.622.65.816.7Hazelmere壤土21.67.414.124.38.815.6Nampa粘壤23.89.214.627.510.017.5注釋：資料來(lái)源：Hoyt和Rice.Can.J.SoilSci.，57：425(1977).美國(guó)印第安納州研究揭示，低載畜量時(shí)牲口排泄物對(duì)土壤肥力基本無(wú)效。高產(chǎn)草場(chǎng)上載畜量高，一段時(shí)間內(nèi)排泄物對(duì)土壤肥力會(huì)有良好作用。牧場(chǎng)上精料飼喂對(duì)土壤肥力影響很大，每增長(zhǎng)0.75噸/畝谷物飼料，可增長(zhǎng)53個(gè)犢-日放牧量。

五、糞肥益處

糞肥良好作用雖未明確，但也許涉及如下一種或幾種方面：

(a)增長(zhǎng)銨態(tài)氮供應(yīng)；

(b)由于復(fù)合等因素，磷和微量養(yǎng)分提高了移動(dòng)性和有效性；

(c)增長(zhǎng)持水力；

(d)改進(jìn)土壤構(gòu)造同步相應(yīng)增長(zhǎng)入滲速率并減低土壤容重；

(e)植冠中CO2水平提高，特別是因植株密度大而空氣流通受限制時(shí)；

(f)增長(zhǎng)緩沖能力以防pH值急劇變化；

(g)絡(luò)合Al3+從而減少其毒性。

第十節(jié)污水

因人口壓力、法律更嚴(yán)格和能源成本增長(zhǎng)，污水解決廠中經(jīng)加工污水解決日益受到更多關(guān)注。美國(guó)約有18000個(gè)都市污水解決廠。所解決污水中約75%來(lái)自生活污水，別的25%為工業(yè)污水。

所有污水解決過(guò)程最后產(chǎn)物是污水污泥和污水排出液。前者是普通描述污水解決過(guò)程中所產(chǎn)生固體術(shù)語(yǔ)。污水排出液基本是清水，植物養(yǎng)分含量極低，含微量有機(jī)質(zhì)?？梢越?jīng)氯氣解決后排入河流和湖泊。圖14-6描繪了廢水解決重要階段和環(huán)節(jié)。(圖：圖14-6廢水解決幾種階段)

污水污泥由幾種方式處置，涉及：①以承認(rèn)方式歸還農(nóng)田再循環(huán)；②焚燒，有機(jī)質(zhì)和氮損失掉，燃料消耗掉；③埋入垃圾填埋場(chǎng)，在那里產(chǎn)生甲烷許近年。

一、解決

污水廠設(shè)計(jì)從廢水原污泥或未解決污泥中去除固體和有機(jī)物質(zhì)。然后，污泥在厭氧和好氧環(huán)境中通過(guò)消化解決被分解。從原污泥中分解液體流出物可噴在石床或礫石床上，或用機(jī)械通氣。進(jìn)一步解決也許涉及氯氣解決或用活性碳吸附。

二、污泥構(gòu)成

污泥是非均質(zhì)物質(zhì)，其成分每個(gè)都市都不同，甚至在同一都市中每天都不同。制定土地施用污泥籌劃前，必要在一段時(shí)期中獲得有代表性污泥樣品，測(cè)定其典型化學(xué)分析構(gòu)成。

表14-19總結(jié)了美國(guó)伊利諾斯大學(xué)對(duì)具備代表性新鮮、解決及好氧消化污泥分析報(bào)告。(表：表14-19污泥典型分析)組分干物質(zhì)含量(%)有機(jī)碳50氮銨態(tài)氮2有機(jī)氮3全氮5P2O56.8K2O0.5Ca3Mg1S0.9Fe4Zn0.5Cu0.1Mn0.05B0.01Cd0.015Pb0.1Ni0.04注釋：資料來(lái)源：“UtilizationofsewageSludgeonagriculturalland,”Univ.IllinoisSoilManag.Conserv.Ser.SM-29(1975).三、農(nóng)地施用污泥

農(nóng)地運(yùn)用污泥既有好處，同步也有問(wèn)題。施用污泥要考慮如下幾種方面。

(一)益處

污泥可作為氮、磷、鉀以及硼、銅、鐵、錳和鋅等微量元素來(lái)源，也是有機(jī)質(zhì)來(lái)源。污泥這種處置辦法是比焚燒或填埋更節(jié)約成本可行代替辦法。

(二)問(wèn)題

必要合理施用，并運(yùn)用土壤管理技術(shù)以保護(hù)環(huán)境和人畜健康。由于也許施入過(guò)量氮會(huì)導(dǎo)致硝態(tài)氮運(yùn)移到地表水和地下水中，因此必要仔細(xì)監(jiān)測(cè)。

須小心防止鎘對(duì)作物污染。鎘雖對(duì)人體健康無(wú)直接問(wèn)題，但美國(guó)環(huán)保局還是擬定了關(guān)于施用鎘最高限量。

污泥也有傳播疾病也許性，由于有細(xì)菌、寄生蟲和病毒存在。通過(guò)好氧和厭氧消化、風(fēng)干、堆漚和石灰穩(wěn)定解決污泥，均有助于減少病原體含量。

作物被穩(wěn)定有機(jī)化合物如多氯聯(lián)苯（PCB）污染也許是個(gè)問(wèn)題。通過(guò)混合也許使污染減到最小，PCB含量高于10ppm污泥都應(yīng)逼迫進(jìn)行這種解決。

其她難點(diǎn)涉及令人討厭氣味和因銅、鉛、鎳、鋅等重金屬離子拮抗作用影響作物生長(zhǎng)。異味可由注施入土解決。

(三)施用量

運(yùn)用土壤化驗(yàn)和施肥推薦結(jié)合污泥特點(diǎn)可擬定其法定施用量。污泥年施用量以滿足作物需氮量最低用量或以不超過(guò)鎘容許限度最高用量為宜。

1.氮

從表14-19中看出，污泥中含無(wú)機(jī)氮和有機(jī)氮。因表面施用污泥也許揮發(fā)損失高達(dá)總銨量20%~50%，并且有機(jī)組分中只能某些釋放大概20%~30%氮，因此很難擬定精確施氮量。如果污泥混入土壤，幾乎沒(méi)有銨損失。第一年20%有機(jī)氮礦化，隨后幾年每年約釋放3%殘留氮。

單施污泥于土壤，其所增長(zhǎng)氮和磷在某些地區(qū)可高達(dá)：

(a)全氮60公斤/畝（900公斤/公頃）；

(b)銨態(tài)氮30公斤/畝（450公斤/公頃）；

(c)P2O577公斤/畝（1150公斤/公頃）。

在施用污泥土地上，施污泥后至少兩年內(nèi)無(wú)需再施氮、磷肥。但不應(yīng)忽視也許要調(diào)節(jié)其她養(yǎng)分平衡，如鉀、硫不平衡。

2.鎘

當(dāng)鎘是重要關(guān)懷問(wèn)題時(shí)，污泥應(yīng)只用于pH6.5以上土壤。對(duì)煙草、葉菜類和根莖作物，施鎘量應(yīng)少于33克/畝。其她作物最高容許量，在1987年1月1日后來(lái)規(guī)定從135克/畝降為不得超過(guò)33克/畝。

污泥施用地點(diǎn)年限由金屬累積加入量決定。鎘和其她重金屬在土壤中累積指標(biāo)由各大學(xué)、USDA和環(huán)保局制定，總結(jié)于表14-20。以陽(yáng)離子互換量作土壤控制因素不一定意味著所有這些金屬都保持在互換性復(fù)合體上，而是闡明陽(yáng)離子互換量（CEC）被選作一種較易測(cè)定土壤性質(zhì)。這一性質(zhì)又與土壤成分呈正有關(guān)，這些土壤成分可使施入土壤污泥中金屬對(duì)植物有效性減少到最小限度。在沒(méi)什么農(nóng)業(yè)價(jià)值土壤上含鎘量較高是可以容許。

美國(guó)普渡大學(xué)已制定一種工作表用來(lái)計(jì)算農(nóng)田上污泥施用量。該表使用如下資料。

污泥構(gòu)成資料：

(a)全氮(N)；

(b)銨態(tài)氮(NH4+-N)；

(c)硝態(tài)氮(NO3-(表：表14-20對(duì)使用污泥農(nóng)業(yè)土壤建議金屬最高量)金屬不同土壤CEC條件下金屬最高量(公斤/畝)＜5meq/100g土5-15meq/100g土＞15meq/100g土鉛3366132鋅16.53366銅8.2516.533鎳8.2516.533鎘0.330.661.32注釋：資料來(lái)源：Sommer等.PurdueUniv.AY-240(1980).土壤和作物資料：

(a)有效P和K；

(b)種植作物N、P、K推薦施肥量；

(c)土壤pH值和調(diào)節(jié)土壤pH值到6.5石灰需要量；

(d)土壤陽(yáng)離子互換量（CEC）。

加拿大艾伯塔省不同級(jí)別處置場(chǎng)地幾類污泥單次施用最大容許量列于表14-21。最大用量范疇為0.17~1.7噸/畝。(表：表14-21各級(jí)別垃圾場(chǎng)和污泥種類最大污泥固體施用量和污泥含氮量(一次施用))污泥種類固體施用量*(干物)全N施用量地表撒施有效N用量**公斤/畝一級(jí)場(chǎng)二級(jí)場(chǎng)三級(jí)場(chǎng)一級(jí)場(chǎng)二級(jí)場(chǎng)三級(jí)場(chǎng)一級(jí)場(chǎng)二級(jí)場(chǎng)三級(jí)場(chǎng)消化16671333667604727302313糞尿穩(wěn)定池667533333534020272010未消化***3332671674033132016.76.7注釋：*表施固體含量低于5%污泥施加最高水力負(fù)荷為6.7米3/畝/天。為獲得容許污泥固體和氮用量可分幾次施用，每次施用之間要耕翻土壤。地下注施時(shí)無(wú)水力負(fù)荷限制。**有效N為銨態(tài)+硝態(tài)。地下注施有效N最高用量為一級(jí)場(chǎng)和二級(jí)場(chǎng)13.3公斤/畝，三級(jí)場(chǎng)為10公斤/畝。***未消化污泥應(yīng)儲(chǔ)存至少6個(gè)月，pH＞12，或揮發(fā)性固體含量少于固體總量60%。資料來(lái)源：McCoy等.“Guidelinesfortheapplicationofmunicipalwastewatersludgetoagriculturallands,”AlbertaEnvironment(1982).(四)作物反映

研究作物對(duì)污泥反映在美國(guó)某些州（如威斯康星州）已進(jìn)行了50年。過(guò)去25年中對(duì)此又重新產(chǎn)生了興趣。由于也許環(huán)境影響，預(yù)測(cè)將來(lái)會(huì)做更多工作。

某些制定規(guī)章機(jī)構(gòu)限制污泥對(duì)若干作物施用，如牧草、油料作物、小粒谷物、商業(yè)草皮和樹木。不能接受作物也許有根莖作物、蔬菜和水果、煙草和奶牛牧草地。普通建議施污泥后3年內(nèi)不要直接在污泥解決牧草地上放牧。施于小麥比施于大麥好。建議施污泥后頭兩個(gè)生長(zhǎng)季不種燕麥。

作物對(duì)污泥反映至少在施用第一年與商業(yè)化肥相似，且因所增長(zhǎng)植物養(yǎng)分殘效，后幾年會(huì)比商業(yè)化肥更佳。污泥有機(jī)質(zhì)有也許與糞肥很相似許多優(yōu)良效果，可持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。此外，所施養(yǎng)分也許要用一年或數(shù)年時(shí)間才有效地分布在根區(qū)。

四、污水排出液

這種液體可以是對(duì)作物有價(jià)值水和養(yǎng)分資源，也可以是土地和水體污染源。過(guò)去25年研究了施污泥后土壤特性對(duì)植物生長(zhǎng)影響。

污水解決是個(gè)大問(wèn)題，要涉及大量用水。因而，用污水灌溉土壤須為：①內(nèi)部排水良好且中檔質(zhì)地，pH值在6.5~8.2之間；②可支持樹木、灌木或草茂密植株。必要定期監(jiān)測(cè)地下水中硝酸鹽。

美國(guó)和歐洲對(duì)小粒谷物、玉米、大豆和馬鈴薯等各種作物進(jìn)行了廢水灌溉研究。在美國(guó)和其她地方還研究了運(yùn)用排出液澆樹問(wèn)題。

加拿大選取了牧草作物，因其生長(zhǎng)季長(zhǎng)，水季節(jié)蒸散量高、吸肥多，又有穩(wěn)定土壤和防止土壤侵蝕能力。因人類不直接食用牧草，因此不大也許傳播人類疾病。

用污水排出液灌溉5種牧草產(chǎn)量如表14-22所示。當(dāng)系統(tǒng)最佳運(yùn)用廢水時(shí)，苜蓿是最適合牧草作物。廢水不能為禾木科草高產(chǎn)提供足夠氮。(表：表14-22廢水和化肥對(duì)5種牧4年干物質(zhì)年產(chǎn)量影響)廢水灌溉(厘米/年)化肥N-P(公斤/畝/年)牧草(公斤/畝)苜蓿?草雀麥阿爾泰野麥草高冰草平均*62.50-0579387399389353421.3d3.7-3.2629588595559511576.7c1250-0680623663639527626.7b3.7-3.2670765741782655722.7a平均*639.3a590.7b599.3b592.7b511.3c586.7注釋：*行平均值或列平均值為同一字母時(shí)Duncan多重檢查在5%水平不明顯。資料來(lái)源：Bole和Bell.J.Environ.Qual.，7(2)：222(1978).前面討論指出，關(guān)于在作物上運(yùn)用污泥或污水尚需更進(jìn)一步理解，規(guī)定不斷研究。社會(huì)將從明智地運(yùn)用這種物質(zhì)且在循環(huán)運(yùn)用一種有價(jià)值資源中受益。無(wú)風(fēng)險(xiǎn)哲學(xué)在復(fù)雜環(huán)境中是不可行。

?第十一節(jié)耕作

老式上，北美許多地區(qū)用有壁式鏵犁為一年生作物翻耕整地，或秋耕或春耕，視土壤和氣候而定。所有作物殘茬基本都翻下去。隨后尚有二次耕翻作業(yè)，如圓盤耙耙地和大田翻耕。

?這些年人們又對(duì)發(fā)展防止水土流失保護(hù)土壤耕作辦法增長(zhǎng)了興趣。地面殘茬量和表面粗糙度對(duì)防止水土流失均有作用。作物殘茬管理得到發(fā)展，更多收獲后殘茬、葉和根留在地表或近地表處。自從1930年就在美國(guó)大平原地區(qū)研究了殘茬覆蓋，特別是針對(duì)小麥和其她小粒谷物，當(dāng)前正在被廣泛應(yīng)用。

一、保護(hù)性耕作

這一術(shù)語(yǔ)用于描述任何與無(wú)壟或無(wú)覆蓋耕作相比減少水土流失耕作制度。

(一)長(zhǎng)處

(a)提高作物產(chǎn)量，平地、細(xì)質(zhì)地、排水不良土壤除外；

(b)減少土壤水蝕和風(fēng)蝕；

(c)改進(jìn)入滲，提高水分運(yùn)用效率；

(d)因作物能種在坡度更大地面上，因此可增長(zhǎng)作物安全行播土地面積；

(e)改進(jìn)播種和收獲期；

(f)減少機(jī)械和燃料成本。

(二)缺陷

(a)更多災(zāi)害，如蟲、病、草和嚙齒動(dòng)物；

(b)春季土壤溫度低，導(dǎo)致發(fā)芽慢和成苗問(wèn)題，而壟作有協(xié)助；

(c)需要更強(qiáng)管理能力。

(三)保護(hù)性耕作類型

1.深松土

鑿式工具可耕到20~40厘米深，鑿尖距