影響產量的因素非常多，包括①深耕、改良土壤、土壤普查和土地規劃；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，即農業“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 個要素均與生態學有關。在生態種植模式下，探討農田的綜合增產技術有助于農戶實現經濟效益，更能保護農田生態環境，改良土壤，保證糧食安全（Liu et al.，2016）。目前研究較多的農田增產技術主要有深耕碎土、合理灌溉、間作套種、輪作等制度及市場調控等方面，下面分別介紹一下有關進展。
6.1 深 耕 碎 土
6.1.1 深耕增產的原理
農田耕作的目的是建立適宜作物生長的土壤環境條件，蓄水保墑，促進作物增產。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、深松和常規耕作技術，而大量的研究發現深耕對農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，它不僅對土壤性質的影響大，同時作用的范圍也廣，持續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。因此，深耕是農民必須重視的農事活動。增產的科學原理如下。
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，為根系下扎創造有利條件。發育良好的根系是作物豐產的基礎。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物質的吸收及運輸，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育。
2．熟化土壤，改善土壤營養條件，提高土壤的有效肥力
土壤養分的多少是決定作物產量高低的基本因素，因為作物所需養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、轉化，使土壤中不可吸收的礦物質及有機質較快地轉化為可被作物吸收利用的養分（王鑫 等，2007；康軒 等，2009）和形成土壤團聚體結構所必需的腐殖質，以充分發揮并提高有機肥肥效和改良土壤的作用。
3．建立良好的土壤結構，提高作物產量
表層土壤由于雨水的沖擊和人們在從事農事作業時的不斷“踐踏”，使土壤結構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。通過深耕一方面將結構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，并逐漸恢復土壤結構；另一方面把結構已經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，農田雜草與作物爭光、爭水、爭肥，影響作物產量，病蟲危害主要影響作物的品質及產量。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，進而抑制農田雜草的生長、病蟲危害的發生。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，誘發其萌發或被鳥啄食，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、結構良好、活土層厚、平整肥沃，使固、液、氣三相比例相互協調，適應作物生長發育的需求。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。對高產小麥而言，耕作深度要求大于 20 厘米，否則會阻礙小麥產量的進一步提高。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構，不利于農作物生長發育，糧食產量自然會受影響。因此，大力提倡和推廣深耕深松機械化技術，對廣大農業區尤其是以人畜力和小型拖拉機為主要耕作動力的農業區，具有十分重要的現實意義。
機械深耕的技術實質是用機械實現翻土、松土和混土，深耕所使用的機械有鏵式犁和圓盤犁。鏵式犁是農業生產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，能切碎干硬土壤，切斷草根和小樹根，特別適合高產綠肥田的耕翻作業，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
深耕作業宜在前茬作物收獲后立即進行，或在當地雨季開始之前進行，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，通過機械化作業手段，采用深耕深松等改善耕種條件的作業措施，是抗旱促豐收的有效旱作農業技術。深耕深松機械化技術的實施，不僅可以促進農作物高產穩產和實現農業可持續發展，還能夠促進農機化發展，具有顯著的社會效益、經濟效益和生態效益。
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量。因此，秋季深耕對作物增產的意義更大。應注意的是，在秋冬雨雪少的地區，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的農機具進行，是一項重負荷作業。耕作深度要因地制宜，既要考慮當地的土質、耕層、耕翻期間的天氣和種植作物等條件，又要考慮勞力、農機具和肥料的情況。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 弘毅生態農場案例
深耕是作物增產的一項重要措施，它是通過改善土壤水、肥、氣、熱狀況，為作物根系生長創造良好條件而達到增產的目的。但不是在任何情況下深耕都能增產，也不是越深越好，更不是唯一措施。深耕必須根據當地氣候條件、作物種類及經濟條件等合理運用，并與耙、耢、壓、中耕等耕作措施相結合，同時還要重視合理施肥、合理灌溉、選用優良品種、合理密植等其他農業增產措施的配套使用，只有這樣才能充分發揮其增產潛力。
2006 年，本團隊租用山東省平邑縣卞橋鎮蔣家莊村的集體土地 25 畝進行生態農業攻關試驗。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藥和化肥，也不用除草劑，轉而使用大量牛糞養地，開始的 2～3 年，產量一直無明顯提高。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，經過處理的玉米當年產量就達 560.0 千克/畝，冬小麥達 480.5 千克/畝，兩季產量超過 1 噸。該試驗有力地說明，深耕碎土具有十分明顯的增產效益（圖 6-1 和圖 6-2）。
圖 6-1 弘毅生態農場“六不用”小麥試驗田經過深翻碎土后小麥長勢良好
圖 6-2 2011 年弘毅生態農場現場收獲“六不用”小麥
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