影响产量的因素非常多，包括①深耕、改良土壤、土壤普查和土地规划；②合理施肥；③兴修水利和合理用水；④培育和推广良种；⑤合理密植；⑥植物保护、防治病虫害；⑦田间管理；⑧工具改革。概括起来为土、肥、水、种、密、保、管、工，即农业“八字”宪法。在这 8 个要素中，除了最后两项，即管（田间管理）和工（工具改革），其余 6 个要素均与生态学有关。在生态种植模式下，探讨农田的综合增产技术有助于农户实现经济效益，更能保护农田生态环境，改良土壤，保证粮食安全（Liu et al.，2016）。目前研究较多的农田增产技术主要有深耕碎土、合理灌溉、间作套种、轮作等制度及市场调控等方面，下面分别介绍一下有关进展。
6.1 深 耕 碎 土
6.1.1 深耕增产的原理
农田耕作的目的是建立适宜作物生长的土壤环境条件，蓄水保墒，促进作物增产。大量研究成果表明，耕作活动明显地改变了耕层土壤理化性质和水力学特性，引起土壤持水及导水能力的改变，且这种变化程度取决于土壤耕作方式（Arahad et al.，1999；吕军杰 等，2003）。目前广泛应用的土壤耕作方式主要有免耕、深耕、深松和常规耕作技术，而大量的研究发现深耕对农田综合作用的效果最好。
深耕是指一块田地播种、插秧之前，须先犁田，把田地深层的土壤翻上来，浅层的土壤覆下去。深耕是土壤耕作中最基本也是最重要的耕作措施，它不仅对土壤性质的影响大，同时作用的范围也广，持续的时间也远比其他各项措施长，而且其他耕作措施如耙地、耢地等都是在这一措施基础上进行的。深耕具有翻土、松土、混土、碎土的作用，合理深耕能显著促进增产。因此，深耕是农民必须重视的农事活动。增产的科学原理如下。
1．深耕能疏松土壤、加厚耕层，改善土壤的水、肥、气、热状况
深耕打破了坚硬的犁底层，加厚了熟土层，使耕层土壤疏松、容重降低、孔隙度增加，从而增加土壤通透性，改变土壤固、气、液三相的状况，即改善土壤中水、肥、气、热状况，扩大根系生长范围，为根系下扎创造有利条件。发育良好的根系是作物丰产的基础。同时，深耕使土层深厚疏松，在降雨期间能使土壤大量吸收水分，从而减少了地面径流量和对表土的冲刷，增强了土壤蓄水保墒抗旱能力。深耕也改变了土壤的温度状况，据测定，深耕后的土壤温度比未深耕的高，昼夜温差降低，地温变化小。这是因为水分含量高的土壤的热容量大，因而温度上升和下降都比较慢。适合的土温有利于作物根系的生长和对营养物质的吸收及运输，促进地上部分的快速生长。低洼湿地通过深耕，有促进散墒提温和增加土壤通气性的作用，因此有利于作物的播种与生长发育。
2．熟化土壤，改善土壤营养条件，提高土壤的有效肥力
土壤养分的多少是决定作物产量高低的基本因素，因为作物所需养分绝大部分来源于土壤。深耕可将绿肥、作物残渣和施在表土层的有机肥翻埋到下层，为微生物的生存、繁殖和活动创造有利条件，加速土壤熟化的进程。通过土壤微生物的分解、转化，使土壤中不可吸收的矿物质及有机质较快地转化为可被作物吸收利用的养分（王鑫 等，2007；康轩 等，2009）和形成土壤团聚体结构所必需的腐殖质，以充分发挥并提高有机肥肥效和改良土壤的作用。
3．建立良好的土壤结构，提高作物产量
表层土壤由于雨水的冲击和人们在从事农事作业时的不断“践踏”，使土壤结构受到不同程度的破坏，耕层变得紧实，形成水、气通透不良的状态。通过深耕一方面将结构不良的上层土壤翻埋到下层，使之在冻融交替、干湿交替和作物根系的作用下，把大而硬的土块变得酥而散，并逐渐恢复土壤结构；另一方面把结构已经变好的下层土壤翻至上层，有利于透水透气，这样上下层隔一定时间后交替更换，有利于不断改善整个耕层的构造。另外，如果将耕层逐渐加深，更利于促进作物根系生长，提高作物叶片光合性能（穆心愿，2016）。
4．深耕能防治杂草和减少病虫危害
杂草和病虫危害是影响作物生长的重要因素，农田杂草与作物争光、争水、争肥，影响作物产量，病虫危害主要影响作物的品质及产量。深耕作为控制杂草防止病虫危害的有效措施之一，主要是通过形成对杂草、病虫不利的生存条件，进而抑制农田杂草的生长、病虫危害的发生。另外，通过深耕，有助于将土壤表层的杂草及其种子、病菌和害虫等翻到下层，从而抑制其萌发或呼吸。同时，又可将下层的杂草种子和多年生杂草的根茎、病菌和害虫翻到上层晒干受冻，诱发其萌发或被鸟啄食，从而减轻其危害
6.1.2 深耕机械
利用机械，可以使耕层疏松绵软、结构良好、活土层厚、平整肥沃，使固、液、气三相比例相互协调，适应作物生长发育的需求。但目前无论是旧式耕作方式还是机械耕地，耕层一般为14～16 厘米，普遍偏浅。对高产小麦而言，耕作深度要求大于 20 厘米，否则会阻碍小麦产量的进一步提高。长此以往，会导致熟土层厚度减少，犁底层厚度增加，形成下实上虚的耕层结构，不利于农作物生长发育，粮食产量自然会受影响。因此，大力提倡和推广深耕深松机械化技术，对广大农业区尤其是以人畜力和小型拖拉机为主要耕作动力的农业区，具有十分重要的现实意义。
机械深耕的技术实质是用机械实现翻土、松土和混土，深耕所使用的机械有铧式犁和圆盘犁。铧式犁是农业生产中应用广泛的深耕机械，具有良好的翻垡覆盖性能，耕后植被不露头，回立垡少。圆盘犁以圆盘犁体为工作部件，牵引阻力较小，耕作过程中带刃口的圆盘旋转，能切碎干硬土壤，切断草根和小树根，特别适合高产绿肥田的耕翻作业，具有良好的通过性。圆盘犁的沟底不平，呈月牙状，这是它的不足之处。
6.1.3 深耕时间
深耕作业宜在前茬作物收获后立即进行，或在当地雨季开始之前进行，这时深耕不仅可以及时将地面的残茬和杂草翻入土中，促进其腐烂成肥，还有利于减少病虫害和杂草繁殖，创造更好的条件以充分接纳降水和促进土层熟化，尤其对需要晒垡和晾垡的半休闲地，争取早翻耕更为重要。
深耕深松要在土壤的适耕期内进行，一般是每隔 2～3 年深耕一次。同时，应配施有机肥。由于土层加厚，土壤养分缺乏，配施有机肥后，可促进土壤微生物活动，加速土壤肥力的恢复。在干旱、半干旱及无灌溉条件的地区，通过机械化作业手段，采用深耕深松等改善耕种条件的作业措施，是抗旱促丰收的有效旱作农业技术。深耕深松机械化技术的实施，不仅可以促进农作物高产稳产和实现农业可持续发展，还能够促进农机化发展，具有显著的社会效益、经济效益和生态效益。
秋耕比春耕更好。秋耕是指在秋作物收获后进行的耕翻。一般来说秋耕时间越早越好，因为早耕能接纳和保存更多的雨水，保证土壤墒情，能有效预防翌年春旱带来的威胁；早耕能延长土壤风化的时间，加速土壤的熟化过程；早耕可将地面残茬、杂草及时翻压下去，使其腐烂分解时间延长，增加土壤有机质含量。秋季早耕又有比较充足的整地时间，从而保证秋耕具有良好的耕作质量。因此，秋季深耕对作物增产的意义更大。应注意的是，在秋冬雨雪少的地区，秋耕后应立即耙耢，以利于保墒。
6.1.4 耕作深度
深耕一般采用大中型拖拉机配套相关的农机具进行，是一项重负荷作业。耕作深度要因地制宜，既要考虑当地的土质、耕层、耕翻期间的天气和种植作物等条件，又要考虑劳力、农机具和肥料的情况。对于原来耕层浅的土地宜逐渐加深耕层，切忌将心土层的生土翻入耕层。如果耕翻后持续干旱又无水源补偿，则耕作深度应适当浅些。盐碱地忌一次犁地过深，以免加重耕层土壤的盐。
6.1.5 弘毅生态农场案例
深耕是作物增产的一项重要措施，它是通过改善土壤水、肥、气、热状况，为作物根系生长创造良好条件而达到增产的目的。但不是在任何情况下深耕都能增产，也不是越深越好，更不是唯一措施。深耕必须根据当地气候条件、作物种类及经济条件等合理运用，并与耙、耢、压、中耕等耕作措施相结合，同时还要重视合理施肥、合理灌溉、选用优良品种、合理密植等其他农业增产措施的配套使用，只有这样才能充分发挥其增产潜力。
2006 年，本团队租用山东省平邑县卞桥镇蒋家庄村的集体土地 25 亩进行生态农业攻关试验。该土地是村里最差的土地，土层只有 15 厘米左右，以前只能种地瓜和花生，根本不能种小麦。由于本团队不使用农药和化肥，也不用除草剂，转而使用大量牛粪养地，开始的 2～3 年，产量一直无明显提高。2010 年，本团队对该试验田进行了深翻处理，用挖掘机深挖 1 米左右且当年冬天闲置不播种小麦，经过冬天雪层覆盖冷冻，第二年用旋耕机打碎土壤，再添加 75.0 吨/公顷的腐熟牛粪，经过处理的玉米当年产量就达 560.0 千克/亩，冬小麦达 480.5 千克/亩，两季产量超过 1 吨。该试验有力地说明，深耕碎土具有十分明显的增产效益（图 6-1 和图 6-2）。
图 6-1 弘毅生态农场“六不用”小麦试验田经过深翻碎土后小麦长势良好
图 6-2 2011 年弘毅生态农场现场收获“六不用”小麦
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