耕作

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早雨後的耕作

耕作是農業中準備土壤的過程，它包括各種機械攪動，如挖掘、攪拌，以及翻覆，整地過程包括犁田、耙田、耖田及碌碡。使用手工工具（英語：Hand tool）進行人力耕作的方式包括鏟、挖、掘（英語：Mattock）、鋤和耙。使用畜力或機械的耕作方式包括犁、耕（英語：Cultivator）、滾（用表土鎮壓器（英語：Cultipacker）或其它磙）、耙和耘（用帶牙的耕田機）。小規模的園藝及農藝，比如糧食自給或小企業（英語：Small business）生產，傾向於使用小規模方法，而大中型農業生產則傾向於使用大規模方法。

較深、較徹底的被歸類為初耕；而較淺的，並且有時會選擇部分區域進行耕作的，則為復耕。初耕，例如犁地，傾向於製造高低不平的地表，而復耕則傾向於製造較平整的地表，例如，很多作物要求良好的苗床（英語：Seedbed）。拓荒和旋耕往往將初耕和復耕結合在一起。

耕作的歷史[編輯]

用匈牙利灰牛耕地

耕作最初是靠人力進行的，有時還涉及到奴隸。也會使用有蹄類動物通過踐踏的方式來犁地。後來發明了木製的犁。它可以靠人來拉動，或者靠騾、牛、象或類似的強壯動物。馬通常並不合適，除了個別品種如克萊茲代爾馬是被作為役畜來飼養的。鋼制犁的出現使得美國中西部得以開墾農業，那裡是艱苦的大草原，草和岩石都會造成麻煩。二十世紀剛一開始，拖拉機便進入農業生產領域，並最終使現代化大規模農業生產成為可能。

初耕和復耕[編輯]

初耕通常在上次收割後進行，那時土壤還比較濕，足以犁地，而且容易牽引。某些土壤類型可以干犁。初耕的目的是獲得合理的軟土深度，納入作物殘留物，殺滅雜草，以及使土壤透氣。復耕包含所有後續耕作，它是為了納入化肥，將土壤降低至更好的耕層，平整表面，或控制雜草。[1]

少耕[編輯]

少耕[注 1]會留下15～30%的作物殘留物覆蓋在土壤上，或者在嚴重侵蝕時期使用550～1100公斤/公頃（500～1000磅/英畝）的小穀物殘留物。這可能需要使用鑿子犁，土地耕耘機，或者其它工具。

集約耕作[編輯]

集約耕作[注 1]留下少於15％的作物殘留物（英語：Crop residue）作為覆蓋物，或者少於550公斤/公頃（500磅/英畝）的小穀物殘留物。這種耕作類型通常被稱為常規耕作（英語：Conventional tillage），但由於保護耕作現在比集約耕作應用得更廣泛（美國），[2][3]所以把這種耕稱作常規，實際上往往並不恰當。集約耕作往往涉及多種操作，使用的器具包括犁板、盤和/或鑿犁。然後用耖、滾籃進行整理，刀具可用於準備苗床。還有許多變化。

保護耕作[編輯]

保護耕作[注 1]留下至少30%的作物殘留物在土壤表面，或者在嚴重土壤侵蝕時期，留下至少1,100公斤/公頃（1,000磅/英畝）的小穀物殘留物在表面上。這會減緩水的運動，從而降低土壤侵蝕量。此外，保護耕作被發現對捕食性節肢動物有好處，這可以加強病蟲害的控制。[4]保護耕作還有利於農民降低燃料消耗和土壤板結。通過減少農民穿過田地的次數，農民可以大幅度節省燃料和勞動。自1997年以來，在大多數年份中，保護耕作在美國耕地中的使用都超過了集約耕作或少耕。

然而，由於減少了黑暗的泥土曝露給春天溫暖的陽光的機會，保護耕作延遲了溫暖土壤的時間，因此也延遲了第二年春天種植玉米作物的時間。[5]

  • 免耕（英語：No-till farming）——從不使用犁、盤等。目標是100％的地面覆蓋。
  • 條耕（英語：Strip-till）——耕作窄條，以便種植種子，留下行間的土壤不耕作。[6]
  • 覆蓋免耕（英語：Mulch-till）
  • 轉耕——每兩年耕耘一次土壤，或者更少（每隔一年或每三年，等等。)[6]
  • 脊耕作

間耕[編輯]

間耕是深耕的一種變化形式，它只耕作其中的一些窄條，而窄條之間的土壤則保持不耕作。這種耕作方式有助於減少土壤壓實問題，並改善內部土壤排水。[7]間耕的設計目的是，只直接破碎栽培農作物的行正下方的窄條的土壤。免耕依賴於上年的作物殘留來保護土壤，並幫助保持土壤的溫暖和北方氣候下的作物生長。相比之下，間耕藉助約5英寸寬的窄條打破犁底層，同時幫助土壤變暖和準備苗床。[8]如果與使用覆蓋作物相結合，間耕有助於減少有機物流失，抑制土壤惡化，改善土壤排水，增強土壤對水和養分的保持能力，並能讓必要的土壤有機體得以生存。

在美國，它被成功地應用於中西部和西部地區的農場已超過40年，目前有超過36％的農田仍在使用。[9]目前仍在實踐間耕的具體的州有賓夕法尼亞、康乃狄克、明尼蘇達、印第安納、威斯康星和伊利諾伊。

不幸的是，在美國北部玉米帶各州所產生的結果並不一致；不過，深耕仍然存在吸引力。[10]在排水不暢的區域，深耕可以被用來替代安裝更昂貴的瓦管排水。[11]

耕作的影響[編輯]

稻穀的耕作。瓦倫西亞民族博物館（英語：Valencian Museum of Ethnology）。

正面影響[編輯]

  • 為頂層土壤鬆土和曝氣，這有利於種植農作物。[12]
  • 有助於將收割殘留物、有機物（腐殖質）和營養物均勻地混合入土壤。[12]
  • 機械地除掉雜草。[12]
  • 在播種前乾燥土壤（在潮濕氣候中，耕作有助於保持土壤乾燥）。[12]
  • 秋季耕作，有助於暴露土壤碎屑，度過冬季的上凍和解凍，這有利於為春種形成較平整的地表。[12]

負面影響[編輯]

  • 播種前使得土壤乾燥。[12]
  • 土壤失去了很多養分，象氮和肥料，以及它的儲水能力。[12][注 2]
  • 降低土壤的水滲透率（導致更多的徑流和侵蝕[12][13]，由於土壤吸收水分的速度較之前慢）。[注 3]
  • 導致土壤顆粒的粘結力下降，從而誘發侵蝕。
  • 化學成分流失。[12][注 3]
  • 減少了土壤中的有機物。[12][注 4]
  • 減少了微生物、蚯蚓、螞蟻等。[14]
  • 破壞了土壤的聚集。[12][14]
  • 壓實土壤。[12][14][注 2][注 3]
  • 富營養化（養分流入水體）。[注 3]
  • 留下來的殘餘物會吸引蛞蝓、切根蟲、粘蟲和其它害蟲。[15]
  • 作物疾病可以潛伏在表面殘留物中。[15]

綜合意見[編輯]

  • 器具的類型會造成很大差異，雖然其它因素也會有影響。[16]
  • 在絕對黑暗中耕作（夜耕）可以使之後雜草的發芽率降低一半。對於打破某些雜草種子的休眠來說，光是必需的。因此，耕種時暴露在陽光下的種子越少，發芽的就越少。這將有助於在除草時減少對除草劑的需求。[17]
  • 當使用某些耕作器具（圓盤犁和鏨式犁）提高速度是，會導致更密集的耕作（即土壤表面的殘留物更少）。
  • 增加盤的角度會導致殘留物被埋得更深。增加它們的凹度會使它們更給力。
  • 鏨式犁可以帶長釘或掃帚。長釘更給力。
  • 可以用殘留物百分比來比較耕作系統的優劣，因為作物殘留物（英語：Crop residue）的量能反映由於侵蝕造成的土壤流失。[16][18]

定義[編輯]

初耕的作用是鬆土並混入肥料和/或種植物料，耕完后土壤質地很粗糙。

復耕會使土壤更精細，有時候還會形成壟，及備好苗床。它還能在整個生長季，直至作物成熟期間控制雜草，除非除草已經被少耕或免耕方法所替代，如除草劑。

  • 苗床的準備可以使用耖（其中包括許多種類）、穴播機（英語：Dibber）、鋤、鏟、旋耕機（英語：Rotary tiller）、深耕犁（英語：Subsoiler）、成壟耕機（ridge- or bed-forming tiller）、磙或耕耘機。
  • 除草是通過耕作來實現的，通常使用耕耘機或鋤。它們翻動作物周圍的幾厘米表層土壤，但儘量減少對作物本身的影響。耕耘能除雜草，其機制有二：除根及掩埋它們的葉子（切斷它們的光合作用），或者兩者的結合。除草既能防止雜草與農作物爭奪水和陽光，又能防止雜草成熟、播種，從而降低日後雜草的入侵。

替代耕作[編輯]

現代農業科學已經極大地減少了耕作的使用。農作物在多年沒有任何耕作的情況下也可以正常生長，新的技術包括使用除草劑來控制雜草，改良作物品種來適應壓實的土壤，以及發明新的機器來播種或熏蒸土壤而並不真正地挖掘土壤。這種做法叫做免耕農業（英語：No-till farming），它可以降低成本，同時通過減少土壤侵蝕和柴油的使用來減少對環境的改變。

林地的場地準備[編輯]

場地準備是為播種或種植作準備，而在場地應用的任何處理方法。其目的是通過選擇方法，來促進場地的再生。場地準備可以被設計，以單獨或以任意組合來實現：通過減少或重新安排動線來改進通路，以及改善不利的林地、土壤、植被、或其它生物因素。場地準備的目的是改善一項或多項約束，否則它們可能會阻礙管理目標。McKinnon et al. (2002)準備了一份有價值的書單，其內容涵蓋了土壤溫度的影響，以及高山和北方針葉林樹種的場地準備。[19]

場地準備是在森林地區再生之前要完成的工作。又是也會用燃燒來進行場地準備。

參見[編輯]

注釋[編輯]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 每種耕作類型都可能會使用多種工具或機械，因此在提到耕作類型時可能會加上「系統」，如：少耕系統、集約耕作系統、保護耕作系統。
  2. ^ 2.0 2.1 參見間耕
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 參見護耕
  4. ^ 參見覆蓋作物（英語：Cover crop）

參考文獻[編輯]

  1. ^ Types of tillage [耕作類型]. Knowledge Bank. [2019-02-24]. （原始內容存檔於2021-02-25） （英語）. 
  2. ^ CONSERVATION TILLAGE IN THE UNITED STATES: AN OVERVIEW [美國的保護耕作：概述]. okstate.edu. 內布拉斯加大學林肯分校農業與自然資源學院. [2013-07-08]. （原始內容存檔於2011-01-04） （英語）. 
  3. ^ National Crop Residue Management (CRM) Survey Summary (various years) [國家作物殘留物管理（CRM）調查摘要（多年）]. ctic.purdue.edu. 保護技術信息中心（英語：Conservation Technology Information Center）. [2018-07-11]. （原始內容存檔於2018-07-14） （英語）. 
  4. ^ Tamburini, G.; De Simone, S.; Sigura, M.; Boscutti, F.; Marini, L.; Kleijn, D. Conservation tillage mitigates the negative effect of landscape simplification on biological control [保護耕作減輕生物控制景觀簡化的負面影響]. J Appl Ecol. 2016: 233–241. doi:10.1111/1365-2664.12544 （英語）. 
  5. ^ Strip Till for Field Crop Production [田間作物生產的條耕]. Ag.ndsu.edu. 2012-11-14 [2012-12-20]. （原始內容存檔於2011-04-05） （英語）. 
  6. ^ 6.0 6.1 Best Management Practices for Conservation/Reduced Tillage [保護耕作/少耕的最佳管理實踐] (PDF). Texas Cooperative Extension, The Texas A&M University System. （原始內容 (PDF)存檔於2014-08-10） （英語）. 
  7. ^ Deep Zone Tillage [深間耕]. 麻薩諸塞大學阿默斯特分校. 2012 [2018-07-11]. （原始內容存檔於2015-01-12） （英語）. Vegetable Program[蔬菜項目]
  8. ^ Evaluation of Zone Tillage for Corn Production [對穀物生產間耕的評估]. 賓夕法尼亞州立大學. 2002 [2013-08-03]. （原始內容存檔於2013-05-13） （英語）. 
  9. ^ Boucher, J. Soil Health and Deep-Zone Tillage [土壤健康與深間耕]. 康乃狄克大學. 2008 [2013-08-03]. （原始內容存檔於2013-05-22） （英語）. 
  10. ^ Fall Zone Tillage Conserves Soil, Yields Well [秋季間耕對土壤保持效果良好]. 1999 [2018-07-11]. （原始內容存檔於2014-05-20） （英語）. 
  11. ^ DeJong-Hughes, J.; Johnson, J. Plant Management Network [植物管理網絡]. 麻薩諸塞大學阿默斯特分校. 2009 [2018-07-11]. （原始內容存檔於2012-10-21） （英語）. 
  12. ^ 12.00 12.01 12.02 12.03 12.04 12.05 12.06 12.07 12.08 12.09 12.10 12.11 Ray Hilborn. Soils in Agriculture [農業中的土壤]. 華盛頓大學. [2013-08-28]. （原始內容 (PPT)存檔於2015-01-12） （英語）. 
  13. ^ Gebhardt_et_al. 1985
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 Soil Compaction and Conservation Tillage [土壤壓實與保護性耕作]. Conservation Tillage Series. 賓州農業科學大學（英語：Penn State College of Agricultural Sciences） - Cooperative Extension. [2011-03-26]. （原始內容存檔於2017-08-03） （英語）. 
  15. ^ 15.0 15.1 Dr. Tarlok Singh Sahota CCA. Alternative tillage systems to save time and fuel* [替代耕作系統與節約時間和燃料*] (PDF). 2008年9月 [2018-06-20]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-04-28） （英語）. 
  16. ^ 16.0 16.1 Conservation Tillage and Residue Management to Reduce Soil Erosion [保護性耕作和殘留物管理可以減少土壤侵蝕]. 密蘇里大學: Extension. [2018-07-11]. （原始內容存檔於2009-03-10） （英語）. 
  17. ^ Nightmare in Tilling Fields - a Horror for Weed Pests [耕地中的噩夢 - 令雜草害蟲恐懼]. Ars.usda.gov. [2012-07-05]. （原始內容存檔於2015-01-12） （英語）. 
  18. ^ Mahdi Al-Kaisi. Methods for measuring crop residue [度量作物殘留物的方法]. 艾奧瓦州立大學. 2002-05-13 [2012-12-28]. （原始內容存檔於2017-07-26） （英語）. 
  19. ^ McKinnon, L.M.; Mitchell, A.K.; Vyse, A. The effects of soil temperature and site preparation on subalpine and boreal tree species: a bibliography [土壤溫度的影響與高山和北方針葉林樹種的場地準備：書單]. Nat. Resour., Can., Can. For. Serv., Victoria BC, Inf. Rep. BC-X-394. 2002: 29 （英語）. 

參考書目[編輯]

擴展閱讀[編輯]

外部連結[編輯]

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