产的资源耗费不要超过资源供给量。
（2）生态平衡约束。要保证长期高产、稳产，必须保持生态平衡，用地养地相结合，杜绝盲目追求产量、掠夺地力的作法。
（3）农业技术条件约束。考虑技术运用及指导的范围、程度，如机械化水平、田问管理水平，优良品种的数量等。
（4）国家、集体、个人及市场对各类农产品的需求量。
4．解线性方程组求出最优解。
5．对最优解进行可行性分析。单纯形法求得的最优解只是数学中的可行解。而在生产实际中是否可行还要进一步确定。数学中的可行解与实际可行性矛盾的情况是常见的。因此，要对约束条件中的参数根据实际作出修正，建立新的线性方程再求解，使数学中的可行性与生产实际的可行性趋于一致。
6．灵敏度分析。灵敏度分析是在保证其它资源限制量不变的情况下，改变一个资源的数量，分析该资源数量变化对最优解及目标函数的影响，进而确定生产中的限制因子。如在土地、人力等不变的条件下只要增加少量肥料，目标函数最优值就大大增加，则肥料可能是目前生产中的限制因子。
表实3－1 初始单纯形表的格式
非基变量 基变量 t1 t2 X1 X2??Xn t1??tm a11??a1n t11??t1n a21??a2n t21??t2n ?? am1??amn tm1??tmn c1??cn bj b1 b2 ?? tm f ?? bm
（三）线性规划的实例 某生产单位，欲在12亩同类型土地上种植玉米、大豆、小麦3种作物，并可为此提供48个劳力和360元资金。并已知玉米和大豆每亩各需6个劳力，小麦每亩需2个劳力。玉米、大豆、小麦每亩各需资金分别为36元、24元和18元。又知种植玉米、大豆和小麦每亩可得净收入分别为40元、30元和20元。问三种作物各种多少亩才能使净收入最高? 解：
1．建立数学模型 设玉米、大豆和小麦的种植亩数分别为X1、X2、X3亩，于是上述问题就变成一组Xi满足下列条件：
?X1?X2?X3?12?6X?6X?2X?48?123 ?36X?24X?18X?360123???Xi?0(i?1,2,3)使得净收益f=40X1+30X2+20X3=MAX，将此线性方程划成标准形式。即：
?X1?X2?X3?X4?12?6X?6X?2X?X?481235???36X1?24X2?18X3?X6?360 ?X?0(i?1,2,3)?i??f?40X1?30X2?20X3?MAX这里引入的松弛变量X4、X5、X6，表示实际未利用资源，即为资源剩余量。因为任何资源的剩余均
不能产生生产效益，故松弛变量系数为0，未列入目标函数。
2．建立初始单纯形表 即把线性方程组系数及常数项写成矩阵形式，见表实3－2。
14
表实3－2 初始单纯形表（规划Ⅰ）
非基变量 基变量 X4 X5 X6 f
3．判定是否有最优解 单纯形表中最后一行，由40到0六个数称为检验数。根据最优解判别定律，若全体检验数都为负数或零时，有最优解，即规划为最优规划。如检验数还有正数，说明规划有进一步完善的余地。本题中有三个检验数为正，故需进—步完善。
4．确定主元 确定主元是完善规划的第一步。在最大检验数40的右上方打上星号，用该列的正数去除bi行对应的数字，取其中最小的一个比值的分母为主元。即取：
X1 1 6* 36 40* X2 1 6 24 30 X3 1 2 18 20 X4 1 0 0 0 X5 0 1 0 0 X6 0 0 1 0 b 12 48 360 0 ?1248360?48 MIN?，，???16936?6 则取6为主元，并在其右上方打上星号，如表实3—2。
5．用迭代法求新单纯形表 进行矩阵的初等变换，将主元所在列的数字除主元化为l外，其余均化为零，矩阵初等变换有行变换和列变换两种。根据初等变换的性质：（1）将矩阵某一行（列）通乘一个不为零的数，矩阵的秩不变；（2）将i行通乘不为零的数K加到j行上去，矩阵的秩不变。故表实3—2经初等变换得表实3－3：
表实3－3 新单纯形表（规划Ⅱ） 非基变量 基变量 X4 X1 X6 f 表实3—3检验数还有正数，故需进一步迭代，此时主元2／3*，经迭代得表实3—4。
表实3－4 新单纯形表（规划Ⅲ）
非基变量 基变量 X3 X1 X6 f X1 0 1 0 0 X2 0 1 -12 -10 X3 1 0 0 0 X4 3/2 -1/2 -9 -10 X5 -1/4 1/4 -9/2 -5 X6 0 0 1 0 b 6 6 36 X1 0 1 0 0 X2 0 1 -12 -10 X3 2/3* 1/3 6 20/3 X4 1 0 0 0 X5 -1/6 1/6 -6 -20/3 X6 0 0 1 0 b 4 8 72
表实3－4中所有的判别系数都为负值或零，因此表实3—4就为最优方案表，且最优解为： X1＝6；X2＝0；X3＝6；X4＝X5＝0；X6＝36。
因此，只有种植玉米6亩、小麦6亩即可取得最高收人，且最高收入为360元。X6＝36，表明资金尚有36元未用。
6．实际可行性及灵敏度分析 上述最优解只是数学中的一个可行解，而在实际中是否可行还要进一步判定，如上题中不种大豆净收入最高，但生活中需要豆类。故最优解还是根据实际进行调整。或改变线
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性方程组中的参数，使数学上的可行性与实际生产中的可行性趋于一致。
灵敏度分析是将各资源的限制量，如劳力、资金等分别增加一定量，求最优解的变化情况，方法同上。灵敏度分析比较繁琐，故可借助计算机进行。 四、思考题
1．用线性规划方法求最佳作物布局 某生产单位有150亩土地，有3种复种方式可以采用，即油菜一双季稻、小麦一水稻、元麦一棉花，并分别用A1、A2、A3表示。各复种方式每亩消耗的资源量及该单位最大能提供资源量如表实3－5。各复种方式每亩产量及收购价格等见表实3—6。根据上级要求，该单位至少要生产棉花3750kg，该单位应采用怎样的作物布局，才能获得最大的农业产值。
表实3－5 每亩资源消耗量及资源最大提供量
资源 复种方式 A1 A2 A3 资源最大提供量 表实3－6 各复种方式作物单产及农产品收购价格 （单位：kg，元／kg） 作物 复种方式 A1 A2 A3 收购价格（元/kg） 油菜 C1 300 － － 0.60 双水稻 C2 1500 － － 0.54 小麦 C3 － 800 － 0.32 单季稻 C4 － 1200 － 0.30 元麦 C5 － － 400 0.32 棉花 C6 － － 150 2.80 每亩产值（元） 495 308 274 劳力（工/亩） 32 15 45 3000（工） 肥料（kg N/亩） 100 150 125 3750（kg）
2．将下列的实际问题转化成数学模型（可不求解） 某生产单位有中壤土300亩，砂壤土200亩，有盐斑砂壤土400亩，计划要求种植大豆100亩，玉米400亩，小麦400亩，这3类作物在各种土地上所能达到的产量如表实3—7。
表实3—7 三类作物在不同土壤上的产量 土地 作物 大豆 玉米 小麦
问如何根据因地制宜的原则安排作物种植计划才能使总产量最大?若市场每千克小麦0.46元，玉米0.30元，大豆0.92元，怎样安排作物布局才能达到最高经济效益?
中壤土 400 850 500 砂壤土 320 700 400 盐斑砂壤土 250 600 300 16
实验五 不同种植方式效益评价
一、实验目的
学习不同种植方式资源利用效率及经济效益评价的基本方法。 二、材料与用具
1．不同种植方式生产成本与效益分析资料。 2．某地区气候条件与作物生育期资料。 3．坐标纸及计算器。 三、实验内容
（一）资源利用率 评价资源利用率的主要指标及计算方法有：
1．产量效益 产量效益是指一种耕作制度或种植方式所生产的目标产品的数量与质量。通常用经济产量、生物产量、蛋白质产量、能量产量等指标表示。计算公式为：
目标产品总量（kg）经济产量＝
总耕地面积（亩）干物质总量（kg）生物产量＝
总耕地面积（亩） 2．光能利用率 光能利用率（亦称太阳辐射能利用率）表示单位时间（年、生长期或小时等）单位面积上植物通过有机干物质所积累的能量与同期投入该面积上的太阳辐射能（或光合有效辐射能）之比。它是光合面积、光合时间、光合速率的综合反映。
E%??W?H?100% ?QΔW：单位土地面积干物质增加量；
H：单位干物质的产热率，一般碳水化合物为4250 cal/kg，粗脂肪4000 cal/kg，粗蛋白5700 cal/kg，在作物中玉米为4070 cal/kg，大豆5520 cal/kg，水稻3750—4300 cal/kg；
∑Q：同期总辐射量，单位为k cal/cm3（可用辐射计测定，或用附近气象站资料）。 3．叶日积（LAI·D） 叶日积是指叶面积与其持续时间的乘积。即：
LAI?D??LAIi?Di
i?1nLAI·D：叶日积；
LAIi：第i生育阶段的平均叶面积； Di：第i生育阶段所持续的时间。
4．热量利用率 热量利用率（T％）是指某一作物或种植方式中作物生长期间的积温占全年积温（＞0℃或＞10℃）的百分率。它反映不同作物或不同熟制对热量的利用程度。由于对作物有效的热量指标较难测定，故一般用作物生长期的积温来代表作物所利用的热量。这种计算方法不足之处是未能考虑极端温度对作物的不利影响。
T%??ts?℃
?t?℃ 式中T％为热量利用率；∑ts≥℃为生长期积温；∑t≥℃为全年积温。
热量利用率不能反映作物产量的高低。作物热量利用率高不一定产量也高，故采用每百度积温所生产
17
的干物质作为辅助指标，反映作物对热量资源的利用率。
5．水分利用率（参见实验七）
6．生长期利用率（D％） 生长期利用率是指作物（或复种方式）实际利用的生长期（Un）占作物可能生长期（通常用无霜期表示）（Dn）的百分数。即：
D%?Un Dn（二）经济效益分析 不同种植方式或作物的经济效益评价的主要指标有以下几个。
1．成本与收益分析
亩成本＝亩物化劳动费用+活劳动费用 千克成本＝亩成本／亩产量（kg）
物化劳动是指生产过程中所消耗的各种生产资料。活劳动是指劳动力消耗。
亩产值＝亩产量×单价
亩净产值＝亩产值－物化劳动费用 亩纯收入＝亩产值－物化劳动－活劳动费
2．劳动生产率 是指单位时间所生产的农产品的数量或单位农产品所消耗的劳动时间。反映农产品数量与劳动消耗的数量关系。
农产品总产值劳动生产率＝
活劳动消耗量3．资金生产率
农产品总产值（元）劳动产值率＝
消耗活劳力（个）农产品总产值（元）每元生产费用的产值＝
生产费用投资总额（元）每百元资金产品率＝总产品量（kg）／生产费用投资总额（百元）
4．农产品商品率（有两种计算方法）
农产品商品量（kg）农产品商品率＝?100%
农产品总量（kg）出售农产品收入（元）农产品商品率＝?100%
农产品总收入（元）表实4—1 不同种植方式成本与收益分析 人工费用 种植方式面积（亩）主产品亩产（kg/物质费用（元/亩） 亩） 亩产值（元）种子肥料耕作排灌其它共计亩用工（个亩） 1 2 3
亩人工费（元亩） 亩成本（元亩）亩净产值（元亩） 亩纯收益（元亩） 物质成本产值率（元元） 总成本产值率（元元） 资金产值率（元元） 劳动生产率（元劳） /// // // 18
//
耕 作 学 实 验
教学指导书
编写：宁堂原
单位：山东农业大学农学院
目 录
实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六
农田小气候观测 ............................................... 1
耕层构造的测定 ............................................... 4
农田生产潜力估算 ........................................... 6
作物布局优化方案设计 ................................. 12
不同种植方式效益评价 ................................. 17
不同种植制度农田养分和水分平衡分析 ..... 20
耕作学实验教案
实验一 农田小气候观测
一、实验目的
学习测定复合群体农田小气候的方法；通过对复合群体及农田小环境的测定，进一步了解间套作增产的机理，并运用测定结果探讨间套作对资源利用的效果，为改进种植方式奠定基础。 二、实验内容
本实验包括：
（一）间套作复合群体的测定。选择群体生长高产期或近收获期，在田间测定间套作与单作的生长发育与作物间的相互关系。测定项目包括：群体密度、带距、株行距、间距、植株高度差、宽度、叶片与根系交叉状况、发育过程、LAI、地上部分生物量等。
（二）复合群体内光照、温度、水分、风速的测定。 （三）分析单作与间套作的群体效益。 三、材料及用具
照度计、热球式电风速计、遥测通风干湿表、半导体温度计、地温表、烘箱、驭十钻、天平、铝盒、钢卷尺、皮卷尺、测杆、支架、木箱、细绳、记录纸等，并事先选定被测的田块。 四、观测方法
（一）观测地段的选择和测点设置
1．观测地段的选择。要注意两点，首先必须是典型而有代表意义的。其次，为了便于比较，必须在相同条件下研究某一问题的独特性。
2．测点设置。无论是间作或套作与单作进行比较，还是间作或套作中不同作物间比较，以及带状间套作中同一作物不同行间（或株间）对比，都要按科学的要求选择观测点，测点要力求代表性，各测点的距离不宜太大，既能客观反映所测农田小气候特点，又不受周围环境所影响，特别要防止人为因素的干扰，测点的数目要根据观测的要求、人力和仪器设备等情况来确定。
测点高度要根据作物生长情况、待测气候要素特点和研究目的来确定。通常农田温度和湿度观测取20cm、2/3株高和150cm三个高度。20cm处代表贴地层情况，2/3株高处作为作物主要器官所在部位，也是叶面积指数最大的部位，150cm处目的是便于与大气候观测资料的比较。高秆作物观测高度和层次应适当增加。
光照强度观测层次要多些，可等距离分若干层次，自上向下，再下而上往返一次。但无论分几层测定，株顶高度一定要测定，以便取得自然光照，计算透光率。
风速测定可每隔一定距离均匀设点，在农田中一般测定20cm、150cm或200cm。但应着重观测2/3株高处的风速，因为此处风速与叶面积蒸腾关系密切。
土壤温度观测一般取0、5、10、15、20cm 5个深度，农田水温可取水面和水泥交界面2个部位测定。 一般依观测目的和作物生长阶段而定。为观测间套作复合群体间的小气候变化，必须在不同作物的共存期进行观测。具体观测的时期可结合作物生育期选择典型大气候（如晴天、阴天等）来确定。
如要了解间套作条件下小气候的日变化或某要素的变化特征，可在作物生育的关键时期，选择典型天气，每间隔1小时或2小时进行全日的连续观测，但为了能在短暂的观测时间内得出小气候的特征，也可采用定时观测（2、8、24、20小时四次观测值平均作为日平均值），以便于和气象台站观测进行比较。
在观测过程中，各处理、各项目、各高度的观测时间都要统一到一个平均时间上。
3．测定仪器安置。各测点的仪器安置，应根据仪器特点，参照气象仪器安置的一般要求，高的仪器放在低的仪器北面，并按观测程序安排，仪器间应相互不影响通风和受光。由于间套作条件下，不同行间
1
的小气候也有较大的差异，因而仪器宜排列在同一行间。安置仪器及观测过程中尽可能保持行间自然状态。 （二）观测方法与步骤
1．光照强度的测定 光照强度的测定所用仪器是各种类型的照度计。
原理：照度计通常是用光敏半导体元件的物理光电现象制成的测量仪器，用于测定单位面积上物体所截取的光通量——光照强度，又称照度，其单位是1×。仪器由受光元件和电流表组成。当受光元件硒光电池受光后，产生一定电流，并通过电流表，直接反映出照度值。
方法：观测使用前调整电流表指针正确指在零位上，然后将罩上减光罩的减光控头接线插入电表插入孔内，把减光头水平放在测定部位，打开减光罩，即可从电流表上读出指示值。
由于田间透光率不匀，在每个观测部位上均应水平随机移动测量数次，以其平均值代表该部位的光照强度，测定时可用数台仪器，在各测点同一部位同时进行，可用其中一台测定自然光照，以便计算各测点的透光率。
透光率（%）＝某一部位光照强度（lx）?100
自然光照强度（lx）注意事项：
（1）在任何情况下不得将感光探头直接暴露于强光下，以保持其灵敏度。
（2）光探头要准确水平地放置在测定位置，使光电池与入射光垂直，并将电流表放平，保证渎数可靠。
（3）每一次测定遵循从高档（×100）到低档（×10，×1）的顺序。 （4）每次测定完毕应即将量程开关拨在“关”的位置，将光电池盖上。
2．温、湿度测定 湿、温度观测常用的仪器有观测空气温、湿度的玻璃液体温度计、机动通风干湿表、遥测通风干湿表、自动记录温湿计，观测土壤温度的有直管和曲管地温表、遥测土壤温度表，测定植物温度的有半导体温度计等等。一般常用烘箱法测定土壤水分含量。本次重点介绍遥测通风干湿表测定空气温度、湿度的方法，其它参考农业气象学和土壤学实习指导。
原理：遥测通风干湿表由三部分组成。感应部分是两支铜电阻温度表，分别作为干球和湿球。直流电动机带动通风器以进行通风，此外还附有水盒插座，指示箱上有湿度开关和通风开关。测湿度的原理同干湿球温度表原理一样，观测时，首先测出干、湿球温度值，然后查表求得湿度，如调节测湿旋钮后，也可以测定相对湿度，其湿度比查表法偏低。
方法：先把感应部分的保护盒取下，通过其底架上的固定孔，用螺针平衡地安装在被则部位的中心位置，随后把有防护罩一端的电缆线插好，引出与指示箱联接。感应器的水盒中注入蒸馏水（若在负温时，测量湿度可在储水箱中用33％酒精和蒸馏水来保证）。
打开指示器盖，置电表锁紧器至各点位置（松开位置），再凋整零点平衡，将通风开关置于“接”的位置上，通风2～3分钟后即可进行读数。
读数前先将干湿球开关置于“干球”位置上，再按当时气温，估计拨动零上或零下开关，之后旋开关到“初测”位置，调节×10℃、×1℃的温度读数旋钮，使电表的指针在零附近摆动，此时“湿度”开关不打开。在完成初测后，随即将“初测”开关置于“精测”位置上，再仔细调节×10℃、×1℃的温度读数旋钮，使电表指针完全平衡地指在零上，拨开“初测”、“精测”控制开关于中间空档位置，记下温度旋钮读数，则×10℃+×1℃+×0.1℃加调整值即为欲测的空气温度值。
湿球温度测定操作方法同上，只是把“干球”开关扳至“湿球”位置上，根据观测的干湿球温度，再查表计算核对湿度。
注意事项：
（1）仪器使用前后，指示箱上的通风开关和控制开关都应还原。
（2）在观测数较多时，指示器电桥如发现拨动×℃，偏转减少时，应立即更换电桥的电池。 （3）铜电阻温度表使用一年后或停用一阶段再使用时应重新鉴定和校正，以确保其测定精度。
2
3．风速测定 风速测定使用的仪器为热球式电热风速计。 原理：热球式电热风速计由热球式测头和测量仪表两部分组成。测杆的顶部有一直径约0.8mm的玻璃球。球内绕有加热玻璃球用的镍铬弹线圈和两个串联的热电偶。热电偶的冷端连接在支柱上，直接暴露在气流中，当一定大小的电流通过加热线圈后，玻璃球的温度升高，升高的程度和气流的速度有关，流速小时升高的程度大，反之升高的程度小。升高程度的大小通过热电偶产生的热电热在电表上指示出来，再通过查校正曲线，就可读出当时被测的风速。
观测方法：
（1）使用前观察电表的指针是否指于零点，如有偏移可轻轻调整电表上的机械零螺丝，使指针回到零点。
（2）“校正开关”置于“零位”的位置，慢慢调整“粗调”及“细调”两个旋钮，使电表指在零点的位置。
（3）将测杆插在插座上，上端的螺塞压紧使探头密封，“校正开关”旋至“满度”位置，慢慢调整“满度调节”旋钮，使电表针指在满刻度的位置上。
（4）然后再拨动“校正开关”置于“零位”的位置，慢慢调整“零位粗调”和“零位细调”旋钮，使电表针回到零点位置上。
（5）经以上步骤后，轻轻拉动螺塞，测杆探头露出，即可进行观测。测定时，使探头上的红点面对风向，从电表上读出风速的大小。因风是阵性的，指针左右摆动，所以定出所需测定的时间内读数次数（一般在1～2分钟内读十个数），再取平均数，最后根据所得的平均数值查仪器所附的校正曲线，得出被测风速。
（6）在测定若干分钟（10分钟）后必须重复以上（3）、（4）步骤使仪器内的电流得到标准化。 注意事项：
（1）在风速测定中，无论测杆如何放置（垂直向上，倒置或水平位置），探头上的红点一边必须面对风向，在进行“满度”、“零位”调整时，测杆必须处于向上放置。
（2）测杆引线不能随意加长或缩短，如导线有变动，仪器须重新校对后方可使用。
（3）如果敏感部件——热球上有粉尘，可将探头在无水乙醇中轻轻摆动，去掉粉尘，切不可用刷以及其它用具清洗，以免损坏热球及使热球位置改变，影响测量的准确性。
4．土壤湿度测定 用取土法或目测法。 （三）、观测资料的整理
在完成各个测点及各项观测内容后，首先将多项观测记录进行误差订正和查算，并检查观测记录有无陡升或陡降的现象，找出其原因并决定取舍，然后计算读数的平均值，最后查算出各气象要素的值。
为了从测点的小气候特征中寻找它们的差异，必须根据实验任务进行各测点资料的比较分析。在资料统计中，对较稳定的要素（如温度或湿度）可用差值法进行统计，而对易受偶然因素影响或本身变化不稳定的要素（如光照强度和风速）宜用比值法进行统计。这样得出的数据既便于说明问题，又利于揭示气象要素本身的变化规律。此外，应根据资料情况用列表法将重点项目反映在图表上。当平行资料不多或时间又不连续的时候，用列表法比较适合，但在资料多且时间的连续性又显著的情况下，应力求用图示法来反映重要的变化特征。 五、思考题
1．取实测中的时间、测定位置（高度或深度）作出间套作模式、单作条件下一天内的光强变化曲线或模拟方程（列表亦可）及空气温度、湿度、土壤湿度、风速的差异。
2．根据测定资料，对单作与间套作复合群体的植株状况与农田小气候作出综合评价。
3
实验二 耕层构造的测定
一、实验目的
学习不同耕层下土壤坚实度与耕层构造的测定方法。 二、实验内容
（一）土壤坚实度的测定 土壤坚实度的测定使用土壤硬度计。
1．原理
当土壤硬度计在柱塞压入土壤时，可以直接显示出土壤的阻力。这个土壤阻力值是柱塞压入土壤的剪切压缩及土壤与金属磨擦的一个综合指标。土壤坚实度的测定值受柱塞的形状、锥体的角度及作用速度所制约。因此，在测定不同土壤耕作条件下各个土壤深度的土壤坚实度时，必须使用同一种仪器和测头，以利于相互比较。
2．方法
（1）将土壤硬度计放在待测的土壤部位上，反时针摇把，使测杆上升，直至螺旋杆刻度的零线与记录盘顶端相平为止。
（2）将记录盘上插销插入螺旋杆的螺槽中，然后用脚踏往踏板顺时针摇动摇把，即进行测定。
（3）直至螺旋杆上顶头螺针与记录盘相碰为止，再将记录笔翻到向下位置（与记录纸脱离）反向摇动摇把，使螺旋杆返回，此时一个测点的观测完成。一般每一测定部位需重复测定3～4次。
3．结果计算 计算某一深度的硬度，可在曲线上找出该深度的弹簧变形量，再参照仪器标定曲线，查得测定阻力，一般应用弹簧变形量的平均值，算出测点的平均阻力。
曲线包围面积弹簧变形量平均值＝
深度（二）耕层构造的测定
1．原理 通过取得耕作层的原状土样，使其毛管水达到饱和，然后测定毛管水饱和状态下的含水量以及土壤容重、土壤比重，计算三相各自占有的体积。固相体积为土壤容重除以土壤比重，总孔隙度为土样总体积减固体体积，毛管孔隙度为毛管水饱和后的含水量，非毛管孔隙度为总毛管孔隙度减毛管孔隙度。
2．方法
（1）室内称重。在室内将环刀及上、下盖一起称重，并连同环刀号码一块记录下来，填写在附表内。把称好的环刀，包括上、下盖，锤子，切土刀，土铲等一块带至田间。
（2）室外取样。在田间选取有代表性的地段，按要求采取一定的土壤层次，取样前先铲除地面杂草，捡出石头等障碍物，不能破坏土面。在将环刀插入土壤的过程中，锤子用力要稳。然后用土铲将原状土壤一起取出。
原状土壤样品取出后，用切土刀将两端多出的土柱小心削平（如在切口处有石块，则土样必须重取）。削平后盖好上、下盖，切勿震动，以免耕层构造改变。将环刀周围附着的泥土擦干净放好，并记下所取土样的土壤层次，然后再取另一层土样（注意土样的上下层次不要放错）。
（3）室内土样吸水饱和 田间取好的土样带回室内，将环刀和原状土样加上、下盖一起称重，并记下结果。
将环刀下盖取下，移放到上盖处，把环刀底部蒙上小块纱布，小心放在搪瓷盘中已裹好滤纸的吸水槽上，然后向搪瓷盘内加水，使其吸水饱和。
土壤吸水至饱和的时间因土样的高度和土壤质地的不同而异，一般可在开始吸水后的第二天或第三天开始将环刀加上下盖连同土样取出称重，每天要称重几次，直至恒重时为上。即可得到毛管水分饱和的土
4
样重，并记下重量。称重时不可使土样有任何散失。
最后将环刀（加上、下盖）与毛管水饱的土样一起放在105℃烘干箱中烘至恒重，然后放入干燥器中冷却至室温，称重，并记录下重量。测定和计算结果写入表实8—1。
表实8—1 耕层构造测定记录和计算表
土壤类别： 采样地点： 样点号： 采样深度： 采样日期： 测定者：
项目 环刀号码 环刀＋盖重（g） 环刀体积（cm3） 环刀＋盖＋自然湿土重（g） 环刀＋盖＋吸水后湿土重（g） 自然湿土重（g） 吸水后湿土重（g） 环刀＋盖＋烘干土重（g） 烘干土重（g） 自然湿土含水重（g） 吸水后湿土含水重（g） 吸水前土壤含水量（%） 吸水后土壤含水量（%） 土壤容重（g/cm3） 土壤比重 固体体积（cm3） 总孔隙体积（cm3） 毛管孔隙体积（cm3） 非毛管孔隙体积（cm3） 计算 （1） （2） （3） （4） （5）＝（3）－（1） （6）＝（4）－（1） （7） （8）＝（7）－（1） （9）＝（5）－（8） （10）＝（6）－（8） （11）＝（9）/（8） （12）＝（10）/（8） （13） （14）＝2.64 （15）＝（13）/（14） （16）＝（2）－（15） （17）＝（6）－（8） （18）＝（16）－（17） Ⅰ Ⅱ Ⅲ 固相：液相：气相（以实数表示） （4）计算
土壤干重（g）＝（烘干土样重+环刀重）一环刀重
土壤容重（g／cm3）＝烘干土样重（g）／环刀容积（cm3） 土壤固相体积（％）：土壤容重／土壤比重×100％ 毛管水含量＝环刀加吸水土样重一环刀加烘干土样重
土壤气体体积（％）＝100一固体体积（％）一液相体积（％）
三、材料及用具
土壤硬度计、土壤环刀、切土刀、1/100天平、钢卷尺、土铲、锤子、吸水槽、搪瓷盘、纱布、滤纸、干燥器、烘干箱、皮尺、直尺、记载表等。 四、思考题
1．选择两种以上不同耕法的地块，测定土壤坚实度。 2．比较不同耕作措施对土壤耕层构造状况的影响。
5
实验三 农田生产潜力估算
一、实验目的
学会利用生活要素逐步订正法计算作物生产潜力。 二、实验内容
生活要素逐步订正法的基本原理是根据科学实验数据，分析作物生产力形成与其生产要素光、温、水、土壤、肥料等的函数关系，然后计算假设其它诸要素完全满足时，某一要素所具有的生产潜力。如在假设温度、降雨、肥料、土壤等条件完全满足作物生长的条件下，某地光资源具有的潜力叫光合潜力，除光和温度以外的其它条件完全满足时的潜力叫光温生产潜力，依此进行逐步订正，每订正一次，增加一个订正因素。
三、材料及用具
拟计算地区所在地的气候、土壤、肥料、技术、经济及社会因素的基础资料。 四、方法与步骤
本实验采用改进的瓦杰宁根方法计算内蒙古河套地区春小麦光温生产潜力及光温水生产潜力。其主要方法步骤如下：
（一）计算光温生产潜力
应用瓦杰宁根方法计算，公式为：
Y?y?PE?K?CT?CH?G?2/15
ea?ed式中：Y为光温生产潜力（kg／亩）；
y为标准作物总干物质产量（kg／ha）；
PE为气候（湿度）订正系数；
ea?edK为作物种类订正系数； CT为温度订正系数；
CH为收获部分订正（经济系数）系数； G为生产期订正系数；
2／15为把kg／ha换算为市斤／亩的换算系数。 下面将分别计算各项数值。
1．计算标准作物总干物质产量（y）。
y=Fyo+（1一F）yc
（1）F=（Rse一0.5Rg）／0.8Rse
式中：Rse为晴天最大入射有效短波辐射（k cal／cm2·day），可根据站点纬度从表2-8中查出。
Rg是实测入射短波辐射（k cal／cm2·day），可由—下式求得： Rg=（0.25+0.5n／N）Ra×59
其中：Ra是大气顶的太阳辐射，单位用蒸发的水分毫米数表示，可由台站的地理纬度从表实2—7中用内插法求出。
n／N为日照百分率
59：为由Ra的毫米单位换算成cal／cm2·day的单位换算系数。
（2）yo是生育期间完全阴天时，标准作物总干物质生产率，单位kg／ha·day。 （3）yc是生育期间完全晴天时，标准作物的总干物质生产率，单位kg／ha·day。
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yo、yc可由表2—8中查出。
（4）根据查出的各月Rse、yo、yc和Ra及实测的n／N值分别填入表实2—1中，并分别求出月总和（7月则求出20天总和），求出生育期（1／4—20／7）总和后，求得生育期间的平均值，然后代入公式就可得y值，见表实2—1。 2．气候影响订正系数=
PE
ea?ed（1）PE为生育期间日平均可能蒸散（mm／day）。 （2）
e为生育期内平均饱和水气压。由生育期间平均气温查饱和水气压表得山。由本实习资料提供
a的各平均气温资料计算后，得到生育期间的月平均气温为17.5℃，查表得到
（3）
e为20.0mb。
aed为实际水气压。由饱和水气压乘以生长期间的平均相对温度（RH％）得出（表实2－2）。
表实2—1 标准作物干物质产量计算表 月份 4 月 平 均 月 总 和 月 平 均 5 月 总 和 月 平 均 6 月 总 和 月 平 均 7 月 总 和 生育期内总和 生育期内平均 项目 n/N（%） Rg（mm/day） Rge（cal/cm2） yc（kg/ha） yo（kg/ha） Rg（cal/cm2·day） F y 表实2—2 气候影响订正值计算 月份 项目 t RH （%） PE（mm/day） ea（mb） ed（kg/ha） 3．作物种类订正（K）：几种作物的K值见表实2—9。 4．温度订正（CT）：不同作物的CT值由生育期平均气温从表实2—10中查得。 注：根据气温17.5℃，作图内插后求得CT＝0.58。 5．收获部分订正（CH）：本实习中CH＝0.4。 6．生育期日期（G）：为1／4—10／7，共111天。
7
4 月 平 均 9.4 月 总 和 月 平 均 16.9 5 月 总 和 月 平 均 22.0 6 月 总 和 月 平 均 23.8 7 月 总 和 生育期内总和 生育期内平均 17.5 7．将以上各项计算的结果进行计算，即可求得光温生产潜力Y。
表实2—3 光温生产潜力的计算 PE Y K CT CH 项目 ?eeaG 2/15 Y d数值 （二）计算在自然降水条件下，小麦的气候条件生活潜力YP
在计算气候生产潜力时，将小麦全生育期分为三个生育阶段： 营养生产阶段：1/4—10/5； 生殖生长阶段：11/5—20/6； 灌浆成熟阶段：21/6—20/7。
1．计算各生育阶段的需水满足率（V）。
公式：
V?生育期间各旬实际耗水量总和（ETn）
生育期间各旬作物需水量总和（ETm）（1）计算各旬作物需水量（ETm：mm／旬）
ETm=KC×PE
式中：PE为可能蒸散值
KC为作物需水系数了，可从附表3-12中查出，本实习中已经给出各旬的KC值。 （2）作物实际耗水量（ETa ：mm/旬）。分两种情况：
①当本旬降水量（P）加上旬有效储存量大于ETm时，则ETa=ETm。（本旬末的土壤有效水分储存量ST＝P-ETm+上旬ST）。
②当本旬降水量（P）加土壤有效水分储存量小于ETm时，则ETa=P+上旬ST（本旬末土壤有效水分储存量为零）。
（3）播前土壤有效水分储存量（ST）
ST＝播前N旬降水量总和－K×播前N旬可能蒸散总和
N与K值选取多大，由具体作物及作物的季节搭配而定。本实习选3月份三旬计算前土壤水分储存量（即N=3），取K=0.1。
当ST＜0时，记为零。
2．计算作物不同生育阶段产量降低率（u）。
u?ky(1?V)?100%(1?yaETa)?ky(1?) ymETmky是产量反应系数，不同作物的各生育阶段不同，本实习已经给山各生育阶段的ky值。
3．计算各生育阶段产量指数（Iy）。
Iy?1?u?ya ymIy1?1?u1?100% Iy2?Iy1(1?u2)?100% Iy3?Iy3(1?u3)?100%
8
Iy1、Iy2、Iy3分别是营养生长阶段、生殖生长阶段和灌浆成熟阶段的产量指数。u1、u2、u3分别是三个生育阶段的产量降低率。
4．计算在自然降水条件下（无灌溉条件）春小麦的气候生产潜力YP。
YP=Y×Iy3
式中：Y为小麦光温生产潜力。
其具体计算步骤可按表实2—4进行。
表实2—4 各生育阶段V、u和Iy值计算表 月份 旬 上 3 中 下 1.5 29.6 上 1.9 38.0 0.3 4 中 2.9 43.0 0.5 下 3.7 48.0 0.7 上 2.4 59.0 0.8 5 中 2.3 62.0 1.0 下 7.9 67.0 1.1 62.0 2.3 0 上 3.7 67.0 1.2 73.7 7.9 0 6 中 2.6 68.0 1.0 80.4 3.7 0 下 8.8 69.0 0.7 68.0 2.6 0 上 7 中 9.2 11.2 67.1 65.1 0.5 0.3 0.55 P（mm） 0.8 1.1 PE（mm） 20.0 24.8 KC ETm ETa ST V ky u（%） ly（%） 生育阶段 营养生长阶段 0.2
生殖生长阶段 0.06 0.65 61 32 灌浆成熟阶段 （三）估算不同灌水条件下的春小麦产量
1．由各生育阶段的产量降低率和产量指数可确定灌水量及灌水后的产量。可按有2—4中各方案进行计算。
2．当某生育阶段灌水后，则此阶段的需水满足率V＝1，产量降低率u＝0，而其它未灌水的生育阶段的V、u值不变。
3．经过灌溉后，各生育阶段的产量指数Iy要重新计算。同时，最后求得的灌溉成熟阶段的产量指数乘以小麦的光温生产潜力，就是灌水后的春小麦产量。
4．某生育阶段的灌水量（灌透）等于此阶段的ETm减去ETa值。 五、思考题
1．计算某地区春小麦光温生产潜力及气候生产潜力。 2．计算自然降水条件下，春小麦不同灌水条件下的产量。 六、资料
表实2－5 某站气候资料（纬度N40°20′） 月份 t（℃） n/N（%） RH（%） 4 9.4 60 38 5 16.9 69 36 6 22.0 70 42 7 23.8 65 54 生育期平均 17.5 69 41 9
表实2－6 某站各旬降水和可能蒸散量
月份 旬 R PB 表实2－7 不同纬度各月Ra值（以蒸发的水分mm/day表示） 月份 纬度 44° 42° 40° 38°
表实2－8 不同纬度各月Rse（cal/cm2·day）和yc、yo（kg/ha·day）值 月份 纬度 Rse 40° yc yo Rse 50°
表实2－9 不同作物的K值
作物 K 表实2－10 各种作物的温度订正系数（CT） 平均温度 作物 苜蓿 玉米 高粱 小麦
表实2－11 不同作物的CH值
作物 CH
10
3 上 0.8 20.0 中 1.1 24.8 下 1.5 29.6 上 1.9 38.0 4 中 2.9 43.0 下 3.7 48.0 上 2.4 59.0 5 中 2.3 62.0 下 7.9 67.0 上 3.7 67.0 6 中 2.6 68.0 下 8.8 69.0 上 9.2 67.1 7 中 11.2 65.1 1 5.30 5.86 6.44 6.91 2 7.60 8.05 8.56 8.98 3 10.61 11.00 11.40 11.75 4 13.65 13.99 14.32 14.50 5 16.21 16.24 16.36 16.39 6 17.23 17.26 17.29 17.22 7 16.60 16.65 16.70 16.72 8 14.73 14.95 15.17 12.27 9 11.87 12.20 12.54 12.81 10 8.59 9.13 9.58 9.98 11 6.00 6.51 7.03 7.52 12 4.10 5.19 5.68 6.10 1 131 219 99 83 180 74 2 190 283 137 156 257 121 3 260 353 178 243 343 171 4 339 427 223 345 432 227 5 396 480 253 418 501 265 6 422 506 268 454 535 285 7 413 497 263 441 523 278 8 369 455 239 384 470 248 9 298 390 200 292 388 198 10 220 314 155 193 295 143 11 151 241 112 108 206 90 12 118 204 91 68 162 65 yc yo 苜蓿 0.9 玉米 1.9 高粱 1.6 春小麦 1.17 冬小麦 0.65 5 0 0 0 0.05 10 0.2 0.2 0.1 0.3 15 0.4 0.35 0.3 0.5 20 0.55 0.5 0.45 0.6 25 0.6 0.6 0.55 0.35 30 0.6 0.6 0.6 0.1 35 0.5 0.6 0.6 0 苜蓿（第一年） 0.4－0.5 苜蓿（第二年以后） 0.8－0.9 玉米 0.4－0.5 高粱 0.35－0.45 小麦 0.3－0.4 表实2－12 不同生育阶段需水系数（KC）
平均温度 作物 棉花 玉米 水稻 高粱 大豆 小麦
始期 0.4－0.5 0.3－0.5 1.1－1.15 0.3－0.4 0.3－0.4 0.3－0.4 作物发育期 0.7－0.8 0.7－0.85 1.1－1.5 0.7－0.75 0.7－0.8 0.7－0.8 中期 1.05－1.25 1.05－1.2 1.1－1.3 1.0－1.15 1.0－1.15 1.05－1.2 后期 0.8－0.9 0.8－0.95 0.95－1.05 0.75－0.8 0.7－0.8 0.65－0.75 收获 0.65－0.7 0.55－0.6 0.95－1.05 0.5－0.55 0.4－0.5 0.2－0.25 总生产期 0.8－0.9 0.75－0.9 1.05－1.2 0.75－0.85 0.75－0.9 0.8－0.9 11
实验四 作物布局优化方案设计
一、实验目的
学会用线性规划方法确定一个生产单位的作物布局优化方案。 二、实验内容
线性规划是运筹学的一个重要分支，研究多变量函数在变量约束条件下的最优化问题，即求一组非负变量xj（j=1，2，??，n）在满足一组条件（线性等式或不等式）下，使—组线性函数取得最大值或最小值。
用线性规划方法确定作物布局（也可应用于复种或整个种植制度），其参数比较容易取得，求解方法标准，便于借助于计算机求解，结果比较实用。但是，由于所用参数基本上都不够精确等原因，造成与实际有一定差异。其原因主要有： 第一、线性规划的约束方程中，将构成目标函数和约束条件的等式及不等式联立方程都认为是线性的，而实际农业中生物与环境因素的关系往往不是线性的。故采用线性规划方法会导致一定偏差，因而有人提出非线性规划方法。
第二、线性规划中资源的数量、投入产出系数、资源决策变量等都被看作是固定的、静态的，而农业生产中许多因素却是动态的、变化的。线性规划较难处理这种动态变化。故有人提出用动态的方法。有的学者还将非线性规划与动态规划结合起来，比较好地解决了农业问题的非线性和动态性。
第三、在线性规划中目标函数只能是一个，即在产量最高、经济效益最高、生产成本最低、生态效益最高等目标中选择一个，而生产实践中往往是多目标的。单目标函数的线性规划的优化结果，往往与实际要求不相符合。为克服这一矛盾，可采用目标规划来解决多目标的问题。
第四、农业生产系统中诸多因素是未知的，或者是难以量化的，有些量化指标，其确定性也因环境的变化而变化。由于农业的这种复杂性、多目标性和不确定性，给农业系统中各种优化方法带来了许多偏差，有时数学上的优化与实际相差甚远。这就要求将优化结果与实际情况进行核对和修正。也有人提出用灰色系统的方法来解决农业系统中问题的复杂性、不确性和未知性。 三、方法与步骤
（一）线性规划算法简介 1．线性规划的一般形式
求一组变量xj（j=1，2，??，n），满足条件：
?a11x1?a12x2????a1nxn?b1?ax?ax????ax?b?2112222nn2 ??????????????????am1x1?am2x2????amnxn?bm 使目标函数F1=V1X1+V2X2+??+VmXm 为最大值或最小值。
也可写成：
求一组变量xj（j=1，2，??，n），满足条件：
?aj?1nijXi?bi(i?1，2，??，m)
Xj＞0（j=1，2，??，n），使函数
F1??CjXj?MAX(MIN)
j?1n 12
2．线性规划的标准形式 具体线性规划问题是各种各样的，为求解方便，需把一般式化成标准形式，即引入松驰变量t，将不等式改为等式。 （1）若约束方程组为：
?aj?1nijXi?bi(i?1，2，??，m)
则在不等式左边加一个非负变量ti，即有：
?aj?1nijXi?ti?bi
xj，ti＞0（j＝1，2，??，n；i＝1，2，??，m）
（2）若约束方程组为：
?aj?1nijXi?bi(i?1，2，??，m)
则在不等式左边减去一个非负变量ti，即有：
?aj?1nijXi?ti?bi
xj，ti＞0（j＝1，2，??，n；i＝1，2，??，m）
（3）若原目标函数f取最大值时：
令f′=－f 于是化为：f′=－f＝－
?Cj?1njXj＝—MAX=MIN
3．线性规划问题的求解方法 线性规划问题的解法很多。如图解法、单纯形法等，以单纯形法最常用。
4．最优解的判别准则：
<定理>当所有的检验数都非正时，即： Cj＜0（j＝1，??，n）
其中：Cl，??，Cn为检验数。
对应的基本可行解Xi=（b1，??，bm）为最优解。 5．线性规划问题无解的判别准则：
<定理>若存在一检验数Cg＞0（g=1，2，??n）
aig＞0（i＝1，2，??，m；g＝1，2，??，n）
则线性规划问题无解。
（二）用线性规划选择作物布局方案的一般步骤
1．搜集资料。调查了解本地区的自然条件、社会经济条件及生产技术水平，包括气候条件、土壤条件、水文地貌、生产技术水平、作物布局现状、农业投资及国家、集体、个人对各类农产品的要求。 2．确定目标函数。合理作物布局的目的是实现生产的高产、稳产、低成本、优质。因此，在不同的生产单位可有不同的追求目标，如：要求作物的总产量达到最高；经济效益最大；生产成本最低；资料利用率最高等。
3．约束条件的建立。作物布局的约束条件可概括为以下几个方面：
（1）资源量的约束。如土地、水源、经济、劳力、肥料等在—定生产单位数量是有一定限度的。生
13
四、思考题
1．根据表实4—2、表实4—3、表实4—4所提供的资料，对三种种植方式的资源利用率与经济效益作出评价与分析。
2．根据你所在地区的气温、降水、生长期与作物生育期等资料，绘出当地原有的作物历以及改进该效益最佳种植方式的作物历。
表实4－2 三种种植制度及其产投情况
项目 种植制度 小麦-玉米两熟制 小麦-夏棉两熟制 春棉花一熟制 表实4－3 三种种植制度亩投资（元） 项目 种植制度 生育期（日/月） 肥料（kg） 播种成熟日数农肥尿素过磷酸钙农药（）燃油（）机械（马力）用电（度）人工（日）畜工（日）种子（）产量（亩）kg/kg kg kg 10/10 10/6 13/11 1/6 152 3000 10/6 12/11 20/4 12/11 205 3000 小麦-玉米两熟制 小麦-夏棉两熟制 春棉花一熟制
3.91 1.44 5.90 2.15 2.15 1/6 12/9 234 3000 94 40 40 25 种子费肥料费农药费畜力费机械作业费 40 40 40 3 4 10 6 6 345 325 250 150 275 0.51 4.85 0.8 1.04 4.85 0.8 1.20 3.95 0.6 7.3 6.8 4.2 28 40 32 3.6 3.6 2.2 排灌费固定资产折旧费小农具购置费修理费农田基本建设费管理及其它费用人工费 作物 20.26 13.18 20.26 13.18 25.17 产品 主产品 副产品 小麦 0.692 0.100 0.2 0.18 0.2 1.8 4.45 表实4－4 各种农副产品价格（元/kg）
玉米 0.488 0.088 棉花 6.60 0.20 备注 籽粒和皮棉 秸秆和棉籽 5.13 2.73 2.13 2.73 5.74 1.65 1.68 1.65 1.11 1.31 1.42 0.30 1.42 0.30 1.22 0.85 0.73 0.85 0.73 0.85 1.40 1.40 1.46 1.10 1.25 0.73 0.35 1.20 0.64 0.25 1.26 0.73 0.36 1.20 0.64 0.25 1.56 1.07 0.33 2.17 17 11 17 23 32 19
实验六 不同种植制度农田养分和水分平衡分析
一、实验目的
1．掌握农田土壤有机质、各营养元素及农田水分平衡的分析和估算方法。 2．掌握一个生产单位全年所需肥料的估算方法及各季作物肥料运筹。 二、实验内容
（一）农田养分平衡分析及肥料运筹
1．有机质平衡分析 是指计算一个生产单位或地块有机质积累量与消耗量的平衡值。通常用有机肥料、根茬等的投入计算积累量，土壤有机质矿化量为消耗量，计算有机质平衡值，进行平衡分析。
R(H)?H(I)?r
WH%?RR（H）：有机质平衡值，大于1时，平衡为正，土壤有机质增加。反之，土壤有机质下降； H（I）为土壤有机质重量；
r：有机质腐殖化系数（一般为0.2—0.4）； W：耕层土壤总重量（一般按15万kg计）； H％：土壤有机质含量；
R：有机质矿化系数（一般在1％一3％之间）。
例如：—试验田通过有机肥料、秸秆及根茬等施入，土壤有机质为150kg，腐殖化系数为0.3，耕层土壤重15万kg，该试验地有机质含量为1％，有机质矿化率为2％，则有机质平衡值R（H）为：
R(H)?150?0.3?1.5
150000?0.1?0.02 2．氮磷钾及其他营养元素的平衡分析 氮磷钾素平衡多采用简单的投入产出法。计算公式为：
Yi=AijXi
Yi ：某元素的最终输出量；Xi：第i个投入项目； Aij：投人产出系数（即第i个项目，第j元素的产出）； i：投入产出项目的数目（i＝1，2??n）；
j：循环中所涉及元素的数目（j＝1，2，??m）。 上式可用矩阵表示为：［A］×［B］＝［C］
?a11 a12 ?a1n??b11 b12 ?b1n??c11 c12 ?c1n??aa ?a??bb ?b??cc ?c?2n?2n?2n??21 22??21 22??21 22
??????????????????????????????a a ?ab b ?bc c ?cmn?mn?mn??m1m2?m1m2?m1m2投入矩阵A＝（aij）mn，系数矩阵B=（bij） nm，产出矩阵C＝（cij）mn。
上式中A＝（aij）mn，其中i＝1，2，??m，表示有m个投入产出项目。j＝l，2，??n，表示计算n年的资料，如只计算一年的资料，则矩阵A是一个行向量。
B=（bij） nm中，i＝1，2，??n，j＝l，2，??m，表示第i个投入项目第j个元素的投入产出系数，若物质循环只考虑N、P、K、C四个元素，则j＝l，2，3，4。
C＝（cij）mn中，i＝1，2，??m，j＝l，2，??n，表示第i个投入项目第j个元素投入或产出的数量。利用矩阵C，就可以得到某一项投入增加或减少土壤中某一元素的数量，进而进行平衡分析。
利用投入产出矩阵的方法，可以借助于计算机进行多年多个投入产出项目多个元素循环的计算。若只计算一年中某几个元素的平衡，还可用简单的表格法，如表实7一l。
若某元素平衡值大于1，表明该元素投入量大于产出量，有利于该元素在土壤的积累；若平衡值小于
20
1，产出量大于投入量，土壤中该元素的贮存量减少。各种养分的折算系数见附表。
表实7一l 养分平衡分析表 元素 产投项目 氮肥 磷肥 钾肥 有机肥 厩肥 秸秆还田 农田杂草 根茬 自然固N 豆类固N 种子 投入总计 籽粒移出 产 出 项 目 茎叶 氮素反硝化 磷素固定 钾素淋洗 产出总计 平衡值 N 投入产出系数 P K N 投入或产出数量 P K 投 入 项 目 3．生产单位的肥料运筹 包括一个生产单位全部农田的肥料总量运筹及各块农田上各季作物的肥料配比（种类配比及春追肥配比）运筹两方面内容，基本步骤为：
（1）研究熟悉本单位的种植制度、各田块（片）土壤肥力状况和肥源、化肥价格等情况。
（2）计算实现计划产量指标所需要的氮、磷、钾养分总量。—般根据每获得100吨经济产量需要养分的数量（表）来定。施肥量大致为需要量的1.5倍（按照肥料总利用率为60%计），具体地可根据当地土壤肥力条件、习惯上的施肥水平而作适当增减。
（3）确定能供应的肥料种类、数量及质量，估算所含的养分总量，比较养分供求状况。在供肥严重不足情况下，除再挖掘肥料潜力外；应着重调整种植方案，改需肥多的作物为需肥少的作物，或适当降低复种指数。在化肥供应不受限制的地区，既要考虑肥料的价格，又要考虑不同种肥料的搭配。
4．拟订肥料运筹方案 可用表格形式列出，如表实7—2。
表实7－2 二熟制三区轮作的肥料运筹方案 轮作区 作物名称 种肥（种类、数量） 基肥（种类、数量） 总氮量 总P2O5 量 总K2O量 N：P：K
第一区 冬季作物 夏秋作物 21
第二区 冬季作物 夏秋作物 第三区 冬季作物 夏秋作物
（二）农田水分效益分析 作物对水分的利用率，一般用水分利用系数（Kw）来表示。作物的水分利用系数是指一定时间（一般为一年）内单位面积上的干物质（或经济产量）与同期该面积上的水分的消耗（蒸散）量之比。它综合反映作物对土壤水分（包括各种途径进入土壤中的水分）的利用程度。即每毫米水生产多少干物质。
KW?P ETKw：水分利用系数；P：作物的实际产量（生物学或经济产量）； ET：实际蒸散量（一般为一米土层）。ET的计算公式为：
ET＝W0+R+U-G-W1+
W0，W1：分别为一定时期内1米土层内作物播前和收获后的土壤水分贮量； I：人工灌水量；R：同期的降水量；
U：地下水补给量（在地下水位3米以下时，U可忽略不计）； G：水分损失量（包括径流与渗漏），与多种因素有关，如降水前的土壤含水量（M）土壤质地（通透性（P）和田间持水量（C））、降水量（R）、降雨强度（i）、地面坡度（V）和降雨期间的蒸发量（ET'）等，若地势平坦，土壤为轻壤至中壤，且有田埂，可以不考虑径流、坡度、土壤通透性和降雨强度的影响，则G只与下列因素有关：
G=M+R-C- ET' （G≥0）
M：降雨前l米土层中水分贮存量；R：一次降雨过程的降水量；C：田间持水量； ET'：降雨期间的蒸发量，根据前一阶段的日平均蒸散量近似求得。
为了简便起见，在生产上水分利用率常用单位面积产量与供水量之比来表示。
水分利用率%＝亩产量(kg)
亩供水量（降水量?灌溉量）（mm）四、思考题
设南方某农场作业队，有水田60亩，实行小麦一单季稻→绿肥－双季稻→油菜一单季稻的三年三区轮作制，计划亩产量指标：小麦250kg，油莱150kg，绿肥3 000kg，单季稻500kg，双季早稻400kg，双季晚稻350kg。可供的有机肥源为：厩肥3 000担（标准肥），土杂肥1 800担（标准肥），绿肥和菜籽饼可全部还田，化肥供应数量不限。请拟订—个全年肥料运筹方案，并按表实7—1为格式，参照表实7—3估算农田养分平衡。
注：①标准肥按每担含N0.5％、P2O5 0.4％、K2O 0.5％计算；
②青绿肥含N量按0.5％计，其中2/3为生物固氮所得。
表实7－3 农作物每形成100kg经济产量对N、P、K需要吸收量 （单位：kg） 作物 冬小麦 高粱 豌豆 棉花 甘薯 水稻 绿肥 籽粒 籽粒 籽粒 皮棉 薯块 米粒 鲜重 N 3.0 2.6 3.09 13.86 0.6 2.0 5.0 P2O5 2.5 3.0 微量 14.43 0.1 1.2 4.0 K2O 1.25 1.3 2.86 4.86 0.15 0.7 0.7 22
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