三、植物生產過程中的壓實
植物生產按一定的周期循環地進行，周而複始，3個月至100年（造林）不等。一個循環結束時的土壤狀態成為下一循環的初始狀態。具體到每一地點，壓實作用可能持續幾分之一秒，間隔可從幾分鍾至幾年。當間隔較長時，上一次壓後的土壤狀況可能因氣候、灌溉、或生物學變化等而得到調節與變化。至於田間的各點，在一個循環中的經曆也不盡相同。導致土壤過度密實的主要來自拖拉機和掛車。
在生產過程中，各種植物對壓實響應的敏感度是各不相同的。一般來說，塊根塊莖作物對超過最佳的密實度就很敏感，而其它大多數作物敏感度則低一些。在幹旱年情，大豆的土壤最佳密實度比常年要高，而且敏感。
在機械作業的正常行駛情況下，各種作物對壓實的響應程度概略如下：
撒播和窄行條播作物，播後的作業（噴霧、施肥、收獲）往往亂走，既產生壓實的影響，亦損傷葉、莖及近地表的根。
青飼作物，生長及產量都將受壓實影響；一般青飼作物的收割期都不能推延，而當土壤較濕、青飼收獲機重量大時，將引起過度壓實。荷蘭報道牧草收割由於機器的通過而引起幹物質損失達7%，有些牧草損失達12%。挪威報道輕車輛通過對草場引起減產，豆科草場減產更大。
娛樂場草地對壓實的響應較農地為甚。
穀物對犁地前和播種前的重度壓實都有反應；對這些作物，等候到適耕水分時才耕播將可增產。
寬行作物，在播種前行駛通過將來的播行，對甜菜和大豆危害較大；灌溉土豆種在壓過的地塊時，發生乙烯濃度高而氧氣濃度低，塊莖生長受阻，甚至發生嚴重的枯萎；犁後的行走壓實亦有很大的影響，甜菜在2.It重拖拉機走一遍後種植，減產達46%-57%。
四、土壤壓實問題總規模的估計及對策
有人根據機器體積重量增加和使用頻繁的趨勢，認為壓實問題非常嚴重。瑞典估計小粒穀物由於壓實而減產11%，美國估計每年損失11.8億美元（Gill1971）。
抗衡戰略：第一，在不定軌穿行係統中減少機具和車輛的壓實能力；第二，采用定軌或無車輛通過係統，將軌道與根區臨時地或永久地分開。
關於減少機器和載荷重量，也有個數量的優化問題。重型機械的使用是有其經濟原因的。有的國家如英國，在采取用重型機械的同時廣泛實施心土耕作。Hakansson和Danfors（1981）則認為40cm以上深度的壓實是不能接受的，因為所產生的減產效應難於消除，因而建議製定軸荷限額。瑞典的試驗表明對粘粒在20%以上的土壤，當前軸荷為10t，後雙軸軸荷為16t時，在田間持水量下，產量逐年下降，下降以首年為最顯著，第四年不明顯；對於粘粒在20夯以下的土壤則無影響。美國明尼蘇達州南部的試驗，在粘壤土上，如要壓實限於30cm以內，軸荷須小於5t，但如在犁翻前用10t和20t軸荷壓過然後翻鬆，產量將急劇下降。在加拿大魁北省南部，春翻前用10t軸荷壓過，則在粘土上嚴重減產，在壤土上無影響。總的來看，軸荷壓實的減產與粘粒含量有關，一次重軸荷所造成的影響，四五年後才恢複；粘粒少於10%的土壤，深層壓實能肯定增產。
土壤的承載和沉陷直接與接地壓力有關。對淺層的壓密，仍然主要取決於接地壓力。為計算方便，農業中常用載荷/（輪徑X輪寬）表示，稱為名義接地壓力或載荷指數。為了避免耕作中過度壓密，Eriksson等建議以200kPa作為名義接地壓力的限額，顯然，這個限額值還須按土類和水分來規定。輪胎氣壓將影響輪胎變形量、接地壓力值和牽引力的發揮。通常以輪胎壓縮量為輪胎截麵高度的20%作為最高氣壓，Hemingway等（1982）則建議取路麵上輪胎壓縮量為25%，軟地上為10%-15%。輪胎廠商所推薦的氣壓一般在80-200kPa，事實上應根據條件及時地調整。Gee—Clough認為在軟地上輪胎氣壓減至廠商推薦的1/2也不至於傷害胎壁。為了減少接地比壓，還可用寬輪胎。當寬度大於直徑時叫“滾輪”；沼澤地上用的滾輪，接地比壓可達20kPa。另一減低地壓的有效辦法是增加輪數，但應該是在充分利用降低輪胎氣壓的潛力之後才采用雙輪。計算表明，雙輪比之雙軸排列，在相同的載荷下，在土層下麵更容易使應力集中，因而林業上多采用雙軸排列。
氣墊船的地壓可低達2-8kPa；試驗證明它對20-30cm高的小麥無損傷，但需用與地麵接觸的導輪導向。
定軌係統是指在整個或大部分的田間作業中沿規定軌道通過的係統。無通過係統指全部田間作業按指定的永久性不種莊稼的軌道通過或種植區域中無任何車輛通過的係統。臨時定軌的辦法已在歐洲的穀物噴霧和施肥中得到廣泛利用；即在播種時按一定距離（通常是12m）停播一行，留下較寬的輪巷，以便拖拉機輪胎通過。此法在蘇格蘭1984年已占穀物播種麵積的52%。菜園中的壟畦種植，以及利用大跨距輸送帶的各類收獲機，實質上，亦屬於一種臨時定軌或半定軌係統。
定軌係統的輪巷不能種植，產生總種植麵積的損失。另外，在輪巷兩側常發生邊行效應，這些地方的土壤水分與畦壟中央常不一樣。有報告認為邊行效應可增產，輪巷麵積上的損失，有一半可從邊行效應得到補償（小麥）。也有報告認為邊行產量是減少的。由於土壤不受行走輪的壓實，壟畦上土壤的耕鬆次數可以減少。土壤耕鬆的效果，在定軌係統情況下，5年後仍可覺察，常規係統則3年後全部消失。這樣，定軌係統可能為少免耕法的推廣提供較好的條件。例如在北歐西部，因雨多，地表草多而土溫低，，認為不適宜於少耕法；美國濕潤地區的粉土和粘土上，亦有相同的情況。定軌係統可M為這S地區和土壤提供少耕甚至免耕的機會。
由於減少耕作次數和深度，由於少壓實而減少耕作阻力，由於壓實的輪轍上滾阻小，整個係統對動力的要求減少。以色列用定軌係統栽培棉花耕作節油32%。問題是輪巷低於田麵時，易積水和長草；高於地麵時須保持平實；都需要經常修整。
5.3土壤耕作設計原理
前麵在5.1節中已經述及，土壤耕作的目的是為植物的生長發育創造良好環境，然而植物在各個生長發育時期的全部表現卻不僅僅取決於土壤條件，因此土壤耕作技術必須與栽培技術相結合，與生物措施、工程措施、適當經營規模和管理形式在一起，針對各地區的自然氣候、資源和社會經濟條件，逐步發展形成一套高效益的栽培製度；根據總的耕作栽培製度，發展適用的土壤耕作措施，並按一定的機器係統，研製先進的耕作、牽引運輸機具和與之配合的手工工具，進而將這些機具設計成配套的係列。耕作土壤動力學的研究具有明確的實用目的，因此，一方麵需要查明土壤耕作的水、熱、鹽、氣效應是如何與植物生長發育性能聯係的，一方麵需要研究土壤與機器的相互作用關係。
5.3.1耕作栽培製度和土壤耕作法
耕作栽培製度的一個定義是：植物性產品的生產中各種作業與過程的總合；其紮根介質可以是土壤，亦可以是非土介質；當前以利用豐富的土壤自然資源為大宗。
在世界範圍內，耕作栽培製度可分為如下幾類：①溫帶耕作：包括歐洲，北美，北亞的大部以及南半球大陸的南端地區；通常每年可用夏雨支持一熟作物的生產；耕作中過量壓實的危險源自冬雨（雪）或春天化凍時表土水分較深層高，從而帶來春播時的嚴重壓實；收獲時的壓實程度取決於夏末雨水的多少和所用機器的重量。②熱帶耕作：通常氣溫足夠高，隻要雨量分布不產生限製，每年可兩熟、三熟；由於熱帶地區噴藥較頻，而土地有機質較少，易於壓實，從而引起水土的嚴重流失。③低濕地區耕作：指沼澤地帶或新從海底或湖底開出的土地，土壤常年積水或水分高、強度低，農機具不易通過，往往需要飛機播種油菜或華類植被，通過植被的蒸騰促進土地的幹燥。④灌溉耕作：其表土很快變幹而深層土壤則較濕，容易過度壓實，引起排水不暢，根係伸長受阻；灌溉作物如棉花的行間中耕亦易引起深層土壤壓實。⑤水田耕作：通常在生長季節田麵積水，收獲後分冬積水田和冬放幹曬垡兩類；冬季積水使得土壤周年處於浸水狀態，易於形成深泥腳，積水的主要目的在於貯水，以便確保春熟作物的供水；機具通過性能差是水田耕作的突出特點。⑥菜圃和保護地耕作：常灌溉，一般不便經常深耕；常建造保護措施如暖房，如破壞表土，或用壓實深度可達60cm的重型機械，都將發生長期的影響。⑦果園耕作：特點是多年生，常利用等高梯田，或挖坑換土，行間中耕管理作業隨樹齡而調整。⑧林木苗圃或營林耕作：特點是氣候多樣，多年生，不需每年進行調整土壤緊密度的作業；林業機具及其載荷往往很大，對土壤結構破壞性大。