作物輪作的優(yōu)勢與劣勢及研究展望

王天樂 王曉娟 劉恩科

摘 要：由于盲目追求經(jīng)濟效益，在同一塊土地上長期種植同種作物，致使土壤發(fā)生連作障礙。目前有多種方法緩解連作障礙，而輪作因其具有低消耗、低投入、可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點而被廣泛應用。該文分析了輪作的優(yōu)勢和劣勢，并對今后的研究進行了展望，以期為優(yōu)化作物輪作模式提供參考。

關鍵詞：輪作;優(yōu)勢;劣勢;研究展望

中圖分類號 S344.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2021）24-0104-03

Advantages and Disadvantages of Crop Rotation and Research Prospects

WANG Tianle1，2，3，4 et al.

（1College of Agronomy， Shanxi Agricultural University， Taigu 030801， China; 2State Key Laboratory of Sustainable Dryland Agriculture（in preparation）， Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030031， China; 3Shanxi Institute of Organic Dryland Farming， Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030031， China; 4Shanxi Key Laboratory of Organic Dryland Farming， Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030031， China）

Abstract： People blindly pursue economic benefits and plant the same crops for a long time， which resulted in the continuous cropping obstacles in the soil. At present， there are several methods to alleviate continuous cropping obstacles. However， crop rotation has been widely used to alleviate continuous cropping obstacles due to its advantages of low consumption， low input and sustainable development. Crop rotation model is analyzed. The advantages， disadvantages and research prospects of crop rotation are described， in order to provide reference for the optimization of crop rotation model.

Key words： Crop rotation; Advantage; Disadvantage; Research prospect

土壤連作障礙是作物與土壤2個系統(tǒng)之間多種因素相互作用所表現(xiàn)出來的結果[1]。連作障礙形成原因十分復雜，主要涉及到土壤生物學環(huán)境變化、土壤理化性質改變、化感自毒作用等。

輪作是目前國內(nèi)外公認的防治作物連作障礙應用最廣泛、最經(jīng)濟有效的措施[2]，是多年內(nèi)在同一區(qū)域將不同作物按一定順序種植的一種種植方式。中國實行輪作的時間較早，可以追溯到西漢時期的休閑輪作。一般輪作盡量結合當?shù)赝寥郎鷳B(tài)環(huán)境選擇不同科屬或遠緣作物，這對緩解連作障礙造成的不良影響有著較顯著的效果，能產(chǎn)生較好的效益。

1 輪作優(yōu)勢

1.1 改善土壤生物學環(huán)境 土壤生物學環(huán)境變化主要包括土壤微生物和土壤酶活性變化。土壤微生物和土壤酶活性能夠較為靈敏地感受土壤環(huán)境因子改變帶來的變化而作出相應改變，從而影響作物生長[3-4]。土壤酶和土壤微生物在一定程度上可以衡量土壤生物學活性，評價土壤肥力高低[5]。吳鳳芝等[6]通過對黃瓜連作與輪作對土壤酶活性影響的研究發(fā)現(xiàn)，輪作土壤酶活性均顯著高于連作土壤酶活性。丁俊男等[7]比較玉米連作、大豆連作與玉米-大豆輪作后土壤酶活性和根系微生物群落多樣性發(fā)現(xiàn)，輪作處理組酶活性、微生物群落多樣性總體上均明顯高于對照組。孫倩等[8]在不同作物輪作條件下研究土壤酶活性和土壤細菌群落發(fā)生的變化發(fā)現(xiàn)，輪作能夠提高土壤酶活性，降低土壤中細菌種類和數(shù)量，影響細菌分布。

1.2 改良土壤理化性質 土壤理化性質改變主要包括土壤團粒結構、土壤養(yǎng)分、土壤酸堿性等物理性質及化學性質的改變。土壤團粒組成比例反映土壤結構的穩(wěn)定性和抗蝕性，主要受到土壤有機碳含量、種植制度和輪作模式等的影響[9-10]。土壤有機碳多存在于0.25～10mm的土壤大團聚體中[11]。土壤微生物數(shù)目和土壤團聚體數(shù)量呈顯著正相關[9]。土壤酸堿性影響土壤質量，進而影響作物生長[12]。白怡婧等[13]通過多年田間定位試驗研究玉米連作以及玉米與其他作物、綠肥輪作對土壤有機碳和土壤團聚體組成的影響，結果表明輪作能減少對土壤團聚體的破壞。宋麗萍等[14]通過對比苜蓿連作、休耕、與不同作物輪作發(fā)現(xiàn)，相對于連作障礙而言，輪作能顯著降低耕層土壤容重，增加土壤團聚體含量。蔡艷等[15]對比黃土高原常見種植制度連作、糧草輪作、糧豆輪作發(fā)現(xiàn)，小麥與豆科植物輪作可增加土壤有效養(yǎng)分含量，提高作物產(chǎn)量。王強[16]通過對大棚蔬菜-水稻的長期輪作研究發(fā)現(xiàn)，長期種植蔬菜會降低土壤硝化作用強度;在水旱輪作中會促進土壤硝化作用強度增加;水旱輪作表層土壤pH值無明顯差異;土壤中養(yǎng)分具有良好后效。萬年鑫等[17]研究馬鈴薯-玉米輪作與馬鈴薯連作對土壤養(yǎng)分和酶活性的影響發(fā)現(xiàn)，連作模式下土壤養(yǎng)分全部降低且降低明顯，而輪作可減少對土壤養(yǎng)分的消耗。

1.3 促進作物生長 輪作會帶來土壤生物學環(huán)境和土壤理化性質的改變，二者的變化都顯著反映在作物生長中。對作物生長的研究主要集中于地上部生長、根系生長和產(chǎn)量。衡量地上部生長的生理指標為植株形態(tài)、株高、莖粗、葉面積、生物量、葉片光合;衡量地下部生長的生理指標為根表面積、根體積、根系總長、總干質量。合理輪作會促進作物生長，表現(xiàn)為出苗整齊，生物量增加，根系體積、表面積、總長、總干質量均有顯著提高，塊根類作物單株塊數(shù)、塊根粗、塊根長、塊根重顯著增加，作物產(chǎn)量上升，經(jīng)濟效益顯著提高[18-22]。

2 輪作劣勢

輪作對土壤和作物帶來許多優(yōu)勢，但也有一些不足。親緣關系較近、扎根深度相近的作物輪作對土壤孔隙度和耕地適耕性都有不良影響。輪作模式中若無豆科、禾本科、綠肥等具有某種特殊功能的作物參與，則作物易對土壤氮、磷、鉀元素產(chǎn)生偏耗。多數(shù)綠葉菜類作物生長周期較短，較其他輪作品種成熟早，若無與其相配合作物接替種植，會造成土地裸露，土壤水分喪失，不利于其他作物繼續(xù)種植。易感染相同病蟲害的作物輪作后會增加作物病蟲害，降低產(chǎn)量。不同作物能夠輪作的年限不同，有些作物只適用于短期輪作，時間稍長就會產(chǎn)生病蟲害。不同作物對土壤酸堿度要求不同，有些作物（甘藍、馬鈴薯等）種植后會造成土壤酸性增加，若輪作種植這些作物，會使土壤pH持續(xù)降低，不再適宜種植。

最適合當?shù)貧夂颉⑼寥赖妮喿髂Ｊ讲灰欢ň哂休^高的經(jīng)濟效益。相對于種植蔬菜、果樹、中藥材，種植糧食作物效益低。盡管財政部門會對施行輪作模式的農(nóng)戶按畝進行補貼，但進行補貼后的整體收入不及種植原本經(jīng)濟作物所帶來的收入[23]。此外，輪作在短期內(nèi)對作物的增產(chǎn)效果不如化肥明顯，得不到農(nóng)民的充分重視。而且對于農(nóng)民而言，種植從未種過的作物具有較大的未知風險，比如栽種過程不熟練，病蟲害難以預防解決，原有種植經(jīng)驗并不能原樣套用，輪作換茬時季節(jié)緊、用工短缺，成熟后無固定的銷售路線等。

3 展望

輪作模式的深入研究可規(guī)避連作障礙的發(fā)生，避免土壤有害菌積累、土壤病原微生物富集、化感自毒作用、土壤團粒結構破壞、土壤養(yǎng)分失衡、土壤酸化和鹽漬化等問題。目前，針對輪作已經(jīng)作了大量研究，但有關不同作物輪作對土壤細菌、真菌、病毒等的影響機制尚不明確。因此，今后應加強這方面研究。為了適應各地不同土壤、氣候、市場，輪作模式不可一概而論，必須具體情況具體設置，選擇經(jīng)濟效益高、耐長期輪作作物，短期內(nèi)不可隨意更改，將其標準化、規(guī)范化。

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（責編：徐世紅）