王天樂(lè) 王曉娟 劉恩科

摘 要：由于盲目追求經(jīng)濟(jì)效益，在同一塊土地上長(zhǎng)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(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。該文分析了輪作的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，并對(duì)今后的研究進(jìn)行了展望，以期為優(yōu)化作物輪作模式提供參考。

關(guān)鍵詞：輪作;優(yōu)勢(shì);劣勢(shì);研究展望

中圖分類號(hào) S344.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(gè)系統(tǒng)之間多種因素相互作用所表現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果[1]。連作障礙形成原因十分復(fù)雜，主要涉及到土壤生物學(xué)環(huán)境變化、土壤理化性質(zhì)改變、化感自毒作用等。

輪作是目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的防治作物連作障礙應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)有效的措施[2]，是多年內(nèi)在同一區(qū)域?qū)⒉煌魑锇匆欢樞蚍N植的一種種植方式。中國(guó)實(shí)行輪作的時(shí)間較早，可以追溯到西漢時(shí)期的休閑輪作。一般輪作盡量結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥郎鷳B(tài)環(huán)境選擇不同科屬或遠(yuǎn)緣作物，這對(duì)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(shì)

1.1 改善土壤生物學(xué)環(huán)境 土壤生物學(xué)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(lái)的變化而作出相應(yīng)改變，從而影響作物生長(zhǎng)[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(xué)活性，評(píng)價(jià)土壤肥力高低[5]。吳鳳芝等[6]通過(guò)對(duì)黃瓜連作與輪作對(duì)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(duì)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(xì)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(xì)菌種類和數(shù)量，影響細(xì)菌分布。

1.2 改良土壤理化性質(zhì) 土壤理化性質(zhì)改變主要包括土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分、土壤酸堿性等物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)的改變。土壤團(tuán)粒組成比例反映土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗蝕性，主要受到土壤有機(jī)碳含量、種植制度和輪作模式等的影響[9-10]。土壤有機(jī)碳多存在于0.25～10mm的土壤大團(tuán)聚體中[11]。土壤微生物數(shù)目和土壤團(tuán)聚體數(shù)量呈顯著正相關(guān)[9]。土壤酸堿性影響土壤質(zhì)量，進(jìn)而影響作物生長(zhǎng)[12]。白怡婧等[13]通過(guò)多年田間定位試驗(yàn)研究玉米連作以及玉米與其他作物、綠肥輪作對(duì)土壤有機(jī)碳和土壤團(tuán)聚體組成的影響，結(jié)果表明輪作能減少對(duì)土壤團(tuán)聚體的破壞。宋麗萍等[14]通過(guò)對(duì)比苜蓿連作、休耕、與不同作物輪作發(fā)現(xiàn)，相對(duì)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(tuán)聚體含量。蔡艷等[15]對(duì)比黃土高原常見(jiàn)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(qiáng)[16]通過(guò)對(duì)大棚蔬菜-水稻的長(zhǎng)期輪作研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期種植蔬菜會(huì)降低土壤硝化作用強(qiáng)度;在水旱輪作中會(huì)促進(jìn)土壤硝化作用強(qiáng)度增加;水旱輪作表層土壤pH值無(wú)明顯差異;土壤中養(yǎng)分具有良好后效。萬(wàn)年鑫等[17]研究馬鈴薯-玉米輪作與馬鈴薯連作對(duì)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(duì)土壤養(yǎng)分的消耗。

1.3 促進(jìn)作物生長(zhǎng) 輪作會(huì)帶來(lái)土壤生物學(xué)環(huán)境和土壤理化性質(zhì)的改變，二者的變化都顯著反映在作物生長(zhǎng)中。對(duì)作物生長(zhǎng)的研究主要集中于地上部生長(zhǎng)、根系生長(zhǎng)和產(chǎn)量。衡量地上部生長(zhǎng)的生理指標(biāo)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(zhǎng)的生理指標(biāo)為根表面積、根體積、根系總長(zhǎng)、總干質(zhì)量。合理輪作會(huì)促進(jìn)作物生長(zhǎng)，表現(xiàn)為出苗整齊，生物量增加，根系體積、表面積、總長(zhǎng)、總干質(zhì)量均有顯著提高，塊根類作物單株塊數(shù)、塊根粗、塊根長(zhǎng)、塊根重顯著增加，作物產(chǎn)量上升，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高[18-22]。

2 輪作劣勢(shì)

輪作對(duì)土壤和作物帶來(lái)許多優(yōu)勢(shì)，但也有一些不足。親緣關(guān)系較近、扎根深度相近的作物輪作對(duì)土壤孔隙度和耕地適耕性都有不良影響。輪作模式中若無(wú)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(duì)土壤氮、磷、鉀元素產(chǎn)生偏耗。多數(shù)綠葉菜類作物生長(zhǎng)周期較短，較其他輪作品種成熟早，若無(wú)與其相配合作物接替種植，會(huì)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(chóng)害的作物輪作后會(huì)增加作物病蟲(chóng)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(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)產(chǎn)生病蟲(chóng)害。不同作物對(duì)土壤酸堿度要求不同，有些作物（甘藍(lán)、馬鈴薯等）種植后會(huì)造成土壤酸性增加，若輪作種植這些作物，會(huì)使土壤pH持續(xù)降低，不再適宜種植。

最適合當(dāng)?shù)貧夂?、土壤的輪作模式不一定具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。相對(duì)于種植蔬菜、果樹(shù)、中藥材，種植糧食作物效益低。盡管財(cái)政部門(mén)會(huì)對(duì)施行輪作模式的農(nóng)戶按畝進(jìn)行補(bǔ)貼，但進(jìn)行補(bǔ)貼后的整體收入不及種植原本經(jīng)濟(jì)作物所帶來(lái)的收入[23]。此外，輪作在短期內(nèi)對(duì)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(duì)于農(nóng)民而言，種植從未種過(guò)的作物具有較大的未知風(fēng)險(xiǎn)，比如栽種過(guò)程不熟練，病蟲(chóng)害難以預(yù)防解決，原有種植經(jīng)驗(yàn)并不能原樣套用，輪作換茬時(shí)季節(jié)緊、用工短缺，成熟后無(wú)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(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞、土壤養(yǎng)分失衡、土壤酸化和鹽漬化等問(wèn)題。目前，針對(duì)輪作已經(jīng)作了大量研究，但有關(guān)不同作物輪作對(duì)土壤細(xì)菌、真菌、病毒等的影響機(jī)制尚不明確。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)這方面研究。為了適應(yīng)各地不同土壤、氣候、市場(chǎng)，輪作模式不可一概而論，必須具體情況具體設(shè)置，選擇經(jīng)濟(jì)效益高、耐長(zhǎng)期輪作作物，短期內(nèi)不可隨意更改，將其標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

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（責(zé)編：徐世紅）