于臺澤，賈 偉，安曉慧，金書秦，魏 雪,5，李 穎，張 丹,6

（1大自然保護(hù)協(xié)會TNC，北京 100600；2農(nóng)業(yè)農(nóng)村部耕地質(zhì)量監(jiān)測保護(hù)中心，北京 100125；3華頌種業(yè)股份有限公司，內(nèi)蒙古赤峰 025150；4農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)村經(jīng)濟(jì)研究中心，北京 100810；5明尼蘇達(dá)大學(xué)，美國明尼阿波利斯 55455；6南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，南京 210095）

0 引言

連續(xù)多年種植相同物種或密切相關(guān)的物種會導(dǎo)致土壤生態(tài)失調(diào)，對作物產(chǎn)量與品質(zhì)造成很大的影響，不僅會造成土壤養(yǎng)分流失的問題，還會使得病蟲害加重等問題頻發(fā)[1]。為解決此類問題，許多專家學(xué)者提出了輪作的種植方式，即在每個生長/播種周期和季節(jié)，在同一土地上種植不同的作物[2]。美國伊利諾伊大學(xué)Bullock[3]認(rèn)為，輪作所帶來的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，沒有任何肥料或農(nóng)藥可以達(dá)到輪作所能帶來的產(chǎn)量提升效果。大自然保護(hù)協(xié)會(TNC)Michael Doane[4]指出，多樣化的作物輪作有助于土壤積累養(yǎng)分，減少土壤侵蝕并增加土壤碳固存。輪作在中國有悠久的歷史，早在戰(zhàn)國時期的《氾勝之書》就已經(jīng)提出樸素的輪作模式，即禾谷類作物與豆科作物的輪作有利于提高谷物產(chǎn)量?，F(xiàn)代輪作制度理念與中國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的理念高度一致，在保證農(nóng)民收入的同時，有利于緩解中國耕地質(zhì)量退化、地力退化、土壤污染等生態(tài)危機(jī)[5]。《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃綱要》提出要繼續(xù)通過不斷擴(kuò)大試點(diǎn)范圍、加大資金投入的方法普及輪作制度，擴(kuò)大作物輪作和休耕制度的試驗(yàn)范圍，同時開展成體系的保護(hù)成效監(jiān)測，探索符合中國國情的輪作制度[6]。另外，隨著集約化生產(chǎn)造成農(nóng)業(yè)問題的加劇，近些年國內(nèi)的一些農(nóng)業(yè)企業(yè)與機(jī)構(gòu)也開始進(jìn)行輪作試驗(yàn)，深入探索輪作技術(shù)，尋求高效益的輪作模式[7]。

本研究通過將輪作與連作的效益進(jìn)行對比，從生態(tài)和經(jīng)濟(jì)兩方面具體討論輪作的優(yōu)勢以及國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展，其中經(jīng)濟(jì)效益包括輪作對于作物品質(zhì)、產(chǎn)量、連作障礙以及雜草管理的影響，生態(tài)效益包括輪作對于土壤理化性狀、土壤酶活性以及碳排放的影響，并且闡述輪作在中國發(fā)展戰(zhàn)略當(dāng)中的重要地位；另一方面，通過文獻(xiàn)資料的收集，將國內(nèi)外輪作政策進(jìn)行對比，為中國輪作技術(shù)的發(fā)展模式、政策實(shí)施、宣傳推廣和監(jiān)測評估提出建議。

1 輪作的經(jīng)濟(jì)效益

輪作，可以在保證土壤健康的情況下提高農(nóng)民的收益。一方面，輪作能夠有效提高作物產(chǎn)量，使農(nóng)民獲得更多收入，另一方面，輪作可以有效減輕連作障礙、降低病蟲害發(fā)生率、平衡養(yǎng)分吸收、降低作物施肥量，從而減少用于購買農(nóng)藥、化肥等產(chǎn)品的成本投入，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效，取得更高的凈收益[8]。

1.1 輪作能夠有效提高作物品質(zhì)及產(chǎn)量

中國人口眾多，土地資源稀缺，因此糧食安全一直是治國理政的頭等大事。在當(dāng)前構(gòu)建以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國際國內(nèi)雙循環(huán)為特征的互相促進(jìn)新發(fā)展格局的背景下，中國的糧食安全問題一再被強(qiáng)調(diào)?？墒浅诵←?、水稻、玉米等主糧作物自給率較高，部分作物仍依賴進(jìn)口。

合理輪作能夠有效地改善土壤健康狀況，減少病蟲害的發(fā)生，同時提高土壤供水、供肥的能力，最終實(shí)現(xiàn)品質(zhì)提升和產(chǎn)量收益增加。Dayegamiye等[9]在加拿大魁北克省，2008—2011年間的馬鈴薯輪作試驗(yàn)表明，將馬鈴薯與玉米、小麥、燕麥等多種作物進(jìn)行輪作，馬鈴薯的產(chǎn)量與連作相比均有所提升，其中馬鈴薯-燕麥的輪作組合產(chǎn)量提升幅度最大，為12.8%；Kelley等[10]通過10年的長期輪作研究證明，冬小麥與大豆輪作后產(chǎn)量提升幅度最高，為24.4%。輪作不僅可以提升糧食作物的產(chǎn)量，對于果蔬類作物的生產(chǎn)也有明顯的提升效果。陳少燦等[11]研究發(fā)現(xiàn)，將分蘗洋蔥與大白菜進(jìn)行輪作處理后，大白菜單株平均產(chǎn)量提升明顯，與之前的產(chǎn)量相比，增加了約53.1%?？梢姡喿鲗μ岣咦魑锂a(chǎn)量具有明顯的促進(jìn)作用。另外，輪作能夠改善農(nóng)田土壤肥力狀況、水分狀況，從而有利于作物從農(nóng)田當(dāng)中汲取更多的養(yǎng)分和水分，免受病蟲害的威脅，并減少化肥、農(nóng)藥等產(chǎn)品的使用，通過降低成本提高單位面積經(jīng)濟(jì)收益與產(chǎn)值。晉艷等[12]對油菜-烤煙輪作與烤煙連作的對比研究發(fā)現(xiàn)，連作煙株的產(chǎn)值較低，僅為輪作產(chǎn)值的29.93%，輪作后，中上等煙所占比例提升了約兩倍，平均價(jià)格大大降低?？梢?，通過輪作，作物的產(chǎn)量和品質(zhì)得到有效提高，使農(nóng)民取得了更高水平的經(jīng)濟(jì)回報(bào)率。

1.2 輪作能有效減輕連作障礙和病蟲害問題

長期連作會影響土壤微生物區(qū)系的發(fā)展，并且導(dǎo)致生物多樣性失調(diào)，即有益微生物在土壤中的比例減少，同時病原微生物的比例增加，進(jìn)而引發(fā)由種植等活動造成的植物病蟲害[13]，導(dǎo)致連作障礙頻發(fā)，另外，研究顯示，隨著連作年限的增加，病蟲害的問題也會隨之加重，加劇對生態(tài)環(huán)境的破壞[14]。而輪作能夠通過提高土壤中微生物群落數(shù)量、微生物豐度、土壤細(xì)菌/真菌比以及微生物碳氮的含量來減少土傳病害的發(fā)生。輪作后，土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)如碳源、氮源和其他能量流增加，有助于微生物的繁殖，另外，致病真菌數(shù)量的減少降低了其與細(xì)菌形成的營養(yǎng)競爭，從而促進(jìn)細(xì)菌產(chǎn)生抗生素和胞外酶，使土壤微生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)平衡，減輕連作障礙對作物生產(chǎn)的影響[15]。劉星等[16]通過變性梯度凝膠電泳的技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，比較了馬鈴薯連作和馬鈴薯-玉米輪作這兩種種植模式，分析其土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的情況，結(jié)果表明，與輪作相比，馬鈴薯連作增加了導(dǎo)致馬鈴薯土傳病害的某個鐮孢菌(Fusariumsp)、腐皮鐮孢菌(Fusarium solani)以及黃萎病菌(Verticillium dahliae)的種群或個體數(shù)量；Zhao等[17]通過高通量測序(High-throughput Sequencing)的方法探究了馬鈴薯連作和輪作對土壤細(xì)菌群落的影響，發(fā)現(xiàn)輪作土壤中的硝基癒瘡木膠類節(jié)桿菌(Paenarthrobacter nitroguajacolicus)、乙酸鈣不動桿菌(Acinetobacter calcoaceticus)和根瘤菌(Rhizobium etli)等有益菌的豐度要高于連作土壤。輪作通過提高土壤中微生物的豐度和微生物群落數(shù)量，控制有害的病原菌數(shù)量，加強(qiáng)了作物抵御土傳病害的能力，從而使得作物受到土傳病害影響的幾率大大減少，為作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提升提供保障。顏志波等[18]在湘西水稻兩熟制地區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)，探究了冬種黑麥草對于稻瘟病發(fā)生的影響，發(fā)現(xiàn)黑麥草與水稻輪作可以控制稻瘟病越冬菌絲的存活力，從而降低其數(shù)量，在試驗(yàn)中，將冬種黑麥草田和同時期的冬閑田對比，發(fā)現(xiàn)前者的病葉（穗）率低約53%，病情指數(shù)低約67%；Adhikari等[19]在尼泊爾奇旺(Chitwan)的作物輪作田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，番茄與玉米、羊角豆、豇豆或者抗病番茄輪作后，細(xì)菌性青枯病(bacterial wilt)的發(fā)病延遲了1～3周，并且嚴(yán)重程度降低了20%～26%。可見，輪作可以有效減輕連作所帶來的危害，解決病蟲害發(fā)生率過高的問題，在實(shí)現(xiàn)提高作物品質(zhì)的同時，改善土壤健康與生態(tài)環(huán)境，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者成本，助力農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

1.3 輪作能夠有效控制雜草

在作物生產(chǎn)中，雜草的生長往往會引發(fā)許多問題，例如雜草會與作物進(jìn)行競爭，導(dǎo)致作物生長所需的空間、光照、養(yǎng)分、水分等資源不足，產(chǎn)量及質(zhì)量下降[20]。因此，在生產(chǎn)中，農(nóng)民通常使用除草劑來進(jìn)行化學(xué)除草與雜草控制，而大多數(shù)除草劑會危害土壤健康，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。輪作能夠?qū)﹄s草群落與土壤種子庫產(chǎn)生影響，從而降低雜草的密度以及土壤種子庫中雜草種子數(shù)量[21]。許艷麗等[22]通過定位試驗(yàn)，比較了小麥連作、小麥-大豆-小麥迎茬、以及玉米-大豆-小麥輪作條件下土地雜草群落變化，結(jié)果顯示，與小麥連作12年相比，麥豆麥迎茬輪作組和玉米豆麥輪作組的雜草數(shù)量較小麥連作分別下降73.33%與79.12%。輪作可以豐富雜草種類的多樣性，在一定程度上減少每種雜草的優(yōu)勢度，從而防止單一雜草成為優(yōu)勢種，豐富的物種多樣性有助于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的良好運(yùn)行[22]。高菊生等[23]對湖南長期稻-稻-紫云英輪作田間雜草多樣性的研究發(fā)現(xiàn)，輪作能夠有效降低雜草密度，減少早稻期間的雜草種類，但是，輪作并沒有減少晚稻期間雜草的種類，這保障了雜草品種的多樣性。通過對于雜草密度的控制以及雜草多樣性的豐富，輪作可以幫助農(nóng)民更高效地進(jìn)行雜草管理，并且規(guī)避了因使用除草劑所造成的環(huán)境污染問題。

2 輪作的生態(tài)效益

為了追求糧食高產(chǎn)，農(nóng)民更傾向選擇高收益的作物進(jìn)行連作，并且通過投入大量的化肥農(nóng)藥來保證較高的產(chǎn)量，這很大程度地破壞了土壤健康，損害了生態(tài)效益。2014年發(fā)布的《全國土壤污染綜合調(diào)查報(bào)告》[24]表明全國土壤總超標(biāo)率為16.1%，其中耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%，主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環(huán)芳烴；另外，每年土壤的流失約占中國土地面積的1/6，受農(nóng)藥嚴(yán)重影響的耕地面積超過1333萬hm2[25]?？梢?，在保證國家糧食安全的基礎(chǔ)上，農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的改善將成為未來中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重中之重。2015年通過的《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》中也提到，要充分了解“尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然”的理念，堅(jiān)持“綠水青山就是金山銀山”[26]。輪作具有較高的生態(tài)效益，符合中國環(huán)境發(fā)展戰(zhàn)略的理念，不但可以增加作物產(chǎn)量，還能改善土壤健康狀況，增強(qiáng)土壤的容納能力，有效凈化污染物，減少溫室氣體排放。因此，輪作可以保障生產(chǎn)過程中的清潔發(fā)展，同時提供人畜健康所需的生態(tài)環(huán)境，降低政府所需處理溫室氣體的成本，在一定程度上解決中國土壤退化、資源利用率低和環(huán)境惡化等嚴(yán)重問題，從而實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增產(chǎn)、資源高效、環(huán)境安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)民增收等目標(biāo)[27]。許多研究表明，輪作通過有效增加碳固存，減少溫室氣體的排放，也可以降低溫室效應(yīng)所帶來危害，如高溫、干旱等造成的作物減產(chǎn)和可耕地減少[28]。

2.1 輪作能有效改善土壤理化性狀

輪作對于改良土壤結(jié)構(gòu)、改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤中氮、磷、鉀等元素的有效性有明顯的促進(jìn)作用。Wright等[29]在新西蘭奧克蘭的研究中發(fā)現(xiàn)馬鈴薯與洋蔥輪作后，土壤有機(jī)質(zhì)和土壤氮含量相比于連作分別提升12%和11%；Dayegamiye[9]在加拿大魁北克省馬鈴薯輪作的田間試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯與燕麥輪作后，土壤有機(jī)質(zhì)與氮含量相比連作分別提升9.5%和12.5%；另外Goff[30]在美國愛荷華州的研究發(fā)現(xiàn)，與連作相比，將紫花苜蓿與玉米進(jìn)行輪作，可以使土壤碳含量提高25%，土壤團(tuán)粒的穩(wěn)定性增加35%。于寒等[31]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆輪作使得土壤中速效磷和速效鉀含量顯著高于連作。此外，輪作也能夠有效加強(qiáng)土壤抗沖性及土壤抗蝕性，減少在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中惡性土壤侵蝕帶來的嚴(yán)重危害，減輕水土流失所造成的農(nóng)業(yè)面源污染[32]。張瑜等[33]在吉林省進(jìn)行了保護(hù)性耕作對玉米耕地水土流失防治效應(yīng)影響的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于連作，輪作使得耕地徑流量減少29.9%，年產(chǎn)生泥沙量減少95.5%，水土流失情況得到了有效改善，減少了水旱災(zāi)害發(fā)生的概率，同時有效防止農(nóng)田土壤中的污染物流失到水體當(dāng)中，減輕了農(nóng)業(yè)面源污染，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

2.2 輪作能有效增加土壤酶活性

土壤酶活性可以衡量生物化學(xué)反應(yīng)的程度，從而表征土壤肥力的水平，較高的土壤酶活性可說明土壤肥力較高，土壤健康狀況良好[34]。輪作能夠有效增加土壤酶活性，提高土壤肥力。周勃等[35]在水稻水旱輪作的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，土壤的過氧化氫酶、磷酸酶以及蔗糖酶的活性相比棉花連作平均提高約8.67%、55.80%和36.17%。萬年鑫等[36]研究發(fā)現(xiàn)，玉薯輪作與薯玉輪作中的土壤脲酶、過氧化氫酶和蔗糖酶活性較播種前分別升高了5.71%、2.19%、4.85%和52.07%、32.23%、11.62%，且遠(yuǎn)高于馬鈴薯連作的土壤酶活性。在果蔬作物方面，洪潔等[37]研究發(fā)現(xiàn)生菜-菠菜輪作比生菜連作的過氧化氫酶活性提高了12.81%，且土壤中細(xì)菌的豐富度和多樣性有所增加；蘋果與蔥輪作后的土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和磷酸酶活性分別提高了23.4%、5.1%、29.8%和12.8%[38]。可見，輪作能夠有效提高各類作物種植體系中的土壤酶活性，提升土壤肥力，保障土壤健康。

2.3 輪作能夠減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室氣體排放

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生大量溫室氣體，主要包括CO2、CH4、N2O等，受種植模式、化肥施用、機(jī)械作業(yè)、灌溉等多種因素的影響[39]，輪作能夠有效降低農(nóng)田溫室氣體排放。輪作的增產(chǎn)效應(yīng)利于提高氮肥的使用效率、減少休耕過程的碳損失，提升土壤碳固存效率，從而降低碳排放并且增加碳固定[40]。同時輪作生物量的增加提高了作物殘茬還田量，增加了土壤的碳輸入，對減緩氣候變化做出貢獻(xiàn)[41]。已有的研究表明，馬鈴薯輪作比連作減少了約50%的CH4排放量[42]，另外輪作處理的馬鈴薯N2O排放量僅為連作處理的34.4%～52.4%[43]；研究顯示雙季稻連作經(jīng)過紫云英-早稻-甘薯/大豆的輪作處理后，其周年全球增溫潛勢及排放強(qiáng)度分別較雙季稻連作下降了1.87%和6.35%[44]；Behnke等[45]在美國伊利諾斯州的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，玉米大豆輪作相比于玉米連作，N2O排放量減少了35%。可見，輪作對減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中溫室氣體排放的作用顯著，能夠有效減緩溫室氣體增加帶來的海平面上升、水旱災(zāi)害加劇等風(fēng)險(xiǎn)[46]，具有可觀的生態(tài)效益。

3 國內(nèi)外輪作政策比較

由于體制、國情的不同，中國與其他國家的輪作政策存在著一定的差異。雖然中國已經(jīng)擁有一套較為科學(xué)、準(zhǔn)確的輪作實(shí)施體系，不過由于輪作試點(diǎn)推行不久，在技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)以及思路等方面與其他一些發(fā)達(dá)國家仍有差距，因此本研究將對國內(nèi)外的輪作政策進(jìn)行對比（見表1），以發(fā)現(xiàn)中國目前存在的問題。

表1 中外輪作制度對比

據(jù)對比，在宣傳與推廣機(jī)制上，中國目前主要通過鼓勵合作社或規(guī)?；恋厥褂谜邅黹_展輪作，導(dǎo)致目前輪作的規(guī)模不大，許多農(nóng)民對輪作相關(guān)優(yōu)勢及制度并不了解，輪作意愿不強(qiáng)，農(nóng)業(yè)技術(shù)無法得到有效的推廣[59]；而其他國家在輪作的推廣當(dāng)中，除了政府的宣傳推廣以外，通常會有其他機(jī)構(gòu)（如民間組織、高校等）對農(nóng)業(yè)推廣進(jìn)行輔助，這使得政策下達(dá)的權(quán)威性以及民間的接受程度都得到了極大的保障。在補(bǔ)貼方式上，中國主要通過中央財(cái)政對輪作休耕制度試點(diǎn)地區(qū)給予補(bǔ)貼，未有效融入市場機(jī)制，補(bǔ)貼的發(fā)放存在諸多問題，同省或者同市往往補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)都是相同的，沒有將天氣、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等條件綜合考慮[60]，缺乏靈活性，極大地打擊農(nóng)民輪作的積極性，不利于輪作制度的發(fā)展；而在其他國家，更多的機(jī)構(gòu)參與到了輪作補(bǔ)貼當(dāng)中，市場機(jī)制與輪作補(bǔ)貼制度有機(jī)結(jié)合，補(bǔ)貼的形式更為多樣，補(bǔ)貼的金額也更加合理和靈活。在輪作監(jiān)管上，中國仍以政府為主導(dǎo)進(jìn)行監(jiān)管；而在其他國家，監(jiān)管往往基于更加先進(jìn)的科技，且建立更為完整的數(shù)據(jù)庫以及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，同時具有第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行輔助。

4 結(jié)論和建議

綜上所述，輪作在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)方面均有很高的效益。在經(jīng)濟(jì)效益方面，輪作可以有效減少病蟲害發(fā)生率等連作障礙，降低農(nóng)藥、化肥的投入，促進(jìn)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，有效增加農(nóng)民的收入。在生態(tài)效益方面，輪作可以改善土壤健康，提升土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的含量和有效性，提高土壤酶活性和土壤肥力，有效增加土壤碳的固存，減少溫室氣體的排放。

經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益都很重要，雖然實(shí)際生產(chǎn)中二者可能存在此消彼長的關(guān)系，但是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)該在發(fā)展與保護(hù)中尋找平衡點(diǎn)，找到合適的輪作模式從而實(shí)現(xiàn)發(fā)展與保護(hù)的雙贏。大自然保護(hù)協(xié)會與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、先正達(dá)集團(tuán)中國、雪川農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司進(jìn)行了3年的馬鈴薯輪作試驗(yàn)，對輪作的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境效益進(jìn)行了量化分析，發(fā)現(xiàn)了兩年三作的草田輪作是當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和經(jīng)濟(jì)雙贏的輪作方式[7]。

中國自古就有輪作的種植習(xí)慣，多種多樣的輪作種植方式倍受重視，并在生產(chǎn)中積累了大量的種植經(jīng)驗(yàn)。但是，針對不同輪作種植模式中作物上下茬口的搭配、新的作物品種的引入、不同輪作體系的栽培、耕作、管理與養(yǎng)分調(diào)控、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益的評估等方面的研究仍顯不足，缺乏定量化的分析與系統(tǒng)的評價(jià)。同時，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和集約化種植模式的推廣應(yīng)用，也為傳統(tǒng)的輪作種植模式提出了挑戰(zhàn)，適應(yīng)新型輪作種植模式的相關(guān)技術(shù)研究需要進(jìn)一步深入研究。此外，中國也存在新型輪作種植模式經(jīng)驗(yàn)不足、農(nóng)民對新技術(shù)接受水平不高、政策推廣制度不完善、補(bǔ)貼落實(shí)不科學(xué)等問題，阻礙了新型輪作種植模式的推廣應(yīng)用進(jìn)程。針對上述問題，中國應(yīng)因地制宜完成基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)、技術(shù)推廣、政策落實(shí)、大數(shù)據(jù)建立等工作，發(fā)展不同輪作模式，特別是新型輪作模式的效益評估，為科學(xué)、準(zhǔn)確地評估輪作種植制度提供技術(shù)支撐，為中國鄉(xiāng)村振興事業(yè)的發(fā)展奉獻(xiàn)力量。

4.1 制定科學(xué)的輪作制度，發(fā)展適用的輪作技術(shù)模式

中國土地遼闊，資源豐富，不同地區(qū)的氣候、土地狀況、作物種植及人民需求的情況不同，因此當(dāng)政府制定輪作制度時應(yīng)多方面綜合考慮，針對各個地區(qū)不同自然條件和社會經(jīng)濟(jì)條件來確定經(jīng)濟(jì)環(huán)境雙贏的輪作方式，并根據(jù)輪作制度的不同提供相應(yīng)的輪作耕作、種植、管理的配套技術(shù)。比如《2019年全國耕地質(zhì)量等級情況公報(bào)》中顯示，黃土高原區(qū)以及內(nèi)蒙古及長城沿線區(qū)的土地平均等級分別為6.47等和6.28等，植被覆蓋率低，荒漠化嚴(yán)重，水資源缺乏[61]，所以此地區(qū)的大部分農(nóng)民選擇種植旱地作物，如馬鈴薯、小麥等。因此，在考慮將輪作應(yīng)用到這些作物時，更多的應(yīng)注重土壤的保護(hù)以及水資源的利用率，大自然協(xié)會在馬鈴薯輪作的研究中發(fā)現(xiàn)，在6種輪作方式當(dāng)中，馬鈴薯-黑麥草/燕麥這種兩年三季的輪作模式，由于能夠充分利用冬季的種植時間，具有最高的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，所以，在干旱半干旱地區(qū)，運(yùn)用多熟制輪作，同時種植覆蓋作物可以獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)效益[7]。而在中國南方，如長江中下游區(qū)、西南區(qū)，氣候適宜，耕地平均等級為4.72等和4.98等[61]，土壤條件優(yōu)越，所以在南方應(yīng)用輪作制度能夠在保持土壤健康的同時兼顧產(chǎn)量的提升，如在水稻的種植中加入綠肥、豆類、牧草、以及其他高效經(jīng)濟(jì)作物，豐富種植作物種類、多樣化輪作方式以及種植模式[62]，這樣可以有效增加輪作的經(jīng)濟(jì)效益，幫助農(nóng)民節(jié)本增收，同時增加土壤有機(jī)質(zhì)，防止由于種植單一作物所帶來的土壤連作障礙[63]。

另外，在制定科學(xué)的輪作制度的同時，輪作相關(guān)的配套技術(shù)同樣值得被重視，一是采用保護(hù)性耕作措施，保護(hù)性耕作是指減少耕作，利用作物的殘茬覆蓋土地，從而幫助土壤保持養(yǎng)分，減少環(huán)境惡化。周少平等[64]在黃土高原西部對玉米-小麥-大豆輪作系統(tǒng)進(jìn)行了保護(hù)性耕作的試驗(yàn)，結(jié)果顯示，相比于傳統(tǒng)耕作，在傳統(tǒng)耕作+秸稈覆蓋的情況下，玉米產(chǎn)量增長了9.97%，在免耕+秸稈覆蓋的條件下，系統(tǒng)平均貯水量增加7.4 mm，因此保護(hù)性耕作大大增加了輪作所帶來的效益。二是選擇更加高效的節(jié)水灌溉方式，秦欣等[65]通過對于華北地區(qū)冬小麥和夏玉米輪作的研究發(fā)現(xiàn)，相比于重度灌溉，節(jié)水灌溉可以使得輪作系統(tǒng)周年產(chǎn)量提高5.19%，周年水分利用率提高18.97%，因此，在輪作原本所能帶來的效益的基礎(chǔ)上，節(jié)水灌溉可以進(jìn)一步提升作物產(chǎn)量以及水分利用率，并且可以有效利用雨水，對于地下水的依賴大大降低。三是輪作體系中加入覆蓋作物，覆蓋作物可以保護(hù)土壤，減少作物養(yǎng)分的流失，起到抑制雜草，降低病蟲害發(fā)生率的作用，同時可以有效固碳，減少溫室氣體的排放，Chu等[66]在田納西大學(xué)選擇將小麥、黑麥、燕麥等覆蓋作物加入玉米-大豆輪作生產(chǎn)體系，發(fā)現(xiàn)多物種混合覆蓋后，土壤水分含量從17%增長到21%，土壤無機(jī)氮含量從15.8 mg/kg增長到20.5 mg/kg，同時大豆產(chǎn)量為4550 kg/hm2，而無覆蓋組大豆產(chǎn)量低于4000 kg/hm2，輪作產(chǎn)生的生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益得到了進(jìn)一步提高。因此，應(yīng)用適用的輪作相關(guān)技術(shù)可以改善土壤健康，提升產(chǎn)量，帶來更可觀的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益。

4.2 加強(qiáng)輪作宣傳與推廣

農(nóng)民是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的主要實(shí)施者，中國大部分農(nóng)民因受教育程度不高，存在缺乏農(nóng)業(yè)知識與技術(shù)、環(huán)境保護(hù)意識落后等問題，因此加強(qiáng)農(nóng)業(yè)相關(guān)推廣，不僅可以提高農(nóng)民的思想水平，還可以有效宣傳輪作政策及輪作方法。如美國一直執(zhí)行著“三位一體”的合作農(nóng)業(yè)推廣體制，即教育、科研與推廣有機(jī)結(jié)合的模式，將高?？蒲信c農(nóng)業(yè)推廣緊密結(jié)合，有助于將高校的科研成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，再由專門的農(nóng)業(yè)推廣人員用通俗易懂的語言撰寫論文，并發(fā)放給農(nóng)民；同時高校、各個州或者組織都會定期舉行農(nóng)業(yè)研討會和教育培訓(xùn)，使得農(nóng)民有足夠的機(jī)會了解輪作等相關(guān)知識，有效提高農(nóng)民的思想水平和知識儲備，使得他們在今后的種植過程中能運(yùn)用更科學(xué)、更環(huán)保的輪作方式[52]。在中國，可以借鑒其他國家的做法，采取以下方式進(jìn)行宣傳和推廣。一是以村、鎮(zhèn)或縣為單位，定期舉辦研討會，參會人員可以包括農(nóng)民、農(nóng)企員工、高校教授、政府工作人員等，為他們提供一個良好的平臺來加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系；二是通過相關(guān)的培訓(xùn)，讓農(nóng)民了解當(dāng)?shù)剌喿鞯南嚓P(guān)措施以及政策，在培訓(xùn)期間，政府工作人員還可以切實(shí)了解到農(nóng)業(yè)工作者的想法及需求，為以后的工作改進(jìn)提供可靠的依據(jù)；三是大力發(fā)展民間自發(fā)組織，可以有效輔助政府工作，同時更加貼近于農(nóng)民自身的需求，有助于對農(nóng)民的培訓(xùn)與教育。

4.3 科學(xué)落實(shí)政策——靈活的補(bǔ)貼體系是中國輪作發(fā)展的重要保證

一是針對補(bǔ)貼政策單一、一刀切的問題，政府應(yīng)該加強(qiáng)補(bǔ)貼的細(xì)化程度，進(jìn)行差別化補(bǔ)償、精準(zhǔn)補(bǔ)貼，針對不同地區(qū)、不同作物種類制定不同的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，以防存在多補(bǔ)和少補(bǔ)的問題；二是簡化發(fā)放補(bǔ)貼程序，盡可能地使政府部門與農(nóng)民直接對接，以防出現(xiàn)效率低下、貪污、挪用等現(xiàn)象；三是多樣化補(bǔ)貼方式，完善補(bǔ)貼評價(jià)體系，從不同層面上多角度準(zhǔn)確地分析農(nóng)民的需求，如在美國，直接付款的補(bǔ)貼方式已經(jīng)非常少見，作物保險(xiǎn)計(jì)劃、收入擔(dān)保補(bǔ)貼以及價(jià)格支持等是主流的補(bǔ)貼方式，通過保障收入、提供資金等方式可以有效降低農(nóng)民的風(fēng)險(xiǎn)[54]，保險(xiǎn)公司、信托公司、政府部門等不同機(jī)構(gòu)均參與農(nóng)作物生產(chǎn)的補(bǔ)貼，能夠更準(zhǔn)確、科學(xué)地對農(nóng)民種植計(jì)劃進(jìn)行評估并根據(jù)市場反饋進(jìn)行合理補(bǔ)貼。

4.4 建立合理評估機(jī)制、及時調(diào)整政策

輪作是一項(xiàng)長期的政策，政府應(yīng)定期地進(jìn)行檢驗(yàn)與評估。由于缺少經(jīng)驗(yàn)，中國輪作政策的落實(shí)仍然存在漏洞，因此定期進(jìn)行檢驗(yàn)與評估能夠準(zhǔn)確找出其中的問題，并及時進(jìn)行調(diào)整，將輪作效率最大化。其中最重要的一環(huán)是制定詳細(xì)、準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)評估體系，以便于基層組織進(jìn)行驗(yàn)收，美國與加拿大均以土壤普查資料、耕地地理信息資料和社會經(jīng)濟(jì)資料為基準(zhǔn)建立環(huán)境效益評估體系，并且注重根據(jù)全球糧食產(chǎn)量和市場情況調(diào)整輪作方式，取得了良好效果[52]。中國近階段也應(yīng)著手完善土壤、地理信息等數(shù)據(jù)庫，制定準(zhǔn)確指標(biāo)，同時加快推進(jìn)遙感技術(shù)等監(jiān)測手段，協(xié)同第三方機(jī)構(gòu)，定期進(jìn)行輪作評估，及時進(jìn)行相關(guān)調(diào)整，使得輪作制度走向健康的發(fā)展道路。