轮作与连作

第五章轮作与连作第一节轮作换茬的作用与应用一、轮连作概念与我国轮连作状况（一）轮、连作概念种植业生产对耕地的利用是连续性的，由于栽培植物种类繁多，人类对农产品的需求多种多样，因此，在一块农田上就存在先种什么作物，后种什么作物的顺序安排问题。轮作（croprotation）是在同一田地上有顺序地轮换种植不同作物的种植方式。如一年一熟条件下的大豆→小麦→玉米三年轮作，这是在年间进行的单一作物的轮作。在一年多熟条件下既有年间的轮作，也有年内的换茬，如南方的绿肥一水稻一水稻→油菜一水稻一水稻→小麦一水稻一水稻轮作，这种轮作由不同的复种方式组成，因此，也称为复种轮作。连作（continuouscropping）与轮作相反，是在同一田地上连年种植相同作物的种植方式。而在同一田地上采用同一种复种方式称为复种连作。生产上把轮作中的前作物（前茬）和后作物（后茬）的轮换，通称为、换茬”或“倒茬”连作也叫“重茬”。（二）我国轮连作状况我国不论是在国营农场还是在广大农村，作物大部分实行比较灵活的换茬式轮作（田块大小不等，缺乏明显的周期性与空间轮换）或连作。着重考虑前后茬病害以及作物茬口衔接关系。特别是对于某些经济作物，如西瓜、亚麻、红麻、蔬菜等，土传性病害多，必须换茬轮作，否则严重影响其生长发育。在生产条件优越和商品经济发达的地区，连作和自由作的面积日益扩大，从需求出发更换作物（也缺乏明显的规律性）。我国主要农区的小麦、玉米、水稻和棉花等多实行连作或复种连作，在生产水平较高的水浇地和水田上，复种连作占绝对优势。调查资料表明，绿肥作物在我国南方作物轮作中还占一定位置，而在广大的黄淮海平原地区已几乎不占什么位置。在生产水平较低的旱薄地上，为了养地，豆科作物尚占一定比重，而在生产水平高的水浇地上已不靠豆科作物培肥地力，这是随着生产条件的改善与肥料（尤其是化肥）施用量的增加，生物养地作用的重要性减少所发生的重大变化。原有教科书上的正规定区式轮作，过去在前苏联和我国解放初期的一些大中型国营农场曾经实行过。这种轮作要求田块大小相等，有严格的时间和空间轮换顺序，有一定的周期性。它的生产计划性较强，但灵活性很差，难以适应不断变化了的生产体制，生产条件和商品经济的发展，所以这种轮作在国内很少。随着生产水平的提高与市场经济的日益发展，一些原有的对轮作的认识正在改变中。过去耕作学强调轮作忽视连作，强调正规定区轮作忽视换茬轮作，强调牧草、豆科作物在轮作中的地位忽视人工肥料对养分平衡的作用，强调轮作的生态效益忽视经济效益，因而造成里理论与生产实际的脱节，这种情况必须加以改变。二、轮作换茬的作用（一）轮作换茬的基本作用作物生产中轮作换茬与否主要取决于前后茬作物的病虫草害和作物的茬口衔接关系，而茬口的衔接还与作物的用养关系、种收时间有关。1.减轻农作物的病虫草害作物的病原菌一般都有一定的寄主，害虫也有一定的专食性或寡食性，有些杂草也有其相应的伴生者或寄生者，它们是农田生态系统的组成部分，在土壤中都有一定的生活年限。如果连续种植同种作物，通过土壤而传播的病害，如小麦全蚀病、棉花黄枯萎病、烟草黑胚病、谷于白发病、甘薯黑斑病必然会大量发生。实行抗病作物与感病作物轮作，更换其寄主，改变其生态环境和食物链组成，使之不利于某些病虫的正常生长和繁衍，从而达到减轻农作物病害和提高产量的目的。一些作物的伴生性杂草，如稻田里的稗草、麦田里的燕麦草、粟田里的狗尾草等，这些杂草与其相应作物的生活型相似，甚至形态也相似，很不易被消灭。一些寄生性杂草，如大豆兔丝子、向日葵列当、瓜列当等连作后更易滋生蔓延，不易防除，而轮作则可有效地消灭之。2.协调、改善和合理利用茬口（1）协调不同茬口土壤养分水分的供应各种作物的生物学特性不同，自土壤中吸收养分的种类、数量、时期和吸收利用率也不相同。小麦等禾谷类作物与其它作物相比，对氮、磷和硅的吸收量较多；豆科作物吸收大量的氮、磷和钙，但在吸收的氮素中，约40-60%是借助于根瘤菌固定空气中的氮，而土壤中氮的实际消耗量不大，而磷的消耗量却较大；块根块茎类作物吸收钾的比例高，数量大，同时氮的消耗量也较大；纤维和油料作物吸收氮磷皆多。不同作物对土壤中难溶性磷的利用能力差异很大，小麦、玉米、棉花等的吸收利用能力弱，而油菜、养麦、燕麦等吸收能力较强。如果连续栽培对土壤养分要求倾向相同的作物，必将造成某种养分被片面消耗后感到不足而导致减产。因此，通过对吸收、利用营养元素能力不同而又具有互补作用的不同作物的合理轮作，可以协调前、后茬作物养分的供应，使作物均衡地利用土壤养分，充分发挥土壤肥力的生产潜力。不同的作物需要水分的数量、时期和能力也不相同。水稻、玉米和棉花等作物需水多，谷子、甘薯等耐旱能力较强。对水分适应性不同的作物轮作换茬能充分而合理地利用全年自然降水和土壤中贮积的水分，在我国旱作雨养农业区轮作对于调节利用土壤水分，提高产量更具有重要意义。如在西北旱农区，豌豆收获后土壤内贮存的水分较小麦地显著增多，使豌豆成为多种作物的好前作。各种作物根系深度和发育程度不同。水稻、谷子和薯类等浅根性作物，根系主要在土壤表层延展，主要吸收利用土层的养分和水分；而大豆、棉花等深根性作物，则可从深层土壤吸收养分和水分。所以不同根系特性的作物轮作茬口衔接合理，就可以全面地利用各层的养分和水分，协调作物问养分、水分的供需关系。（2）改善土壤理化性状，调节土壤肥力各种作物的秸秆、残茬、根系和落叶等是补充土壤有机质和养分的重要来源。但不同的作物补充供应的数量不同，质量也有区别。如禾本科作物有机碳含量多，而豆科作物、油菜等落叶量大，豆科还能给土壤补充氮素。有计划地进行禾、豆轮作，有利于调节土壤碳、氮平衡。轮作还具有调节改善耕层物理状况的作用。密植作物的根系细密，数量较多，分布比较均匀，土壤疏松结构良好。玉米、高粱根茬大，易起坷拉。深根性作物和多年生豆科牧草的根系对下层土壤有明显的疏松作用。据山西省农科院调查，苜蓿地中的水稳性团粒比一般麦地增多20-30%。土壤物理性质的改善，可使土壤肥力得以提高。3.合理利用农业资源，经济有效地提高作物产量根据作物的生理生态特性，在轮作中前后作物搭配，茬口衔接紧密，既有利于充分利用土地、自然降水和光、热等自然资源，又有利于合理使用机具、肥料、农药、灌溉用水以及资金等社会资源。还能错开农忙季节，均衡投放劳畜力，做到不误农时和精细耕作。合理轮作仍是经济有效提高产量的一项重要农业技术措施。在澳大利亚的Kamala，羽扇豆在小麦轮作中的效果相当于施用氮肥80kg/ha，也就是说在小麦之后种小麦，需施氮肥80kg/ha，才能获得与羽扇豆茬小麦相等的产量。这说明并不要特殊的投资或增加劳力，只是把作物合理换一换茬，就可以获得比连作更高的效益，国内外大量的生产实践和长期试验（美、英、俄、日等国均进行过连续十几年或几十年的轮、连作试验）结果，均给予了有力的证明。（二）不同条件下轮作作用的特点1.低投入的传统农业阶段在低投入的少肥或无肥的传统农业阶段，轮作的主要作用集中体现在地力的培养上。我国的农谚“倒茬如上粪”、“要想庄稼好，三年两头倒”就是对这一历史阶段轮作作用的生动描述。它主要依靠轮作倒茬中安排的豆科作物的生物固氮等来维持土壤的氮素平衡；依靠谷类作物和绿肥牧草残留下的茎叶、根茬及施用有机肥等维持土壤中有机质的平衡；依靠不同作物生育期间所采取的农业技术措施及其根系生长特性等的差异进行合理的作物轮换，维护了土壤良好结构；依靠轮作换茬和相应的栽培管理技术，有效地控制病虫草等有害生物的危害，避免了土壤肥力的损失，起到间接养地的作用。2.高投入的现代农业阶段在现代农业中，化肥、农药、除草剂的施用量大大增加，使轮作养地的基础作用受到削弱，但轮作防治病虫草害的作用却相应得到加强。现代农业阶段，不可否认可以利用农药、除草剂来对付病虫草等有害生物，而且也是防治病虫草害的主要手段。但是对某些障碍性病虫草害，特别是病害，即使应用最新型的农药也无济于事。例如大豆紫斑病、花生褐斑病以及棉花枯黄萎病等，到目前为止，唯有作物轮作才能有效地控制这类病害，这是现代农业手段所不可代替的。此外，采取合理的轮作，不但可以继续发挥豆科作物的固氮养地作用（尽管受到削弱）和减轻病虫草的危害，而且在一定程度上可减少制造化肥、农药的能量消耗。（三）特殊轮作的作用与应用1.水旱轮作（paddy一uplandrotation）是指在同一田地上有顺序地轮换种植水稻和旱作物的种植方式。这种轮作对改善稻田的土壤理化性状，提高地力和肥效有特殊的意义。例如，湖北省农业科学院（1979）以绿肥一双季稻多年连作为对照，冬季轮种麦、油菜、豆类的双季稻田土壤容重变轻，明显增加土壤非毛管孔隙，改善土壤通气条件，提高氧化还原电位，防止稻田土壤次生潜育化过程，消除土壤中有毒物质（Mn、Fe、H2S及盐分等），促进有益微生物活动，从而提高地力和施肥效果。水旱轮作比一般轮作防治病虫草害效果尤为突出。据日本九州农试站1975年的试验，油菜菌核病、烟草立枯病、小麦条斑病的病菌等，通过淹水23个月均能完全消灭。水田改旱地种棉花，可以扼制枯黄萎病发生。改棉地种水稻，水稻纹枯病大大减轻。水旱轮作更容易防除杂草。据观察，老稻田改旱地后，一些生长在水田里的杂草，如眼子菜、鸭舌草、瓜皮草、野荸荠、萍类、藻类等，因得不到充足的水分而死去；相反，旱田改种水田后，香附子、巨卖、马唐、田旋花等旱地杂草，泡在水中则被淹死。在稻田，特别是在连作稻区，应积极提倡水稻和旱作物的轮换种植，这是实现全面、持续、稳定增产的经济有效措施。2.草田轮作（grasslandrotation）是指在田地上轮换种植多年生牧草和大田作物的种植方式，欧美较多，我国甚少，主要分布在西北部分地区。草田轮作的突出作用是能显著增加土壤有机质和氮素营养。据资料介绍，生长第四年苜蓿每亩地（0-30cm）可残留根茬有机物840公斤，草木樨可残留50Okg，而豌豆、黑豆仅残留45kg左右。苜蓿根部含氮量为2.03%，大豆为1.31%，而禾谷类作物不足l%。可见，多年生牧草具有较强的丰富土壤氮素的能力。多年生牧草在其强大根系的作用下，还能显著改善土壤物理性质。据固原县农科所测定，种草木樨二年压青后，土壤水稳性团粒含量增加42%，容重降低0.28g/m3，空隙度增加34%。在水土流失地区，多年生牧草可有效地保持水土，在盐碱地区可降低土壤盐分含量。草田轮作有利于农牧结合，增产增收，提高经济效益。该种轮作应在气候比较干旱、地多人少、耕作粗放、土地瘠薄的农区或半农半牧区应用。（四）轮作与作物布局的关系作物布局对轮作起着制约作用或决定性作用。作物的种类、数量及每种作物相应的农田分布，直接决定轮作的类型与方式。旱地作物占优势，以旱地作物轮作为主；水稻和旱作物皆有，则实行水旱轮作；城市、工矿郊区以蔬菜为主，实行蔬菜轮作。作物种类多，轮作类型相对比较复杂，较易全面发挥轮作的效应。另一方面，作物布局也要考虑轮作与连作的因素。例如，在东北三江平原当大豆比例超过40-50%时，不可避免地要重茬或迎茬（隔年相遇），从而导致了大豆线虫病的加剧与产量的降低。第二节连作一、不同作物对连作的反应实践证明，不同作物，不同品种，甚至是同一作物同一品种，在不同的气候、土壤及栽培条件下，对连作的反应是不同的。1970年日本对连作的有害性作了一次全国性的调查，结果65种作物连作有害，以番茄、黄瓜、陆稻、豌豆、大豆、西瓜、白菜等较甚。连作无害的有利种，以水稻、洋葱、甘薯、玉米、小麦、大麦、胡萝卜、南瓜为最多。日本调查结果和我国作物对连作的反应基本一致。按照作物对连作的反应敏感性差异，结合我国主要作物种类以及各地经验，可归纳成下列几种情况：（一）忌连作的作物忌连作作物基本上又可分为两种耐连作程度略有差异的亚类：一类以茄科的马铃薯、烟草、番茄，胡芦科的西瓜及亚麻、甜菜等为典型代表，它们对连作反应最为敏感。这类作物连作时，作物生长严重受阻，植株矮小，发育异常，减产严重，甚至绝收。其忌连作的主要原因是，一些特殊病害和根系分泌物对作物有害。据研究，甜菜忌连作是根结线虫病所致。西