普布多吉+格桑卓玛+顿珠+徐容容

近年来许多研究指出，轮作可以在增加粮食产量的基础上保持或者提高土壤有机质含量，实现可持续生产。土壤有机质是土壤中含有碳、氮的组成和结构不均的有机化合物，其是表征土壤质量的重要指标，影响着土壤中的各个生态过程，对土壤多种理化性质都有影响，其主要来源为土壤中的动植物残体和有机肥料。有机质含量丰富的土壤中营养元素不易流失、利用率较高，微生物活动旺盛，利于作物生长和环境保护。

1 对土壤有机质含量的影响

土壤有机质（SOM）包括腐殖质、动植物残体和微生物。研究指出轮作植物中的豆科植物因其较强的固氮能力，根系活动较为旺盛，因此提高了养分有效性，增加了作物产量。

对苜蓿的研究指出，豆科植物能够促进土壤有机质的积累，主要是因为豆科植物根际含氮量较高且根系发达，其成熟后的残留根系或植株留在土壤中增加了土壤肥力。另一方面，发达的根系促进了根际微生物的生长，因此在实际农业生产中常将豆科植物作为绿肥还田或者进行轮作。

作为土壤有机质中的重要部分，土壤有机碳（SOC）反应了土壤的理化性质和肥力，有机碳含量丰富的土壤更适宜农业生产。轮作可以提高土壤有机碳含量，原因可能是与休闲相比，轮作过程中植物体增多，相应的土壤微生物含量也增加，而土壤中植物残体和微生物残体都会提高土壤的有机碳含量，也可以说轮作过程中施入土壤的碳含量有所增加。但不同作物的种植方式不同，对碳的固定能力也有差异。在实际轮作过程中可以考虑依据作物的生理特性选择合适的轮作模式。

轮作过程中有机碳含量会随着土深的增加而减小，亲缘性越小的植物进行轮作时土壤中的有机成分差异越大，因此会促使各种微生物的生长，产生更高的微生物量碳；此外，亲缘性较小的植物在轮作过程中会促进营养物质的高效利用，比如利用早稻与蔬菜在氮、磷营养特性上的差异，提高了营养物质的表观利用率，减轻了营养物质的过度积累。

2 对土壤腐殖质含量的影响

作为有机质的重要部分，腐殖质与土壤中的微生物密切相关。轮作增加了土壤中的微生物多样性，由此可推断土壤中的腐殖质含量也会增加。土壤有机质累积条件下，腐殖质的矿化速率会受到限制，此时微生物的活动变得更加重要。许多轮作系统通过种植绿肥来提高土壤中的腐殖质含量，并且对微生物多样性产生了深刻的影响。微生物-腐殖质-植物三者之间的影响是相互的。种植绿肥会使根际的不动杆菌和假单胞菌含量上升，而这两种微生物在促进植物生长方面发挥了重要的作用。

3 对土壤团聚体的影响

土壤团聚体是可以表征土壤肥力的结构单元，是有机-无机物组成的综合体。它的存在意味着土地有着比较优良的持水透气性能，疏松性适宜。土壤有机质含量与土壤团聚体的形成—密切相关，或者说土壤团聚体、微生物量碳（MBC）和土壤有机碳（SOC）的含量是密切相关的。有机质中的多糖和腐殖质在土壤团粒的形成过程和稳定性方面起着重要作用，其中腐殖质是土壤团聚体形成的胶结剂。

土壤中的微生物会通过胞外聚合物等吸附土壤颗粒从而促进土壤团聚体的形成，研究指出促进土壤团聚体的形成又可以提高微生物应对干旱胁迫的能力，促进微生物生长。此外，MBC作为SOC的重要组成部分，与其相关的土壤团聚体决定了土壤储存SOC的能，SOC对土壤结构和相应的性质（如土壤保水性、容积密度）的影响也是通过促进土壤团聚体的形成实现的。有机质含量的增加会促进土壤中营养元素含量的增加，而土壤团聚体与土壤有机物含量的关系意味着土壤团聚体也会影响SOC含量，事实上，土壤团聚体中的有机碳的稳定性与团聚体大小密切相关。

4 对土壤中氮磷元素的影响

土壤中的氮磷等作为重要的营养元素，是植物生长的必需物质，大多数研究指出轮作过程中土壤有机质含量增加时氮磷含量也会有所增加，或其流失量降低，系统的可持续性增强。农业生产中对氮磷研究较多的为其有效态。有效磷也可称为速效磷，是指可以被植株直接吸收的磷，土壤中的有效磷含量比较高时，植物体对磷的响应就会更好；有效氮也可称为碱解氮，包括无机态氮和一部分有机态氮，其与土壤有机质含量密切相关；速效氮是可被植物直接吸收的氮，一般来说，速效氮小于或等于有效氮。轮作会提高土壤中的有效元素含量或者速效元素含量，并提高土壤肥力。

5 对作物产量的影响

研究指出，轮作会提高作物生产潜能，减少害虫和疾病，并会提高作物的生态服务功能。与小麦连作相比，轮作可以显著提高小麦籽粒量和秸秆量，但不同的轮作方式对试验结果也有一定影响，分析指出这主要是轮作系统促进了作物对氮、钾、铁等元素的吸收。

从有机质角度分析，轮作可以提高土壤中的有机质含量，从而促进作物产量的增加。在对包括玉米和大豆的不同轮作系統进行试验后，结果表明适当增加轮作系统的作物多样性可以提高或维持玉米和大豆的产量，同时减少了农业生产对环境的不利影响，但也有研究指出并不是轮作系统中作物多样性越丰富越有利于产量的增加。即便如此，轮作中的作物多样性仍是其系统高效和持续化的重要原因。

在生物角度分析，轮作时土壤中的微生物种类和数量会有较大变化，其会促进作物对营养物质的吸收，从而提高作物产量，改善作物质量。此外，土壤中也含有多种可以影响作物生长的动物，轮作所带来的土壤性质的变化同样会影响相关生物的活动特性。并不是所有的轮作形式都有利于作物生长，比如当将玉米与牧草轮作时，危害玉米生长的金线虫含量反而增加了，因此玉米的产量会相对减少。

（作者单位：1.858700西藏吉隆县气象局；

2.858300西藏聂拉木县气象局；

3.851100西藏浪卡子县农牧局）endprint