王天乐 王晓娟 刘恩科

摘 要：由于盲目追求经济效益，在同一块土地上长期种植同种作物，致使土壤发生连作障碍。目前有多种方法缓解连作障碍，而轮作因其具有低消耗、低投入、可持续发展等优点而被广泛应用。该文分析了轮作的优势和劣势，并对今后的研究进行了展望，以期为优化作物轮作模式提供参考。

关键词：轮作;优势;劣势;研究展望

中图分类号 S344.1 文献标识码 A 文章编号 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

土壤連作障碍是作物与土壤2个系统之间多种因素相互作用所表现出来的结果[1]。连作障碍形成原因十分复杂，主要涉及到土壤生物学环境变化、土壤理化性质改变、化感自毒作用等。

轮作是目前国内外公认的防治作物连作障碍应用最广泛、最经济有效的措施[2]，是多年内在同一区域将不同作物按一定顺序种植的一种种植方式。中国实行轮作的时间较早，可以追溯到西汉时期的休闲轮作。一般轮作尽量结合当地土壤生态环境选择不同科属或远缘作物，这对缓解连作障碍造成的不良影响有着较显著的效果，能产生较好的效益。

1 轮作优势

1.1 改善土壤生物学环境 土壤生物学环境变化主要包括土壤微生物和土壤酶活性变化。土壤微生物和土壤酶活性能够较为灵敏地感受土壤环境因子改变带来的变化而作出相应改变，从而影响作物生长[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学活性，评价土壤肥力高低[5]。吴凤芝等[6]通过对黄瓜连作与轮作对土壤酶活性影响的研究发现，轮作土壤酶活性均显著高于连作土壤酶活性。丁俊男等[7]比较玉米连作、大豆连作与玉米-大豆轮作后土壤酶活性和根系微生物群落多样性发现，轮作处理组酶活性、微生物群落多样性总体上均明显高于对照组。孙倩等[8]在不同作物轮作条件下研究土壤酶活性和土壤细菌群落发生的变化发现，轮作能够提高土壤酶活性，降低土壤中细菌种类和数量，影响细菌分布。

1.2 改良土壤理化性质 土壤理化性质改变主要包括土壤团粒结构、土壤养分、土壤酸碱性等物理性质及化学性质的改变。土壤团粒组成比例反映土壤结构的稳定性和抗蚀性，主要受到土壤有机碳含量、种植制度和轮作模式等的影响[9-10]。土壤有机碳多存在于0.25～10mm的土壤大团聚体中[11]。土壤微生物数目和土壤团聚体数量呈显著正相关[9]。土壤酸碱性影响土壤质量，进而影响作物生长[12]。白怡婧等[13]通过多年田间定位试验研究玉米连作以及玉米与其他作物、绿肥轮作对土壤有机碳和土壤团聚体组成的影响，结果表明轮作能减少对土壤团聚体的破坏。宋丽萍等[14]通过对比苜蓿连作、休耕、与不同作物轮作发现，相对于连作障碍而言，轮作能显著降低耕层土壤容重，增加土壤团聚体含量。蔡艳等[15]对比黄土高原常见种植制度连作、粮草轮作、粮豆轮作发现，小麦与豆科植物轮作可增加土壤有效养分含量，提高作物产量。王强[16]通过对大棚蔬菜-水稻的长期轮作研究发现，长期种植蔬菜会降低土壤硝化作用强度;在水旱轮作中会促进土壤硝化作用强度增加;水旱轮作表层土壤pH值无明显差异;土壤中养分具有良好后效。万年鑫等[17]研究马铃薯-玉米轮作与马铃薯连作对土壤养分和酶活性的影响发现，连作模式下土壤养分全部降低且降低明显，而轮作可减少对土壤养分的消耗。

1.3 促进作物生长 轮作会带来土壤生物学环境和土壤理化性质的改变，二者的变化都显著反映在作物生长中。对作物生长的研究主要集中于地上部生长、根系生长和产量。衡量地上部生长的生理指标为植株形态、株高、茎粗、叶面积、生物量、叶片光合;衡量地下部生长的生理指标为根表面积、根体积、根系总长、总干质量。合理轮作会促进作物生长，表现为出苗整齐，生物量增加，根系体积、表面积、总长、总干质量均有显著提高，块根类作物单株块数、块根粗、块根长、块根重显著增加，作物产量上升，经济效益显著提高[18-22]。

2 轮作劣势

轮作对土壤和作物带来许多优势，但也有一些不足。亲缘关系较近、扎根深度相近的作物轮作对土壤孔隙度和耕地适耕性都有不良影响。轮作模式中若无豆科、禾本科、绿肥等具有某种特殊功能的作物参与，则作物易对土壤氮、磷、钾元素产生偏耗。多数绿叶菜类作物生长周期较短，较其他轮作品种成熟早，若无与其相配合作物接替种植，会造成土地裸露，土壤水分丧失，不利于其他作物继续种植。易感染相同病虫害的作物轮作后会增加作物病虫害，降低产量。不同作物能够轮作的年限不同，有些作物只适用于短期轮作，时间稍长就會产生病虫害。不同作物对土壤酸碱度要求不同，有些作物（甘蓝、马铃薯等）种植后会造成土壤酸性增加，若轮作种植这些作物，会使土壤pH持续降低，不再适宜种植。

最适合当地气候、土壤的轮作模式不一定具有较高的经济效益。相对于种植蔬菜、果树、中药材，种植粮食作物效益低。尽管财政部门会对施行轮作模式的农户按亩进行补贴，但进行补贴后的整体收入不及种植原本经济作物所带来的收入[23]。此外，轮作在短期内对作物的增产效果不如化肥明显，得不到农民的充分重视。而且对于农民而言，种植从未种过的作物具有较大的未知风险，比如栽种过程不熟练，病虫害难以预防解决，原有种植经验并不能原样套用，轮作换茬时季节紧、用工短缺，成熟后无固定的销售路线等。

3 展望

轮作模式的深入研究可规避连作障碍的发生，避免土壤有害菌积累、土壤病原微生物富集、化感自毒作用、土壤团粒结构破坏、土壤养分失衡、土壤酸化和盐渍化等问题。目前，针对轮作已经作了大量研究，但有关不同作物轮作对土壤细菌、真菌、病毒等的影响机制尚不明确。因此，今后应加强这方面研究。为了适应各地不同土壤、气候、市场，轮作模式不可一概而论，必须具体情况具体设置，选择经济效益高、耐长期轮作作物，短期内不可随意更改，将其标准化、规范化。

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（责编：徐世红）