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耕作学第四章 作物轮作与连作

茬”

连作:在同一田地上连续种植同种作物的种植方式。
单作轮作

小麦―→大豆―→玉米―→小麦(一年一 熟,三年一轮)
复种轮作



春玉米-→小麦-花生-→春玉米(两 年三熟,两年一轮) 小麦-水稻-→小麦-水稻―→蚕豆- 水稻(一年两熟,三年一轮) 小麦-水稻―→大麦-棉花-→小麦- 水稻(一年两熟,两年一轮)
性不同的作物轮作能充分而合理地利用全年自然降水和土壤 中贮存的水分,对农田高效用水有重要作用。

各种作物根系深度和发育程度不同,根系浅的主要吸收利用 土壤上层的养分和水分;根系深的可从深层土壤吸收养分和
水分。将不同根系特性的作物轮换,可全面地分层利用土壤
养分和水分。
茬口对耕层土壤水分含量的影响(%)


作物轮作换茬还具有改善耕层理化性状的作用。密植作物的根系细密,
数量较多,分布均匀,土壤疏松结构良好;
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; 水旱轮作还有利于减轻土壤容重,增加土壤孔隙和通透性,促进氧化
反应,防止稻田土壤次生潜育化过程,消除土壤中有毒还原性物质的
积累,对改善稻田土壤理化性状有显著效果。
二、轮作在农业生产中的地位
1、在低投入传统农业阶段,轮作的主要作用
集中体现在地力培养上。

首先在养分供应上,传统农业施肥少,依靠轮作培养地力。依靠
禾豆轮作中豆科作物的生物固氮维持土壤氮素平衡;依靠谷类作 物和绿肥牧草残留的茎叶、根茬及施用有机肥等维持土壤中有机 质的平衡。“倒茬如上粪”、“要想庄稼好,三年两头倒”。
玉米→玉米→玉米→小麦→红三叶草 玉米→燕麦→甜菜→草木樨→玉米→小麦→红三叶草
玉米→燕麦→草木樨→玉米→小麦→草木樨 大豆干草和休闲 玉米连作
苏联在生草灰化土开垦 50 年后,有机质变 化中发现,在该类土壤上,不施有机肥栽培大田 作物,即使在有三叶草轮作的情况下,50年来腐 殖质也发生了损失。在包括中耕作物,三叶草和 全年休闲的轮作中,如果不采取施肥措施就不能 保证土壤有机质的平衡,50年后下降了24%。
3、在现代持续农业体系中,轮作作用重新 受到重视

轮作在替代农用化学品方面的作用独特,效果显著。由于现代农 业中农用化学品在高能耗、高成本、高污染等方面的负效应逐步 引起重视,轮作被认为是可持续农作技术中的重要内容。

轮作在病虫草害控制上仍确实有着化学农药无法替代的作用,特
别某些障碍性病虫草害,如大豆紫斑病、花生褐斑病及棉花枯黄
在合理轮作的基础上,结合施肥措施,就 可以减少土壤中氮素和腐殖质的损失,达到平衡 甚至不断提高肥力水平。
施肥对轮作和土壤肥力的影响 施肥量
试验年代
轮作方式
含氮量增减 化肥(磅/ 厩肥(吨/英亩) (磅/英亩) 英亩) 200 6 568
1915-1935
玉米→小麦→红三叶草
1935-1950
玉米→小麦→红三叶草
大豆连作与轮作得孢囊线虫和根瘤密度
前作 孢囊线虫 密度 (个/株) 根瘤数 (个/株) 单株干重 (g/株) 大豆 高粱 玉米 谷子 草木樨 向日葵
16.2 1.4
1.0
0.63 0.4
5.4 88.4
39.6 87.3 124.4 83.6 76.5
2.93 5.72 7.21
5.53 5.76

轮作地位下降,基本被连作所替代,成为过时的作物生产技术。

大久保隆弘(《作物轮作技术与理论》)指出: “由于化肥工业
与农药生产的发展,造成对轮作的忽视,更加助长了对轮作体系
的破坏,其结果使土壤有机质含量下降,地力减退,作物产量低 而不稳”,因而要“探讨和认识轮作在现代农业中的地位,用新
的观点肯定轮作”。
调查日期
层次 (厘米) 0-10 26/3 10-20 20-30 平均 0-10 16/4 10-20 20-30 平均 茬 小麦 20.25 21.95 25.05 22.42 19.10 17.20 19.80 19.70 马铃薯 19.30 20.50 17.95 19.25 18.80 19.25 19.70 19.25 谷子 15.40 13.60 20.95 16.65 19.85 19.10 18.80 19.25 口 玉米 22.50 21.80 21.85 22.07 21.05 22.15 24.35 22.52 大豆 27.1 31.7 33.1 30.6 19.85 20.65 26.10 22.20 甜菜 16.90 16.90 18.25 17.63 15.55 16.55 19.60 17.10
萎病等,即使应用最新型的农药也无济于事,但轮作效果明显
三、轮作的主要类型与方式
1、轮作类型

撩荒轮作:是原始轮作形式,采用耕种与撩荒相轮换,利用自然 植被恢复地力。在原始农业阶段和现在落后地区采用。

休闲轮作:在轮作中有一定比例的全年休闲,利用休闲蓄纳雨水,
熟化土壤,恢复地力,是一种生产水平较低的轮作制度。
东区(休闲)
道路
领主 牧场 森林 割草地
小河
南区(春谷物)
2、在高投入的现代农业阶段,轮作的上述作用 受到了削弱,生产中的地位下降

随着化肥的大量使用,改变了传统的培肥土壤肥力方式
杀菌剂、杀虫剂和除草剂等各种农药对付连作导致的病虫草害,

而且日益成为现代作物生产的主要手段

灌溉发展使农田水分调控变得容易

水旱轮作:水稻(水田)与旱作物(旱田)交替种植的轮作类型。 复种轮作:二年三熟轮作、一年二熟轮作和一年三熟轮作。

2、轮作周期

轮作实施一周所需要的年数,称为轮作周期。 轮作周期2~5年为短周期轮作,轮作周期6年以上为长周期轮作

轮作的制订
一、确定轮作的种类、数目和轮作面积;
二、确定每一轮作中适宜的作物和面积; 三、确定轮作周期的年限;

其次在水分供应上,旱地农业通过轮作协调土壤水分平衡 使用。连续种植高耗水作物,土壤水分供应不够而减产, 需要进行换茬或休闲恢复地力。

第三在病虫草害控制上,由于缺乏化学农药,需要依靠轮 作的茬口替换减轻病虫草危害。
欧洲三圃制:冬谷物(小麦、黑麦)→春谷物(春小麦、燕麦)─→休闲
西区(冬谷类)
羊圈 房屋 房屋 领主 公共 牧场 收场
0.2092 0.1935
三年平均资料
茬口对土壤微生物的影响
茬口 收获时的土壤微生物(千万/克干土) 氨化细菌 根瘤菌
油菜
大麦 谷子
171.60
2.11 14.73
0.3277
0.3385 1.7562
4、有利于合理利用农业资源,提高经济效益

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,
生长和繁衍,从而达到减轻农作物病虫害目的。

水旱轮作生态条件改变相当显著,防治病虫草害的 效果尤为突出。在水田阶段能使旱田病虫草害消失 或减少,转为旱田栽培时,可减轻水田病虫草害。



打断部分生态环境条件的连续性,扰乱原有 交替步骤和顺序,寄主、传播媒介,残存环 境等遭破坏。 土传病害:小麦全蚀病,棉花枯黄萎病,甘 薯黑斑病 虫害:蛴螬 杂草:麦稻两熟田的看麦娘,大豆的菟丝子, 稻田的稗草
第一节 轮作倒茬的作用及其应用
一、轮作倒茬的作用
1、有效减轻农作物的病虫草害

农作物的病原菌一般都为专性寄生菌类,害虫也有一定的专食性
和寡食性,有些杂草也有其相应的伴生者和寄生者;如果连续种
植同种作物,通过土壤传播的病害必然会大量发生。

通过实行作物轮作,更换病虫草害寄主,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



对土壤中难溶性磷吸收能力: 小麦、玉米、棉花少 油菜、荞麦、燕麦多 对土壤中水分吸收能力: 水稻、玉米多 谷子、甘薯少 土壤中根系深度: 水稻、谷子、薯类浅 豆类、棉花深
3、改善土壤理化性状,调节和提高土壤肥力
作物的秸秆、残茬、根系和落叶是补充土壤有机质和养分 的重要来源。禾本科作物秸秆量大、有机碳含量多,豆科 作物、油菜等落叶量大,含氮量高。进行禾、豆轮作,可 利用豆科作物的生物固氮维持土壤的氮素平衡,利用谷类 作物和绿肥牧草残留的茎叶、根茬维持和提高土壤有机质 平衡,增进土壤肥力。
秸秆处理方式对轮作和肥力关系的影响
施肥量 轮作方式 化肥 玉米→小麦→苜蓿 150 厩肥 0 秸杆 处理 含氮量(磅/英亩) 1955 2798 1956 2809 增加 11
四、确定作物中作物轮换顺序。
轮作和换茬是保持和提高耕层土壤肥力的措
施之一,但是究竟轮作与肥力的关系如何?是否一
切轮作本身都能够保持和提高耕层土壤肥力? 这是不一定的,决定于轮作周期中的作物组 成,以及相伴随的农业技术措施。关于轮作与肥力 的关系,在我国还没有长期的系统的试验资料,下 面看一下国外的情况:

换茬轮作:也叫倒茬,将不同作物进行轮换种植,包括禾谷类作 物之间的轮换,也包括禾谷类作物与豆科作物之间的轮换。

草田轮作:将多年生牧草作物与大田作物进行轮换种植,恢复和提
高土壤肥力。在人少地多和畜牧业比重大的地区适用。

禾豆轮作:一年生豆科作物与禾谷类作物轮换种植。在我国旱作地 区运用的历史长、范围广。
150
0
-280
在化肥工业高度发达的今天,也应重视轮作。 如美国的玉米带长期的玉米轮作,加之耕作管 理不当,土壤侵蚀加重、病害严重,产量下降,迫 于这些原因,农场主不得不缩短玉米连作年限,实 行如玉米→玉米→燕麦或小麦→三叶草四年轮作或 玉米和大豆轮作。 很多的长期实验表明轮作较连作增产,即使大 量施化肥轮作也有增产作用。
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