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1、第五章轮作与连作河南农业大学农学院,第五章 轮作与连作 Crop Rotation and Continuous Cropping,轮作(Crop Rotation)连作(Continuous Cropping)茬口(previous crop with its stubble field),今年种冬小麦/玉米,明年?,轮作（Crop Rotation）在同一田地上在不同年际之间有顺序地轮换种植不同作物或不同种植模式的种植方式。在生产上把轮作中前茬作物与后茬作物的轮换，通称“换茬”或“倒茬”。连作（Continuous Cropping）在同一田地上连年种植相同作物的种植方式。在同一田地上采用
2、同一种复种方式的连作称复种连作。连作也叫重茬。茬口（previous crop with its stubble field）在轮连作中给予后作物以种种影响的前茬作物及其茬地的泛称。,第一节轮作（crop rotation）,1、轮作的定义2、轮作的方式3、轮作的作用4、轮作在现代农业中的地位5、特殊轮作6、轮作与作物布局的关系,主 要 内 容,一、概念Concepts,在同一块田地上有顺序地轮换种植不同作物的种植方式。在生产上把轮作中前茬作物与后茬作物的轮换，通称“换茬”或“倒茬”。The practice of growing different crop each successive
3、season(year)on a given acreage in a planed sequence.,单一作物的轮作：大豆小麦玉米；复种轮作：冬油菜谷玉米马铃薯冬小麦/玉米玉米大豆冬小麦换茬式（不定区）轮作：作物组成、轮换顺序、年限等都比较灵活。换茬的时限比较严格，但没有地块的轮换。定区轮作：将地块分作若干个轮作田区，每个轮作田区按照预定的作物轮换顺序逐年轮作不同的作物。通常要求年区相等，即完成一个轮作周期所需要的年限与轮作田区数目相等。,二、轮作方式,定区轮作,三、轮作的作用,“倒茬如上粪”。“庄稼要想好，三年两头倒”。不同的生产技术水平、农业发展阶段，轮作的主要目的不同。合理轮作有助于
4、抑制杂草及病虫害，也有利于改善植物养分的供给，防止土壤流失，降低水资源的污染，因此，作物轮作是可持续农作制度的一项核心内容。1、协调、改善和合理利用茬口，调养地力2、防除或减轻病、虫、草害3、有利于合理利用农业资源，提高经济效益,协调和均衡地利用土壤养分和水分不同作物的生物学特性不同，自土壤中吸收养分的种类、数量、时期和吸收利用率不同。禾谷类作物对氮、磷、硅吸收较多，对钙吸收较少，而豆科作物对钙、磷、氮吸收较多，对硅吸收较少；不同作物对水分需求的数量、时期和能力不同。水稻、玉米、棉花需水多，谷子、甘薯耐旱能力强；改善土壤化学性状，调节和提高土壤肥力不同作物的秸杆、残茬、根系和落叶等数量不同，质
5、量也有区别。禾本科作物碳含量多，而豆科作物、油菜等落叶量大，豆科还能给土壤补充氮素。,1、协调改善和合理利用茬口，调养地力（以田养田，生物养田）,三、轮作的作用,在有豆科作物轮作系统中，由于生物固氮作用，秸秆还田后氮的归还率提高。除去从土壤中吸收的氮素，稻稻紫云英轮作中生物固氮量占两季稻需氮量的26，花生油菜轮作中占油菜需氮量的150。红壤区不同轮作系统中作物的养分积累量（kg/ha）,调节耕层土壤物理状况与微生物状态作物覆盖度、根系发育特点、生育期间所采取的管理措施等不同。通过改变农田生态条件，改善土壤理化特性，增加生物多样性。通过水旱轮作，使水田的土壤得以脱水产生干土效应。调节作物茬口季节
6、将生育期不同、茬口季节早晚不同的作物轮换以及同种作物熟期不同的品种搭配种植，有利于错开农忙季节，避免或缓和劳力紧张,保证各项农事作业如期完成，使各种作物都处于最佳的生长季节从而获得高产高效。,1、协调改善和合理利用茬口，调养地力（以田养田，生物养田）,三、轮作的作用,2、防除或减轻病、虫、草害,防治病虫害：主要是土传病害，无污染、低成本。换种非寄主作物，使土壤中的病原逐渐减少和消亡。合理轮作换茬，可以使那些寄生性强、寄主植物种类单一及迁移能力小的病虫因食物条件恶化和寄主的减少而大量死亡。腐生性不强的病原物如马铃薯晚疫病菌等由于没有寄主植物而不能继续繁殖。利用前作的根际微生物和根系分泌物抑制后作
7、病害的发生，如甜菜、胡萝卜、洋葱、大蒜等根系分泌物可抑制马铃薯晚疫病发生。通过前后茬作物管理措施和田间环境条件（养分、水分、通气状况）的剧烈变化而达到抑制和消灭病原的效果。轮作可以促进土壤中对病原物有拮抗作用的微生物的活动，从而抑制病原物的滋生。,三、轮作的作用,防除农田杂草：通过换种非寄主作物，使寄生性杂草（如大豆菟丝子）种子发芽后找不到寄主而死亡；利用前作的根系分泌物抑制后作杂草的发生，如小麦根系的分泌物可以抑制茅草的生长。换种不同类型的作物，使生态适应性或形态与作物相似的伴生性杂草（如麦田野燕麦、毒麦，稻田的稗草，谷子地的狗尾草等等）容易结合土壤耕作等田间管理措施而得以防除；通过水旱轮作
8、，使前后茬作物田间环境条件发生剧烈变化，从而达到抑制和消灭杂草的效果。这一措施对防除多年生恶性杂草效果非常好。,2、防除或减轻病、虫、草害,三、轮作的作用,作物生理生态特性不同，轮作中前后作物搭配，既有利于充分利用土地、降水和光、热等自然资源，又有利于合理使用机具、肥料、农药、灌溉用水与资金等社会资源，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。由于轮作具有培肥地力和减轻农作物病虫害的作用，无须肥料、农药等资源过多的投资，降低了生产投资成本，提高了经济效益。,3、有利于合理利用农业资源，提高经济效益,三、轮作的作用,四、轮作在现代农业中的地位,低投入的传统农业阶段 在低投入的少肥
9、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。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、无公害生产的作用却相应得到加强。,五、特殊轮作及作用,1、水旱轮作 水旱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。防治病虫草害效果更突出。水田改旱田种棉花，可以遏制枯黄萎病的发生；改棉地种水稻，水稻纹枯病大大减轻。更容易消灭杂草。,2、草田轮作,草田轮作的突出作用是显著增加土壤有机质和氮素营养。在水土流失严重的地区，多年生牧草可以有效地保持水土，在盐碱地区还可以降低土壤盐分含量。有利于农牧结合，增产增收
10、，提高经济效益。,六、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，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。,第二节 连作(continuous cropping),一、连作的概念连作在同一田地上连年种植相同作物的种植方式。连作也叫“重茬”。复种连作在同一田地上采用同一种复种方式的连作称复种连作。,二、不同作物对连作的反应,1、忌连作的作物2、
11、不耐连作的作物3、耐短期连作的作物4、耐连作的作物,二、不同作物对连作的反应,1忌连作作物 作物类型：以茄科的马铃薯、烟草、番茄、葫芦科的西瓜，亚麻，甜菜为代表。为害的表现：作物生长严重受阻，植株矮小，减产严重，或绝收。为害的原因：有特殊的病害和根系分泌物的作用。为害的事例：甜菜的根结线虫病；西瓜根系的分泌物（水杨酸）等；,1、忌连作的作物（间隔年以上）：,Flax,water melon,kenaf,cotton,etc.,二、不同作物对连作的反应,2、不耐连作的作物作物类型：以陆稻、豌豆、大豆、蚕豆、大麻、黄麻、向日葵和辣椒为代表。为害的表现：生长发育受抑制，造成较大幅度减产。为害的原因：
12、多为病虫害所致。为害的事例：陆稻的轮线虫及镰刀菌。防治措施：间隔3、4年种植一次。,2、不耐连作的作物,Upland rice,tobacco,egg plant,cucumber,pea,beet,millet,etc.,二、不同作物对连作的反应,3耐短期连作作物作物种类：该类作物对连作的反应为中等类型。以甘薯、紫云英、萝卜等为代表。措施：间隔2-3年种植一次受害较轻。,3、耐短期连作的作物,Mungbean,soybean(in multi-cropping systems),fababean,peanut,sweet potato,potato,sesame,canola/rape,su
13、garcane,sunflower,pumpkin,onion,garlic,hemp,etc.马铃薯连作会引起严重病虫害，宜实行合理轮作。,二、不同作物对连作的反应,4耐连作作物水稻：喜湿、通气组织发达，根际中的还原性物质如铁、锰等因氧化而消失，根系免遭其害，另外，水旱轮作使土壤干湿交替，还原性有毒物质不易积累，使作物受害不明显；棉花：根系发达，分布广而深，吸收养分范围宽且均匀；麦类、甘蔗、玉米：为耗地作物。种植过程中，有机质和矿化养分下降迅速，如能及时补充化肥和有机肥，在无障碍病虫害时，长期连作产量稳定。在以上三类作物中，又以水稻、棉花耐连作程度最高。,4、耐连作的作物,Paddy ric
14、e,wheats,maize,paddy field green manures,cotton,etc.,三、连作的弊端与消除途径,（一）连作的弊端主要表现在化学、生物学与物理学三个方面。1、化学危害：（1）营养物质的偏耗;（2)分泌物的积累,容易发生负对等效应；2、生物危害（1）伴生性和寄生性杂草危害加重（2）某些专一性病虫害蔓延和加剧（3）土壤微生物种群单一化（玉米连作真菌增加，细菌减少）（4）土壤酶活性降低；（如大豆连作磷酸酶和尿酶活性降低）3、土壤物理结构的危害：长期连作会导致土壤物理形状显著恶化，不利于同种作物的生长，如长期淹水，导致土壤容重增加，通气不良土壤物理结构的破坏。,例如：
15、大豆重、迎茬（）病虫草害严重：迎茬地块的土壤中，危害大豆的病菌多，害虫基数高，如大豆菌核病、灰斑病、孢囊线虫病、大豆食心虫等；伴生杂草、寄生杂草感染严重，如伴生杂草苍耳、寄生杂草菟丝子等都会因重迎茬而加重对大豆的危害。（2）根系分泌物的毒害作用：大豆根系分泌酸性物质，与土壤反应形成有毒物质，如亚铁盐类，使根系发育不良，根瘤数减少，固氮能力下降，植株生长受到抑制，导致减产。另外，由于根系分泌物和植株残体腐解物的影响，土壤微生物种群数量上有很大变化，重茬大豆地镰刀菌占优势，可侵染豆根，导致根腐病，影响大豆生育。,三、连作的弊端与消除途径,（二）消除连作危害的技术 1、化学技术（1）补施化肥，平衡施
16、肥（2）用现代的植保技术解决病虫害的防除问题；2、农业技术：（1）更换品种，不同品种的生物系特性不同，抗 病品种比感病品种连作受害轻；（2）土壤耕作；（3）合理灌溉 3、物理技术 即土壤的激光处理技术等,连作的必要性（1）社会需要决定；（2）资源利用特征决定（3）经济效益决定；（4）作物结构决定连作的可能性（1）作物耐连作特性允许连作（2）新技术推广应用允许连作物理技术：如烧天熏土，蒸气消毒，激光处理，高频电磁波辐射 化学技术：如植保技术，高效低毒的农药，除草剂、高效化肥；农业技术：如合理的水分管理，水旱轮作等,四、连作的应用,大宗作物（社会必须）面积大，轮不过来，稻、麦、棉资源限制（优势）水
17、田，低洼田，新疆棉花效益驱使（赚钱）烟草、蔬菜、瓜果国家计划（不得不）国家大量收购，棉花，小麦，甜菜技术保证（可以）土壤消毒，嫁接，平衡施肥，水旱熟制连作品种特性（不怕）可以连作，水稻，玉米,连作的应用,第三节 茬口（previous crop with its stubble field）,一、有关概念茬口在轮连作中给予后作物以种种影响的前茬作物及其茬地的泛称。茬口特性指栽培某一作物后的土壤生产性能，是在一定的气候、土壤条件下栽培作物本身的生物学特性及其措施对土壤共同作用的结果。,影响茬口特性形成的因素有三个方面：时间因素生物因素栽培措施因素,二、茬口特性的影响因素,时间因素主要指作物茬口的
18、季节特性。一般只影响一季后作物。早茬与晚茬：前作收获早，茬地有充足的时间进行施肥整地，土壤熟化好，对后作物影响好，称之为“早茬”。反之则为“晚茬”。,生物因素作物本身的生物学特性对茬口特性的影响；表现在作物收获后土壤中有机质和各种营养元素含量不同形成茬口的肥力特性不同；作物根系的形状、粗细、数量、分布及作物覆盖程度对茬地的土 壤物理性状影响不同，分别形成“硬茬”、“软茬”、“冷茬”与“热茬”、“干茬”与“润茬”等；作物根系和残体分解释放有毒的物质，对后作也产生不良影响；土壤微生物对茬口特性的影响不同；病虫杂草对茬口特性的影响不同。,耕作栽培措施因素 包括土壤耕作、施肥的种类和数量、灌溉等。这些
19、耕作栽培措施对作物茬口特性的形成有深刻的影响，处理的好，将对后作产生好的影响。如烟草、蔬菜等吸收量大，归还少的作物，通过精细管理，作物收获后仍有余肥，所以对后作仍为好茬口；玉米收获后的秸秆还田。,1、抗病与易感病类作物禾本科作物对土壤传染的病虫害的抵抗力较强，比较耐连作；茄科、豆科、十字花科、葫芦科等作物易感土壤病虫害，不宜连作；轮作中，要坚持易感病作物和抗病作物轮换种植的原则；同科同属或类型相似的作物往往感染相同的病害，要尽量避免进行连续种植。,三、不同类型作物茬口特性及其在轮作中的应用,三、不同类型作物茬口特性及其在轮作中的应用,2、富氮与富碳耗氮类作物 富氮作物：主要是豆科作物，表现在固
20、氮能力：苜蓿、三叶草等富氮作用最显著，亩固氮达13.3公斤，根冠比达1/3；一年生豆科作物固氮较少，仅3.3公斤，根冠比较小，为1/810。茬口特性：以其对土壤增氮和平衡土壤氮素的作用，成为麦类、玉米、水稻及各种经济作物的良好前作。富碳耗氮作物：主要为禾本科作，如水稻、小麦、玉米、谷子、高粱等需肥特性：从土壤中吸收氮素较多，氮吸收量的1012%以残茬根系形式归还土壤，若不施氮肥，土壤氮平衡是负的。归还情况：由于禾本科作物生物量很大，通过根茬和茎叶把所固定的大量的碳素投入土壤中去，有利于维持或增加土壤有机质水平。茬口特性：是易感病作物的良好前茬。,3、半养地作物 作物种类：棉花、油菜、芝麻、胡麻
21、等；养地特性：大量的落叶、落花、根基以及饼粕可以归还土壤；茬口特性：油菜茬是玉米、棉花的好前作；芝麻茬口早，土壤水分，养分含量高，是小麦的好前作；油菜、芝麻病害较多不宜连作，棉花在无枯黄萎病时，比较耐连作。,三、不同类型作物茬口特性及其在轮作中的应用,4、密植作物与中耕作物密植作物作物种类：麦、谷子、大豆、花生以及多年生牧草等茬口特性：密度大，覆盖面积大，时间长，有利于保持水土和改善土壤结构；中耕作物作物种类：如玉米、高粱、棉花等茬口特性：行株距较大覆盖度小。加之经常松土，易引起土壤结构破坏，导致径流量和冲刷量加大，易造成土壤、土壤水分、土壤养分的丢失；因此：丘陵山区的坡地农田，尽可能避免中耕
22、作物的长期连作，最好与密植作物间作或混作，并采用等高线种植法或在可能条件下采用“草田轮作”。,三、不同类型作物茬口特性及其在轮作中的应用,休闲是在田地上全年或可种作物的季节只耕不种或不耕不种以息养地力的土地利用方式。休闲的主要作用是：通过土壤的冻融交替和干湿效替，改善土壤的物理性质，加速有机质矿化分解，提高土壤的有效肥力；通过耕耙作业蓄水纳墒，提高土壤水分含量，增强抗旱能力；通过休闲消除病虫，减少有毒物质。休闲是轮作中一种特殊类型的茬口，是许多作物的好茬口。另一方面，休闲地浪费了光、热、水、土资源，因而，随着农业现代化集约化、水利化的进展，休闲面积正在不断缩小。,三、不同类型作物茬口特性及其在
23、轮作中的应用,5、休闲在轮作中的地位,三、茬口顺序与安排,一般原则：瞻前顾后，统筹安排，前茬为后茬，茬茬为全年，今年为明年。把重要作物安排在最好的茬口上。考虑前、后茬作物的病虫草以及对耕地的用养关系；严格把握茬口的时间衔接关系（1）充分利用当地自然资源（2）一带重用，一带重养，两年互换，用养结合。（3）保证每季作物都有好茬口，利于持续增产（4）分带轮作与复种连作相比，是否增产。,不同作物吸收土壤中的营养元素的种类、数量及比例各不相同，根系深浅与吸收水肥的能力也各不相同。长期种植一种作物，因其根系总是停留在同一水平上，该作物大量吸收某种特需营养元素后，就会造成土壤养分的偏耗，使土壤营养元素失去平
24、衡,不利于继续种植同种作物。,连作的危害土壤养分偏耗 Depletion of specific soil nutrients,作物生长过程中的根系和叶片的分泌物以及残体腐解所产生的物质，有的对自身的生长有抑制作用。如大豆根系分泌氨基酸较多，使土壤噬菌体增多，它们分泌的噬菌素也随之增多，从而影响根瘤的形成和固氮能力，这是大豆连作减产的重要原因之一。此外，长期种植某一种作物，使得农田土壤长期处于一种理化（如厌氧）条件下，也会发生有毒物质（如还原性Fe、Mn等）的累积。,连作的危害有毒物质积累Accumulation of toxic materials,每种作物都有一些寄生性的病虫或（和）伴生性的杂草，如黄瓜的霜霉病、根腐病、跗线螨，番茄病毒病、晚疫病，辣椒的青枯病、立枯病；大豆菟丝子等。连作可使这些病虫草循环感染。,连作的危害病虫草害加重Aggravation of pests and weeds,表前作土壤微生物对后作的影响 玉米 向日葵 大豆 草木犀 谷子 高粱 玉米-*-*+*-*-*向日葵-*-*+*-*-*大豆-*+-*-*-*-*草木犀-*+-*-*-*-*为有害，+为有益，*为95%显著*为99%,燕 麦,稗草,狗尾草和谷子,本章主要内容,1、轮连作的定义2、轮作的作用及意义3、茬口特性的形成4、不同作物对连作的反应5、连作的危害及消除途径6、连作的应用,
