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耕作学-5


第五章

轮 作 与 连 作

(一)讲授的主要内容 1.轮连作的概念与我国的轮连作状况。 2.轮作换茬的作用及不同作物对连作的反应。 3.连作的危害与消除途径及连作应用。 4.茬口特性形成与不同类型作物的茬口特性。 5.茬口的顺序与安排。

(二)重难点 1.重点掌握轮作换茬的作用,连作的危害与 消除途径,不同类型作

物的茬口特性。 2.掌握轮连作的概念,连作应用的必要性与 可能性,影响茬口特性形成的因素,不同 作物对轮连作的反应。 3.不同类型作物对轮连作的反应是本章的难 点。

第五章 轮作与连作
第一节 第二节 第三节 轮 作 茬 口 连作的合理运用

第一节

轮作

一、轮作和连作的概念 二、轮作换茬的作用 三、轮作的现实意义

一、轮作和连作的概念
1、轮作(crop rotation):
在同一田地上有顺序地轮换种植不 同作物或不同复种方式的种植方式。 例:大豆→小麦→玉米的三年轮作。

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复种轮作:绿肥―水稻―水稻→油菜―水 稻―水稻→小麦―水稻―水稻(南方传统 方式); 现行的方式:小麦―烤烟→蔬菜 ―水稻→蚕豆―水稻。 时间上的轮作:同一田地上不同时间种植 不同作物或复种方式,调节地力,减轻病、 虫、草害。 空间(田块)上的轮作:不同作物或复种 方式于不同时间种植于不同田地上。

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2、连作 (continuous cropping)
是指在同一田地上连年种植相同作物或相 同复种方式的种植方式,又称为连茬或重茬。 玉米→玉米→玉米
小麦―烤烟→小麦―烤烟→小麦―烤烟

而在同一田地上采用同一种复种方式称为 复种连作。

3、换茬
一种作物收获后种上另一种作物称为换茬。

生产中将轮作中的前作物称为前茬,后作物 称为后茬。

4、轮作周期
一定轮作区内各种作物或复种方式有 顺序地轮换种植一次的年限,叫轮作周期。 我国轮作发展的主要趋势是绿肥面积 减少,豆类作物的地位下降(化肥施用量 增加),重视经济效益。

轮作换茬的重要性
《吕氏春秋》的《任地篇》:今兹美禾(谷 子),来兹美麦。 《齐民要术》的《种谷篇》:凡谷田,绿豆、 小豆底为上;麻黍、胡麻次之;芜菁、大豆 为下。
《种瓜篇》:良田小豆底佳,黍底次之。

《种稻篇》:稻无所绿,唯岁易为良。

农谚
北方:倒茬如上粪;三年两头倒,地肥人吃饱。

南方:年花、年稻、眉开眼笑;
一年蚕豆一年麦,种到头发胡须白。

西欧国家的三圃轮作制:

冬谷物(秋小麦、黑麦) →夏谷物(春 大麦、燕麦) →休闲。 改良三圃制:
将休闲改为种植豆科作物三叶草。

马铃薯(芜菁)→春谷物套种三叶草→三 叶草→冬谷物

美国:玉米生产带的轮作:
玉米→玉米→燕麦或小麦→三叶草。

日本:轮作是旱田的水。
我国:云南烤烟。

应减少化学药剂的使用,减轻化肥、农 药对土地的危害减轻土壤侵蚀、退化、水源 污染,实现人与自然的和谐可持续发展。

二、轮作换茬的作用
(一)调养地力
用地与养地

1、调节土壤肥力状况
①不同作物或同一作物的不同品种,需要养分 的种类、数量和时期各不相同。

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稻麦等禾谷类作物,对N、P和Si的吸收量 较多,而对Ca的吸收量较少; 豆科作物吸收大量的N、P和Ca,吸收Si的 量较少,且N中的40—60%是根瘤固N提供的, 土壤中氮的实际消耗量不大,而P、Ca的消 耗量却较大;
烟草和薯类作物吸收K的比例高,数量大, 同时氮的消耗量也较大;

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? 纤维和油料作物吸收N、P、K皆多。
? 作物不同它们吸收利用营养元素的能力也不

同。
如小麦、玉米、甜菜、棉花和麻类作物等 只能利用土壤中可溶性P,而豆科、十字花科作 物以及荞麦、燕麦、马铃薯等作物利用土壤难 溶性P的能力强。

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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。

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这些作物的合理轮作,可以协调养分 的利用,延缓地力的减退,充分发挥土壤 肥力的潜力,避免使土壤肥力片面消耗或 形成某种营养元素的严重缺乏。

② 不同的作物需要水分的数量、时期以及 吸收能力也不相同。
水稻、玉米和棉花等作物需水多,芝麻、 谷子、甘薯等耐旱能力较强。因此,合理轮 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。 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。

③各种作物根系深度和发育程度不同,可 以吸收土壤不同层次的水分和养分
水稻、谷子和薯类等的根系主要在土壤表 层延展,主要利用上层的养分和水分;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。

④ 轮作延缓地力衰退与土壤微生物区 系有关
一些研究认为,轮作延缓地力衰退与 土壤微生物区系的变化有关,轮作有利于 细菌的富集并抑制真菌。而连作使根区土 壤真菌增加,细菌减少,土壤向真菌型转 化。

2、改善土壤的化学性状
(1)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。

不同的作物补充的质和量有差别。如禾 本科作物有机碳含量多,而豆科作物、油菜、 芝麻等落叶量大,豆科还能补充土壤N素。 因此,有计划的轮作,有利于调节土壤碳、 氮平衡。

(2)调节土壤有机质状况
作物的残茬、落叶和根系是补充耕地 土壤有机质的来源。氮素含量高的分解快。

(3)促进土壤有益微生物繁殖

3、调节土壤物理状况
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一般认为:豆科作物比禾本科作物改善土壤 结构的能力强。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。 调节改善耕层物理性状: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、高梁根茬大,易起坷垃。

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水旱轮作改善土壤物理性状。
轮作还能消除土壤有毒物质。

促进作用和抑制作用。作物根系分泌 物及作物的残余物分解的有毒物质能引起 作物自身中毒。如豌豆连作,在途中积累 了对自身不利的核苷、乙醛、胞苷等有毒 的根系分泌物,轮作可消除或利用。

(二)减轻农作物的病虫危害
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。 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。 反之,如果连续种植同种作物,通过土 壤而传播的病害,专食性或寡食性的害虫, 伴生性或寄生性的杂草必会蔓延流行。

大多数病害的病原菌和线虫在土壤中存 活的时间较短:大豆线虫、花生青枯病、甘 薯黑斑病、谷子白发病、花生线虫等,只能 栖息存活2~3年。 少数如棉花和亚麻的枯萎病、甘薯根腐病 等可达7~8年。 有些病害目前还没有有效的化学防治措 施,如大豆紫斑病、花生褐斑病、棉花枯黄 萎病等,唯有轮作才能有效地控制。

此外,还可利用前茬作物的根系分泌 物抑制某些为害后作物的病菌。据M. B. 鲍尔杜科娃试验,甜菜、胡萝卜、圆葱和 大蒜等的根系分泌物可以抑制马铃薯的晚 疫病。 轮作防病虫还可以减少污染和节约投 资。

(三)防除或减轻田间杂草危害
有些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,与其相应 作物的生活史相似,甚至形态也相似,难以 消灭。 寄生性杂草(如大豆兔丝子、向日葵列 当、瓜列当等)也不易防除。 而轮作则可有效地消灭它们。如更换田 间环境、寄主、安排繁茂的作物清除或控制 田间杂草。

(四)合理利用农业资源

合理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,减少化肥、农药的使用量。

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。

三、轮作的现实意义
轮作是农业可持续发展措施体系中 的重要组成部分。

特殊轮作的作用与应用(补充)
1、水旱轮作(paddy—upland rotation)
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。

①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。
水稻在长期连作的情况下,淹水时间长, 加上水耕,使土壤结构恶化、容重增加、气相 容积减少。因此,滞水性强、Eh低、有毒物质 (Fe、Mn、H2S及盐分等)积累多,不利于水 稻根系生长,老稻田育秧易黑根、烂秧。而轮 作则能有效地解决上述问题。 水旱轮作能提高地力和施肥效果,促进微 生物活动。

湖北省农科院1979年试验
容重 (g/cm3) 非毛管 孔隙(%) 固液气三相比 土壤田间 渗水量(mm)

对照 (紫云英—双季稻) 1.27 麦豆油—双季稻 1.13 4.4 1:0.99:0.093 9.3 15.7

10.19 1:1.20:0.24

②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2—3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。

③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、苣 荬菜、马唐、田旋花等旱地杂草,泡在水 中则被淹死。猪殃殃、大巢菜等种子浸泡 一年,大部分失去活力。

2、草田轮作(grassland rotation)
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。

①显著增加土壤有机质和氮素营养。
据陕西省农科院在万荣县调查,旱地5 年苜蓿地翻耕后0~30cm土层中残留的根、 茎干重约790㎏/667m2,而大田作物豆类由 于连续耕作,残留量仅40多㎏。

②改善土壤物理性质
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%。 固原县农科所调查,种草木樨2年压青 后,土壤水稳性团粒含量增加42%,容重 降低0.28g/cm3,空隙度增加34%。

③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。 ④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。

第二节





茬口(previous crop with its stubble field) 所谓茬口是作物在轮作中给予后作物以种种 影响的前茬作物及其茬地的泛称。是作物轮作换 茬的基本依据。

一、作物茬口特性的形成
二、各类作物的茬口特性

三、茬口顺序与安排

一、作物茬口特性的形成
茬口特性: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耕作栽培 措施对土壤共同作用的结果。
茬口的季节特性对后作物影响的时间 较短,一般只影响一季后作物。 不同作物有不同的茬口特性。 影响茬口特性形成的因素主要有以下 几个方面。

(一)覆盖度
作物覆盖度的大小与土壤的温度、湿度、 松紧度关系密切,形成所谓的“硬茬”与 “软茬”、“冷茬”与“热茬”、“干茬” 与“润茬”等。

表现为土壤温度、湿度、雨水拍击土壤的程 度。 土壤松紧度和保持水土,可以通过土壤容重 指标判断。 例如:覆盖度小的玉米、高粱茬地土 壤容重较大、土壤紧密;覆盖度大的大豆、 谷子茬地土壤容重较小,土壤疏松。

(二)作物根系生长的特点
各种作物根系的形状、粗细、数量及其分布 对茬地土壤的有机质的补给和理化性状影 响极大。
不同作物根系重量的比例不同,玉米16%,小 麦10%,苜蓿16.6%, 对土壤良好影响顺序 是苜蓿、小麦、玉米。

作物根系中C/N比与有机质的关系:含氮量高的 分解快。 作物根系的分泌物到土壤中,影响土壤肥力, 影响土壤微生物。
不同的作物微生物区系、种类和数量不 同,这些微生物对于后茬作物有的表现为有 益,有的表现为有害。 残茬分解释放有毒的物质,对后作也产生不良 影响。如:高粱对后作减产影响。

(三)有机物和养分的平衡
茬地土壤中有机质和各种营养元素含量 不同,因而表现出不同的茬口肥力特性。 例如: 豌豆茬有机质和有效肥力最高, 后作物玉米产量也最高,豌豆茬玉米小区产 量7kg,而大麦茬玉米只有5.5kg。 豆茬一般养分含量高,称为“油茬”。

(四)生物种群
不同作物的茬口生物种群是不同的,包括 抑制杂草的特性的作物、伴生的病原菌、杂草、 害虫和茬地土壤微生物等。

豆科作物伴生杂草:苍耳、菟丝子等。
粟类作物伴生杂草:狗尾草。

前茬作物病虫草害严重,对同科、同属的后 茬作物就是不良的茬口。

禾本科杂草多的茬地,尤其不适宜种植 谷子。 红蜘蛛重的茬地不宜种植棉花和大豆。

立枯病重的茬地不宜种植棉花和烟草。
病虫杂草严重的农田作物,如果连作多 年,其不良后果还有积累作用。

(五)作物生长期与收获期(时间因素)
前作收获和后作播栽季节的早晚,是茬口 的季节特性表现。 一般规律是,前茬收获早,其茬地有一定 的休闲期,有充分的时间进行施肥整地,土壤 熟化好,可给态养分丰富,对后作物影响好。 反之则差。 东北的小麦收获早,土壤熟化期长,因而 小麦茬种玉米比高粱茬种玉米显著高产。

(六)耕作措施
作物生长过程中所采取的各项农业技术 措施,如土壤耕作、施肥(包括施菌肥和农 药)、灌溉等对作物茬口特性的形成发生深 刻的影响,处理得好,不仅使当季作物受益, 而且使其后作物受到不同方面和不同程度好 的影响。 如玉米茬口,秸秆还田。

如茎叶类的作物烟草、蔬菜等,吸收 消耗大量土壤养分,而归还土壤的养分甚 微,由于对其管理精细,肥水充足,作物 收获后仍有很多余肥,所以还是后季作物 的好前作,后季作物在少施肥的情况下, 产量还比较高。

茬口特性评价(补充)
1、以产量和品质为最终评价目标
前作物对土壤的影响以及通过土壤又影响 其后作物,产生不同的生产效果,茬口的好坏 最终体现在后作的生长发育和产量上。

2、作物的茬口特性是复杂的,茬口的好 坏是有条件的,也是相对的。
茬口好坏要看和什么作物相比,还要看 在什么地方,以及在什么条件下。 一般认为苜蓿茬是许多作物的好茬口, 但对啤酒用大麦和茄科的烟草则因种子中含 氮多,不是其好茬口。

在黄淮平原夏大豆产区,豆茬在瘦地上 是好茬口,因瘦地土壤中缺氮是主要问题, 同时,在瘦地上豆科作物固氮能力强,能为 本身和后作提供一定数量的氮素营养。

但在肥地上豆茬就在不一定是好茬口, 因为其固氮能力差,且茬口晚。
晚熟作物对冬小麦常是坏茬,对下一年 的春作物可能是好茬口。

影响茬口特性因素很多,在某种情况下,这 种因素的影响是主要的,而在另一种情况下,别 的因素的影响则可能变成主要的。 因此,分析茬口特性时一定要全面考虑,并 且判断茬口好坏也不能离开具体条件和对象,只 有这样,才能正确地评定茬口,正确地为轮作或 连作选择茬口,以利于前后茬相互衔接,扬长避 短,趋利避害。

二、各类作物的茬口特性
(一)禾谷类作物
(二)豆类作物 (三)油料作物(半养地作物 ) (四)薯类作物和甜菜(块根、块茎类作物) (五)工业原料作物 (六)绿肥和多年生牧草

(一)禾谷类作物
1、生物学产量大,能够还田的根茬、茎叶数量 也很多。 江苏省农业科学院年测定,小麦总生物 量928.4kg/亩,其中根茬128.5kg/亩,茎叶 411.4kg/亩。单季稻分别为850.1kg/亩,根 茬122.2kg/亩、茎叶366.3kg/亩。 刘巽浩等在北京试验得出,每亩生物量 为:小麦935kg,春玉米1247kg,春大豆为 433kg,小麦—玉米达2016kg/亩。

因此,从系统观点看,通过根茬或茎叶 可以把固定的大量碳素投入到土壤中去,因 而有利于维持或增加土壤有机质的水平。

但目前燃料、造纸、建筑等消耗大,一 部分直接还田,一部分作为牲口的饲料垫圈 一厩肥还田。

2、为须根系作物
在较浅的耕作层形成根群,对20~ 30cm以 内土壤的理化性状有较强的影响。

3、从土壤中吸收的氮素比其它作物多
禾谷类作物是耗地作物。 在一般产量水平下,比大豆多吸收一 倍甚至更多。氮、磷吸收量中只有5~12%可 以残茬根系的形式归还土壤,种植这些作 物后,土壤氮、磷平衡是负的 。

4、禾谷类作物的根系分泌物一般对其他 作物无害,根茬容易清除,特殊的病 虫害较少。

密播可以抑制田间杂草,但伴生杂 草较多。

如:水稻前作以豆类作物、豆科绿肥 为好,水稻较好的前作还有油菜,水稻较 差的前作是小麦。 禾谷类作物是易感病作物的良好前作。

轮作换茬,相互取长补短,有利于土 壤碳、氮平衡 。

(二)豆类作物
种类多,间混套作、复种,是轮作的重要 组成部分。 1、根瘤菌固氮

是土壤生物氮的主要来源,增加、补充土 壤中生物氮的积累,保持农田氮素平衡。 固氮数量因作物种类、不同作物生长阶段、 土壤条件差异较大。

2、粒用豆类作物的有机物生产量少于禾本科 作物,但留给土壤的有机质较多。 顺序:大豆>菜豆>小豆>绿豆,C/N比小, 分解快。可以抑制杂草。 3、直根系,对土壤表层和深层的土壤理化性 质和微生物的改善作用。 4、对K、Ca、P的吸收量比较多。

一般的趋势:

种植叶用豆类作物,如三叶草、苜蓿等 可以增加土壤氮素含量,并对后作有明显益 处。
而粒用豆类作物如大豆、蚕豆、豌豆、 花生等,固定大约45~105Kg/hm2氮素,多数 有收获物带走,会降低土壤氮素含量。可以 还给土壤占原土壤含氮量的5%。 豆科作物的固氮作用,残根和落叶较多, 对土壤肥力有明显的良好作用。

东北地区 称大豆为油茬、软茬、热茬,是 养地的茬口。 西北地区 对豌豆、菜豆有“豆不离麦,麦 不离豆”的经验。 南方地区 与水稻的倒茬。

豆类作物的连作的危害:
某些病虫害严重,如大豆食心虫、花 生褐斑病等。 大豆连作,加剧孢囊线虫病的危害, 根瘤量 明显减少。

(三)油料作物(半养地作物)
油料作物有向日葵、油菜、芝麻等,有大 量落叶或茎叶归还土壤,对后作有良好的影响。 虽不能固氮,但在物质循环系统中返回田 地的物质较多,因而可在某种程序上减少对氮 磷钾养分的消耗或增加土壤碳素。

人们从这些作物中取走的东西是纤维 和油(主要是碳),其它的茎叶、根茬和 饼粕可能通过各种途径还田,特别是含氮、 磷、钾及有机质丰富的饼粕的过腹还田。 如一般每亩产菜籽50—70kg,共可还 田氮素4.5—6.79kg,可基本维持原有土壤 肥力水平,还可改善土壤物理性质。

油菜茬:
在南方是水稻的良好前作,在北方和 南方,油菜茬是高产作物玉米以及棉花的 好前作。

能够改善土壤物理性质和养分供应情 况,是多种作物的好茬口。 不宜连作,也不宜与十字花科作物轮 作。

芝麻茬
茬口早,土壤水分和土壤速效养分高, 是小麦的好前作。 油菜、芝麻病害较多,不宜连作。

棉花在枯黄萎病已被控制的情况下,比较耐
连作,产量和品质也都较好。

向日葵

根系强大,吸肥力强,消耗土壤中的养 分多,以K为多,根茬处理困难,不是较好的 前茬。
是中耕作物,田间杂草少,压碱作用。 对茬口要求不严。 不宜连作,连作减产16.6%(第一年), 25.1% (第二年), 36.2% (第三年), 46.5% (第四年)。

(四)薯类作物和甜菜
(块根、块茎类作物)
1、有机体产量高,茎叶和加工后的副产 品是良好的饲料,可还田。 2、耗地力强,特别是K,需大量施肥才能 维持地力。

3、土壤较疏松,有利于后作。
4、马铃薯由于习惯上施有机肥较多,杂草 少,是许多作物的良好前作。

连作的危害:易受病虫危害。
如:马铃薯疮痂病、软腐病、晚疫病;

甘薯黑斑病,甜菜褐斑病等,另外, 线虫病增加,降低商品价值和产量。 甘薯生产上一般与花生、棉花、谷子 等作物换茬轮作。 甜菜以玉米、大豆、小麦为前作,后 作需较多的有机肥料。

(五)工业原料作物
棉花、烟草、麻类、甘蔗、甜菜等。 经济价值高、地区性较强,对水肥要求高, 要求良好的播种和幼苗生长的环境。对多数 后作是较好的茬口。

棉花耐连作,但黄萎病、枯萎病为害;可与 玉米、谷子、甘薯等作物换茬。

烟草连作病害严重,茄科与葫芦科有相同病 害,不能互为茬口。豆类作物一般不作烟 草的前茬。
亚麻忌连作,大麻耐连作。

(六)绿肥和多年生牧草
绿肥多为豆科作物,部分禾本科作物或十 字花科作物。其作用: 1)改善土壤养分状况,补充N,增加土壤肥力。

2)茎叶繁茂、根系发达,保持水土。
3)对土壤总的有机质水平影响小。

4)根系对土壤的刺空和挤压作用。

绿肥种类很多,各地不同。
绿肥翻压对后作的不利影响:附近土层 CO2高,过量氨和亚硝酸,有毒物质等。 对猝倒病有利,对棉花和大豆苗有害。

多年生牧草是良好饲料,也是培养地力、提高 作物产量的手段。苜蓿、草木樨是轮作中的 养地环节。 强大根系,积累多量有机物质和N素;改善土壤 物理性状。

根深叶茂,减少蒸发,压碱,保持水土。
种植牧草的目的是恢复培养地力,最多种2~3 年。西北地区农谚:“种几年苜蓿收几年 好麦”。 实际中,要因地制宜,合理配置。

三、茬口顺序与安排
轮作中茬口顺序安排原则是:瞻前顾后, 统筹安排,前茬为后茬,茬茬为全年,今年为 明年。 1、统筹安排,适宜搭配 2、把重要作物安排在最好的茬口上 优先安排效益好的作物,但对其它作物必 须全面考虑。

3、考虑前、后茬作物病虫草害以及对耕地的

用养关系
对相互感染病、虫、草害的作物要避开。 富氮作物在前,富碳作物在后。 4、考虑作物茬口的季节特性

严格把握茬口的时间衔接关系, 一般是 先安排好年内的接茬,再安排年间的轮换 顺序。
并注意采用新技术、新品种。

第三节

连作的合理运用

一、连作的作用 二、不同作物及品种对连作的反应 三、连作的危害与消除途径

一、连作的作用
连作导致“土壤衰竭”。

轮作和换茬增产,连作和重茬减产的说 法不完全正确。

二、不同作物及品种对 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。

(一)忌连作的作物
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。西瓜怕连作则被认为是根系分泌物— —水杨酸抑制了西瓜根系的正常生长。这 类作物需要间隔五、六年以上方可再种。

亚麻连作对产量的影响
连作年限 种子产量(kg/hm2) (kg/hm2) 麻皮产量

不连作
连作二年 三年 四年

1120
480 90 0

2160
1770 1360 0

(二)不耐连作的作物
以禾本科的陆稻,豆科的豌豆、大豆、蚕 豆、菜豆,麻类的大麻、黄麻,菊科的向日葵, 茄科的辣椒等作物为代表,其对连作反应的敏 感性仅次于上述极端类型。
一旦连作,生长发育受到抑制,造成较大 幅度的减产。这类作物的连作障碍多为病害所 致。陆稻连作减产的主要原因是轮线虫及镰刀 菌数量增加所致。这类作物宜间隔三、四年再 种植。

(三)耐短期连作作物

高粮、油菜、甘薯、芝麻、甘蔗、紫云英、 苕子等作物,对连作反应的敏感性属于中等类 型,生产上常根据需要对这些作物实行短期连 作。 这类作物在连作二、三年受害较轻。

(四)耐连作作物
这类作物有水稻、玉米、麦类及棉花 等作物。 它们在采取适当的农业技术措施的前 提下耐连作程度较高。其中又以水稻、棉 花的耐连作程度最高。

1.水稻
可以长期连作,不减产。水稻喜湿,可在 较长期的淹水条件下正常生长。 这是因为水稻体内通气组织发达,氧气可 从地上部源源不断地供给地下根部,使根际中 的还原性有毒物质Fe、Mn等氧化使其毒性丧失, 根系免遭其害。
其次,水稻与旱作物轮作,土壤处于不断 的干湿交替之中,还原性有毒物质积累受阻, 也为长期连作创造了条件。

2.麦类、玉米、甘蔗
为耗地的禾谷类作物,在种植过程中, 土壤有机质和矿质养分下降迅速。 通过及时补足化肥和有机肥,在无障 碍病害的情况下,长期连作产量较为稳定。 但若施肥不足,则连作产量锐减。

3.棉花
棉花根系发达,分布广而深,吸收土 壤养分的范围宽,且较均匀。 在无枯黄萎病感染的情况下,只要施足 化肥和有机肥,可长期连作而表现出高产 稳产。
如棉区有的地块连作年限可长达一、 二百年以上。

(五) 品种与连作
一般禾谷类作物比较耐连作,茄科作物 不耐连作。 还受作物品种、土壤种类、施肥水平和 栽培技术等技术的影响。

同一作物品种对土壤环境的要求不同,抗病 虫害的能力不同,对连作的发应也不同。 浙江农民的“种田要换种”的经验。 同一作物的不同品种对连作的反应不同,同 一品种连作,其反应亦因土壤条件而又差 异。

在不同质地的土壤上,不同作物对连作产生 不同反应的原因比较复杂。 在连作施肥条件下,其增产效果或减产速度 因作物种类而不同。 一般,吸肥力强的作物在连作时施肥 后减产缓慢,而吸肥力弱的作物连作时虽 施肥而减产速度仍较快。施肥可以减轻病 虫害。

三、连作的危害与消除途径
(一)连作的危害
不适当的连作导致产量大幅度下降、品质 恶化。主要原因是: 1、化学原因 2、物理因素 3、生物因素

1、化学原因
①营养物质的偏耗

同种作物连年种植于同一块田地上,由 于作物的吸肥特性决定了该作物吸收矿质营养 元素的种类、数量和比例是相对稳定的,而且 对其中少数元素有特殊的偏好,吸收量大。
年年种植该种作物,势必造成土壤中这些 元素的严重匮乏,造成土壤中养分比例的严重 失调,作物生长发育受阻,产量下降。玉米耗 N较多,大豆耗P、Ca较多。

此外,某些吸水量多的作物连作,易造成 土壤水分这一生态因子的恶化,使连作减产。 如甜菜、向日葵等连作后的茬地土壤水分显得 不足,影响后作的正常生长。 连作导致土壤中的盐基性营养元素缺乏, 酸度提高,盐基代换量小,有效P的固定增大 ,减弱土壤中有效养分的保蓄能力。有机质的 消耗,影响土壤微生物的活动和可给养分的补 给,以及土壤的物理性状的恶化。

②根系分泌对本身有害的物质
植物(活根、功能叶片和作物残体腐烂) 在正常的生长活动过程中不断地向周围环境 分泌其特有的化学物质,对一些作物自身的 生长发育具有强烈的抑制作用。

大豆根系的分泌物(酸性),影响后作 大豆的生长。 西瓜的根系分泌物——水杨酸,抑制本 身的生长。

此外,土壤中还原性有毒物质的积累 对作物生长发育不利,如Fe、Mn还原性物 质及H2S有机酸等。特别是水稻田。

2.物理因素
某些作物连作或复种连作,会导致土壤物 理性状显著恶化,不利于同种作物的继续生长。 如双季稻田。

3.生物因素
①伴生性和寄生性杂草危害加重。

与农作物争夺养分、水分、光,争夺 空间,恶化生态环境。 狗尾草与粟,燕麦与麦类,亚麻与亚 麻荠等伴生杂草。大豆菟丝子、向日葵列 党、瓜列党等寄生性杂草。

②某些专一性病虫害蔓延加剧。
如小麦根腐病,玉米黑粉病、西瓜枯 萎病等,在连作情况下都将显著加重。棉 花的红蜘蛛、大豆食心虫、烟草蚜虫等。

③土壤微生物的种群数量发生变化。
如水稻连作多年后,产量急剧下降,其 重要原因是土壤中轮线虫和有关镰刀菌的种 群密度陡增。

大豆、玉米、向日葵等作物连作使根际 真菌增加,细菌减少,导致减产。另外,大 豆孢囊线虫的增加,使根瘤减少,这也是大 豆连作减产的主要原因之一。

④土壤酶活性的强烈变化
土壤酶在土壤中的数量不多,但作用甚 大,主要影响土壤的供肥能力。 刘晓冰(1990)研究认为,大豆连作, 土壤中磷酸酶、脲酶的生物活性显著降低 (与速效氮、磷显著相关)。 轮作可使这两种酶活性大大提高。

(二)连作危害的消除途径
连作带来的连作障碍,即便是采用最先进 的现代化手段也难以完全消除,但是可以采取 一些技术措施有效地减轻连作弊端,使连作年 限延长,耐连作程度低的转变为耐连作程度高 的,不耐连作的作物也变成可耐某种程度的连 作。 这此技术措施主要有:

1、化学技术
①施用肥料:有机肥,化肥,微量元素 肥料等。 ②化学农药:杀虫剂;杀菌剂;杀线虫 剂;除草剂等。 2、品种更换

3、合理施肥
4、精耕细作,加强田间管理。

四、连作的应用
(一)连作应用的必要性
1.社会需要决定连作
有些作物、如粮、棉、糖等,是人类生活 所必不可少的,国民经济需求量大,不实行连 作便满足不了全社会对这些农产品的需求。

2.资源利用决定连作
我国各地资源优势不同,所适宜种植 的优势作物也随之而异。为了充分利用当 地的优势资源,不可避免地出现最适宜作 物的连作栽培。 如南方的水稻连作栽培,黄淮海平原 的小麦、玉米复种连作栽培。

另外,有些地方因受到自然条件限制, 只能种植某种作物,必须实行这种作物的 多年连作。
如南方许多烂泥田、低洼田,因排水 不良,只得年年栽培水稻或其它水生作物。

3.经济效益决定连作
有些不耐连作的作物,如烟草,由于种植 的经济效益高,其种植相隔年限由原来的“四 年两头种”变为“两年一种”甚至一年一种, 如小麦一夏烟→小麦一夏烟,冬烟→双季稻。 棉花也是如此,在黄、枯萎病发生严重的 棉田,本不能再种棉花,但由于种粮效益不高, 种棉比种粮合算,因而继续实行棉花连作。

4.作物结构决定连作
在商品粮、棉、蔗基地,这些作物在 轮作计划中占绝对比重,基地内作物种类 必然出现单一化现象,从而必然导致这些 商品性作物的多年连作或连作年限延长。

5、专业化和机械化程度决定连作
经验;技术;生产成本;机械投资等。

(二)连作运用
连作不仅是客观需要的,而且在生产实践 上也存在着一定的可能性。

例如,长春市农科院1987—1990年四年 试验得出,因病虫害加剧的影响,玉米连作 四年减产5.2%,但纯收益却比玉米→大豆→ 高梁→玉米四年轮作高出9.2%,耐人寻味的 是,在未施任何有机肥料的情况下,玉米连 作土壤有机质由2.1339%增加至2.2836%,并 高出轮作区(2.3256%)。 如果能通过新技术的应用减少病虫害,则 连作是可行的。 影响连作应用可能性的因素有:

1.选择耐连作作物
连作存在着多种多样的连作障碍,但不同作 物对这些障碍的反应敏感性不同,有的表现极 为敏感,有的表现为钝感,所表现出的连作减 产幅度也有大有小,这是连作形式得以普遍存 在的内在原因。

连作弊端少的作物可以适当连作,如 玉米、水稻。
对耐连作程度不高的作物,可在其障 碍得以消除之后实行短期连作,如花生、 马铃薯、甘蔗、向日葵等。

不耐连作的作物不进行连作。

2、间、套作养地作物
豆类和绿肥作物。

3、增施有机、无机肥料
玉米、水稻、麦等需肥量大的作物。 不耐连作的大豆,施肥合理,连作减产减 少。

4、推广应用新技术
这些技术包括物理、化学及农业上的 一些相应措施。

(1)物理技术
采用烧田熏土、蒸气消毒、激光处理及 高频电磁波辐射等进行土壤处理,杀死土壤 病菌、虫卵及草籽,消灭土壤中的障碍性微 生物,减少土壤毒质,可使连作受害减轻。

(2)化学技术
采用先进的植保技术,以新型高效低毒的 农药、除草剂进行土壤处理或茎秆叶片处理, 可有效地减轻病虫草的危害。 应用乙醇、氨水、H2O2洗涤土壤,消除土壤 残留毒质。 依靠化肥工业的发展及我国施用有机肥的 传统习惯,及时补充化肥和有机肥,保持土壤 有机质和矿质养分的动态平衡。

(3)农业技术
通过合理的水分管理,冲洗土壤毒质;

实行水旱轮作,改变农田生态环境,均 可有效地防止多种连作障碍的出现。 选用抗病虫的高产良种,并实行有计划 的品种轮换,也可缓解连作障碍的形成, 使连作年限适当延长。

课后作业
1.轮作如何培养与调节土壤肥力?
2.为什么连作能够一直存在于生产实际? 3.研究作物的茬口特性有何意义?

第四节
二、杂草的类型

草害

一、农田杂草的危害
三、杂草的主要特性

一、农田杂草的危害
农田杂草一般是指生长于农田中非人 类有意栽培的草本植物。
杂草对农作物的危害是非常严重的, 主要表现在如下几个方面。

(一)与作物争光、争水、争肥
杂草在长期的自然选择过程中,形成 了对环境的广泛适应性,生长发育迅速, 根系发达,从土壤中吸收大量的养分和水 分,同时繁茂的杂草植株妨碍作物通风透 光,影响作物的光合作用。

如:燕麦草的根长可达2m,可以大量吸 收土壤水分和养分,每形成1kg干物质需耗 水400—500kg。
此外,杂草还能通过分泌、分解、淋溶 或挥发出特定化合物抑制其他植物的生长 发育。

(二)是病虫害的中间寄主
许多杂草都是病虫害的中间寄主,所以杂

草的孳生常常加重病虫的繁殖与传播。
如棉蚜,先在多年生苦荬菜、刺儿菜、车

前及越年生荠菜等杂草上寄生越冬,然后,再
迁移到棉花幼苗上危害。

(三)增加生产成本
由于田间杂草多,从而增加了土壤耕 作的工作量,提高了生产成本。 据调查,在黑龙江省中耕作物的除草 作业所消耗的人力约占整个生育季节中所 需总人力的一半左右。

(四)降低作物产品的品质
杂草可使作物产品的品质下降,有些杂草 的种子含有有毒物质。 例如,由于杂草危害可使春小麦籽粒中蛋 白质含量降低0.9%--2.3%,向日葵籽粒中脂肪含 量降低1%--2%,而且皮壳与核仁的比例提高了 5.3%。麦仙翁种子中约含有6%--7%的配糖体, 混于作物种子中,会使食物发苦,刺激鼻膜而 不能食用。

二、杂草的类型
杂草种类繁多,在经济上对农业能造成 危害的,估计约1800种左右。我国发生比较普 遍,造成较大危害的杂草约150种左右。
但因气候条件、作物种类及耕作制度等 的不同,各地的杂草种类、生长特点和危害情 况都有很大差异。

大部分杂草属于种子植物中的被子植 物,包括双子叶植物和单子叶植物两类。 单子叶植物无分枝,具有平行叶脉, 叶形细长。 双子叶植物有分枝,具有网状叶脉, 叶形较宽。 这些差异在化学防除上有重要意义。

按杂草的生命周期可分为如下几类: (一)一年生杂草
这类杂草在一年内完成生命周期,即春 季或夏季由种子萌发,到秋季或冬季结实后 死亡,一生结实一次,利用种子繁殖。 该类杂草种类多,数量大,是春播作物 或夏播作物的主要杂草。 例如藜、马唐、稗、狗尾草、苋等。

一年生杂草中还有另一类越冬性杂草, 它们的特点是在秋季发芽出苗,当年只形成 叶蔟,次年开花结实死亡。
例如荠菜、看麦娘等,它们是越冬作物 的主要杂草。

(二)二年生杂草
二年生杂草也是一生结实一次,利用种子 繁殖,但一般要经过两个生长周期才能完成其 生活周期。第一年只进行营养生长,形成庞大 的根系和叶簇,积累营养物质,第二年开花结 实后死亡。 如益母草、夏至草、黄蒿等。

(三)多年生杂草
多年生杂草的共同特点是:生命周期 可延续二年以上;一生中可多次开花结实; 除用种子繁殖外,大多可无性繁殖。
它们往往是冬季地上部枯萎,次年地 下部器官再重新萌发幼芽形成新的植株。 如香附子、野蒜、狗牙根、旋花、车 前、白茅、田蓟、苣荬菜等。

(四)寄生性杂草
少数植物由于适应环境条件和自然选择的 结果,逐渐失去了自养功能而成为寄生性种子 植物。

凡寄生在寄主地上部分称为茎寄生(如菟丝 子);寄生于寄主地下部分的叫根寄生(如列当)。

按依附寄主植物的寄生程度又可分为全寄 生和半寄生。 全寄生的种子植物叶片退化为鳞片,没 有叶绿素,完全丧失了自己制造营养的能力, 不仅水和无机营养靠寄主供给,而且有机营养 也靠寄主供给,如菟丝子和列当。

半寄生的种子植物则具有叶片和叶绿素, 能进行光合作用,但根退化而形成了吸器或吸 根,需要靠从寄主体内吸收水分和无机盐,如 桑寄生和槲寄生。

寄主被寄生后,一是能在寄主受害部位 产生寄生性种子植物(即病征);二是使寄主表 现为生长迟缓、矮小、叶片凋萎黄化、花而不 实、落花落果,甚至出现枝芽枯死或全株死亡

等现象。
常见的有大豆菟丝子;向日葵、瓜类、 马铃薯的列当等。

(五)水田杂草
水田因长期保有水层或高度湿润,形成了 特殊的杂草群落。 根据杂草对水分适应性的不同,可分为: 旱生型、湿生型、沼生型、水生型、漂浮型和 沉水型等。

三、杂草的主要特性
农田杂草经过长期自然选择,形成了一 定的特性,对不良环境条件产生了广泛的适应 性。

(一)繁殖特性
种子繁殖能力强是杂草蔓延危害的主要原 因之一。杂草种子繁殖的特征是:

1、种子数量多。
当环境条件适宜时,一株稗草往往能长出

20多个分蘖,可结种子10000多粒,一株马齿
苋甚至可形成20多万粒种子。

2、种子的生活力强
许多杂草种子在土壤中或水底(水生杂 草)能保持发芽力达数年之久,有的甚至达 数十年。 如藜、马齿苋的种子在土壤中埋藏20— 40年后仍能发芽; 蒲公英、荠菜等杂草在开花时从土壤中 拔出后,其种子仍能继续成熟; 稗草种子经过家畜消化排出后,仍有一 部分可以发芽。

3、多数杂草种子比作物种子成熟早。 稗草一般比水稻早熟10—20天;西北地 区小麦成熟之前,野燕麦种子已纷纷落地。 这一特性使杂草种子抢先侵占农田,不断繁 殖后代。

4、杂草种子发芽不整齐。从而造成杂草蔓延
危害,致使防除困难。

营养繁殖是多年生杂草的主要繁殖方式。

除蒲公英、车前等外,大多数多年生杂草 的地下部分都非常发达,营养繁殖能力很强。 尤其是根茎杂草和根芽杂草,再生能力十 分顽强。
如白茅、芦苇的根挖出风干后再埋入土中 仍能发芽生长;人工拔除的稗草只要有一定水 分,节上不定根就能继续生长;茎叶肥厚的马 齿苋拔起后即便晒至干瘪,在适宜的条件下仍 “死而复生”。

(二)传播方式
杂草种子可以通过多种方式进行传播。 蒲公英、苣荬菜、白茅等杂草的果实上有 冠毛,可随风飞扬; 慈菇、泽泻等种子有贮气结构,能浮在水 面,随水流传播;

苍耳、鬼针草等果实外面有刺或钩, 可以附着在人或动物身体上而被携带到别 处; 猫眼草等果实成熟时,借助果荚开裂 将种子弹出。 另外,人在耕作过程中往往也会传播 杂草种子,如调种和引种,施未腐熟的有 机肥以及播种未经过清选的种子等。

(三)休眠特性
休眠是大多数杂草种子所具有的普遍现 象,也是杂草对不良环境条件的一种重要适 应性。
如在一般情况下,秋季成熟的杂草种子 当年都不发芽,只有经过一段休眠期后,才 逐渐具有发芽能力,这实际上是杂草对低温 条件的适应性。

种子入药, 清热,利尿, 祛痰

大车前

平车前

夏至草

野薄荷

酢浆草 益母草

灯心草 含羞草

米口袋


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