杜玉琼¹, 张立峰^1,2, 姚兆磊¹, 张继宗^1,2, 刘玉华^,1,21 河北农业大学农学院,河北保定 071000
2 农业部张北农业资源与生态环境重点野外科学观测试验站,河北张家口 076450

Evaluation of Crop Rotation Yield Effect in Cold and Arid Regions of Northwest Hebei Province

DU YuQiong¹, ZHANG LiFeng^1,2, YAO ZhaoLei¹, ZHANG JiZong^1,2, LIU YuHua^,1,2 1 College of Agronomy, Hebei Agricultural University, Baoding 071000, Hebei
2 Zhangbei Agricultural Resource and Ecological Environment Key Field Research Station, Ministry of Agriculture, Zhangjiakou 076450, Hebei

通讯作者: 刘玉华,E-mail： hblyh@126.com

收稿日期:2018-11-15接受日期:2019-01-21网络出版日期:2019-04-01

基金资助:

公益性行业.农业科研专项201503120 河北省农业关键共性技术攻关专项.18227004D

Received:2018-11-15Accepted:2019-01-21Online:2019-04-01
作者简介 About authors
杜玉琼,E-mail： 2809259287@qq.com。







摘要
【目的】促进水温土等资源匮乏的冀西北寒旱区作物生产对水分、养分的合理与均衡利用,保护农田生态环境。【方法】采用交叉式种植方法,在草甸栗钙土和砂质栗土农田,分别设计了包括5个主栽作物的全部组合的轮作与连作田区试验,年际间进行重复,研究区域主栽作物轮作倒茬的产量效果。【结果】在草甸栗钙土农田,与连作相比,不同前茬马铃薯、甜菜、莜麦的产量分别提高了58%—94%、28%—53%和16%—70%;蚕豆与连作相比,除甜菜茬减产外,其他茬口较连作增产4%—43%;马铃薯、蚕豆茬玉米较连作分别增产12%、5%,甜菜、莜麦茬玉米产量仅为连作的81%、93%。在砂质栗钙土农田,不同前茬马铃薯、甜菜的产量分别较连作提高了5%—36%、13%—36%;甜菜茬谷子表现减产,其他茬口的谷子较连作提高了5%—30%;谷子茬莜麦减产,其他茬口莜麦较连作提高了9%—15%;马铃薯、莜麦茬亚麻较连作增产5%、8%,谷子、甜菜茬亚麻产量为连作的94%、99%。【结论】草甸栗钙土田马铃薯→莜麦、马铃薯→甜菜呈现互利轮作,玉米茬马铃薯、莜麦茬甜菜、蚕豆茬甜菜、玉米茬甜菜和蚕豆茬马铃薯表现偏利轮作;砂质栗钙土田莜麦茬马铃薯、马铃薯茬甜菜2种方式表现偏利轮作,可资生产应用。
关键词： 冀西北寒旱区;轮作倒茬;产量;效果评价

Abstract
【Objective】The study was carried out to promote the rational and balanced utilization of water and nutrients in crop production in cold and arid areas of Northwest Hebei province, where water, temperature and soil resources were scarce, and to protect the farmland ecological environment. 【Method】A field experiment of rotation and continuous cropping with five main crop combinations was designed in the meadow chestnut soil and sandy chestnut soil farmland by using the cross planting method. The yield effect of rotation of main crop in the region was studied by repeating the experiment between years. 【Result】Compared with continuous cropping, the yield of potato, beet and oat under rotation conditions in meadow chestnut soil farmland increased by 58%-94%, 28%-53% and 16%-70%, respectively; The yield of faba bean increased by 4%-43% rotated with other crops except for beet; The yield of potato and faba bean stubble forage maize increased by 12% and 5%, respectively, compared with continuous cropping, and the yield of beet and oat stubble forage maize was only 81% and 93% of that of continuous cropping, respectively. In sandy chestnut soil farmland, the yield of potatoes and beets in different Preceding crop fields increased by 5%-36%, 13%-36%, respectively, compared with continuous cropping; The yield of beet stubble forage millet decreased, and it increased by 5%-30% rotating with other crops compared with continuous cropping; The yield of forage millet stubble oats decreased, while that of other stubbles increased by 9%-15% compared with continuous cropping. The yield of potato and oat stubble flax was 5% and 8% higher than that of continuous cropping, respectively, and the yield of forage millet and beet stubble flax was only 94% and 99% of continuous cropping, respectively. 【Conclusion】The rotation of potato and oat, potato and beet in meadow chestnut soil was mutually beneficial, forage maize stubble potato, oat stubble beet, faba bean stubble beet, forage maize stubble beet and faba bean stubble potato showed commensalism rotation. In sandy chestnut soil field, oats stubble potato, potato stubble beet showed commensalism rotation, and this could be applied in production.
Keywords：cold and arid of northwestern Hebei province;crop rotation;yield;effect evaluation


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本文引用格式
杜玉琼, 张立峰, 姚兆磊, 张继宗, 刘玉华. 冀西北寒旱区农田作物轮作产量效应评价[J]. 中国农业科学, 2019, 52(7): 1205-1214 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.07.008
DU YuQiong, ZHANG LiFeng, YAO ZhaoLei, ZHANG JiZong, LIU YuHua. Evaluation of Crop Rotation Yield Effect in Cold and Arid Regions of Northwest Hebei Province[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(7): 1205-1214 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.07.008

0 引言

【研究意义】在京津冀协同发展战略中,冀西北寒旱区被明确定位为国家重要的水源保护和生态涵养区,区域气候干旱少雨、冷凉低温短季、农田土壤贫瘠、作物种类多样,为典型的喜凉类作物一年一熟区^[1]。该区农田65%为砂质栗钙土,35%为草甸栗钙土,作物生产所需的水温土等资源年内短缺且相互制约、年间又难于均衡利用。通过作物间时序配置的轮换倒茬,利用不同作物对水分、养分等生态环境因子需求间的差异,实现资源的合理均衡利用,不仅能促使区域作物稳产、高产,而且可以保护生态环境、实现资源均衡利用。【前人研究进展】关于轮作产出效果的评价,前人从不同角度进行了深入研究和探索。有****用产量直接比较法评价茬口的产量效应。刘沛松等^[2]在黄土高原区探索了苜蓿前茬对谷子产量的影响,表明10年生及22年生较6年生苜蓿茬的谷子分别减产14%和10%;韩丽娜等^[3]研究认为,6年生苜蓿作前茬的冬油菜产量较连作冬油菜增产41.7%,表明轮作效果明显。在不同前茬对同一作物产量的影响方面,山仑等^[4]研究表明,豌豆茬和谷子茬春小麦较连作春小麦增产11%和139%,夏绿肥茬和草木樨茬春小麦较连作减产14%和39%;玉米作为后茬,箭舌豌豆茬较春小麦茬玉米产量增产14.49%^[5],小麦茬和大豆茬玉米较连作玉米均增产4%^[6];大豆茬玉米较连作玉米增产15%^[7]。不同前茬对大豆的影响表现为小麦茬和玉米茬大豆较连作大豆增产5%^[6]和3%—12%^[6,7];对后茬冬小麦产量,秋豆茬冬小麦较连作增产23.4%,绿豆茬冬小麦较连作则减13%^[8]。不同前茬对马铃薯产量的影响表现为箭舌豌豆茬较春小麦茬马铃薯增产15.74%^[5];箭筈豌豆、莜麦、油菜、荞麦、向日葵、胡麻为前茬较马铃薯连作3年及马铃薯连作4年分别增产21%—46%和26%—51%^[9]。同一前茬（或不同前茬）不同后茬（或同一后茬）产量效应的直接比较,有助于明确茬口特性与选择适茬作物,然而受制于后茬作物的反应而难免存在特异性,以及不能明示区域主栽作物间互为前茬的轮作效果。有****以经济效益作为指标,评价轮作模式的产出效果。高盼等^[10]比较了春玉米→大豆及春玉米→春玉米模式,表明轮作大豆收益比连作春玉米减少2 503元/hm²;惠言^[11]对冬小麦—夏棉花、冬小麦—夏玉米、冬小麦—夏大豆和冬苜蓿—夏玉米4种轮作模式进行了比较,综合5年结果表明,小麦—玉米模式年均收益最高,较小麦—棉花、苜蓿—玉米、小麦—大豆分别提高17.08%、65.1%和34.89%（P<0.01）。李梅峰等^[12]研究表明,黑麦草—青贮玉米较油菜—水稻净收益增加1.35倍。吴艳飞等^[13]比较了大蒜—黄瓜→黄瓜—大蒜（模式1）、菠菜—白菜—黄瓜→番茄—菠菜—白菜（模式2）、休闲→黄瓜‖大蒜→黄瓜—休闲（模式3）和休闲—黄瓜→黄瓜→休闲（对照）4种轮作模式的经济效益,其中模式2经济收益最高,为22.07元/m²,模式1、模式3次之,3种轮作模式较对照收益提高3%—27%。以效益为指标,优选轮作模式对指导生产实践有直接作用,但价格的波动与变化,会导致适用轮作模式的不确定性,对新情景与需求下的轮作模式的开发难以预判。有****采用土地当量比（LER）指标^{[14,15,16,17,18,19,20,21,22,23]},评价轮作的产出效果。WILLEY等^[14]首先提出了土地当量比（land equivalent ratio,LER）的概念,研究花生和谷子间作系统的土地资源利用效果,以花生和谷子单作为对照,籽粒产量为目标,间作系统的LER值为1.26^[15]。张立峰等^[21]在冀西北地区采用土地当量比指标,研究了春小麦、莜麦、豌豆、亚麻、马铃薯等5种作物轮作产出的效果,在所有的轮作组合中,莜麦→亚麻的土地当量比最高,为1.257,表明在相同条件下,获取莜麦→亚麻轮作中各作物同等产量,所需要两作物连作种植的耕地面积之和是轮作的1.257倍。刘玉华等^[22,23]以单作一熟农田为对照,评价了复种、间作及轮作种植方式的产出效果,定量分析表明,3种种植方式的土地当量比分别为1.68、1.38和1.21,即3种种植方式的土地利用效率分别较单作提高68%,38%和21%。土地当量比指标客观、间接地反映了轮作的效果,但不能给出效果产生的茬口间作用机制,以及满足生产需求的预期倒茬组合。【本研究切入点】针对前人研究中存在的问题,以生态学种群间相互关系为理论基础^[24],以冀西北寒旱区传统主栽作物为供试材料,年内供试作物互为前茬,探索不同前茬对同一作物产量的影响;年际间重复,直接客观地评价区域内主栽作物相互轮作时茬口间的相互关系及其产出效果。【拟解决的关键问题】面对冀西北寒旱区农田作物种类多样、气候干旱少雨、土壤粗骨贫瘠的现状,探索草甸栗钙土及砂质栗钙土两类农田传统主栽作物间相互轮作时,不同作物间茬口关系及其产量效应,优选出区域稳产增产的作物轮作组合,为冀西北寒旱区农田资源均衡利用及年际间作物时序有效配置提供理论与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2015—2018年在河北省张家口市张北县的河北农业大学张北试验站（41°09′N,114°42′E）进行。试验区平均海拔1 486 m,年均降水量382.5 mm,年均温3.9℃,区域气候冷凉,无霜期135 d,≥0℃积温2 810.6℃·d,≥10℃积温2 426℃·d^[25],属于高寒半干旱生态类型区。供试土壤为草甸栗钙土（滩地）及砂质栗钙土（梁地）,两类农田0—20 cm耕层土壤全氮含量分别为1.09、0.7 g·kg^-1,全磷含量分别为0.54、0.23 g·kg^-1,全钾含量分别为22.03、15.12 g·kg^-1,有机质含量分别为18.53、10.79 g·kg^-1,碱解氮含量分别为80.68、58.37 mg·kg^-1,速效磷含量分别为34.1、19.87 mg·kg^-1,速效钾含量分别为76.63、57.06 mg·kg^-1。

1.2 试验材料

供试作物为当地主栽的喜凉作物,马铃薯（Solanum tuberosum）品种为‘小白花’,甜菜（Beta vulgarwas L.）品种为‘KWH6231’,莜麦（Avena sativa L.）品种为‘坝莜1号’,青饲玉米（Zea mays L.）品种为‘巡青518’,饲用谷子（SetariaitalicaL. Beauv）品种为‘张杂5号’,亚麻（Linumusitatwassimum L.）、蚕豆（Viciafaba L.）选用当地农家品种。各作物的施肥量及播种和收获日期见表1。

Table 1
表1
表1各轮作试验采用作物及其施肥量、播种和收获期
Table 1Crops, fertilizing amount, sowing and harvesting time in the experiments

土壤类型 Soil type	作物 Crops	施肥量 Fertilizing amount (kg·hm-2)		播种和收获期Sowing and harvesting date (M-D)
				2016			2017			2018
		N	P	播种 Sowing	收获 Harvesting		播种 Sowing	收获 Harvesting		播种 Sowing	收获 Harvesting
草甸栗钙土 Meadow chestnut soil	马铃薯Potato	213.74	55.94	05-02	08-25		04-25	09-16		04-28	09-12
	蚕豆Faba bean	208.12	46.91	05-04	08-24		05-19	08-26		05-15	09-09
	玉米Forage maize	321.97	46.91	05-22	08-26		05-19	09-11		05-15	09-15
	莜麦Oat	242.91	25.67	05-21	09-03		05-25	09-08		05-23	09-01
	甜菜Beet	267.88	70.16	05-25	10-01		05-27	10-01		05-29	10-03
砂质栗钙土 Sandy chestnut soil	马铃薯Potato	161.05	42.19	05-01	08-27		04-25	09-15		04-26	09-11
	亚麻Flax	64.31	18.95	05-22	08-28		05-20	09-01		05-23	08-28
	谷子Forage millet	257.35	37.44	05-29	09-22		05-10	09-12		05-18	09-14
	莜麦Oat	244.54	40.24	05-21	09-07		05-25	09-07		05-23	08-31
	甜菜Beet	213.80	55.98	05-24	09-30		05-27	10-02		04-26	09-11

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1.3 试验设计

试验在冀西北寒旱区砂质栗钙土和草甸栗钙土两类农田上进行。2014年种植莜麦匀地。试验中砂质栗钙土及草甸栗钙土农田分别选取了马铃薯、甜菜、莜麦、亚麻、饲用谷子及马铃薯、甜菜、莜麦、饲用玉米、蚕豆各5种供试作物,采用交叉式设计的种植方式。2015年分别在两类农田上创建了5种供试作物的前茬,2016—2018年开展了作物间互为前茬的轮作试验,以及供试作物的连作试验;年际间重复（试验设计见表2）。各试验区设有20个轮作田区与5个连作田区共计25个田区。草甸栗钙土田试验田区面积为120 m²,试验区面积3 000 m²。砂质栗钙土田试验田区面积80 m²,试验区面积2 000 m²。播前结合整地底施肥料,生育期内雨养旱作无灌溉。

Table 2
表2
表2试验设计与试验区作物种植
Table 2Experimental design and crop planting in the test area

试验小区 Experimental plot	草甸栗钙土田Meadow chestnut soil field				砂质栗钙土田Sandy chestnut soil field
	2015	2016	2017	2018	2015	2016	2017	2018
1	B	P	B	P	B	P	B	P
2	O	P	O	P	O	P	O	P
3	FM	P	FM	P	M	P	M	P
4	FB	P	FB	P	F	P	F	P
5	P	P	P	P	P	P	P	P
6	B	FB	B	FB	B	F	B	F
7	O	FB	O	FB	O	F	O	F
8	FM	FB	FM	FB	M	F	M	F
9	FB	FB	FB	FB	F	F	F	F
10	P	FB	P	FB	P	F	P	F
11	B	FM	B	FM	B	M	B	M
12	O	FM	O	FM	O	M	O	M
13	FM	FM	FM	FM	M	M	M	M
14	FB	FM	FB	FM	F	M	F	M
15	P	FM	P	FM	P	M	P	M
16	B	O	B	O	B	O	B	O
17	O	O	O	O	O	O	O	O
18	FM	O	FM	O	M	O	M	O
19	FB	O	FB	O	F	O	F	O
20	P	O	P	O	P	O	P	O
21	B	B	B	B	B	B	B	B
22	O	B	O	B	O	B	O	B
23	FM	B	FM	B	M	B	M	B
24	FB	B	FB	B	F	B	F	B
25	P	B	P	B	P	B	P	B

P: Potato; FB: Faba bean; FM: Forage maize; O: Oat; B: Beet; F: Flax; M: Millet
P：马铃薯;FB：蚕豆;FM：饲用玉米;O：莜麦;B：甜菜;F：亚麻;M：饲用谷子

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1.4 测定项目和方法

1.4.1 产量测定 每个试验田区分为取样区和测产区。取样区供各作物不同生育阶段生物性状调查取样,测产区去掉保护行后实收测定产量。

1.4.2 轮作茬口关系评价 以生态学中种群间基本关系为依据^[24],在冀西北寒旱区农田轮作试验基础上,对轮作产量效果做出评价。以供试作物连作平均产量为对照,轮作平均产量低于对照的轮作组合为 “偏害轮作”,以 “-”表示;互为前茬产量均低于对照的轮作组合为“互害轮作”,以“--”表示;产量与对照相同的轮作组合为“中性轮作”,以“0”表示;产量高于对照的轮作组合为“偏利轮作”,以“+”表示;互为前茬产量均高于对照的轮作组合为“互利轮作”,以“++”表示。

1.4.3 数据统计 试验数据采用Excel 2007与SPSS进行整理分析。

2 结果

2.1 草甸栗钙土农田不同前茬各作物的经济产量

草甸栗钙土田2016—2018年不同茬口的各作物轮作与连作平均经济产量、年际间变幅及不同茬口处理间各作物产量差异显著性分析见表3。与马铃薯连作相比,不同前茬马铃薯的经济产量为4 511.95—5 532.83 kg·hm^-2,较连作提高了58%—94%,蚕豆茬、玉米茬、莜麦茬和甜菜茬马铃薯产量明显高于连作（P<0.10）,其中,莜麦茬、玉米茬的马铃薯较连作产量差异达到显著水平（P<0.05）;蚕豆、玉米、莜麦、甜菜等4作物为前茬时,其后茬马铃薯经济产量差异不显著。可见,马铃薯在草甸栗钙土农田宜轮作。

Table 3
表3
表32016-2018年草甸栗钙土农田不同前茬的各作物平均经济产量
Table 3Average economic yield of different crop rotations of meadow chestnut soil field in 2016-2018 (kg·hm^-2)

后茬作物 Succeeding crop	前茬作物Previous crop
	马铃薯Potato	蚕豆Faba bean	玉米Forage maize	莜麦Oat	甜菜Beet
马铃薯Potato	2852.34±739.97aA	4511.95±992.87bAB	5071.08±1399.53bB	5532.83±1174.21bB	4541.19±1356.91bAB
蚕豆Faba bean	1741.89±465.88abA	1583.96±191.93abA	2259.55±1029.6bA	1647.64±190.78abA	1338.10±420.28aA
玉米Forage maize	17042.13±3180.76aA	15943.61±1593.10aA	15221.82±2753.93aA	14228.26±3259.53aA	12400.59±4496.71aA
莜麦Oat	2615.22±536.36bB	2250.27±351.03abAB	2200.68±445.65abAB	1541.59±409.38aA	1788.30±662.93aAB
甜菜Beet	11007.97±1535.99cB	10076.49±789.28cB	10107.38±1316.53cB	9181.86±386.43bB	7187.91±1205.40aA

Different lower letters indicate significant difference (P<0.10), different capital letters indicate significant difference (P<0.05). The same as below
同一行中不同小写字母代表差异明显（P<0.10）,不同大写字母代表差异显著（P<0.05）。下同

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与蚕豆连作相比,甜菜茬蚕豆经济产量为1 338.10 kg·hm^-2,仅为连作产量的84%,莜麦茬、马铃薯茬、玉米茬蚕豆的产量分别为1 647.64、1 741.89、2 259.55 kg·hm^-2,较连作分别提高了4%、10%、43%;玉米茬与甜菜茬蚕豆产量差异明显（P<0.10）。与马铃薯不同,各作物茬口的蚕豆产量与连作相比均未达到差异显著水平。蚕豆在草甸栗钙土田对不同茬口的反应不敏感。

与玉米连作相比,莜麦茬、甜菜茬的玉米产量分别为14 228.26 kg·hm^-2和12 400.59 kg·hm^-2,仅为连作的93%和81%,蚕豆茬、马铃薯茬玉米的产量分别为15 943.61 kg·hm^-2和17 042.13 kg·hm^-2,较连作提高了5%和12%,但不同前茬的玉米产量差异不明显。表明玉米在草甸栗钙土农田耐连作。

与莜麦连作相比,不同前茬莜麦的经济产量为1 788.30—2 615.22 kg·hm^-2,较连作提高了16%—70%;马铃薯茬莜麦与连作相比差异达到显著水平（P<0.05）,马铃薯茬与甜菜茬莜麦的产量差异明显（P<0.10）。

与甜菜连作相比,不同前茬甜菜的经济产量为 9 181.56—11 007.97 kg·hm^-2,较连作提高了28%—53%,马铃薯茬、蚕豆茬、玉米茬和莜麦茬甜菜产量均显著高于连作甜菜的产量（P<0.05）;马铃薯茬、蚕豆茬和玉米茬的甜菜产量明显高于莜麦茬（P<0.10）。甜菜在草甸栗钙土农田宜轮作。

2.2 砂质栗钙土农田不同前茬各作物的经济产量

砂质栗钙土田2016—2018年不同茬口的各作物经济产量、年际间变幅及不同茬口处理间各作物产量差异显著性分析结果表明,与马铃薯连作相比,不同前茬的马铃薯经济产量在3 773.71—4 318.84 kg·hm^-2,较连作提高了5%—36%,莜麦茬马铃薯显著高于连作（P<0.05）;虽然其他茬口的马铃薯与连作相比,有不同程度的增产效果,但差异并不明显（表4）。

Table 4
表4
表42016—2018年砂质栗钙土农田不同前茬各作物的平均经济产量
Table 4Average economic yield of different crop rotations of sandy chestnut soil field in 2016-2018 (kg·hm^-2)

后茬作物 Succeeding crop	前茬作物Previous crop
	马铃薯Potato	亚麻Flax	谷子Forage millet	莜麦Oat	甜菜Beet
马铃薯Potato	3112.98±590.53aA	4010.72±930.10abAB	3773.71±550.18abAB	4318.84±725.18bB	3970.45±280.77abAB
亚麻Flax	1289.42±138.85aA	1225.87±158.33aA	1157.65±169.49aA	1325.84±207.95aA	1211.34±79.68aA
谷子Forage millet	7746.90±2732.56aA	7186.10±2696.62aA	5947.81±1165.48aA	6225.64±1257.66aA	5930.60±1796.59aA
莜麦Oat	2001.59±766.46aA	1890.33±677.62aA	1639.54±461.51aA	1734.93±732.97aA	1978.40±522.85aA
甜菜Beet	8666.19±2134.00 bA	7825.86±457.90abA	7214.63±981.98abA	7700.16±1252.81abA	6367.97±1655.00aA

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不同前茬对甜菜产量的影响与马铃薯类似。与甜菜连作相比,不同前茬甜菜的经济产量为7 214.63—8 666.19 kg·hm^-2,较连作提高了13%—36%,马铃薯茬甜菜产量明显高于连作（P<0.10）,其他茬口与连作相比差异不明显,但考虑到各前茬对甜菜有程度不同的增产效果,表明区域内砂质栗钙土田甜菜不宜连作。

与亚麻连作相比,谷子茬、甜菜茬亚麻经济产量为连作的94%、99%,马铃薯茬、莜麦茬的亚麻经济产量分别为1 289.42 kg·hm^-2、1 325.84 kg·hm^-2,较连作增产5%、8%。统计分析表明,不同前茬亚麻产量间差异不明显。

与谷子连作相比,甜菜茬谷子的经济产量为 5 930.60 kg·hm^-2,较连作低17.21 kg·hm^-2,莜麦茬、亚麻茬、马铃薯茬谷子的经济产量分别为6 225.64、7 186.10和7 746.9 kg·hm^-2,较连作提高了5%、21%和30%,不同前茬的谷子产量间差异不明显。

不同前茬对莜麦产量的影响与谷子类似。与莜麦连作相比,谷子茬莜麦的经济产量1 639.54 kg·hm^-2,为连作的95%,其它前茬莜麦的经济产量较连作有不同程度的提高,增幅为9%—15%,不同前茬莜麦产量与连作间差异不明显著。表明在砂质栗钙土农田,莜麦较耐连作。

2.3 草甸栗钙土农田不同作物轮作茬口关系的评价

以2016—2018年各作物轮作平均经济产量与连作相比,采用轮作茬口关系评价方法,得到草甸栗钙土农田不同作物轮作茬口关系效应（表5）。可以看出,草甸栗钙土农田马铃薯、蚕豆、玉米、莜麦、甜菜等5种作物相互间进行轮作与连作时,20种轮作方式中有17种轮作方式经济产量高于连作,轮作与连作产量的比值为1.04—1.94,表现为偏利轮作;甜菜茬蚕豆、莜麦茬玉米、甜菜茬玉米等3种轮作倒茬方式的轮作与连作经济产量比值均小于1,分别为0.84、0.93、0.81,表现为偏害轮作。

Table 5
表5
表5草甸栗钙土农田不同作物轮作茬口关系效应
Table 5Effect of rotation of different crops on meadow chestnut soil field

作物 Crop	马铃薯茬 Stubble of potato			蚕豆茬 Stubble of faba bean			玉米茬 Stubble of forage maize			莜麦茬 Stubble of oat			甜菜茬 Stubble of beet
	比值 Ratio	效应 Effect	类型 Type	比值 Ratio	效应 Effect	类型 Type	比值 Ratio	效应 Effect	类型 Type	比值 Ratio	效应 Effect	类型 Type	比值 Ratio	效应 Effect	类型 Type
马铃薯 Potato	1.00	CK		1.58	+	偏利Commensalism	1.78	+	偏利Commensalism	1.94	+	偏利Commensalism	1.59	+	偏利Commensalism
蚕豆 Faba bean	1.10	+	偏利Commensalism	1.00	CK		1.43	+	偏利Commensalism	1.04	+	偏利Commensalism	0.84	-	偏害Amensalism
玉米 Forage maize	1.12	+	偏利Commensalism	1.05	+	偏利Commensalism	1.00	CK		0.93	-	偏害Amensalism	0.81	-	偏害Amensalism
莜麦 Oat	1.70	+	偏利Commensalism	1.46	+	偏利Commensalism	1.43	+	偏利Commensalism	1.00	CK		1.16	+	偏利Commensalism
甜菜 Beet	1.53	+	偏利Commensalism	1.40	+	偏利Commensalism	1.41	+	偏利Commensalism	1.28	+	偏利Commensalism	1.00	CK

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2.4 砂质栗钙土农田不同作物轮作茬口关系的评价

以2016—2018年各作物轮作平均经济产量与连作相比,采用轮作茬口关系评价方法,得到砂质栗钙土农田不同作物轮作茬口关系效应（表6）。

Table 6
表6
表6砂质栗钙土农田不同作物轮作茬口关系效应
Table 6Effect of rotation of different crops on sandy chestnut soil field

作物 Crops	马铃薯茬 Stubble of potato			亚麻茬 Stubble of flax			谷子茬 Stubble of forage millet			莜麦茬 Stubble of oat			甜菜茬 Stubble of beet
	比值 Ratio	效应 Effect	类型 Type	比值 Ratio	效应 Effect	类型 Type	比值 Ratio	效应 Effect	类型 Type	比值 Ratio	效应 Effect	类型 Type	比值 Ratio	效应 Effect	类型 Type
马铃薯 Potato	1.00	CK		1.29	+	偏利Commensalism	1.21	+	偏利Commensalism	1.39	+	偏利Commensalism	1.28	+	偏利Commensalism
亚麻 Flax	1.05	+	偏利 Commensalism	1.00	CK		0.94	-	偏害Amensalism	1.08	+	偏利Commensalism	0.99	-	偏害Amensalism
谷子 Forage millet	1.30	+	偏利Commensalism	1.21	+	偏利Commensalism	1.00	CK		1.05	+	偏利Commensalism	1.00	0	中性 Neutal interaction
莜麦 Oat	1.15	+	偏利Commensalism	1.09	+	偏利Commensalism	0.95	-	偏害Amensalism	1.00	CK		1.14	+	偏利Commensalism
甜菜 Beet	1.36	+	偏利Commensalism	1.23	+	偏利Commensalism	1.13	+	偏利Commensalism	1.21	+	偏利Commensalism	1.00	CK

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由表6可以看出,砂质栗钙土农田马玲薯、亚麻、谷子、莜麦、甜菜等5种作物相互间进行轮作与连作时,20种轮作方式中,16种轮作方式的轮作经济产量高于连作,轮作与连作产量比值为1.05—1.39,表明砂质栗钙土农田此16种轮作倒茬方式,较连作均有不同程度的增产作用,为偏利轮作。谷子茬亚麻、谷子茬莜麦和甜菜茬亚麻等3种轮作方式的轮作经济产量低于连作,轮作与连作产量比值为0.94—0.99,表明此3种为偏害轮作。甜菜茬谷子轮作方式的轮作产量与连作相当,为中性轮作。

2.5 冀西北寒旱区农田轮作类型的优选

依据冀西北寒旱区两类农田不同作物轮作倒茬与连作的茬口效应关系,结合区域主栽作物的生物学特性,以连作为对照,以经济产量为目标,优化出区域不同类型农田的作物轮作组合（表7）。可以看出,草甸栗钙土农田上马铃薯与其他供试作物所组成的4个轮作组合8种轮作方式,蚕豆与玉米、莜麦所组成的2个轮作组合4种轮作方式,以及莜麦与甜菜1个轮作组合2种轮作方式均为互利轮作。砂质栗钙土农田上马铃薯与其他供试作物所组成的4个轮作组合8种轮作方式,莜麦与亚麻、甜菜所组成的2个轮作组合4种轮作方式为互利轮作。草甸栗钙土农田上蚕豆茬甜菜、玉米茬莜麦、玉米茬甜菜及砂质栗钙土农田上谷子茬甜菜、亚麻茬谷子、莜麦茬谷子、亚麻茬甜菜等7种轮作方式为偏利轮作。砂质栗钙土农田上甜菜茬谷子为中性轮作;草甸栗钙土农田上甜菜茬蚕豆、莜麦茬玉米、甜菜茬玉米以及砂质栗钙土农田上谷子茬亚麻、谷子茬莜麦、甜菜茬亚麻等6种轮作方式为偏害轮作。

Table 7
表7
表7冀西北寒旱区不同类型农田的轮作组合效应
Table 7Different rotation patterns and effects on different fields in the cold and arid region of northwestern Hebei province

土壤类型 Soil type	轮作类型Rotation patterns
	互利轮作（++） Positive interaction rotation（++）	偏利轮作（+） Commensalism rotation （+）	中性轮作（0） Neutral interaction rotation（0）	偏害轮作（-） Amensalism rotation （-）	互害轮作 （--） Negative interaction rotation（--）
草甸栗钙土 Meadow chestnut soil	马铃薯→蚕豆 Potato →faba bean 马铃薯→莜麦 Potato →oat 马铃薯→甜菜 Potato →beet 马铃薯→玉米 Potato →forage maize 蚕豆→玉米 Faba bean →forage maize 蚕豆→莜麦 Faba bean →oat 莜麦→甜菜 Oat →beet	蚕豆茬甜菜 Beet after faba bean 玉米茬莜麦 Oat after forage maize 玉米茬甜菜 Beet after forage maize	无 Nil	甜菜茬蚕豆 Faba bean after beet 莜麦茬玉米 Forage maize after oat 甜菜茬玉米 Forage maize after beet	无 Nil
砂质栗钙土 Sandy chestnut soil	马铃薯→莜麦 Potato →oat 马玲薯→亚麻 Potato →flax 马铃薯→谷子 Potato →forage millet 马铃薯→甜菜 Potato →beet 莜麦→亚麻 Oat →flax 甜菜→莜麦 Beet →oat	谷子茬甜菜 Beet after forage millet 亚麻茬谷子 Forage millet after flax 莜麦茬谷子 Forage millet after oat 亚麻茬甜菜 Beet after flax	甜菜茬谷子 Forage millet after beet	谷子茬亚麻 Flax after foragemillet 谷子茬莜麦 Oat after forage millet 甜菜茬亚麻 Flax after beet	无 Nil

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比较两类农田的茬口效应关系表明,草甸栗钙土农田偏利轮作方式占全部轮作方式的85%,其中有7种互利轮作组合,偏害轮作方式占全部轮作方式的15%。砂质栗钙土农田偏利轮作方式占全部轮作方式的80%,其中有6种互利轮作组合,偏害轮作方式占全部轮作方式的15%,中性轮作方式占全部轮作方式的5%。冀西北寒旱区草甸栗钙土农田土壤有机质及有效养分含量高、土壤蓄水保肥能力强、土体水肥资源空间变异小的属性,决定了区域主栽作物间相互轮作倒茬具有良好的轮作效果,而砂质栗钙土农田土壤有机质及有效养分含量低、土壤蓄水保肥能力弱、土体水肥资源空间变异大的属性,决定了区域主栽作物间相互轮作倒茬的轮作效果相对不明显。

3 讨论

马铃薯是冀西北寒旱区重要的粮经饲多用作物,面积大、用途广,致使其在农田生产中的连作日趋严重,产量高消耗养分多、土传病虫害严重等成为马铃薯连作的主要障碍。马铃薯连作使得枯萎病、黑痣病病情加剧甚至发病率成倍增加^[26,27],随连作年限的延长,产量大幅度下降^[28]。李国庆^[29]在连作障碍的土壤微生物生态研究进展中指出,马铃薯连作障碍的主要原因是土壤微生物区系变化、土壤酶变化、植物化感自毒作用,并提出莜麦茬马铃薯增产效果最佳。梁烜赫^[30]提出种植马铃薯必须轮作倒茬,最好的前茬作物为禾谷类作物,麦茬优先,玉米和谷子也可。本研究中,在冀西北寒旱区的两类农田上,供试作物所有马铃薯参与的轮作组合均为互利轮作,与前人研究的结果一致,说明马铃薯在冀西北寒旱区生产中具有很好的轮作效果。

关于喜温青饲玉米、谷子轮作倒茬的研究方面,张伟等^[31]在山西中部半干旱区不同前茬对旱地玉米水分利用效率及产量效应中的研究表明,只有大豆茬的玉米产量显著高于连作,马铃薯茬和甘蓝茬玉米产量均低于连作,但差异没有达到显著水平。观察发现,甘蓝茬玉米在生长前期茎基部呈现出暗紫色,表明生长过程中受到了一定的胁迫。本试验中甜菜茬玉米也有类似表现,其原因与甜菜茬的玉米生长迟缓,植株矮小,更易受到低温的胁迫,由此产生了偏害效应有关。赵翔^[32]在河北坝上地区不同前作对青贮玉米产量影响的研究表明,最适宜种植青饲玉米的前茬作物依次是蚕豆、亚麻、马铃薯,且建议在坝上实行青饲玉米与马铃薯轮作倒茬,以解决因重茬种植马铃薯产量和品质下降的问题,实现马铃薯和青饲玉米效益的双赢。本研究中,马铃薯与玉米、谷子及蚕豆与玉米轮作组合为互利轮作,亚麻茬谷子为偏利轮作,但谷子茬亚麻、甜菜茬玉米、莜麦茬玉米为偏害轮作,

与前人研究结果基本一致。

4 结论

冀西北寒旱区草甸栗钙土田中,马铃薯→莜麦（P<0.05）、马铃薯→甜菜（P<0.10）表现互利轮作;玉米茬马铃薯、莜麦茬甜菜、蚕豆茬甜菜、玉米茬甜菜等4种轮作方式（P<0.05）,以及蚕豆茬马铃薯（P<0.10）为偏利轮作,生产中可以应用。甜菜茬蚕豆、甜菜茬玉米、莜麦茬玉米等3种轮作方式为偏害轮作,生产中不宜使用。在砂质栗钙土农田,莜麦茬马铃薯（P<0.05）、马铃薯茬甜菜（P<0.10）2种轮作方式为偏利轮作;谷子茬亚麻、谷子茬莜麦、甜菜茬亚麻为偏害轮作。

（责任编辑 杨鑫浩）

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高寒干旱、土瘠地薄的生态环境与乏力的社会投入，使高寒半干旱农牧交错带面临生态恶化、粮草短缺、经济贫困三大问题。本文在分析了区域资源生产潜力及其影响因素后，提出了通过农田增施化肥，草地人工栽培开发土地资源初级生产潜力；面向温带市场发展蔬菜生产，开发区域冷凉资源生产潜力的关键技术。文章还进一步讨论了区域农牧业发展所要解决的科学问题及其开发前景。
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2002-2004年对宁南旱 区不同生长年限紫花苜蓿土壤理化性状和紫花苜蓿-谷子轮作进行了研究。结果表明,随着紫花苜蓿生长年限延长,土壤生态环境得到改善。紫花苜蓿3~22年生 期间,0~100 cm土壤容重减少了0.213 g/cm3,孔隙度增加8.03%,饱和持水率增加14.17%,持水能力增强。6~22年生期间,0~60 cm土层有机质和碱解氮平均含量分别增加1.60 g/kg和11.02 mg/kg,pH值降低了0.09,为轮作作物生长创造了良好的土壤环境。紫花苜蓿轮作年份越早,土壤水分恢复效果越好,轮作作物水分利用效率越高;反 之,紫花苜蓿生长时间过长,轮作后不利于土壤水分的恢复。6,10和22年生紫花苜蓿地轮作谷子收获后,0~200 cm土壤水分恢复量分别为63.06,55.22和-42.55 mm,轮作谷子产量分别为1 725.95,1 485.80和1 560.75 kg/hm2,水分利用效率分别为12.011 6,8.432 5和5.816 1 kg/mm.hm2。为使旱区农地有限的土壤水分达到合理、高效及可持续利用,取得较大的经济效益、生态效益和社会效益,紫花苜蓿实行草粮轮作的最适宜年 限在5~6年生。
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为了评价苜蓿翻耕后进行不同轮作模式的水分适应性和经济效益，提出黄土高原区生态效益和经济效应较好的草田轮作模式。该文测定了6 a生苜蓿草地翻耕后轮作农田和休闲地的土壤水分及作物产量，并进行经济效益分析。结果表明，不同草田轮作模式的土壤水分恢复作用存在差异。苜蓿地轮作第2年收获后，以苜蓿-休闲-休闲模式土壤水分状况最好，0～300 cm土层土壤水分已接近连作农田水平，且100～340 cm土层土壤水分较耕前出现了恢复现象；而苜蓿-冬小麦-冬小麦模式最差，土壤水分恢复层出现在120～320 cm土层；6 a生苜蓿地翻耕后经过2 a轮作，0～500 cm土层土壤水分仍未达到连作农田水平。轮作2 a冬油菜平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬油菜分别增加了34.9%、44.4%（P＜0.05），轮作2 a冬小麦平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬小麦分别提高了45.0%、42.9%（P＜0.05）；效益分析表明，轮作2 a冬小麦的平均产投比是连作2 a冬小麦的近1.5倍，是轮作2 a冬油菜的2.5倍，是连作2 a冬油菜的3.4倍，6 a生苜蓿地翻耕后轮作冬小麦比轮作冬油菜具有更高经济效益。该研究结果为黄土高原苜蓿草地可持续利用，建立稳定的旱地农业生态系统提供了理论依据。
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草田轮作后,土壤的生物及理化性状明显改善,豆科饲草茬地对春小麦增产效果显著,复种豆科茬地种植秋作物,增产幅度比春小麦增产明显;作物在生长前期套种饲草后,套种豆科饲草的比对照普遍增产,而套种禾本科饲草种植玉米的比对照减产;在粪肥用量较多时,化肥的增产有限,粮食增产中80%以上是施粪肥获得的.草田轮作不仅为农区养殖业提供大量优质饲草,而且能改善土壤的理化和生物性状,对粮食作物有显著的增产作用.
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当前东北地区农业生产面临严重的生态环境挑战,在此背景下,该研究利用轮作定位试验和农户调研数据,从两个层面对粮豆轮作技术的"减肥增效"效应展开实证分析。研究结果显示:与已有研究一致,粮豆轮作能够增加玉米和大豆单产,减少大豆农药施用量和玉米化肥施用量。其中,和非轮作相比,轮作的大豆产量高325.65kg·hm~(-2),玉米产量高803.81 kg·hm~(-2),节省大豆农药投入费用42元·hm~(-2),节省玉米化肥投入量117 kg·hm~(-2)。总体而言粮豆轮作技术具有"减肥增效"的生态效应。该研究结果为推广粮豆轮作技术和制定合理的轮作补贴标准提供了科学依据。
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生态学报, 2012,32(15):4827-4835.
DOI:10.5846/stxb201107221085URLMagsci [本文引用: 1]
研究旱作条件下豆科绿肥轮作影响旱地小麦产量变化的作物营养生态机制,对优化旱地作物种植施肥制度,促进水分资源高效利用、土壤培肥、作物增产有重要意义。通过两年定位试验,分析了与不同豆科作物轮作引起的后茬小麦产量变化及其与干物质、氮磷钾养分累积、转移的关系。结果表明:与秋豆轮作的第一季,小麦籽粒产量无显著变化,但第二季小麦产量提高23.4%;与绿豆轮作,两季产量分别降低19.2%和4.4%;与大豆轮作,产量无显著变化。与秋豆轮作增加了小麦花后干物质及氮、磷养分累积,和对照相比分别增加了35.1%,128.8%和14.0%,而与大豆和绿豆轮作花后干物质累积分别降低26.7%和17.0%,花后氮累积分别降低44.2%和24.4%,花后磷累积与对照相比无显著差异。与此对应,秋豆-小麦轮作,其后茬小麦花后干物质及养分累积对产量形成的贡献显著增加,茎叶花前累积氮、磷向籽粒的转移对产量的贡献明显小于大豆-小麦和绿豆-小麦轮作处理。与氮、磷不同,小麦茎叶花前累积钾素向籽粒转移的同时,花后植株钾素没有累积,反而明显损失,其中与秋豆轮作的小麦花后植株钾素损失量较小,为3.8 kg/hm²,籽粒钾素占转移钾的81.0%;休闲或与大豆、绿豆轮作的小麦花后植株钾素损失较多,分别为10.9,12.6和5.5kg/hm²,籽粒钾素占转移钾的52.9%,52.9%和66.8%。与秋豆-小麦轮作处理小麦增产的主要原因是花后植株能累积更多干物质和氮、磷养分,减少了花前累积于茎叶的钾素在花后的损失。
YANG N, ZHAO H B, WANG Z H, ZHANG D B, GAO Y J . Accumulation and translocation of dry matter and nutrients of wheat rotated with legumes and its relation to grain yield in a dryland area
Acta Ecologica Sinica, 2012,32(15):4827-4835. (in Chinese)
DOI:10.5846/stxb201107221085URLMagsci [本文引用: 1]
研究旱作条件下豆科绿肥轮作影响旱地小麦产量变化的作物营养生态机制,对优化旱地作物种植施肥制度,促进水分资源高效利用、土壤培肥、作物增产有重要意义。通过两年定位试验,分析了与不同豆科作物轮作引起的后茬小麦产量变化及其与干物质、氮磷钾养分累积、转移的关系。结果表明:与秋豆轮作的第一季,小麦籽粒产量无显著变化,但第二季小麦产量提高23.4%;与绿豆轮作,两季产量分别降低19.2%和4.4%;与大豆轮作,产量无显著变化。与秋豆轮作增加了小麦花后干物质及氮、磷养分累积,和对照相比分别增加了35.1%,128.8%和14.0%,而与大豆和绿豆轮作花后干物质累积分别降低26.7%和17.0%,花后氮累积分别降低44.2%和24.4%,花后磷累积与对照相比无显著差异。与此对应,秋豆-小麦轮作,其后茬小麦花后干物质及养分累积对产量形成的贡献显著增加,茎叶花前累积氮、磷向籽粒的转移对产量的贡献明显小于大豆-小麦和绿豆-小麦轮作处理。与氮、磷不同,小麦茎叶花前累积钾素向籽粒转移的同时,花后植株钾素没有累积,反而明显损失,其中与秋豆轮作的小麦花后植株钾素损失量较小,为3.8 kg/hm²,籽粒钾素占转移钾的81.0%;休闲或与大豆、绿豆轮作的小麦花后植株钾素损失较多,分别为10.9,12.6和5.5kg/hm²,籽粒钾素占转移钾的52.9%,52.9%和66.8%。与秋豆-小麦轮作处理小麦增产的主要原因是花后植株能累积更多干物质和氮、磷养分,减少了花前累积于茎叶的钾素在花后的损失。

[9] 宋树慧 . 不同前茬对马铃薯生育及土壤特性的影响
[D]. 内蒙古: 内蒙古农业大学, 2014.
[本文引用: 1]

SONG S H . Effects of different preceding crops on growth and soil properties of potato
[D]. Inner Mongolia: Inner Mongolia Agricultural University, 2014. ( in Chinese)
[本文引用: 1]

[10] 高盼, 刘玉涛, 王宇先, 杨慧莹, 徐莹莹, 王俊河, 徐婷 . 半干旱区玉米-大豆轮作对土壤物理性质和化学性质的影响
黑龙江农业科学, 2018(9):23-26.
[本文引用: 1]

GAO P, LIU Y T, WANG Y X, YANG H Y, XU Y Y, WANG J H, XU T . Effects of maize soybean rotation on physical and chemical properties of soil in semi-arid area
Heilongjiang Agricultural Sciences, 2018(9):23-26. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[11] 惠言 . 华北平原以豆科为基础的轮作方式对农作物产量和土壤理化性质的影响
[D]. 开封: 河南大学, 2017.
[本文引用: 1]

HUI Y . Crop yields and soil physiochemical properties in response to legume-based cropping rotation in North China Plain
[D]. Kaifeng: Henan University, 2017. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[12] 李梅峰, 李元华, 程明军, 王厚军, 严东海 . 青贮饲用玉米与黑麦草稻田轮作的经济效益分析
四川畜牧兽医, 2018,45(6):12-13.
URL [本文引用: 1]
<正>四川宣汉县作为南方现代草地畜牧业推进行动项目县之一,自2014年以来,通过改良草地和种植优质高产牧草,科学收获贮存牧草,科学饲喂肉牛,降低饲草料成本,实现了企业增效、农民增收。为了准确掌握种植青贮饲用玉米与黑麦草轮作的经济效益,与水稻-油菜轮作的经济效益进行了对比分析。1种植情况1.1种植地块选择2014年9月开始,在开展南方现代草地畜牧业推进行动项目实施的宣汉县蒙家沟,选择了5个具有代表性的水稻种植地
LI M F, LI Y H, CHENG M J, WANG H J, YAN D H . Economic benefit analysis of silage corn and ryegrass paddy rotation
Sichuan Animal & Veterinary Sciences, 2018,45(6):12-13. (in Chinese)
URL [本文引用: 1]
<正>四川宣汉县作为南方现代草地畜牧业推进行动项目县之一,自2014年以来,通过改良草地和种植优质高产牧草,科学收获贮存牧草,科学饲喂肉牛,降低饲草料成本,实现了企业增效、农民增收。为了准确掌握种植青贮饲用玉米与黑麦草轮作的经济效益,与水稻-油菜轮作的经济效益进行了对比分析。1种植情况1.1种植地块选择2014年9月开始,在开展南方现代草地畜牧业推进行动项目实施的宣汉县蒙家沟,选择了5个具有代表性的水稻种植地

[13] 吴艳飞, 张雪艳, 李元, 魏文杰, 高丽红 . 轮作对黄瓜连作土壤环境和产量的影响
园艺学报, 2008,35(3):357-362.
DOI:10.3321/j.issn:0513-353X.2008.03.007URLMagsci [本文引用: 1]
为了评价栽培制度对连作障碍土壤的修复效果，采用盆栽方式，设置休闲、轮作、间作等处理，以生产中常用的栽培制度即夏季休闲的连作制度为对照，研究各处理对连作8年黄瓜的温室土壤生物修复效果及对后茬黄瓜产量的影响。结果表明，夏季温室休闲期种植青蒜和菠菜及白菜的处理可以显著降低土壤盐分积累，增加土壤微生物数量，抑制镰刀菌的增殖；叶菜－黄瓜－番茄栽培制度较对照收益提高了26.3％，青蒜－黄瓜－黄瓜栽培制度较对照提高了11.6％，黄瓜间作青蒜年收益和对照相近。从本试验的结果来看，填闲和轮作栽培制度可显著改善土壤微生物组成，利于修复连作障碍的土壤。 <BR>
WU Y F, ZHANG X Y, LI Y, WEI W J, GAO L H . Influence of rotation on continuous cropping soil environment and cucumber yield
Acta Horticulturae Sinica, 2008,35(3):357-362. (in Chinese)
DOI:10.3321/j.issn:0513-353X.2008.03.007URLMagsci [本文引用: 1]
为了评价栽培制度对连作障碍土壤的修复效果，采用盆栽方式，设置休闲、轮作、间作等处理，以生产中常用的栽培制度即夏季休闲的连作制度为对照，研究各处理对连作8年黄瓜的温室土壤生物修复效果及对后茬黄瓜产量的影响。结果表明，夏季温室休闲期种植青蒜和菠菜及白菜的处理可以显著降低土壤盐分积累，增加土壤微生物数量，抑制镰刀菌的增殖；叶菜－黄瓜－番茄栽培制度较对照收益提高了26.3％，青蒜－黄瓜－黄瓜栽培制度较对照提高了11.6％，黄瓜间作青蒜年收益和对照相近。从本试验的结果来看，填闲和轮作栽培制度可显著改善土壤微生物组成，利于修复连作障碍的土壤。 <BR>

[14] WILLEY R W, OSIRU D S O . Studies on mixtures of maize and beans (Phaseolus vulgaris) with particular reference to plant population.
The Journal of Agricultural Science, 1972,79:517-529.
DOI:10.1017/S0021859600025909URL [本文引用: 2]
Two experiments are described in which the possible yield benefits of mixing maize and beans were examined under intensive farming conditions. A 090004replacement series090005 of pure maize, two-thirds maize/one-third beans, one-third maize/two-thirds beans and pure beans was used at four plant populations. A high level of nitrogen was applied on the maize to eliminate the effects of nitrogen transfer from the beans.Yields of the mixtures were up to 38% higher than could be achieved by growing the crops separately. It is concluded that this occurred because the mixtures achieved a greater utilization of environmental resources; it is suggested that, because of the marked height differences of the two crops, an increased utilization of light was probably a major contributing factor. The need for high populations in mixtures is indicated, partly because the largest yield increases were achieved at high populations and partly because the mixtures required a higher population pressure to produce their maximum yield.The maize was found to have the higher relative competitive ability, and this increased with increase in plant population pressure. It is suggested that this was probably due to the shading effect which the maize had on the beans. The effects of a change in relative competitive abilities, or in relative selling prices, on the optimum proportion of two species in a mixture are also considered.

[15] REDDY M S, WILLEY R W . Growth and resource use studies in intercrop of pearl millet groundnut
Field Crops Research, 1981,4:13-24.
DOI:10.1016/0378-4290(81)90050-2URL [本文引用: 2]
Growth and resource use data are presented for the sole crops and an intercrop of an 82-day millet and 105-day groundnut. The intercrop row arrangement was 1 millet: 3 groundnut and the within-row spacing of each crop was the same in sole crop and intercrop. In groundnut, yield/plant and yield components were similar in intercropping and sole cropping. In millet, on a per plant basis the dry matter accumulation, leaf area development and tiller production were all substantially greater in intercropping compared with sole cropping; final seed yield/plant was just over twice as high in intercropping, this being achieved by increases in heads/plant and seeds/head. Calculated on the basis of a Land Equivalent Ratio (LER) intercropping gave 28% more total dry matter (LER = 1.28) and 26% more reproductive yield (LER = 1.26) than growing the two crops separately; both these yield increases were statistically significant. There were even greater increases in the total leaf area index of the combined intercrop canopy (maximum LER = 1.39) but increases in the total root length of the combined rooting system were rather smaller (maximum LER = 1.18). The higher intercrop yield appeared to be achieved by an increased efficiency in converting light energy into dry matter and not by any increase in the amount of light energy intercepted. It is suggested that this increased efficiency may have been because the combined intercrop canopy resulted in light being more efficiently spread over a greater surface of leaf. Total water use was rather higher in intercropping and the total water use efficiency was improved because a greater proportion of the water was used by the crop rather than lost as evaporation from the soil surface. The LER values for total uptake of N, P and K in intercropping were 1.25, 1.28 and 1.26, respectively, indicating that the higher yield in intercropping was associated with a commensurately greater uptake of nutrients.

[16] 刘巽浩 . 耕作学. 北京:中国农业出版社, 1994: 117-120.
[本文引用: 1]

LIU X H . Farming System. Beijing: China Agricultural Press, 1994: 117-120. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[17] 刘玉华, 张立峰, 边秀举 . 土地当量比计算方法的改进与应用
河北农业大学学报, 1999,22(2):19-21.
URL [本文引用: 1]
土地当量比是评价种植制度效果的重要指标，本文在综合分析了间混作群体土地当量比计算方法的基础上，界定了土地当量比的内涵，对土地当量比在不同作物群体中的计算方法进行了改进，使之可以评价任何作物群体的生产效果，同时对不同作物群体土地当量比的计算方法进行了实证分析，拓宽了其应用范围，为定量评价不同种植方式的生产效果提供了理论依据和实用方法。
LIU Y H, ZHANG L F, BIAN X J . Improvement and application of calculating method of land equivalent ratio
Journal of Agriculture University of Hebei, 1999,22(2):19-21. (in Chinese)
URL [本文引用: 1]
土地当量比是评价种植制度效果的重要指标，本文在综合分析了间混作群体土地当量比计算方法的基础上，界定了土地当量比的内涵，对土地当量比在不同作物群体中的计算方法进行了改进，使之可以评价任何作物群体的生产效果，同时对不同作物群体土地当量比的计算方法进行了实证分析，拓宽了其应用范围，为定量评价不同种植方式的生产效果提供了理论依据和实用方法。

[18] 刘玉华 . 大田作物轮作效果定量评价研究
沈阳农业大学学报(自然科学版), 1999,30(1):13-15.
URL [本文引用: 1]
Crop rotation is an important part in farming System, Proper rotation of crops can sustainably increaseyield. This paper, based on analyzing essence of crop rotation, quantitative evaluation in crop rotation was made,and the concept and formula of crop ro
LIU Y H . Studies on effects of quantitative evaluation of crop rotation
Natural Science Journal of Shenyang Agriculture University, 1999, 30(1):13-15. (in Chinese)
URL [本文引用: 1]
Crop rotation is an important part in farming System, Proper rotation of crops can sustainably increaseyield. This paper, based on analyzing essence of crop rotation, quantitative evaluation in crop rotation was made,and the concept and formula of crop ro

[19] 刘玉华, 张立峰, 边秀举 . 土地当量比的实质及应用分析
耕作与栽培, 1999(4):64-65.
URL [本文引用: 1]
土地当量比是种植制度中一重要概念，目前在间混作中已有初步应用，但不同文献对其定义不一。本文在前人研究的基础上，揭示了土地当量比的实质，并拓宽了其应用范围。通过对基本作物群体土地当量比的实例分析，进一步讨论了土地当量比的生产意义。
LIU Y H, ZHANG L F, BIAN X J . Essence and application analysis of land equivalent ratio
Tillage and Cultivation, 1999(4):64-65. (in Chinese).
URL [本文引用: 1]
土地当量比是种植制度中一重要概念，目前在间混作中已有初步应用，但不同文献对其定义不一。本文在前人研究的基础上，揭示了土地当量比的实质，并拓宽了其应用范围。通过对基本作物群体土地当量比的实例分析，进一步讨论了土地当量比的生产意义。

[20] 刘玉华, 张立峰 . 土地当量比和复种指数的应用研究
沈阳农业大学学报, 1998,29(3):24-27.
URL [本文引用: 1]
Land equivalent ratio (LER) is an important concept in farming system. So far, it was used in inter cropping and there were different opinions in different references. This paper, on the basis of analysing of LER, reveals it's essence, proposes it's defi
LIU Y H, ZHANG L F . Application of land equivalent ratio (LER) on sequential cropping
Journal of Shenyang Agricultural University, 1998,29(3):24-27. (in Chinese)
URL [本文引用: 1]
Land equivalent ratio (LER) is an important concept in farming system. So far, it was used in inter cropping and there were different opinions in different references. This paper, on the basis of analysing of LER, reveals it's essence, proposes it's defi

[21] 张立峰, 边秀举, 刘玉华 . 冀北高原作物耗水特性与倒茬效应研究
中国农业科学, 2001,34(1):56-60.
DOI:10.3321/j.issn:0578-1752.2001.01.011URLMagsci [本文引用: 2]
通过长期定位试验 ,研究了冀北高原栗钙土农田主要作物耗水特性及其倒茬效应。结果表明 ,春小麦、莜麦、豌豆、亚麻与马铃薯等作物间生长季农田耗水量差异不大 ,而不同作物与茬口间水分利用效率差异显著 ,前者变化在 1.34 7～ 11.177kg· ha- 1· mm- 1 ,后者相差 11.44 %～ 46 .6 6 %。本文以土地当量比 (L ER)为指标 ,定量评价了轮作倒茬的综合生物学效果 ,并进一步分析了 2～ 4年轮作周期下的高 L ER值作物轮作方式。
ZHANG L F, BIAN X J, LIU Y H . Studies on water consumption characteristics and effects of crops rotation in plateau of north Hebei province
Sciencia Agriculture Sinica, 2001,34(1):56-60. (in Chinese)
DOI:10.3321/j.issn:0578-1752.2001.01.011URLMagsci [本文引用: 2]
通过长期定位试验 ,研究了冀北高原栗钙土农田主要作物耗水特性及其倒茬效应。结果表明 ,春小麦、莜麦、豌豆、亚麻与马铃薯等作物间生长季农田耗水量差异不大 ,而不同作物与茬口间水分利用效率差异显著 ,前者变化在 1.34 7～ 11.177kg· ha- 1· mm- 1 ,后者相差 11.44 %～ 46 .6 6 %。本文以土地当量比 (L ER)为指标 ,定量评价了轮作倒茬的综合生物学效果 ,并进一步分析了 2～ 4年轮作周期下的高 L ER值作物轮作方式。

[22] 刘玉华, 张立峰 . 不同作物种植方式产出效果的定量评价
中国农业科学, 2005,38(4):709-713.
DOI:10.3321/j.issn:0578-1752.2005.04.011URLMagsci [本文引用: 2]
应用土地当量比、产量当量、产值当量等不同量化指标，对复种、间作、轮作等不同种植方式的产出效果进行了比较研究。结果表明，与单作一熟农田相比，复种、间作及轮作农田土地利用效率分别提高62%、38%和21%；单位面积产量分别为单作一熟农田的1.63、1.29和1.16倍；复种、间作农田单位面积产值分别为单作一熟农田的1.76和1.35倍。通过综合分析，进一步明确了评价不同种植方式产出效果的客观方法，为今后农作制度中不同种植方式农田产出效果的比较研究提供理论依据。
LIU Y H, ZHANG L F . Quantitative evaluation of output efficiency in different cropping patterns
Scientia Agriculture Sinica, 2005,38(4):709-713. (in Chinese)
DOI:10.3321/j.issn:0578-1752.2005.04.011URLMagsci [本文引用: 2]
应用土地当量比、产量当量、产值当量等不同量化指标，对复种、间作、轮作等不同种植方式的产出效果进行了比较研究。结果表明，与单作一熟农田相比，复种、间作及轮作农田土地利用效率分别提高62%、38%和21%；单位面积产量分别为单作一熟农田的1.63、1.29和1.16倍；复种、间作农田单位面积产值分别为单作一熟农田的1.76和1.35倍。通过综合分析，进一步明确了评价不同种植方式产出效果的客观方法，为今后农作制度中不同种植方式农田产出效果的比较研究提供理论依据。

[23] 刘玉华, 张立峰 . 不同种植方式土地利用效率的定量评价
中国农业科学, 2006,39(1):57-60.
DOI:10.3321/j.issn:0578-1752.2006.01.008URLMagsci [本文引用: 2]
【目的】针对目前土地当量比在间作应用中存在的问题，分析土地当量比概念的实质是评价不同种植方式的土地利用效率。【方法】采用理论分析与田间试验结果相结合的方法。【结果】在研究土地当量比内涵的基础上，结合实例进一步就应用土地当量比评价复种套作、间混作及轮作等不同种植方式的土地利用效率进行了深入探讨，明确了土地当量比是评价不同种植方式土地利用效率的客观指标。【结论】复种套作、间混作及轮作的土地当量比分别为1.68、1.38和1.21，三种不同的种植方式土地利用效率较单作分别提高68％、38％和21％。
LIU Y H, ZHANG L F . Quantitative evaluation of landuse efficiency under different cropping patterns
Scientia Agriculture Sinica, 2006,39(1):57-60. (in Chinese)
DOI:10.3321/j.issn:0578-1752.2006.01.008URLMagsci [本文引用: 2]
【目的】针对目前土地当量比在间作应用中存在的问题，分析土地当量比概念的实质是评价不同种植方式的土地利用效率。【方法】采用理论分析与田间试验结果相结合的方法。【结果】在研究土地当量比内涵的基础上，结合实例进一步就应用土地当量比评价复种套作、间混作及轮作等不同种植方式的土地利用效率进行了深入探讨，明确了土地当量比是评价不同种植方式土地利用效率的客观指标。【结论】复种套作、间混作及轮作的土地当量比分别为1.68、1.38和1.21，三种不同的种植方式土地利用效率较单作分别提高68％、38％和21％。

[24] 陈阜 . 农业生态学. 2版. 北京: 中国农业出版社, 2011: 77-78.
[本文引用: 2]

CHEN F . Agricultural Ecology.2nd edtion. Beijing: China Agriculture Press, 2011: 77-78. (in Chinese)
[本文引用: 2]

[25] 崔婷茹 . 坝上地区农业气候资源特征及高效利用策略
[D]. 保定: 河北农业大学, 2017.
[本文引用: 1]

CUI T R . Characteristics of agricultural climatic resources and effective utilization strategy in Bashang area
[D]. Baoding: Hebei Agricultural University, 2017. ( in Chinese)
[本文引用: 1]

[26] 宋树慧, 何梦麟, 任少勇, 肖强, 蒙美莲, 陈有君, 杨丽辉, 魏翠果 . 不同前茬对马铃薯产量、品质和病害发生的影响
作物杂志, 2014(2):123-126.
URL [本文引用: 1]
为了给马铃薯生产适宜前茬作物的选择提供理论依据,以克新1号为材料,研究了前茬作物对马铃薯产量、品质和病害的影响,结果表明:各前茬处理马铃薯产量显著增加,以豌豆产量最高,为50 168.0kg/hm2,马铃薯连作4年处理的产量最低。各前茬处理显著提高了马铃薯淀粉、粗蛋白、还原糖、维生素C的含量,淀粉含量以莜麦茬最高,达46.26%;粗蛋白含量以豌豆茬最高,达8.13%;还原糖含量以连作4年最高,为0.67%;各前茬处理均提高了马铃薯块茎维生素C含量,但差异不显著。豌豆和荞麦茬的马铃薯黑痣病发病率和病情指数较低,豌豆茬的枯萎病发病率最低。综合各方面性状得出,在内蒙古阴山北麓地区,豌豆、休闲是马铃薯良好的前茬,其次是莜麦、荞麦。
SONG S H, HE M L, REN S Y, XIAO Q, MENG M L, CHEN Y J, YANG L H, WEI C G . Effect of different preceding crops on yield, quality and disease of potato
Crops, 2014(2):123-126. (in Chinese)
URL [本文引用: 1]
为了给马铃薯生产适宜前茬作物的选择提供理论依据,以克新1号为材料,研究了前茬作物对马铃薯产量、品质和病害的影响,结果表明:各前茬处理马铃薯产量显著增加,以豌豆产量最高,为50 168.0kg/hm2,马铃薯连作4年处理的产量最低。各前茬处理显著提高了马铃薯淀粉、粗蛋白、还原糖、维生素C的含量,淀粉含量以莜麦茬最高,达46.26%;粗蛋白含量以豌豆茬最高,达8.13%;还原糖含量以连作4年最高,为0.67%;各前茬处理均提高了马铃薯块茎维生素C含量,但差异不显著。豌豆和荞麦茬的马铃薯黑痣病发病率和病情指数较低,豌豆茬的枯萎病发病率最低。综合各方面性状得出,在内蒙古阴山北麓地区,豌豆、休闲是马铃薯良好的前茬,其次是莜麦、荞麦。

[27] 谢奎忠, 陆立银, 罗爱花, 胡新元 . 长期连作对马铃薯土传病害和产量的影响
中国种业, 2018(2):65-67.
[本文引用: 1]

XIE K Z, LU L Y, LUO A H, HU X Y . Effects of long-term continuous cropping on soil-borne diseases and yield of potato
China Seed Industry, 2018(2):65-67. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[28] 谭雪莲, 郭晓冬, 马明生, 刘高远, 张平良, 吕军峰, 郭天文 . 连作对马铃薯土壤微生物区系和产量的影响
核农学报, 2012,26(9):1322-1325, 1321.
URL [本文引用: 1]
Soils with continuous cropping potato for 1, 3 and 5 years were used as test materials to study variations of microflora in rhizophere and potato yields. Results showed that to study the numbers of bacteria and actinomycetes decreased with the increase of continuous cropping years, while the numbers of fungi was in an increasing trend, and were doserved in the changes in bacteria, fungi and actinomycetes between crop rotation and continuous cropping for 1, 3 and 5 significant difference years.The number of Cellulose-decomposing bacteria for 1, 3 and 5 years decreased by 21.4%,42.9% and 50.0,% respectively, with the number of ammonifying bacteria decreased by 13.0%,39.1% and 60.9%, and the number of azotobacter decreased by 2.6%,17.1% and 27.6%,compared to those in soil with the crop rotation soil. The increase of continuous cropping years, the yields of potato decreased slightly with the increase of continuous cropping years.
TAN X L, GUO X D, MA M S, LIU G Y, ZHANG P L, Lü J F, GUO T W . Effects of continuous cropping on soil, microflora and yield of potato
Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2012,26(9):1322-1325, 1321. (in Chinese)
URL [本文引用: 1]
Soils with continuous cropping potato for 1, 3 and 5 years were used as test materials to study variations of microflora in rhizophere and potato yields. Results showed that to study the numbers of bacteria and actinomycetes decreased with the increase of continuous cropping years, while the numbers of fungi was in an increasing trend, and were doserved in the changes in bacteria, fungi and actinomycetes between crop rotation and continuous cropping for 1, 3 and 5 significant difference years.The number of Cellulose-decomposing bacteria for 1, 3 and 5 years decreased by 21.4%,42.9% and 50.0,% respectively, with the number of ammonifying bacteria decreased by 13.0%,39.1% and 60.9%, and the number of azotobacter decreased by 2.6%,17.1% and 27.6%,compared to those in soil with the crop rotation soil. The increase of continuous cropping years, the yields of potato decreased slightly with the increase of continuous cropping years.

[29] 李国庆 . 马铃薯连作障碍的土壤微生态研究进展//马铃薯产业与农村区域发展
中国作物学会马铃薯专业委员会, 2013: 5.
[本文引用: 1]

LI G Q . Advances in soil micro ecology of potato continuous cropping obstacles//Potato Industry and Rural Development. China
Crop Society Potato Professional Committee, 2013: 5. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[30] 梁烜赫 . 种植马铃薯必须轮作倒茬
吉林农村报, 2018-01-26(003).
[本文引用: 1]

LIANG X H . Potatoes must be grown in rotation
Jilin Rural Newspaper, 2018-01-26(003). (in Chinese)
[本文引用: 1]

[31] 张伟, 张冬梅, 韩彦龙, 刘化涛, 赵聪, 姜春霞, 李娜娜 . 不同前茬下旱地玉米的水分动态及产量效应
山西农业科学, 2017,45(5):749-752, 781.
DOI:10.3969/j.issn.1002-2481.2017.05.20URL [本文引用: 1]
2015年就不同前茬作物对玉米生长发育、土壤含水量变化和产量的影响进行了研究,为当地玉米选择适宜的前茬作物以及合理的种植模式提供了依据.结果表明,大豆茬处理的玉米产量最高,为12 256.91 kg/hm2;玉米连作的产量仅次于大豆茬,而其水分利用效率最高,为34.07 kg/(mm·hm2);甘蓝茬玉米产量最低,且植株性状、土壤贮水量等均低于其他处理.因此,在轮作时,玉米应避免甘蓝茬,可实现旱地玉米高产稳产.
ZHANG W, ZHANG D M, HAN Y L, LIU H T, ZHAO C, JIANG C X, LI N N . Effects of different previous crops on soil moisture and crop yield of maize in dryland
Journal of Shanxi Agriculture Sciences, 2017, 45(5):749-752, 781. (in Chinese).
DOI:10.3969/j.issn.1002-2481.2017.05.20URL [本文引用: 1]
2015年就不同前茬作物对玉米生长发育、土壤含水量变化和产量的影响进行了研究,为当地玉米选择适宜的前茬作物以及合理的种植模式提供了依据.结果表明,大豆茬处理的玉米产量最高,为12 256.91 kg/hm2;玉米连作的产量仅次于大豆茬,而其水分利用效率最高,为34.07 kg/(mm·hm2);甘蓝茬玉米产量最低,且植株性状、土壤贮水量等均低于其他处理.因此,在轮作时,玉米应避免甘蓝茬,可实现旱地玉米高产稳产.

[32] 赵祥 . 河北坝上地区不同前作对青贮玉米产量的影响
河北北方学院学报(自然科学版), 2012,28(3):31-32, 37.
DOI:10.3969/j.issn.1673-1492.2012.03.011URL [本文引用: 1]
试验于2010-2012在张家口坝上察北管理区试验场进行,以种植马铃薯、燕麦、亚麻、蚕豆作物为前茬作物,青贮玉米曲辰9号为对照。通过对不同前茬小区种植的青贮玉米干物质产量进行比较试验,旨在明确适宜该区域种植青贮玉米的前茬作物。结果表明:前茬产量依次是蚕豆、亚麻、马铃薯、燕麦,前茬是蚕豆的青贮玉米干物质产量达16 150.6kg.hm-2,较对照增产30.4%,极显著高于对照;依次是亚麻、马铃薯和燕麦分别较对照增产20.8%、11.1%和2.9%。同时前作是马铃薯、燕麦、亚麻、蚕豆等作物的比对照病虫害发生较轻。
ZHAO X . Effect of different pre-cropping on yield of silage maize in Bashang area of Hebei province
Journal of Hebei North University (Natural Science Edition), 2012,28(3):31-32, 37. (in Chinese)
DOI:10.3969/j.issn.1673-1492.2012.03.011URL [本文引用: 1]
试验于2010-2012在张家口坝上察北管理区试验场进行,以种植马铃薯、燕麦、亚麻、蚕豆作物为前茬作物,青贮玉米曲辰9号为对照。通过对不同前茬小区种植的青贮玉米干物质产量进行比较试验,旨在明确适宜该区域种植青贮玉米的前茬作物。结果表明:前茬产量依次是蚕豆、亚麻、马铃薯、燕麦,前茬是蚕豆的青贮玉米干物质产量达16 150.6kg.hm-2,较对照增产30.4%,极显著高于对照;依次是亚麻、马铃薯和燕麦分别较对照增产20.8%、11.1%和2.9%。同时前作是马铃薯、燕麦、亚麻、蚕豆等作物的比对照病虫害发生较轻。