6.4 轮作
轮作是指在同一块田地上，有顺序地在年度间轮换种植不同作物或复种组合的种植方式。轮作通常分为大田轮作和草田轮作两大类。大田轮作以生产粮食或工业原料为主，包括为了满足专门的生产要求而建立的专业轮作，为了能多方面满足国家对农产品的需要而建立的水旱轮作，以及为后茬作物提供较好水肥条件的休闲轮作。草田轮作以生产粮食作物和牧草并重，包括利用空闲季节或作物行间隙地种植绿肥，是用地养地相结合的粮肥轮作和绿肥轮作，以及以生产饲料为主，同时也种植粮食作物或蔬菜作物的饲粮轮作。
轮作的命名取决于该轮作中的主要作物构成，被命名的作物群应占轮作区面积的 1/3 以上。常见的有禾谷类轮作、禾豆轮作、粮食和经济作物轮作、水旱轮作、草田轮作等（周健民，2013）。轮作是用地养地相结合的一种生物学措施，有利于均衡利用土壤养分，防治病、虫、草害；能有效地改善土壤的理化性状，调节土壤肥力。例如，稻麦轮作体系能够改善长期淹水稻田的物理性状，土壤团粒结构和毛管空隙增加，pH 趋于中性等，有利于作物的生长（张倩，2017；陈洁 等，2019）；水旱交替能有效防治某些病虫害和杂草，增加土壤中的有机碳，促进氮素的循环等（杜叶红 等，2019）。
我国实行轮作历史悠久。旱地多采用以禾谷类作物为主或禾谷类作物、经济作物与豆类、绿肥作物轮换；稻田的水稻与旱作物轮换。欧洲在 8 世纪前盛行二圃式轮作，中世纪后发展为三圃式轮作。18 世纪开始草田轮作。19 世纪，尤斯图斯·冯·李比希（Justus von Liebig）提出矿质营养学说，认为作物轮换可以均衡利用土壤营养（白由路，2019）。20 世纪前期，威廉士（Williams）提出一年生作物与多年生混播牧草轮换的草田轮作制，可不断恢复和提高地力，增加作物和牧草产量（邢福 等，2011）。
2016 年，本团队与河南省郑州市苑林生态农场合作进行了水旱轮作控制田间杂草的试验。该生态农场位于郑州市惠济区北部保合寨，北临黄河（距黄河约 1千米），属于北温带大陆性气候。年平均气温为 14.3℃，年平均无霜期为 210 天，年平均降雨量为 640.9 毫米，主要集中在夏季，降雨量占全年降雨量的 61%。2015年，该农场按照有机生产的方法管理农田，2016 年获得由南京国环有机产品认证中心颁发的有机转换证书，试验地符合有机种植条件。试验面积约为 20 亩，在种植过程中不使用农药、除草剂和化肥，利用牛粪替代化肥，施入量为 5 吨/（亩·年），除草根据杂草的发生情况进行人工除草，利用诱虫灯和生物农药防治病虫害。经过 3 年的试验，发现杂草的发生量很少，小麦季只在拔节期人工拔草 1～2 遍，在水稻季人工除草 1～2 遍即可，随着试验时间的延长，除草的次数和用工越来越少。小麦平均产量为 483.5 千克/亩；稻谷产量平均为 574.9 千克/亩，出米率为 73.4%，大米产量为 422.0 千克/亩。有机小麦的销售价为 10 元/千克，有机大米的销售价为 20 元/千克，1 亩地的毛收入约为 13 275 元，除去地租、肥料、种子、耕地、人工除草、浇水、防虫、收获等费用约 5 000 元/亩，1 亩地的净收益为 8 275 元左右。
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