全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（４）：８６４－８７２ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０４０５
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０３－１７ 接受日期：２０１４－１２－０３ 网络出版日期：２０１５－０５－０８
基金项目：国家科技支撑计划重大项目（２０１１ＢＡＤ３１Ｂ０１）；宁夏农业综合开发科技推广项目（ＮＴＫＪ－２０１３－０３－１）资助。
作者简介：蔡艳（１９７６—），女，四川达县人，博士研究生，主要从事土壤与植物营养的研究。Ｅｍａｉｌ：ｃａｉｙｙａ＠１２６ｃｏｍ
通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｍｄｈａｏ＠ｍｓ．ｉｓｗｃ．ａｃ．ｃｎ
轮作模式与周期对黄土高原旱地小麦产量、
养分吸收和土壤肥力的影响
蔡 艳１，２，郝明德２，３
（１四川农业大学资源环境学院，四川成都 ６１１１３０；２西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 ７１２１００；
３西北农林科技大学水土保持研究所，陕西杨凌 ７１２１００）
摘要：【目的】粮草轮作、粮豆轮作是黄土高原旱地区常见种植制度，本文利用长期定位试验探索该地区轮作制度和
茬口年限对小麦产量、养分吸收和土壤肥力的影响，以期优化旱地作物种植制度。【方法】长期定位试验始于１９８４
年，试验设８个处理：对照（小麦连作，ＣＫ），粮草长周期轮作（３组种植方式：２茬小麦→４茬苜蓿→１茬马铃薯→小
麦，ＷＡＴ１；小麦→４茬苜蓿→１茬马铃薯→２茬小麦，ＷＡＴ２；４茬苜蓿→马铃薯→３茬小麦，ＷＡＴ３），粮草短周期轮
作（２组种植方式：小麦＋红豆草→红豆草→小麦，ＷＳＴ１；红豆草→小麦→小麦＋红豆草，ＷＳＴ２），粮豆轮作（２组种
植方式：小麦＋糜子→豌豆→小麦，ＷＰＴ１；豌豆→小麦→小麦＋糜子，ＷＰＴ２）。小区面积６６６９ｍ２，每个处理重复３
次，随机区组排列。小麦收获后采集植物及土壤样品，测定小麦产量、籽粒和秸秆养分含量、土壤肥力性质。【结
果】与小麦连作相比，轮作小麦籽粒增产１４７％ ２９６６％，秸秆增产２１７％ ２９７７％，粮草轮作增产效果更显
著，轮作优势在豆科牧草后第二年最高，第三年减弱。粮草长周期轮作有利于小麦对Ｎ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ的吸收，吸收
量在苜蓿茬后第三年＞第二年＞第一年；粮草短周期轮作可提高小麦对Ｎ、Ｋ、Ｆｅ的吸收量，红豆草茬后第１年吸收
量稍高于后第二年；粮豆轮作有利于小麦吸收Ｎ、Ｋ、Ｆｅ、Ｍｎ，豌豆茬后第二年吸收量大于第一年。轮作制度和茬口
年限对小麦微量元素养分收获指数的影响程度大于大量元素，粮豆轮作有利于Ｎ、Ｐ、Ｃｕ向籽粒转移，３种轮作制度
下小麦Ｋ收获指数均低于连作小麦，粮草轮作中小麦Ｆｅ收获指数低于连作小麦。轮作后，土壤全氮增加１１５４％
２０５１％，碱解氮提高９６６％ ２１５６％；粮草短周期轮作对土壤有机质、氮素和速效钾的提升作用突出，但有效
磷亏缺２３９７％；粮豆轮作对土壤磷素累积和有效化作用明显，其有效磷比小麦连作增加４５５２％。【结论】黄土高
原旱地区增加小麦产量、改善籽粒矿质营养，实现土壤培肥的较优轮作模式为红豆草（２ ４年）→小麦（２年），以
４ ６年为一个轮作周期，同时注意增施磷肥。
关键词：轮作；黄土高原；小麦；养分吸收；矿质营养；土壤肥力
中图分类号：Ｓ３４４３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０４－０８６４－０９
Ｅｆｅｃｔｓｏｆｒｏｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｐｅｒｉｏｄｏｎｗｈｅａｔｙｉｅｌｄ，
ｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅａｎｄｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ
ＣＡＩＹａｎ１，２，ＨＡＯＭｉｎｇｄｅ２，３
（１ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１１１３０，Ｃｈｉｎａ；
２ＣｏｌｅｇｅｏｆＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ；
３ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ｒｏｔａｔｉｏｎｓｏｆｗｈｅａｔａｌｆａｌｆａ，ｗｈｅａｔｓａｉｎｆｏｉｎａｎｄｗｈｅａｔｐｅａａｒｅｃｏｍｍｏｎｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｉｎ
ｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ，ｎｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｏｎｔｈｅｗｈｅａｔｙｉｅｌｄｓ，
ｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅａｎｄｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｕｓｉｎｇａｌｏｎｇｔｅｒｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｍｐａｒｅａｎｄｒｅｃｏｍｍｅｎｄｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｕｍｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｉｓａｒｅａ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎ１９８４Ｅｉｇｈｔ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｉｔｈｔｒｉｐｌｉｃａｔｅｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｏｆｗｈｅａｔ（ＣＫ），ｔｈｒｅｅｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｒｏｔａｔｉｏｎｓｏｆｗｈｅａｔ
４期 蔡艳，等：轮作模式与周期对黄土高原旱地小麦产量、养分吸收和土壤肥力的影响
ａｌｆａｌｆａｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ：ｗｈｅａｔ→ｗｈｅａｔ→ａｌｆａｌｆａ→ａｌｆａｌｆａ→ａｌｆａｌｆａ→ ａｌｆａｌｆａ→ｐｏｔａｔｏ→ｗｈｅａｔ（ＷＡＴ１），ｗｈｅａｔ→ａｌｆａｌｆａ→
ａｌｆａｌｆａ→ａｌｆａｌｆａ→ａｌｆａｌｆａ→ｐｏｔａｔｏ→ｗｈｅａｔ→ｗｈｅａｔ（ＷＡＴ２），ａｎｄａｌｆａｌｆａ→ ａｌｆａｌｆａ→ａｌｆａｌｆａ→ａｌｆａｌｆａ→ｐｏｔａｔｏ→ｗｈｅａｔ
→ｗｈｅａｔ→ｗｈｅａｔ（ＷＡＴ３）；ｔｗｏｓｈｏｒｔｐｅｒｉｏｄｒｏｔａｔｉｏｎｓｏｆｗｈｅａｔｓａｉｎｆｏｉｎ：ｗｈｅａｔａｎｄｓａｉｎｆｏｉｎ→ｓａｉｎｆｏｉｎ→ｗｈｅａｔ
（ＷＳＴ１），ｓａｉｎｆｏｉｎ→ｗｈｅａｔ→ｗｈｅａｔａｎｄｓａｉｎｆｏｉｎ（ＷＳＴ２）；ｔｗｏｗｈｅａｔｐｅａｒｏｔａｔｉｏｎｓ：ｗｈｅａｔａｎｄｍｉｌｅｔ→ｐｅａ→
ｗｈｅａｔ（ＷＰＴ１），ｐｅａ→ｗｈｅａｔ→ｗｈｅａｔａｎｄｍｉｌｅｔ（ＷＰＴ２）．Ｐｌａｎｔａｎｄｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄａｆｔｅｒｗｈｅａｔ
ｈａｒｖｅｓｔｉｎＪｕｎｅ，２００４Ｗｈｅａｔｙｉｅｌｄｓ，ｇｒａｉｎａｎｄｓｔｒａｗｎｕｔｒｉｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．
【Ｒｅｓｕｌｔｓ】Ｔｈｅｗｈｅａｔｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｓｉｎｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｗｅｒｅ１４７％ ｔｏ２９６６％ ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒａｗ
ｂｉｏｍａｓｓｗｅｒｅ２１７％ ｔｏ２９７７％ ｈｉｇｈｅｒ．Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｅｒｅｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｉｎｗｈｅａｔａｌｆａｌｆａｒｏｔａｔｉｏｎａｎｄｗｈｅａｔ
ｓａｉｎｆｏｉｎｒｏｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｙｅａｒｗｈｅａｔｃｒｏｐｐｉｎｇｙｉｅｌｄｓａｆｔｅｒａｌｆａｌｆａｏｒｓａｉｎｆｏｉｎｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎ
ｔｈｅｆｉｒｓｔｙｅａｒ，ｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎａｄｖａｎｔａｇｅｂｅｃａｍｅｗｅａｋｅｎｉｎｔｈｅｔｈｉｒｄｙｅａｒ．Ｔｈｅｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｒｏｔａｔｉｏｎｏｆｗｈｅａｔａｌｆａｌｆａ
ｆａｖｏｒｅｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＮ，Ｋ，Ｆｅ，ＣｕａｎｄＺｎｉｎｗｈｅａｔ，ａｎｄｔｈｅｏｒｄｅｒｗａｓＷＡＴ３＞ＷＡＴ２＞ＷＡＴ１Ｔｈｅｓｈｏｒｔ
ｐｅｒｉｏｄｒｏｔａｔｉｏｎｏｆｗｈｅａｔｓａｉｎｆｏｉｎｆａｖｏｒｅｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＮ，ＫａｎｄＦｅｉｎｗｈｅａｔ，ａｎｄＷＳＴ１ｗａｓｓｌｉｇｈｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ
ＷＳＴ２ＴｈｅｗｈｅａｔｐｅａｒｏｔａｔｉｏｎｆａｖｏｒｅｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＮ，Ｋ，ＦｅａｎｄＭｎｉｎｗｈｅａｔ，ａｎｄＷＰＴ２＞ＷＰＴ１Ｔｈｅ
ｒｏｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｙｅａｒａｆｔｅｒｒｏｔａｔｅｄｃｒｏｐｓａｆｅｃｔｅｄｍｏｒｅｏｎｔｈｅｈａｒｖｅｓｔｉｎｄｅｘｅｓｏｆｍｉｃｒｏｅｌｅｍｅｎｔｓｔｈａｎｏｎｔｈｏｓｅｏｆ
ｍａｃｒｏｎｕｔｒｉｅｎｔｓ．ＴｈｅｗｈｅａｔｐｅａｒｏｔａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｏｆＮ，ＰａｎｄＣｕｔｏｗｈｅａｔｇｒａｉｎ．ＴｈｅｗｈｅａｔＫ
ｈａｒｖｅｓｔｉｎｄｅｘｅｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｒｏｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｗｅｒｅｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｏｆｗｈｅａｔ，ａｎｄｔｈｅＦｅ
ｈａｒｖｅｓｔｉｎｄｅｘｅｓｏｆｔｈｅｗｈｅａｔａｌｆａｌｆａｒｏｔａｔｉｏｎａｎｄｗｈｅａｔｓａｉｎｆｏｉｎｒｏｔａｔｉｏｎｗｅｒｅｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ｃｒｏｐｐｉｎｇｏｆｗｈｅａｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｒｏｔａｔｉｏｎ，ｓｏｉｌｔｏｔａｌＮｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１１５４％－２０５１％，ａｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｓａｂｌｅＮ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ９６６％－２１５６％．Ｔｈｅｗｈｅａｔｓａｉｎｆｏｉｎｒｏｔａｔｉｏｎｈａｄｏｂｖｉｏｕｓｐｏｓｉｔｉｖｅｅｆｅｃｔｏｎｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ，ｔｏｔａｌ
ＮａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅＫ，ｂｕｔｎｅｇａｔｉｖｅｏｎｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅＰ（ｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ２３９７％）．Ｔｈｅｗｈｅａｔｐｅａｒｏｔａｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄ
ｏｂｖｉｏｕｓｐｏｓｉｔｉｖｅｅｆｅｃｔｏｎｓｏｉｌＰａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈａｉｎｃｒｅａｓｅｏｆ４５５２％ ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｔｈｅ
ｒｏｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆ２ｔｏ４ｙｅａｒｓｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｓａｉｎｆｏｉｎ→ｔｗｏｙｅａｒｓｃｏｎｔｉｎｕｉｎｇｗｈｅａｔｉｓｐｒｏｖｅｎｔｏｂｅｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｒｏｔａｔｉｏｎ
ｍｏｄｅｉｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ，ｉｎｃａｓｅｏｆａｔｅｎｔｉｏｎｂｅｐａｉｄｏｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｈｏｓｐｈａｔｅｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｃｒｏｐｒｏｔａｔｉｏｎ牷ＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ牷ｗｈｅａｔ牷ｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅ牷ｍｉｎｅｒａｌｎｕｔｒｉｔｉｏｎ牷ｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙ
粮草轮作和粮豆轮作是黄土高原旱地区常见种
植方式。黄土高原旱地区实行粮草轮作或粮豆轮作
可提高土壤剖面供氮能力［３－４］，增加有效磷和有效
铁、锰含量［５－６］，蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和蛋白酶
活性也有不同程度的提高［７］。本研究在黄土高原
旱地长期定位试验基础上，研究粮草长周期轮作、粮
草短周期轮作、粮豆轮作对小麦产量、养分吸收和土
壤肥力的影响，以期为该地区优化种植制度提高粮
食产量，增加粮食作物矿质养分含量，实现土壤养分
资源平衡管理及可持续利用提供依据。
１ 材料与方法
１１ 试验地概况
试验地位于陕西省长武县十里铺村塬面旱地，
地处黄土高原中南部，农业生产完全依赖天然降水，
属典型的旱作农业区，一年一熟。多年平均降水量
为５７８５ｍｍ，其中７ ９月降水量占总量的５７％左
右，年平均气温９３℃，年日照时数２２３０ｈ。
１２ 试验材料
试验土壤为粘化黑垆土，母质是深厚的中壤质
马兰黄土，全剖面土质均匀疏松，通透性好，肥力中
等。试验开始时耕层土壤有机质 １０５ｇ／ｋｇ，全氮
０８００ｇ／ｋｇ，碱解氮３７０ｍｇ／ｋｇ，全磷 ０６５９ｇ／ｋｇ，
有效磷 ３００ｍｇ／ｋｇ，速效钾 １２９ｍｇ／ｋｇ，ｐＨ（Ｈ２Ｏ）
８２４。供试小麦品种为长武１３４，田间管理同大田。
１３ 试验设计
长期定位试验于１９８４年布置，设粮草长周期轮
作、粮草短周期轮作和粮豆轮作３种轮作制度，以小
麦连作处理（ＣＫ）作为对照，共８个处理。为保证同
一年度取到不同茬口年限小麦及土壤样品，粮草长
周期轮作设以下３组种植方式：小麦→小麦→苜蓿
→苜蓿→苜蓿→苜蓿→马铃薯→小麦（ＷＡＴ１）；小
麦→苜蓿→苜蓿→苜蓿→苜蓿→马铃薯→小麦→小
麦（ＷＡＴ２）；苜蓿→苜蓿→苜蓿→苜蓿→马铃薯→
小麦→小麦→小麦（ＷＡＴ３）。粮草短周期轮作设以
下２组种植方式：小麦 ＋红豆草→红豆草→小麦
（ＷＳＴ１）；红豆草→小麦→小麦 ＋红豆草（ＷＳＴ２）。
５６８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
粮豆轮作设以下２组种植方式：小麦 ＋糜子→豌豆
→小麦（ＷＰＴ１）；豌豆→小麦→小麦 ＋糜子
（ＷＰＴ２）。
小区长１０２６ｍ、宽６５ｍ，面积６６６９ｍ２。每
个处理３次重复，随机区组排列。各处理年施肥量
为Ｎ１２０ｋｇ／ｈｍ２，Ｐ２Ｏ５６０ｋｇ／ｈｍ
２，所施氮肥为尿素，
磷肥为过磷酸钙，皆于作物播前将肥料撒施地表后
耕翻入土。
１４ 样品采集与分析
在定位试验２０年后，即２００４年小麦收获期（６
月２０日）按小区随机采集秸秆及籽粒样品，６０
７０℃烘至恒重，粉碎，测定其养分含量。同时在各种
植系统采集耕层（０—２０ｃｍ）混合土样，风干，过筛，
测定其ｐＨ及有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、
速效钾等含量。
植物样品养分含量用 Ｈ２ＳＯ４－Ｈ２Ｏ２消煮后，凯
氏定氮法测氮，钼蓝比色法测磷，火焰光度法测钾，
原子吸收法测铁、锰、铜、锌［８］。土壤样品测定方
法：有机质采用重铬酸钾外加热法，全氮采用凯氏定
氮法，全磷采用酸融—钼锑抗比色法，碱解氮采用碱
解扩散法，有效磷采用Ｏｌｓｅｎ法，速效钾采用火焰光
度法测定［８］。
１５ 数据处理方法
数据采用软件 Ｅｘｃｅｌ和 ＤＰＳ６５５进行处理和
统计分析。方差分析采用单因素方差分析
（ＡＮＯＶＡ），最小差数法（ＬＳＤ法）进行多重比较。
养分收获指数（％）＝籽粒养分吸收量 ×１００／
植株养分吸收总量
２ 结果与分析
２１ 长期轮作对黄土高原旱地小麦产量的影响
小麦与豆科植物轮作可不同程度提高旱地小麦
产量，籽粒产量增幅为１４７％ ２９６６％，秸秆产量
增幅为２１７％ ２９７７％，生物量增幅为１８４％
２９３９％（表１）。各种植系统中，籽粒平均产量顺序
为粮草短周期轮作（５３９６９ｋｇ／ｈｍ２）＞粮草长周期
轮作（５３０１０ｋｇ／ｈｍ２）＞粮豆轮作（４６３９８ｋｇ／ｈｍ２）
＞小麦连作（４４２３９ｋｇ／ｈｍ２），秸秆和生物量产量
顺序为粮草长周期轮作 ＞粮草短周期轮作 ＞粮
豆轮作 ＞小麦连作。
粮草长周期轮作中，随着年份增加，小麦产量表
现出先增加后降低的趋势，种植苜蓿后２年小麦产
量最高，其籽粒量、秸秆量和生物量分别比连作小麦
增加１２８１、１４８４和２７６５ｋｇ／ｈｍ２，增幅达２８９５％
２９７７％，且显著高于连作小麦；ＷＡＴ３小麦产量较
ＷＡＴ２稍有降低，但其秸秆量和生物量仍显著高于
ＣＫ。粮草短周期轮作中，小麦产量表现出逐渐增加
的趋势，除秸秆外，种植红豆草后小麦产量高于相应
年份苜蓿后种植小麦，且 ＷＳＴ２籽粒量和生物量均
显著高于ＣＫ。粮豆轮作中，小麦产量呈现先增加后
降低的趋势，但与小麦连作相比无显著差异。
表１ 长期轮作下黄土高原旱地的小麦产量
Ｔａｂｌｅ１ ＷｈｅａｔｙｉｅｌｄｉｎｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍｒｏｔａｔｉｏｎｉｎＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
籽粒Ｇｒａｉｎ
产量（ｋｇ／ｈｍ２）
Ｙｉｅｌｄ
增产率 （％）
Ｉｎｃｒｅａｓｅ
秸秆Ｓｔｒａｗ
产量（ｋｇ／ｈｍ２）
Ｙｉｅｌｄ
增产率 （％）
Ｉｎｃｒｅａｓｅ
生物量Ｂｉｏｍａｓｓ
产量（ｋｇ／ｈｍ２）
Ｙｉｅｌｄ
增产率 （％）
Ｉｎｃｒｅａｓｅ
ＣＫ ４４２３９±４２７０ｂ ４９８４２±５２３４ｃ ９４０７９±９４６５ｃ
ＷＡＴ１ ４６３０６±６３５３ａｂ ４６７ ５４３６１±５９６１ａｂｃ ９０７ １００６６８±１２０１７ａｂｃ ７００
ＷＡＴ２ ５７０４５±８９６４ａ ２８９５ ６４６８２±６９８７ａ ２９７７ １２１７２９±１５９５２ａ ２９３９
ＷＡＴ３ ５５６７８±９６８１ａｂ ２５８６ ６１６６４±１０２２５ａｂ ２３７２ １１７３４２±１９７８４ａｂ ２４７３
ＷＳＴ１ ５０５７５±５９６０ａｂ １４３２ ５５６１１±６６９６ａｂｃ １１５７ １０６１８８±１０７１４ａｂｃ １２８７
ＷＳＴ２ ５７３６２±３９１４ａ ２９６６ ６０７１４±４８８１ａｂｃ ２１８１ １１８０７５±８６５１ａｂ ２５５１
ＷＰＴ１ ４７９０７±５８３８ａｂ ８２９ ５５６１１±６３１０ａｂｃ １１５７ １０３５１９±１１６００ａｂｃ １００３
ＷＰＴ２ ４４８８９±７３１０ａｂ １４７ ５０９２５±３２４５ｂｃ ２１７ ９５８１４±１０３０６ｂｃ １８４
注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达到５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｄｉｆｅｒｅｎｔａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
６６８
４期 蔡艳，等：轮作模式与周期对黄土高原旱地小麦产量、养分吸收和土壤肥力的影响
２２ 长期轮作对黄土高原旱地小麦养分吸收的
影响
２２１长期轮作对小麦大量元素吸收的影响 轮
作可促进旱地小麦对氮磷钾养分的吸收，且对氮钾
吸收的影响程度高于磷。粮草长周期轮作小麦吸氮
量最高，平均值为 １４２６ｋｇ／ｈｍ２，比连作小麦高
２９２８％。粮豆轮作小麦吸钾量最高，平均值为
９４９ｋｇ／ｈｍ２，比连作小麦高２９４７％（表２）。
苜蓿茬后种植小麦，促进了小麦对土壤氮钾的
吸收，且第三年小麦 ＞第二年 ＞第一年（表２），但
苜蓿茬后第一年小麦吸磷量低于连作小麦，生产上
应注意合理施用磷肥。红豆草茬后小麦对氮钾的吸
收量均高于连作小麦，ＷＳＴ１小麦吸氮量稍高于
ＷＳＴ２，ＷＳＴ２小麦吸磷量和吸钾量稍高于 ＷＳＴ１，但
处理之间差异均不显著。豌豆茬后小麦各部位对氮
磷钾的吸收量均表现为 ＷＰＴ２＞ＷＰＴ１，且种植豌
豆后第二年小麦籽粒和植株吸氮量，及秸秆和植株
吸钾量均显著高于连作小麦。
表２ 长期轮作对黄土高原旱地小麦大量元素吸收的影响
Ｔａｂｌｅ２ ＥｆｅｃｔｏｆｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍｒｏｔａｔｉｏｎｏｎｗｈｅａｔｕｐｔａｋｅｓｏｆｍａｃｒｏｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｄｒｙｌａｎｄｆｉｅｌｄｓｉｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ
处理
Ｔｒｅａｔ．
吸氮量Ｎｕｐｔａｋｅ（ｋｇ／ｈｍ２）
籽粒Ｇｒａｉｎ 秸秆Ｓｔｒａｗ 总量Ｔｏｔａｌ
吸磷量Ｐｕｐｔａｋｅ（ｋｇ／ｈｍ２）
籽粒Ｇｒａｉｎ 秸秆Ｓｔｒａｗ 总量Ｔｏｔａｌ
吸钾量Ｋｕｐｔａｋｅ（ｋｇ／ｈｍ２）
籽粒Ｇｒａｉｎ 秸秆Ｓｔｒａｗ 总量Ｔｏｔａｌ
ＣＫ ８５１±１３８ｄ ２５２±５４ｂ １１０３±１９１ｃ１５４±３５ａｂ２１±０２ａ１７５±３７ａｂ１４７±１３ａ５８６±８３ｂ ７３３±９２ｂ
ＷＡＴ１ ９１３±１８３ｃｄ ２９４±５４ａｂ１２０７±２３６ｂｃ１２１±２４ｂ１８±０１ａ１４０±２４ｂ １４９±２５ａ６００±１１８ｂ ７４９±１３７ｂ
ＷＡＴ２１１８５±２２０ａｂ ３２９±５９ａｂ１５１４±２７７ａｂ１６０±３２ａｂ２４±０３ａ１８３±３４ａｂ１７６±２７ａ７９３±２６４ａｂ９６９±２９１ａｂ
ＷＡＴ３１２０１±１３３ａ ３５６±５５ａ １５５７±１４８ａ１５７±２４ａｂ２１±０２ａ１７８±２６ａｂ１７２±３３ａ９０９±４４ａ １０８１±３８ａ
ＷＳＴ１ ９９０±８８６ａｂｃｄ３４０±２４ａｂ１３３１±８３ａｂｃ１４７±３２ａｂ２３±０１ａ１７０±３３ａｂ１６１±２２ａ６１２±３６ｂ ７７３±５８ｂ
ＷＳＴ２ ９４３±１６７ｂｃｄ２７６±３１ａｂ１２１８±１４４ｂｃ１５５±１０ａｂ２３±０５ａ１７７±０９ａｂ１５１±１９ａ６３２±４８ｂ ７８２±３０ｂ
ＷＰＴ１１０１９±１０５ａｂｃｄ２６４±６９ａｂ１２８３±１０７ａｂｃ１６１±１９ａｂ２２±０８ａ１８３±２５ａｂ１６７±１６ａ６９５±１５８ａｂ８６２±１７２ａｂ
ＷＰＴ２１１６５±５２ａｂｃ ３２９±１０２ａｂ１４９４±１５０ａｂ１６８±１２ａ２２±０７ａ１９０±１８ａ １７９±１７ａ８５７±１２６ａ１０３６±１４３ａ
注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达到５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｄｉｆｅｒｅｎｔａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
２２２长期轮作对小麦微量元素吸收的影响 轮作
系统和茬口年限对旱地小麦籽粒吸铁量无显著影
响，对小麦秸秆吸铁量和植株吸铁量有显著影响
（图１Ａ）。粮草长周期轮作中，小麦各部位吸铁量
表现为ＷＡＴ３＞ＷＡＴ２＞ＷＡＴ１，且 ＷＡＴ３显著高
于ＣＫ和ＷＡＴ１。粮草短周期轮作中，小麦各部位吸
铁量表现为ＷＳＴ１＞ＷＳＴ２，ＷＳＴ１小麦秸秆和植物
吸铁量分别比 ＣＫ高 ５４７４％和 ５０８２％，差异显
著。粮豆轮作中，ＷＰＴ２小麦秸秆吸铁量显著高于
ＷＰＴ１和ＣＫ。
粮草轮作对旱地小麦各部位吸锰量影响程度较
小，粮草长周期轮作、粮草短周期轮作中各茬小麦籽
粒、秸秆和植物吸锰量与连作小麦均无显著差异
（图１Ｂ）。粮豆轮作对旱地小麦吸锰量影响较大，
ＷＰＴ２小麦籽粒、秸秆和植株吸锰量分别比 ＣＫ高
２７５６％、５３２１％和４４２６％，显著高于 ＣＫ，且其秸
秆和植株吸锰量显著高于粮草轮作系统中各茬
小麦。
粮草长周期轮作及茬口年限对旱地小麦吸铜量
影响较大，其他两种轮作系统影响较小（图１Ｃ）。采
取粮草长周期轮作后，ＷＡＴ１小麦吸铜量与 ＣＫ相
近，ＷＡＴ２小麦吸铜量大幅增加，显著高于 ＣＫ，
ＷＡＴ３小麦籽粒吸铜量仍显著高于 ＣＫ。采取粮草
短周期轮作后，ＷＳＴ２秸秆和植株吸铜量比 ＷＡＴ１
高约１０％，但均与 ＣＫ差异不显著。粮豆轮作与连
作相比，小麦吸铜量无显著差异。
从图１Ｄ可以看出，种植制度和茬口年限对旱
地小麦吸锌量的影响与铜相似。苜蓿茬后年限越
长，小麦对锌的吸收量越高，ＷＡＴ３籽粒、植株吸锌
量均显著高于ＣＫ。红豆草茬后小麦吸锌规律与此
相反，ＷＳＴ２小麦籽粒、秸秆、植株吸锌量均低于
ＷＳＴ１，但两者差异不显著。豌豆茬后年限越长，小
麦各部位对锌的吸收量稍有增加，但两者差异不
显著。
７６８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
图１ 长期轮作对黄土高原旱地小麦微量元素吸收的影响
Ｆｉｇ．１ ＥｆｅｃｔｏｆｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍｒｏｔａｔｉｏｎｏｎｗｈｅａｔｕｐｔａｋｅｏｆｍｉｃｒｏｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｄｒｙｌａｎｄｆｉｅｌｄｓｉｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ
［注（Ｎｏｔｅ）：同一部位柱状图上不同字母表示处理间差异达到５％显著水平
Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｂｏｖｅｔｈｅｂａｒｉｎｔｈｅｓａｍｅｐａｒｔｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．］
２２３长期轮作对养分收获指数的影响 轮作和茬
口年限对旱地小麦大量元素养分收获指数影响程度
较小，对其微量元素养分收获指数影响较大（表３）。
各处理间大量元素收获指数大多差异不显著。磷收
获指数最大（８６１５％ ８８４６％），氮收获指数其次
（７４３４％ ７９４２％），钾收获指数最小（１５８７％
２０７８％）。从平均值来看，粮豆轮作氮磷收获指
数最高，说明黄土旱地区采取粮豆轮作有利于氮磷
向籽粒转移；但３种轮作制度下小麦钾收获指数均
低于连作小麦或持平。
表３ 长期轮作对黄土高原旱地小麦养分收获指数的影响（％）
Ｔａｂｌｅ３ ＥｆｅｃｔｏｆｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍｒｏｔａｔｉｏｎｏｎｗｈｅａｔｈａｒｖｅｓｔｉｎｄｅｘｅｓｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｄｒｙｌａｎｄｆｉｅｌｄｓｉｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
Ｎ Ｐ Ｋ Ｆｅ Ｍｎ Ｃｕ Ｚｎ
ＣＫ ７７２８±０９０ａ ８７７０±１４２ａ ２０１５±１７８ａｂ １１１８±０２１ｂ ３４８８±０４８ｂｃ ２４７２±０３９ｂｃ ７００４±０４４ｃｄ
ＷＡＴ１ ７５５８±０５４ａ ８６５４±２２５ａ ２０００±２４８ａｂ １０６２±０５６ｂｃ３４３３±１３３ｂｃ ２６４４±１１５ｂ ６９５４±１２６ｃｄｅ
ＷＡＴ２ ７８２１±０８７ａ ８６９２±１９５ａ １８８９±３４８ａｂ １０４９±０４９ｂｃｄ３７２０±１２４ａｂ ２４９７±０９９ｂｃ ７３９５±１０３ａｂ
ＷＡＴ３ ７７１０±３２９ａ ８８１０±１２４ａ １５８７±３０２ｂ ９３２±０３５ｃｄ３８７９±０９８ａ ３０５７±０８８ａ ７４９８±０７７ａ
ＷＳＴ１ ７４３４±２５８ａ ８６１５±２４３ａ ２０７８±１３３ａ ９１０±０５８ｄ ３３０８±１５３ｃｄ ２６５６±１３５ｂ ６７７６±１４９ｄｅ
ＷＳＴ２ ７６９９±５１６ａ ８７１９±３０９ａ １９３２±３０８ａｂ １３６９±１３３ａ ３６２５±２６１ａｂ ２３２４±２０２ｃ ６６７６±２５１ｅ
ＷＰＴ１ ７９４２±４８４ａ ８８０１±２８９ａ １９７０±２７５ａｂ １２９３±１３４ａ ３５４４±２７５ｂｃ ３０６４±２５５ａ ７１４９±２４９ｂｃ
ＷＰＴ２ ７８２３±４４１ａ ８８４６±２５０ａ １７３４±０８２ａｂ １１１９±０２８ｂ ３０８４±０６０ｄ ３３１６±０６３ａ ７３２７±０５５ａｂ
注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达到５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｄｉｆｅｒｅｎｔａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
８６８
４期 蔡艳，等：轮作模式与周期对黄土高原旱地小麦产量、养分吸收和土壤肥力的影响
各种植体系中，茬口年限对小麦微量元素收获
指数影响方向和程度均不相同，种植系统间也有一
定差异。粮草长周期轮作中，３年间小麦铁收获指
数差异不显著，但 ＷＡＴ３显著低于 ＣＫ；ＷＡＴ３小麦
锰、铜、锌收获指数显著高于ＣＫ，且铜收获指数显著
高于ＷＡＴ１和ＷＡＴ２。粮草短周期轮作中，ＷＳＴ１铁
收获指数显著低于 ＣＫ，其它与之相当；ＷＳＴ２铁、锰
收获指数显著高于 ＷＳＴ１，但铜收获指数显著低于
ＷＳＴ１。粮豆轮作中，ＷＰＴ１铁、锰收获指数显著高
于ＷＰＴ２，两者铜收获指数均显著高于ＣＫ；ＷＰＴ２锌
收获指数显著高于ＣＫ。
２３ 长期轮作对黄土高原小麦地耕层土壤肥力性
质的影响
种植制度对旱地小麦土壤肥力性质指标的影响
程度为：有效磷＞有机质 ＞碱解氮≈全磷 ＞全氮≈
速效钾（表４）。采取轮作后，土壤氮素呈现增加趋
势，全 氮 增 加 １１５４％ ２０５１％，碱 解 氮 增 加
９６６％ ２１５６％，其中粮草短周期轮作增加作用更
明显。此外，粮草短周期轮作对丰富土壤有机质和
速效钾的作用亦最突出，其有机质含量比连作小麦
提高２００１％。粮豆轮作对土壤磷素累积和有效化
作用最明显，其有效磷含量达２５１９ｍｇ／ｋｇ，比小麦
连作提高４５５２％；采取粮豆轮作后，小麦地土壤全
磷含量亦提高６３３％，而粮草长周期轮作和短周期
轮作后土壤全磷含量均呈现不同程度降低。
表４ 长期轮作黄土高原旱地区小麦地耕层土壤肥力性质
Ｔａｂｌｅ４ ＥｆｅｃｔｏｆｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍｒｏｔａｔｉｏｎｏｎｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｏｆｗｈｅａｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｄｒｙｌａｎｄｆｉｅｌｄｓｉｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ
种植系统
Ｒｏｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
有机质
Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ
（ｇ／ｋｇ）
全氮
ＴｏｔａｌＮ
（ｇ／ｋｇ）
全磷
ＴｏｔａｌＰ
（％）
碱解氮
ＡｖａｉｌａｂｌｅＮ
（ｍｇ／ｋｇ）
有效磷
ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ
（ｍｇ／ｋｇ）
速效钾
ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ
（ｍｇ／ｋｇ）
小麦连作Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗｈｅａｔ １４２４ ０７８ ０７９ ５２０９ １７３１ １１５９０
粮草长周期轮作
Ｗｈｅａｔａｌｆａｌｆａｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｒｏｔａｔｉｏｎ
１３６５ ０８７ ０６８ ５７１２ １１８２ １０５４０
粮草短周期轮作
Ｗｈｅａｔｓａｉｎｆｏｉｎｓｈｏｒｔｐｅｒｉｏｄｒｏｔａｔｉｏｎ
１７０９ ０９４ ０７８ ６３３２ １３１６ １２２２０
粮豆轮作Ｗｈｅａｔｐｅａｒｏｔａｔｉｏｎ １４５２ ０８９ ０８４ ６２３４ ２５１９ １０４９０
变异系数ＣＶ（％） １０２２ ７６８ ８６８ ８８４ ３５６８ ７５２
３ 讨论
３１ 轮作对土壤肥力和小麦产量的影响
与连作相比，小麦与豆科植物进行轮作可显著
提高土壤微生物多样性，影响农业生态系统的稳定
性［９］；且可提高土壤中过氧化氢酶和磷酸酶的活
性［７］，加快土壤碳循环和磷活化，增加土壤有效养
分含量；同时降低土壤氮素矿化率，有利于土壤氮素
的稳定和积累［１０］；因此小麦与豆科作物进行轮作可
提高土壤肥力水平［１１］，增加小麦产量。Ａｈｍａｄ
等［１２］发现，种植两季绿豆和黑绿豆后小麦产量较连
作增加 ６００ １１００ｋｇ／ｈｍ２，增产率 １６７％
３０６％。Ｋｕｍａｒ等［１３］也证明种植一季三叶草、紫花
豌豆后，小麦产量较连作增加１０７０ ３０３０ｋｇ／ｈｍ２。
但李可懿等［１４］发现，陕西长武地区翻压一季豆科绿
肥后，小麦产量反而降低９７％ ２６６％。说明豆
科植物对土壤肥力水平的改善效果与豆科植物种
类、种植年限及土壤水分含量有很大关系。
苜蓿和红豆草是黄土高原半干旱区广泛种植的
多年生豆科牧草，其根系发达、根瘤数量多，同时产
草量高、适口性强、营养价值高，是黄土高原区退耕
还草、农牧结合的首选草种。豌豆是黄土高原地区
广泛种植的一年生豆科作物。李兆丽［１５］和马生发
等［１６］认为，红豆草和苜蓿均有培肥土壤的作用，主
要体现在有机质和氮素的累积，且红豆草的培肥作
用强于苜蓿。刘晓宏等［４］进一步研究发现，粮草轮
作比粮豆轮作更有利于提高土壤有机氮水平，使土
壤剖面供氮能力更强。与此同时，本研究结果表明
粮豆轮作更有利于土壤磷素有效化，与樊军等研究
结果一致［１７］，这与采取粮豆轮作后土壤磷酸酶活性
增强有很大关系［７］。氮素是粮食作物需要量最大
的矿质元素［２３］，黄土高原旱地区采用小麦和豆科植
９６８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
物轮作可提高土壤供氮潜力和供氮强度，且红豆草
＞苜蓿＞豌豆，这是豆科牧草更有利于提高小麦产
量的重要原因。此外，虽然豆科牧草种植年限越长，
其土壤有机质和氮素增加效果越明显［１５］，但在半干
旱地区牧草的强耗水特性使土壤干燥化加剧，导致
后茬作物难以生长［１８－１９］，加上连续种植豆科牧草会
减少土壤磷素含量［１５］，因此并非豆科牧草种植年限
越长，对后茬粮食作物越有利。在本研究中，苜蓿茬
后３年种植小麦，由于土壤氮和有机质消耗增
加［２０］，豆科牧草的培肥效应逐渐减弱，小麦产量逐
渐回落，且小麦籽粒营养品质和氨基酸含量有下降
趋势［２１－２２］。综上，笔者认为在黄土高原旱地区实现
土壤资源可持续利用，增加小麦产量的较优轮作模
式应为红豆草（２ ４年）→小麦（２年），以４ ６
年为一个轮作周期，同时注意增施磷肥。
３２ 轮作对小麦养分吸收的影响
小麦是中国和全球大多数人主要的食物和矿质
元素来源，其矿质养分含量和分布对小麦植株生长
发育和人体健康的影响已受到广泛关注［２３－２４］。小
麦矿质养分含量和分布状况受遗传基因［２５－２６］和土
壤管理［１，１４，２７－２８］共同影响。
黄土高原旱地区实行粮草轮作后，由于豆科植
物需磷量高［２３］，土壤供磷强度减少约３０％，导致种
植苜蓿和红豆草后１年小麦吸磷量低于连作小麦。
同时由于豆科植物对土壤氮素的富集作用［１５－１６］和
钾素的活化作用［２９］，轮作条件下小麦氮钾吸收量高
于连作小麦。杨宁等［２８］认为，旱地小麦和豆科作物
轮作增产的重要原因是减少茎叶钾素在花后的转
移，本研究也发现，小麦与苜蓿、红豆草及豌豆轮作
后，钾素收获指数普遍下降，产量却不同程度增加。
许多医学专家认为当今人类疾病９０％以上与
微量元素有关，而粮食作物籽粒中微量元素，特别是
锌、铁含量较低，生物有效性差是全世界普遍存在的
问题［３０］。黄土高原旱地小麦籽粒铁、锰、铜、锌含量
比全国平均水平分别低 ７７％、９２％、４２９％和
６３％［１４］，通过一定措施提高小麦籽粒对微量元素
的吸收显得尤为迫切。本研究表明，轮作使旱地小
麦对微量元素的吸收量增加或差异不显著，各种植
系统及小麦茬口年限对４种微量元素影响不一，这
与豆科植物对土壤微量元素形态和有效性的影响不
尽相同有很大关系［６，３１］。总的来说，黄土高原旱地
区实行粮草长周期轮作有利于促进小麦籽粒对铁、
铜、锌的吸收，且苜蓿茬后３年小麦 ＞２年小麦 ＞
１年小麦。粮豆轮作可促进小麦籽粒对锰的吸收，
且豌豆茬后２年小麦 ＞１年小麦。粮草短周期轮
作对小麦籽粒微量元素累积作用不明显。因此，在
黄土高原旱地促进小麦对微量元素吸收的较优种植
制度为粮草长周期轮作或粮豆轮作。
４ 结论
１）轮作可不同程度增加旱地小麦产量。粮草
短周期轮作有利于提高小麦籽粒产量，粮草长周期
轮作有利于提高小麦秸秆产量和生物产量。种植豆
科牧草后２年小麦产量高于１年小麦，至苜蓿茬后
３年小麦产量逐渐降低，轮作优势逐渐减弱。粮豆
轮作小麦产量有增加趋势，但不显著。
２）轮作可提高旱地小麦对氮钾的吸收，粮豆轮
作效果最明显；轮作对旱地小麦吸磷无显著影响。
轮作及茬口年限对小麦大量元素收获指数影响
较小。
３）粮草长周期轮作可促进旱地小麦对铁、铜、
锌的吸收，且苜蓿茬后３年小麦 ＞２年小麦 ＞１
年小麦。粮草短周期轮作可促进小麦对铁的吸收，
且红豆草茬后１年小麦 ＞２年小麦。粮豆轮作可
促进小麦对铁、锰的吸收，且豌豆茬后２年小麦 ＞１
年小麦。粮草轮作铁收获指数低于连作小麦，粮豆
轮作则有利铜向籽粒转移。
４）轮作可提高土壤氮素供应潜力和供应强度，
且粮草短周期作用最明显。粮草轮作减少了土壤磷
的累积和有效磷的供应强度，粮豆轮作则刚好相反。
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水分及养分含量的影响［Ｊ］．土壤通报，２０１３，４４（３）：５５１
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