间作、套作与轮作的主要模式类型
从世界范围看，农业发展有两条路：一条靠扩大耕地面积，另一条靠提高单产。从发展趋势看，农业发展迟早要走后一条路子。我国不仅人均耕地资源极少，而且耕地又以每年近1000万亩的速度减少，因此，体现对耕地集约利用的多熟种植制度，是我国农业发展的必然方向。在多熟种植种中，农田间、套作是其重要组成部分。我国各地农民在长期的生产实践中，依据当地资源环境条件发展了各种各样的农田间、套作类型。
（一）我国农业生产中的主要间作类型
农田间作是我国各地作物生产中普遍采用的一种方式。通过高秆与矮秆、喜光与耐阴以及具备营养异质互补特性的作物合理组配，达到对光、温、水、土等资源的集约高效利用。用于间作的作物包括了大田作物、瓜菜以及果树等。主要间作方式及应用地区如表5.3所示。
表5.3 我国作物生产中的主要间作类型
1.玉米与豆类间作
玉米与豆类间作历史久远，其应用也最为广泛。豆类主要是大豆，其次是花生，也有少量绿豆、赤豆、黑豆、豇豆、菜豆、蚕豆等。这种类型不仅具有一定的增产效果，并且还可以充分发挥豆科作物培肥地力的作用。把小面积的豆科作物分散到各种禾谷类作物中去，既不会太大地影响粮食产量，又能充分发挥豆科作物生物固氮、调节碳氮比、促进微生物活动、培肥地力的作用，特别是在低水肥条件下玉米豆类间作的增产和养地效果更为明显。以玉米间作大豆为例，玉米属禾本科、须根系，株高，叶窄长，为需氮肥多的C4植物，而大豆属豆科，直根系，株矮，叶小而平展，为需磷钾多的C3植物，较耐阴。两种作物共处，除密植效应外，兼有营养异质效应、边行优势、补偿效应、正对等效应，能全面体现间作复合群体的各种互补关系。
玉米与大豆间作有两种模式，即以玉米为主的模式和以大豆为主的模式。在以玉米为主时，理论模式是玉米密度不减，增种大豆。玉米与大豆的行比为2～6，这样玉米行数不超过玉米可以发挥边行优势的范围。玉米的行距和株距应比单作适当缩小。由于玉米根系吸收营养的范围一般在0～20cm之内，所以行距宜在40cm左右，株距也可缩小到13～20cm左右。具体如何安排行株距，应以品种特性而定。对于株型紧凑型品种，可适当压缩，而松散型品种可适当加大。大豆如果为2行，行距比单作略小，如果为3行，行距可与单作相同，一般掌握在33～50cm。生产实践证明，以玉米为主的间作，可在玉米产量比单作不减或基本不减的基础上，增收几十公斤大豆，增产10%～30%，而且增产效果与地力有关，地力越薄增产幅度越大。
2.玉米与薯类间作
玉米与薯类间作具有类似于玉米、豆类间作的特点。薯类虽不属于豆科，但地下结薯，需磷钾较多，根浅，与玉米营养异质效应明显。薯类主要是甘薯和马铃薯。以甘薯为例，其理论模式是：甘薯按既定行、株距，每隔4～6行甘薯，种植一行玉米。玉米株距应以甘薯行数多少而定，甘薯行数少，则玉米株距大，以减轻对甘薯的遮荫。由于玉米和薯类均为高产作物，所以二者间作一般在高产地块进行，且保证水肥供应是栽培技术的关键。甘薯应选用短蔓耐荫丰产品种，马铃薯选用株型紧凑、结薯集中，早熟丰产的品种。玉米可选用中早品种，适时早播，以在甘薯薯块迅速膨大期收获。
3.麦类间作
在我国甘肃河西走廊、山西的雁北、陕西北部、东北、内蒙河套等一熟有余，两熟不足地区，多属春麦区，小麦收获后剩余两个多月的无霜期，而采用生育期不同的作物间作可充分利用生长季节。小麦、玉米间作是这一地区应用较为普遍的方式。
小麦、玉米间作的种植模式一般为带宽1.5～2m，玉米2行，小麦4～6行。小麦行距20cm，玉米行距35cm，玉米行与小麦行的间距也保持在35cm左右。其栽培技术要点如下。
（1）精细整地、施足底肥 秋收后，在清除根茬进行深耕翻地的基础上，按预定带宽做畦，在准备种玉米的带上中间用大犁开沟，施入底肥，施肥量要接近单作玉米的亩施肥量。预留种植小麦的带上也要施足底肥。
（2）选用良种、适期播种 如在冀北、晋北地区，一般应在3月15日前后播种春小麦，而玉米应在4月20日左右，当5cm地温稳定通过10℃时种植。可采用一穴双株，使密度达到4000株/亩。
（3）科学管理 在小麦出苗后2叶期时晴天午后进行压麦，3叶期后，进行追肥浇水以促进生长发育。间作的玉米，4叶期定苗后，进行中耕除草，大喇叭口期追施氮肥。
这种种植方式，两种作物共生期可达60～80天，能充分利用光、热、水资源。据河北省农业厅在承德市的试验示范实践，近几年平均亩产达1045.3kg，比单一种植玉米亩增产608.6kg，增产58.2%。
4.棉田、蔗田间作
棉花、甘蔗行距较大，从播种至封垄往往持续数月，造成光热资源的大量浪费。近些年，在广大的黄淮海棉区，棉田间作瓜、菜、花生等普遍流行；而在南方的甘蔗生产田，套种豆类、花生较为普遍，近几年，与蔬菜间作的发展速度也较快。
（1）棉花与蔬菜的间作 棉花等行距种植或宽窄行，密度应与单作相同。等行距种植的行距可掌握在70cm左右，宽窄行的宽行为85cm左右，窄行45cm左右，具体行距以品种和地力而定。在早春，于其行间种植速生蔬菜，如甘蓝、花椰菜、大蒜、水萝卜等。
（2）甘蔗与豆类间作 甘蔗采用宽窄行种植，平均行距相当于当地单作甘蔗的适宜行距，一般窄行距为50～60cm，宽行距为1m左右，具体行间距应依据品种和间作作物而定。甘蔗与豆类的间作虽然经济效益较低，但由于田间管理简单易行，所以应用较为普遍。其效益原理类似于玉米与豆类间作，可以充分发挥种间的互补作用。
此外，多年生林果作物与一年生大田作物或蔬菜间作也是我国传统农业中的精华部分。如桐粮间作、杉粮间作、枣粮间作，以及在苹果、梨、桃等幼树下，间作豆类、薯类、花生、蔬菜等矮生作物的种植方式。这些，都是我国劳动人民在长期的农业生产实践中的伟大创举。
（二）我国农业生产中的主要套作类型
套作具有充分利用时间和空间的意义，在生产上，套作比间混作有着更为明显的增产作用。我国套作类型中，以麦田套作面积最大。各种套作方式及分布地区如表5.4所示。
表5.4 我国作物生产中主要套作类型及分布区域
1.小麦玉米套作
依各地的积温状况不同，小麦玉米套作又可分为两种。
（1）窄背晚套 该模式主要在≥10℃积温大于4100℃，复种玉米也可以成熟，但热量仍较紧张的地区适用。要求在小麦播量、产量不受影响的前提下，通过套种保证玉米所需积温，使玉米稳产和增产。其理论模式是：玉米按栽培特性确定行距，宽窄行或等行距。小麦播种时依据夏玉米所需行距预留出套种行，套种行的宽度只要能够进行套种作业即可。预留套种行之间的小麦行距和行数依小麦品种丰产要求而定。在小麦收获前10天左右套种玉米，使小麦收获时玉米正值3叶期。因为玉米在3叶期以前主要由种子根来吸收水分和养分，而次生根尚未形成，这样可减少小麦对其抑制作用。
具体田间配置为：小麦采用“三密一稀”（大穗大粒型品种采用）或“四密一稀”（矮秆小穗型品种采用）；麦行中预留玉米套种带的具体宽度，应依据套种工具而定，一般在35cm以内；套种玉米的行距确定时，如采用紧凑型玉米种，一般多为等行距且行距较窄，而松散型品种则行距较宽或采用宽窄行；套种时期一般在麦收前10天左右进行，具体应视当地灌水、积温、劳力等情况而定。如图5.3所示。
图5.3 小麦窄背晚套玉米示意图
（2）宽背早套：在≥10℃积温为3600～4100℃的地区，套种的玉米必须适当提前，以使中晚熟品种能安全成熟，提高玉米产量。其理论模式为：玉米早套的具体时期，依补足当地麦收后直播夏玉米所缺少的积温为标准，但套种的最早时期不能使玉米在麦行中进行穗分化，以免小麦影响玉米穗分化进程，降低玉米产量。该种方式由于小麦、玉米共生期较长，玉米必须套种在预留的套种带上，每套种带种双行玉米。双行玉米之间的行距应在40cm左右。确定套种玉米的宽行应使全田玉米平均行距不超过单作玉米的最大可能行距，这样有利于保证玉米亩株数。玉米的最小株距可为13～20cm。套种带之间的小麦行数和行距，依据地力和小麦品种特性而定，地力高的，可成畦种植，行数较多；地力差时，可种在沟底，行数较少。小麦的边行应加大播量，以加大边行优势。如图5.4所示。
图5.4 小麦宽背早套玉米示意图
2.麦棉套作
我国主产棉区同时也是粮食主产区，粮棉生产矛盾突出。实行粮棉套作两熟制度，可以有效缓解粮棉争地的矛盾，提高土地利用率。麦棉套作首先兴起于长江流域棉区，后发展至北方棉区。
麦棉套作的特点是能从时间和空间两方面充分利用全年生长季节。小麦利用了冬季和早春棉花所不能利用的时间、空间和光热水肥条件，并且在带状播种的情况下，根系吸收营养的范围大，田间通风透光较好，有利于发挥边行优势和减轻病害。麦棉共生期间，二者虽然存在着光、水、肥的竞争，这易导致棉苗生长弱、发育迟等问题，但小麦对棉苗也有防风保温作用，有利于减轻大风、寒流对棉苗的影响。此外，由于小麦屏障，可以减少棉蚜迁入，并能利用小麦田积集的瓢虫等天敌来控制棉蚜危害。
3.小麦花生套作
（1）小沟麦套作花生 秋季按花生栽培种植特性等行距起垄备播，沟底秋播冬小麦，沟底种麦的好处是可以集中施肥和管理，积蓄冬季雨雪和挡风保暖，春季抗旱保墒，并可降低小麦与花生的高度差以减少小麦对花生遮光的影响。
（2）大沟麦套作花生 理论模式是花生采用宽窄行播种，起大垄，种双行，平均行距、密度与单作相同，沟底播种小麦。花生应适期迟播，以尽量减少共生期。其品种搭配以晚播早熟、矮秆、紧凑小麦高产品种和前期不易发棵、耐阴性好、中熟或偏早熟的大果高产花生品种为佳。
4.小麦、玉米、甘薯套作
小麦/玉米/甘薯套作在我国西南旱地应用较为广泛。小麦播种时预留玉米套种行，小麦收后在玉米行间套插甘薯，又称“旱三熟”。“麦、玉、薯”三熟制增产效果显著，据各地生产调查和试验结果，年产量可达800～1000kg，与小麦—玉米一年两熟相比，平均增产80%以上。
5.以粮为主、间套瓜菜
蔬菜种类甚多，有的生长期短；有的植株矮小；有的随时可以收割，如叶菜类。这为进一步集约利用耕地提供了可能。如在小麦套玉米的基础上，可在套种玉米前，于小麦宽畦背上种菜、饲料作物等，或在小麦收获后，在玉米大行间种菜、瓜、油、饲等作物，或以上两季间作同时采用。在麦行中套作的蔬菜一般为越冬蔬菜，如菠菜、大蒜、蒜苗等。间作物与小麦的间距宜利于田间作业即可，本着“挤中间、空两边”的原则予以适当缩小。小麦收获后，在玉米行间可种植的作物有：早熟黄瓜、花椰菜、芸豆、菜豆等；饲料作物有甘薯、谷子、绿豆等。
6.农田复种
套作是在积温满足一熟有余、两熟不足，或两熟有余、三熟不足情况下实现复种的方式。在积温充足时，则可在上茬作物收获后，直接播种下茬作物，通常所说的复种即指这种方式。这种方式虽然存在农耗，但田间操作简单，且利于机械化。我国农业生产中的主要复种方式及其对积温、水分、养分的需求如表5.5所示。需要指出的是，由于降雨量存在季节分配不均的问题，采用农田复种还需要具备一定的灌溉条件。
表5.5 主要复种方式及对积温、水、肥要求①
①资料来源：中国耕作制度与区划，1987；多熟种植，1983；耕作学，1996。
（三）我国农业生产中主要轮作类型
轮作换茬的作用很多，归结起来主要有两个方面：一是实现用养结合；二是消除病虫草害。其实，消除病虫草害是针对连作而言的。根据不同作物对连作的反应，可将作物分为忌连作的作物和耐连作的作物。忌连作的作物又可分为两种耐连作程度稍有差异的亚类：一类以茄科马铃薯、烟草、番茄，葫芦科的西瓜及亚麻、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。另一类以禾本科的旱稻，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，造成较大幅度减产。这类作物宜间隔三四年再种植。
耐连作的作物又可分为耐短期连作作物和耐连作作物。前者如甘薯、紫云英、苕子等作物，这类作物在连作二三年受害较轻；后者如水稻、甘蔗、玉米、麦类及棉花等作物。
1.大田作物轮作
水稻是我国种植面积最大的作物之一。采用水稻与旱生作物轮换种植即为水旱轮作，其形式多种多样（表5.6）。在双季稻田，冬季轮种麦、油菜、豆类可以减轻土壤容重，改善通气条件，提高氧化还原电位，防治稻田土壤次生潜育化过程。稻田改种棉花后，水稻纹枯病大大减轻。水旱轮作的防草效果更为明显。据观察，老稻田改旱地后，一些生长在水中的杂草，如眼子菜、鸭舌草、瓜皮草等明显减少；相反，旱生杂草，如马唐、田旋花、香附子等，在改种水稻后也大为减少。在北方一熟稻区，稻菜轮作的方式近几年发展较快。稻菜轮作是辽河下游三角洲地区农民的创举，它除具有一般水旱轮作的好处外，还体现在变一茬为两茬，集约利用了耕地，并较好地解决了菜稻争地的矛盾。
表5.6 我国农业生产中的主要轮作类型及分布区域
棉花本是耐连作的作物，但由于近些年来，尤其是黄淮海棉区，枯、黄萎病发生较为严重，使棉田轮作的重要性日益显现出来。在北方棉区，一般采用小麦、玉米与棉花轮作。据在河南所做试验表明，棉田改种小麦、玉米1年，枯、黄萎病的发生率可降低46.9%，改种两年，降低60.8%，改种三年则达67.1%。在南方棉区，则采用水稻与棉花轮作。据在四川射洪调查表明，连作棉田发病率为85%，与水稻轮作1年发病率降为22%～25%，轮作两年发病率为15%～27%，轮作三年的发病率仅为5%～12%，较好地控制了病害。
豆科作物与禾本科作物轮作是轮作类型中的经典，在全国各地均有分布。在我国东北地区，大豆、玉米轮作应用较广。在半干旱、低投入的北方农牧交错地区，采用豌豆（或蚕豆）与春小麦（或莜麦）进行轮作较为普遍，该方式既满足了区域粮食需求又保证了农田养分的均衡利用。在黄淮海平原的高产农田，小麦、玉米轮作的面积最大；而在肥力中下等的农田，则多加入谷子、花生、或大豆组成两年或三年轮作制。各种轮作方式如表5.6所示。
2.蔬菜轮作
蔬菜品种多，生长周期短，复种指数高，科学地安排菜园茬口，可恢复与提高土壤肥力，减轻病虫危害，增加产量，改善品质，是一项极其重要并且极为有效的农业增产措施。实行蔬菜合理轮作，应遵循以下原则。
一是充分利用土壤养分。如青菜、菠菜等叶菜类需要氮肥较多，瓜类、番茄、辣椒等果菜类需要磷肥较多，马铃薯、山药等根茎类需要钾肥较多，把它们轮作栽培，可以充分利用土壤中的各种养分。
二是减轻病虫草害。不同种类的作物轮作，能改变病虫草害的生活条件，达到减轻病虫草害的目的。如粮菜轮作、水旱轮作，可以控制土传病害；葱蒜类后作种大白菜，可大大减轻软腐病的发生；一些生长迅速或栽培密度大的蔬菜，如甘蓝、豆类、马铃薯等，对杂草有明显的抑制作用，而胡萝卜、芹菜等发苗慢，叶小的蔬菜，易滋生杂草，将这些蔬菜轮换栽种，可明显减轻草害。
三是合理确定轮作年限。根据各种蔬菜对连作的效应不同，其轮作年限也各不相同。例如，白菜、芹菜、花菜、葱、蒜等在没有严重发病地块可连作几茬；西瓜需隔1～2年后再种；马铃薯、山药、生姜、黄瓜、辣椒等则需隔2～3年再种；番茄、芋头、茄子、香瓜、豌豆等需隔3年以上。