农业可持续发展视角下的玉米-小麦轮作系统优化

引言

玉米 - 小麦轮作因能有效协调作物生长周期与区域气候条件，在我国黄淮海、华北等粮食主产区广泛应用，是保障国家粮食安全的重要种植模式。但随着农业生产规模扩大与集约化程度提升，传统轮作系统逐渐暴露出土壤养分失衡、水肥利用效率偏低、病虫害发生频率增加及农田生态功能弱化等问题，与农业可持续发展强调的资源节约、生态保护和经济效益协同目标存在差距。

一、资源利用维度的轮作系统优化

1.1 基于土壤肥力维持的轮作周期调整

土壤肥力是保障玉米 - 小麦轮作系统稳定生产的基础，而轮作周期的合理性直接影响土壤养分的平衡与积累。当前部分地区玉米 - 小麦轮作周期固定，未充分考虑土壤肥力变化规律，长期连作导致土壤中特定养分过度消耗，土壤理化性质恶化，如土壤有机质含量下降、土壤板结等问题。

1.2 面向水肥协同高效的田间管理优化

水肥资源是玉米 - 小麦生长的关键投入要素，当前轮作系统中存在水肥管理脱节、投入量与作物需求不匹配的问题，导致水肥利用效率偏低，既造成资源浪费，又增加农田面源污染风险。面向水肥协同高效的田间管理优化，需以作物生长周期内的水肥需求规律为核心，构建 “按需供给” 的水肥管理模式。在水分管理方面，可结合玉米、小麦不同生育阶段（如苗期、拔节期、灌浆期）的需水特性，采用滴灌、喷灌等节水灌溉技术，替代传统漫灌方式，减少水分蒸发与渗漏损失，提高水分利用效率。

1.3 适配光热资源的品种搭配与播期调控

光热资源是玉米 - 小麦轮作系统中不可控的自然资源，其时空分布特征直接影响作物生长发育与产量形成。我国北方地区光热资源季节分布差异明显，夏季高温多雨、冬季寒冷干燥，若玉米与小麦品种选择及播期安排不合理，易导致作物生长周期与光热资源峰值期错位，造成光热资源浪费，影响作物产量。适配光热资源的品种搭配与播期调控，需结合区域光热资源特点（如年日照时数、积温、无霜期），选择生育期与当地光热条件适配的玉米、小麦品种。

二、生态保护维度的轮作系统优化

2.1 基于病虫害绿色防控的轮作模式改良

病虫害是影响玉米 - 小麦轮作系统稳定生产的重要生物因素，传统防控方式以化学农药为主，长期大量使用化学农药不仅导致病虫害抗药性增强，还造成农田生态环境污染，破坏土壤微生物群落结构，影响农田生态系统稳定性。基于病虫害绿色防控的轮作模式改良，需以 “预防为主、综合防控” 为原则，通过优化轮作模式减少病虫害滋生环境。玉米与小麦的病虫害种类存在差异，合理轮作可打破病虫害的寄主链，减少病原菌与害虫在土壤中的积累。例如，玉米螟、小麦蚜虫等害虫具有特定寄主偏好，通过玉米与小麦的交替种植，可降低害虫种群数量。

2.2 面向农田面源污染防控的秸秆还田优化

玉米与小麦秸秆是轮作系统的主要农业废弃物，若秸秆处理不当（如随意焚烧、丢弃），不仅造成资源浪费，还会引发大气污染与农田面源污染问题；而不合理的秸秆还田方式（如秸秆粉碎不彻底、还田量过大），则可能导致土壤透气性下降、病虫害传播风险增加。面向农田面源污染防控的秸秆还田优化，需结合秸秆特性与土壤条件，选择科学的秸秆还田方式与还田量。在秸秆还田方式上，可采用秸秆粉碎还田、秸秆覆盖还田等技术，确保秸秆充分腐熟分解，避免因秸秆未腐熟导致的土壤养分暂时固定与病虫害滋生。

2.3 兼顾生物多样性维持的田间生态布局调整

农田生物多样性是维持农田生态系统功能稳定的重要基础，当前玉米- 小麦轮作系统中，由于作物种植结构单一、田间管理措施集约化，导致农田生物多样性下降，如田间有益昆虫数量减少、土壤微生物群落结构单一等，影响农田生态系统的自我调节能力。兼顾生物多样性维持的田间生态布局调整，需在轮作系统中构建多元化的田间生态结构。例如，在农田边界、田埂区域种植开花植物（如波斯菊、紫花苜蓿），为天敌昆虫提供栖息地与食物来源，增加田间有益生物数量，提升农田自然控害能力。

三、生产效能维度的轮作系统优化

3.1 提升系统抗逆性的轮作配套技术优化

玉米 - 小麦轮作系统在生长过程中易受自然灾害（如干旱、洪涝、低温冻害）与环境胁迫（如土壤盐碱化、重金属污染）的影响，导致作物减产甚至绝收，系统抗逆性不足已成为制约生产效能提升的重要因素。提升系统抗逆性的轮作配套技术优化，需针对不同胁迫因素，构建针对性的抗逆技术体系。在应对干旱胁迫方面，可通过培育抗旱性强的玉米、小麦品种，结合土壤保水技术（如地膜覆盖、秸秆覆盖），减少土壤水分蒸发，增强作物在干旱条件下的生长能力。

3.2 衔接产业链的轮作产品结构调整

玉米 - 小麦轮作系统的生产效能不仅取决于作物产量，还与产品的市场竞争力、产业链衔接程度密切相关。当前部分地区轮作系统以生产原粮为主，产品结构单一，附加值低，且与下游加工、销售环节衔接不紧密，导致产品经济效益不佳，制约系统生产效能的整体提升。衔接产业链的轮作产品结构调整，需以市场需求为导向，优化玉米、小麦的产品类型，从 “单一原粮生产” 向 “多元化产品供给” 转型。例如，针对玉米，可增加青贮玉米、鲜食玉米的种植比例，满足畜牧业、食品加工业的需求。

3.3 基于低碳理念的轮作生产技术集成

当前轮作系统中，化肥过量施用、农机作业能耗过高、秸秆处理方式不合理等问题，导致碳排放强度较高，不符合低碳农业发展要求。基于低碳理念的轮作生产技术集成，需从生产各环节入手，构建低碳技术体系。在肥料使用方面，推广有机肥替代部分化肥，减少化肥生产与施用过程中的碳排放；在农机作业方面，优化耕作方式，采用免耕、少耕技术，减少农机作业次数与能耗，降低燃油消耗带来的碳排放；在秸秆处理方面，除秸秆还田外，可探索秸秆资源化利用技术，如秸秆气化、秸秆饲料加工，减少秸秆焚烧产生的碳排放。

四、结论

本文从资源利用、生态保护、生产效能三个维度，探讨了玉米 - 小麦轮作系统的优化路径：在资源利用维度，通过调整轮作周期、优化水肥管理、调控品种与播期，可提升土壤、水肥、光热资源的利用效率；在生态保护维度，借助改良轮作模式、优化秸秆还田、调整田间生态布局，能增强病虫害防控能力、减少面源污染、维持生物多样性；在生产效能维度，通过优化抗逆技术、调整产品结构、集成低碳技术，可提升系统抗逆性、衔接产业链、降低碳排放。

参考文献

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