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作物杂志,2026, 第5期: 272–271 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2026.05.031

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粮菇轮作模式对土壤养分及小麦生长特性的影响

宋晓1(), 张珂珂2, 关涵文1, 李青欣1, 孔维丽2(), 刘芹2, 张玉亭2, 郑靖康2   

  1. 1 河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所， 450002， 河南郑州
    2 河南省农业科学院食用菌研究所/农业农村部黄淮海地区食用菌种质资源鉴定和利用重点实验室， 450002， 河南郑州
  • 收稿日期:2025-06-19 修回日期:2025-07-14 出版日期:2026-10-15 发布日期:2026-10-22
  • 通讯作者: 孔维丽，主要从事食用菌育种研究，E-mail：kongweili2005@126.com
  • 作者简介:宋晓，主要从事作物栽培和土壤肥料研究，E-mail：songxiao401@126.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2023YFE0105003);河南农科院基础科研项目(2025ZC90);河南省国际合作重点项目(251111520600);河南省自然科学基金项目(242300420174)

Effects of Grain-Mushroom Rotation Patterns on Soil Nutrients and Growth Characteristics of Wheat

Song Xiao1(), Zhang Keke2, Guan Hanwen1, Li Qingxin1, Kong Weili2(), Liu Qin2, Zhang Yuting2, Zheng Jingkang2   

  1. 1 Institute of Plant Nutrient and Environmental Resources, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, Henan, China
    2 Institute of Edible Fungi, Henan Academy of Agricultural Sciences /Key Laboratory of Evaluation and Utilization of Germplasm Resources of Edible Fungi in Huang-Huai-Hai Region, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhengzhou 450002, Henan, China
  • Received:2025-06-19 Revised:2025-07-14 Online:2026-10-15 Published:2026-10-22

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摘要：

为明确不同粮菇轮作模式对土壤养分、小麦生理指标、生长动态及产量的影响，于2021-2024年设置4种种植模式，分别为T1处理：小麦―玉米复种（小麦―玉米―小麦―玉米―小麦）；T2处理：1年菇轮作（小麦―玉米―大球盖菇―玉米―小麦）；T3处理：隔年菇轮作（大球盖菇―玉米―小麦―玉米―小麦）；T4处理：连续2年菇轮作（大球盖菇―玉米―大球盖菇―玉米―小麦）。结果表明，粮菇轮作模式对土壤养分及作物生长表现出显著影响。粮菇轮作显著改善0~20 cm耕层土壤养分，与T1相比，T2、T3和T4处理的土壤全氮、速效磷、速效钾和有机质含量分别提高5.26%~11.65%、48.98%~74.61%、23.41%~48.21%和13.13%~ 23.99%，在20~40 cm土层养分优势仍明显。粮菇轮作显著增强了小麦的光合能力，净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率均以T4处理最高，分别为28.52 µmol/(m2·s)、1.27 mmol/(m2·s)、318.47 μmol/(m2·s)和4.68 mmol/(m2·s)。T4处理下小麦根系活力、根长、根表面积和根体积分别比T1处理提高37.98%、32.46%、58.87%和34.50%。粮菇轮作显著增加小麦群体数量与穗数，收获指数提高0.03~0.07，千粒重降低1.03~8.68 g。与T1处理相比，T4、T2和T3处理小麦产量分别提高68.38%、31.83%和29.39%。因此，粮菇轮作在土壤改良与增产方面具有潜力，其通过提升土壤肥力、增强根系能力及小麦冠层光合能力，促进光温水肥资源的高效利用及转化，最终达到调节小麦群体与提高产量的目的。

关键词: 轮作模式, 小麦, 土壤养分, 光合作用, 根系

Abstract:

To clarify the effects of different grain-mushroom rotation patterns on soil nutrients, wheat physiological traits, growth dynamics, and yield, a field experiment was conducted from 2021 to 2024 with four rotation treatments: T1, wheat-maize rotation (wheat-maize-wheat-maize-wheat); T2, one-year mushroom rotation (wheat-maize-Stropharia rugosoannulata-maize-wheat); T3, alternate-year mushroom rotation (Stropharia rugosoannulata-maize-wheat-maize-wheat); and T4, continuous two-year mushroom rotation (Stropharia rugosoannulata-maize-Stropharia rugosoannulata-maize-wheat). The results showed that grain- mushroom rotations had significant influences on soil nutrient status and crop growth. In the 0-20 cm soil layer, compared with T1, T2, T3, and T4 increased soil total nitrogen, available phosphorus, available potassium, and organic matter by 5.26%-11.65%, 48.98%-74.61%, 23.41%-48.21%, and 13.13%-23.99%, respectively, and the nutrient advantages remained evident in the 20-40 cm soil layer. Grain-mushroom rotations also significantly enhanced wheat photosynthetic capacity. The net photosynthetic rate, stomatal conductance, intercellular CO2 concentration, and transpiration rate were all highest under T4, reaching 28.52 µmol/(m2·s), 1.27 mmol/(m2·s), 318.47 μmol/(m2·s), and 4.68 mmol/(m2·s), respectively. Compared with T1, T4 increased wheat root vigor, root length, root surface area, and root volume by 37.98%, 32.46%, 58.87%, and 34.50%, respectively. Grain- mushroom rotations significantly increased wheat population and spike number, increased the harvest index by 0.03-0.07, and reduced the 1000-grain weight by 1.03-8.68 g. Compared with T1 treatment, wheat yields under T4, T2, and T3 treatments increased by 68.38%, 31.83%, and 29.39%, respectively. Therefore, grain-mushroom rotation had considerable potential for soil improvement and yield enhancement. Its beneficial effects may be attributed to improved soil fertility, enhanced root activity and canopy photosynthetic capacity, and more efficient utilization and conversion of light, temperature, water, and nutrient resources, thereby optimizing wheat population structure and ultimately increasing grain yield.

Key words: Rotation pattern, Wheat, Soil nutrients, Photosynthesis, Root system

图1

不同轮作模式的种植时间分布

表1

不同轮作模式的指标差异分析

指标Index T1 T2 T3
土壤全氮Soil total nitrogen (g/kg) 0.49 0.53 0.50
土壤速效磷Soil available phosphorus (mg/kg) 7.14 9.73 9.87
土壤速效钾Soil available potassium (mg/kg) 64.10 70.27 77.87
土壤有机质Soil organic matter (g/kg) 6.84 7.83 7.42
Pn [µmol/(m2·s)] 21.58 22.85 25.50
Gs [mmol/(m2·s)] 0.98 1.13 1.05
Ci [µmol/(m2·s)] 280.64 304.18 299.76
Tr [mmol/(m2·s)] 3.45 4.12 3.77
根系活力Root vigor [µg/(g·h)] 92.20 111.32 96.83
根长Root length (cm) 334.49 392.98 361.24
根表面积Root surface area (cm2) 63.07 99.87 88.38
根体积Root volume (cm3) 1.72 2.25 1.91
群体Population (×104/hm2) 51.40 52.30 56.75
穗数Spike number (×104/hm2) 338.40 417.45 536.25
穗粒数Grain number per spike 40.42 44.50 39.92
千粒重1000-grain weight (g) 49.48 47.90 40.80
产量Yield (kg/hm2) 5737.36 7563.43 7423.36
HI 0.45 0.52 0.48

图2

不同轮作模式对土壤养分含量的影响

图3

不同轮作模式对小麦光合特性的影响 同一生育时期不同小写字母表示不同处理间差异显著（P < 0.05）。下同。

图4

不同轮作模式对小麦根系活力的影响

表2

粮菇轮作模式对小麦根系的影响

生育期Growth stage 处理Treatment 根长Root length (cm) 根表面积Root surface area (cm2) 根体积Root volume (cm3)
越冬期Overwintering stage T1 151.32±2.30Bc 29.65±0.89Bc 0.21±0.02Bc
T2 195.30±2.15Aab 33.51±0.18Bb 0.32±0.01Ab
T3 194.61±3.12Ab 31.23±0.56Bb 0.32±0.01Ab
T4 214.73±4.26Aa 38.42±1.12Aa 0.37±0.02Aa
返青期Regreening stage T1 225.08±1.85Bc 25.75±0.55Cc 0.25±0.01Bc
T2 322.81±2.61Ab 32.21±0.84Bb 0.36±0.02Ab
T3 260.67±1.89Bc 38.01±0.65Aa 0.34±0.01Ab
T4 351.20±2.01Aa 40.03±0.88Aa 0.39±0.02Aa
拔节期Jointing stage T1 340.22±7.10Bd 82.45±2.13Bc 1.23±0.04Bc
T2 408.73±6.62Bb 150.39±3.64Aa 2.35±0.03Aa
T3 366.22±7.01Bc 111.12±5.24Bb 1.67±0.02Bb
T4 519.32±6.14Aa 140.46±3.91Aa 2.26±0.03Aa
孕穗期Booting stage T1 520.31±8.60Bc 93.06±2.46Bc 2.46±0.04Bc
T2 569.73±9.34Bb 161.39±3.12Aa 3.15±0.03Aa
T3 543.22±7.47Bc 143.22±3.89Ab 2.66±0.02Bb
T4 629.36±6.04Aa 156.46±4.05Aa 3.12±0.03Aa
开花期Anthesis stage T1 513.14±3.62Cd 102.11±1.06Bc 3.26±0.01Ac
T2 581.23±5.21Bb 165.36±1.23Aa 4.14±0.02Aa
T3 533.40±4.89Cc 150.35±1.89Ab 3.49±0.03Ab
T4 633.75±6.74Aa 160.35±1.45Aa 4.23±0.02Aa
花后20 d 20 days after anthesis T1 256.88±2.87Bd 45.41±0.46Bc 2.88±0.01Ad
T2 280.12±2.65Ab 56.38±0.53Ab 3.16±0.02Ab
T3 269.34±1.67Bc 56.33±0.49Ab 2.96±0.01AC
T4 310.02±3.47Aa 65.49±0.38Aa 3.47±0.01Aa

图5

不同轮作方式对小麦群体发展动态的影响

表3

不同轮作模式对小麦产量的影响

处理
Treatment		 穗数
Spike number
(×104/hm2)		 穗粒数
Grain number
per spike		 千粒重
1000-grain
weight (g)		 产量
Yield
(kg/hm2)		 收获
指数
HI
T1 338.40c 40.42c 49.48a 5737.36d 0.45d
T2 417.45b 44.50a 47.90b 7563.43b 0.52a
T3 536.25ab 39.92c 40.80c 7423.36bc 0.48c
T4 557.40a 42.08b 48.45ab 9660.28a 0.51ab

图6

不同生理指标与产量的相关性热图 X1：产量；X2：根系活力；X3：Pn；X4：Gs；X5：Ci；X6：Tr。

图7

不同生理指标与产量的相关性

[1] 李奕赞, 张江周, 贾吉玉, 等. 农田土壤生态系统多功能性研究进展. 土壤学报, 2022, 59(5):1177-1189.
[2] 张玉娇, 王浩, 王淑兰, 等. 小麦/玉米轮作旱地长期轮耕的保墒增产效应. 农业工程学报, 2018, 34(12):126-136.
[3] 杨慧敏, 杨云马, 黄少辉, 等. 优化施肥对小麦-玉米轮作体系产量、养分平衡与生态环境效益的影响. 中国生态农业学报, 2023, 31(5):699-709.
[4] 王丽君, 李豪, 马君红, 等. 洛阳烟区土壤养分指标适宜性评价及茬口效应分析. 浙江农业科学, 2022, 63(7):1534-1538.
doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20213144
[5] 白刚, 郭凤霞, 陈垣, 等. 农茬口对土壤特性及熟地当归育苗的调控效应. 中国生态农业学报, 2020, 28(5):701-712.
[6] 吴金芝, 汪洪涛, 侯园泉, 等. 提升雨养夏玉米-冬小麦两熟体系生产力和土壤硝态氮累积的最优耕作模式. 植物营养与肥料学报, 2023, 29(4):614-627.
[7] 石思博, 王旭东, 叶正钱, 等. 菌渣化肥配施对稻田土壤微生物量碳氮和可溶性碳氮的影响. 生态学报, 2018, 38(23):8612-8620.
[8] 李佳丽, 邓茹月, 彭强, 等. 稻菇轮作对水稻产量和品质及土壤性质的影响. 耕作与栽培, 2024, 44(3):39-43.
[9] 张礼华. 菌渣替代部分化肥对水稻生长和土壤养分含量的影响. 福建稻麦科技, 2024, 42(4):28-32.
[10] 季方芳, 何其全, 田婷, 等. 不同地区耕地轮作休耕模式与生态效应的研究进展. 江西农业学报, 2025, 37(1):99-108.
[11] 吴艳, 朱莉英, 王发洪, 等. 菇稻不同轮作年限对水稻产量和土壤肥力特征的影响. 中国土壤与肥料, 2023(8):91-96.
[12] 彭新红, 陈绪涛, 何虎, 等. 大球盖菇菌渣还田对水稻生长和稻田土壤环境的影响. 江西农业大学学报, 2023, 45(2):349-360.
[13] 刘高远, 和爱玲, 杜君, 等. 大球盖菇-玉米轮作对秸秆降解、土壤理化性质、作物产量及经济效益的影响. 河南农业科学, 2021, 50(10):60-68.
[14] 张斯佳, 杨杰, 赵帅, 等. 华北平原多样化作物与小麦-玉米轮作对土壤质量的影响. 中国农业科学, 2025, 58(2):238-251.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.003
[15] 刘春燕, 张利影, 周杰, 等. 豆科作物轮作强化农田生态系统功能的研究进展. 作物学报, 2024, 50(8):1885-1895.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2024.34195
[16] 张立成, 李娟, 章明清. 施肥模式对菜-稻轮作周年氮素吸收及产量的影响. 中国土壤与肥料, 2024(4):181-189.
[17] 许彬, 李慧星, 郭书贤, 等. 玉米秸秆培养大球盖菇栽培种配方比较. 食用菌, 2019, 41(1):32-34,38.
[18] 马瑜, 申坚定, 李梦春, 等. 玉米秸秆安全优质栽培大球盖菇关键技术. 食用菌, 2017, 39(5):54-56.
[19] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法. 北京: 中国农业科技出版社, 2000.
[20] 宋晓, 张珂珂, 黄晨晨, 等. 不同氮效率小麦品种根系特征及根际土壤酶活性的分析. 核农学报, 2023, 37(3):617-625.
doi: 10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0617
[21] 李祥, 宁琪, 周佳逸, 等. 长期定位施肥对甘薯-小麦体系剖面土壤质量的影响. 土壤, 2024, 56(6):1214-1221.
[22] 于萍, 孙萌, 傅常娥, 等. 大球盖菇栽培期间胞外酶活性变化研究. 中国食用菌, 2014, 33(1):48-50.
[23] Chang S T, Wasser S P. The role of culinary-medicinal mushrooms on human welfare with a pyramid model for human health. International Journal of Medicinal Mushrooms, 2012, 14 (2):95-134.
pmid: 22506573
[24] 谭爱华. 利用农作物秸秆栽培大球盖菇技术要点. 食用菌, 2018, 40(4):51-52.
[25] 马婧怡, 贾宁凤, 程曼. 黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤水分变化特征. 生态学报, 2018, 38(10):3471-3481.
[26] 胡芳, 杜虎, 曾馥平, 等. 典型喀斯特峰丛洼地不同植被恢复对土壤养分含量和微生物多样性的影响. 生态学报, 2018, 38(6):2170-2179.
[27] 杨静, 赵夏云, 瞿飞, 等. 菜-菌轮作模式下土壤微生物群落结构及多样性的变化. 中国土壤与肥料, 2023(2):54-61.
[28] 范雅琦, 王亚南, 霍瑞轩, 等. 轮作模式下土壤微生物与线虫群落的互作研究现状. 中国农学通报, 2022, 38(25):108-113.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0859
[29] 徐明岗, 段英华, 白珊珊, 等. 基于长期定位试验的土壤健康研究与展望. 植物营养与肥料学报, 2024, 30(7):1253-1261.
[30] Hu Y, Mortimer P E, Hyde K D, et al. Mushroom cultivation for soil amendment and bioremediation. Circular Agricultural Systems, 2021, 1(1):1-14.
[31] Hyde K D, Xu J C, Rapior S, et al. The amazing potential of fungi: 50 ways we can exploit fungi industrially. Fungal Diversity, 2019, 97(1):1-136.
doi: 10.1007/s13225-019-00430-9
[32] 田胜营, 潘明泉, 吕秀敏, 等. 有机无机肥配施对土壤性质和小麦生长、养分吸收利用的影响. 江苏农业科学, 2023, 51 (23):102-107.
[33] 谷维, 张荣芳, 苏雅迪, 等. 玉米间作大球盖菇对土壤的影响及效益分析. 黑龙江农业科学, 2020(6):31-34.
[34] 洪琦, 赵勇, 陈明杰, 等. 大球盖菇菌渣原位还田对土壤有机质、酶活力及细菌多样性的影响. 食用菌学报, 2022, 29(1):27-35.
[35] 毛宁, 贾海燕, 王金成, 等. 大球盖菇、香菇与草莓轮作对土壤质量及草莓生长的影响. 中国食用菌, 2020, 39(7):61-64.
[1] 许娜丽, 刘晓宇, 汪丽平, 钟思志, 周国勤, 尹志刚, 陈宏, 陈真真, 马家运, 陈俊, 朱保磊, 石守设. 多维度分析小麦粒重基因：研究现状与育种展望[J]. 作物杂志, 2026, (5): 15–22
[2] 陈皓月, 赵轩, 孙萌, 周炳金, 李浩然, 鞠慧静, 张英华, 王志敏, 孙振才. 黄淮海北部优质小麦产质协同性、区域适应性及光谱特征研究[J]. 作物杂志, 2026, (5): 232–245
[3] 史晓芳, 雷梦林, 逯腊虎, 王艳珍, 李嘉璐. 近40年黄淮冬麦区主要审定品种对E09白粉菌株的抗性分析及抗病基因推导[J]. 作物杂志, 2026, (5): 282–288
[4] 郭诗涵, 周佰慧, 孔秀英, 张立超, 夏川, 倪志勇. 转录组分析揭示小麦硝酸盐转运蛋白TaNPF6.2整合激素通路调控小麦发育[J]. 作物杂志, 2026, (5): 32–41
[5] 殷佳, 张男, 孙茹梦, 汝艳, 景文疆, 张耗. 根系分泌物在水稻氮素吸收利用中的作用机制及氮肥调控研究进展[J]. 作物杂志, 2026, (4): 1–7
[6] 赵永满, 李瑞奇, 王红光. 拔节前补灌追氮对小麦叶片干物质积累量和产量的影响[J]. 作物杂志, 2026, (4): 101–109
[7] 许芸菲, 贾浩杨, 李叶彤, 曹瑞, 高梓淇, 赵喆, 陈立强, 梁潇. 氮肥用量及运筹对优良食味粳稻越光产量形成及根系形态的影响[J]. 作物杂志, 2026, (4): 117–128
[8] 李行, 陈广周, 王运韬, 连世昊, 李家豪, 田文强, 张金汕, 石书兵. 宽幅匀播对新疆春小麦光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2026, (4): 164–170
[9] 陈京都, 洪叶, 唐建鹏, 邓沁宇, 刘绍贵, 张彦, 冯烨. 土壤修复剂与不同肥料运筹模式对稻茬小麦产量及品质的影响[J]. 作物杂志, 2026, (4): 180–187
[10] 邓绍珠, 褚霈宇, 周伟鑫, 陈训琦, 卢敏嘉, 姚玉波, 宋秋来, 梁喜龙, 王孟雪, 金喜军. 外源褪黑素通过调控根系形态和生理特征促进干旱胁迫下红小豆幼苗生长[J]. 作物杂志, 2026, (4): 188–198
[11] 李奕葶, 陈芸, 张菁, 高青云, 班立桐. 泰山灵芝与蛹虫草胞外粗多糖对小麦种子萌发的影响[J]. 作物杂志, 2026, (4): 199–206
[12] 白燕, 及嘉兴, 闫晓斌, 白娟, 乔星星, 赵钰, 王超, 冯美臣, 肖璐洁, 宋晓彦, 张美俊, 杨武德, 李广信. 基于多角度高光谱与小波变换的冬小麦LAI监测[J]. 作物杂志, 2026, (4): 270–277
[13] 张蒙, 陈国秋, 王凯玺, 张文飞, 朱康宁, 刁玉霖, 窦爽, 张海金. 不同营养元素缺乏对谷子幼苗生长及根系形态的影响[J]. 作物杂志, 2026, (3): 210–215
[14] 方一涵, 陈楠楠, 王畅, 王博媛, 张立存, 梁飞. 不同施磷方式下磷肥减施对伊犁黑土区春小麦产量及磷肥利用率的影响[J]. 作物杂志, 2026, (3): 30–37
[15] 刘丽华, 刘阳娜, 张明明, 赵昌平, 杨国航, 张月坤, 魏南南, 贾松羽, 刘彩霞, 徐映, 焦爱通, 李宏博, 庞斌双. DNA指纹技术研究进展及其在小麦品种区域试验中的应用[J]. 作物杂志, 2026, (3): 4–11
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