一项10年长期研究证实覆盖作物能帮助农民改善土壤健康

导  读

爱荷华州研究农场（Iowa Learning Farms）和爱荷华州实践农场（Practical Farmers of Iowa）进行了一项为期十年的对在玉米和大豆地上种植谷类黑麦作为覆盖作物的保护性收益研究，结果显示这一实践改善了土壤健康。覆盖作物可能在头一两年内使产量略微下降，然而这种下降能够被克服并且最终大豆产量还可能会出现微升。

原文链接：

https://www.iowapublicradio.org/post/decade-long-study-finds-cover-crops-help-farmers-improve-soil?from=singlemessage#stream/0

引用文章：

MAYER, A., Winter Cereal Rye Cover Crop Effect on Cash Crop Yield. 2020.

编译：曹姝 李颖

来源： 再生农业 Regenerative Ag公号（2020年3月27日）

覆盖作物是再生农业中保障土壤健康的重要元素之一。土壤健康的合理管理需要在优化植物多样性的同时尽量减少土壤扰动，保持土壤中长期有植物生长和残留物覆盖，保证土壤始终是一个鲜活的生态系统。覆盖作物被用于在经济作物季节之间进行覆盖种植，它每年可以最大限度地延长根系的存活时间来积累土壤养分并保护表土侵蚀和保持水分。虽然覆盖作物有这么多优秀的长期生态效益，但是农户更加关心对短期产量的影响。

爱荷华州研究农场（Iowa Learning Farms）和爱荷华州实践农场（Practical Farmers of Iowa）进行了一项为期十年的对在玉米和大豆地上种植谷类黑麦作为覆盖作物的保护性收益研究，结果显示这一实践改善了土壤健康。覆盖作物可能在头一两年内使产量略微下降，然而这种下降能够被克服并且最终大豆产量还可能会出现微升。

两个农民机构通过农民之间的交流、学习以及在田地上做试验来加深农民对使用不同的覆盖作物的理解。此项目的参与者同意在他们的玉米和大豆地上种黑麦覆盖作物带，同时保持相邻的地带不种覆盖作物以进行对比。

试验过程

• 整个研究包括12个地点，其中5个完成了十年的重复试验地带（replicate strips）。所有这些地带都属于玉米-大豆轮作。

• 保持重复试验地带的长度和土地长度相同，每次重复试验都包括一条覆盖作物带和一条无覆盖作物带。

• 最后两个农场主在2018年秋天播种了每英亩56磅的谷类黑麦覆盖作物，从而完成了十年试验中最后一年的覆盖作物种植。

• 在次年春天作物播种前用除草剂完成覆盖作物的灭茬。

表1. 2019生长季的农场位置、覆盖作物和经济作物管理

试验结果

1.覆盖作物生物量

在大多数地区，地上的覆盖作物生物量都取决于覆盖作物灭茬的时间（见表2）。多年以来，这些地区的地上覆盖作物生物量在种植玉米之前可达到每英亩2407磅、在种大豆之前可达到每英亩6513磅。覆盖作物主要在种经济作物之前的7到10天被灭茬。

表2. 2019年清除覆盖作物之前，覆盖作物平均地上生物量抽样

*由于样本收集后持续的潮湿天气，覆盖作物在结束采样整整一个月后才被灭茬，导致种植经济作物之时的覆盖作物生物量明显比较多。

2.玉米和大豆产量

 2019玉米产量

一般来说，在使用覆盖作物和不用覆盖作物的情况下，统计学分析（t检验）P=0.10证明，玉米产量都是一样的。只有在杰斐逊(2009)、库恩拉皮兹(2010, 2014, 2018)和哈兰(2010)，覆盖作物使用带的玉米产量有所下降。值得强调的是大部分这样的情况只在试验的头两季发生过，合作者认为是由于覆盖作物没有完全灭茬或播种机设置不当导致产量平均下降每英亩19蒲式耳。

在其余情况下,玉米产量基本不会被覆盖作物影响(图1)。2016年,西切斯特和纽马克特的玉米产量分别提高了每英亩3蒲式耳和19蒲式耳，2018年纽马克特的玉米产量提高了每英亩15蒲式耳。

图1.2009年至2010年10个试验点和2011年至2019年29个试验点覆盖作物对玉米产量的影响趋势

图1显示，在2009-2010年的10个试验点中，7个试验点玉米产量不变，3个试验点玉米产量减少；2011-2018的29个试验点中，24个玉米产量不变，2个玉米产量减少，出现了3个试验点的玉米产量增加。2009-2018年，玉米产量不变的试验点占比由7/10增长到24/29，产量减少的试验点占比由3/10下降至2/29，并且出现了产量增长的试验点。

 2019大豆产量

在(t检验)P = 0.10的统计分析下，无论是否使用覆盖作物，大豆产量都不变。然而在十个案例中覆盖作物的使用提高了大豆产量，增加量在每英亩3到11蒲式耳的范围内，平均增加量为每英亩7蒲式耳。和玉米一样，大豆产量几乎不被覆盖作物影响(图2).只在西切斯特(2011）和库恩拉皮兹(2013)覆盖作物使用下的大豆产量下降了。合作者认为是由于播种机设置不当的问题导致了产量下降。

图2.2009年至2010年6个试验点和2011年至2019年25个试验点覆盖作物对大豆产量的影响趋势

图2显示，2009-2010年，6个试验点中2个出现大豆产量增长，无产量下降案例。2011-2019年，大豆产量增长的试验点占比8/25，产量减少占2/25，产量不变占15/25。

覆盖作物对经济作物产量的影响趋势

从2008年起，有39个试验点用来确定覆盖作物对玉米产量的影响，31个试验点用来确定覆盖作物对大豆产量的影响。在引进黑麦覆盖作物的第一年后，农场主调整了播种机设置来应对增加的覆盖作物残留，并且在种经济作物的前10到14天灭茬覆盖作物，从而最小化对产量的不利影响。在这项研究进行了十年之后，农民合作伙伴报告说，谷物黑麦覆盖作物对玉米和大豆产量几乎没有影响。

专家评论

“在种植了覆盖作物的地带上，农民没有发现像相邻的无覆盖作物地带那样程度的侵蚀情况，”爱荷华州研究农场的保护和覆盖作物推广专家Liz Ripley说，“并且相比于那些其它的没有参加这个试验的田地来说，人们目睹了这些田地上的土壤水分随时间发生了变化。” 

她说，这是由于土地在收割和播种作物的间隔期内拥有活着植物根系的缘故。很多参与者在进行试验的仅仅五年后就将谷类黑麦作为覆盖作物永久放在他们的种植计划里。虽然试验地点都在爱荷华州，但研究成果可以应用于美国玉米带中所有进行玉米和大豆轮作的地方。

“人们将会看到覆盖作物对作物产量的相似影响，”Ripley 说，“至于其它的相关因素，在爱荷华州这里我们拥有相当不错的土地，但在往南边不远的地方土壤有机物含量较低，应用覆盖作物能够让土壤有机质含量更快速度地增长。”

Ripley说在产量略有下降的地方，农民们往往遇到了如何在覆盖作物残留越来越多的土地上播种的问题。通过确保玉米或大豆播种在必要的深度，他们可以解决这个问题。

覆盖作物在短时间内仍会使农民有所花费，尽管Ripley说谷类黑麦已经是最便宜的选择之一了。而从长期来看，她说，覆盖作物是一项农民对保障未来收益的明智投资。

推荐阅读

“土壤家”是“土壤观察”、“环境与健康观察”兄弟号。

欢迎关注我们， 联系我们请加13926117407微信号（或发邮件至[e-mail]）