冬覆盖作物对后续作物氮肥优化及产量的影响：不同土壤的差异
《Nutrient Cycling in Agroecosystems》：Legacies of winter cover crops lead to opposing optimal N fertilisation rates and yields in first and second subsequent crops on contrasting soils
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时间：2025年03月23日
来源：Nutrient Cycling in Agroecosystems 2.4
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为探究冬覆盖作物（CCs）对后续作物氮肥需求及产量影响，研究得出不同土壤上 CCs 对后续作物经济最佳施氮量（EONRs）和产量影响各异，对农业生产具指导意义。
在农业生产中，覆盖作物（Cover Crops，CCs）就像是农田的 “守护者”，有着诸多神奇功效。它能防止养分淋失，让土壤中的氮、磷等营养元素不轻易流失；还能抵御土壤侵蚀，像给土壤穿上了一层坚固的铠甲；甚至可以提升土壤功能，增加土壤中微生物的多样性。然而，它对后续作物的影响却有些 “神秘莫测”。比如，它到底会让后续作物需要多少氮肥，对作物产量又有怎样的影响，这些问题一直没有明确的答案。
在实际生产中，这可是个大麻烦。农民们因为不清楚这些，在施肥时常常 “摸不着头脑”，要么施肥过多，造成资源浪费，还污染环境；要么施肥不足，导致作物产量不高。为了揭开这个谜团，来自德国多所研究机构的研究人员开展了一项深入研究。这项研究成果发表在《Nutrient Cycling in Agroecosystems》上。
研究人员为了开展此项研究，选择了四个不同的德国田间试验点，这些试验点位于典型的玉米和甜菜种植区。在连续两年里，设置了四种不同功能组的未施肥冬季覆盖作物，以及一块裸地休耕作为对照。在后续的第一季作物（青贮玉米或甜菜）和第二季作物（冬小麦）中，分别设置不同的施氮水平。通过测量土壤矿质氮含量、作物产量、干物质含量以及碳、氮浓度等指标，利用回归模型计算经济最佳施氮量（Economic Optimal Nitrogen Rates，EONRs），评估覆盖作物对最佳施氮量和作物产量的影响。
研究结果如下：
覆盖作物对后续作物产量氮响应的影响：不同覆盖作物处理下，第一季春播作物的产量对氮输入的响应总体较小，但覆盖作物间存在差异；第二季冬小麦的产量对氮输入的响应更明显，覆盖作物间差异较小。在沙质土壤的青贮玉米试验点，覆盖作物对总氮供应影响较小；在壤质土壤的甜菜试验点，春季土壤矿质氮在不同覆盖作物间存在差异，影响了总氮供应。
覆盖作物对最佳施氮量和产量的影响：覆盖作物显著影响后续作物的经济最佳施氮量。在玉米 - 小麦种植序列的沙质土壤上，除冬黑麦外，其他覆盖作物处理后的 EONR 较低；在甜菜序列中，只有非冬性巢菜处理后的第一季甜菜 EONR 略低于裸地休耕。油萝卜是唯一能在所有试验点提高后续作物产量的覆盖作物。
覆盖作物对氮相关指标的综合影响：在沙质土壤的玉米 - 小麦序列中，覆盖作物大多对氮利用效率（Nitrogen Use Efficiency，NUE）有积极影响，氮平衡（Nitrogen Balance，NB）降低；在壤质土壤的甜菜 - 小麦序列中，只有豆科巢菜有类似积极影响。不同覆盖作物处理后的表观肥料回收效率（Apparent Fertilizer Recovery Efficiency，NRE）与裸地休耕相比差异较小。
覆盖作物对上游温室气体排放的影响：由于覆盖作物改变了施肥量，进而影响了肥料生产过程中的上游温室气体排放。在沙质玉米试验点，减少施肥量降低了气候影响；在壤质甜菜试验点，非豆科覆盖作物增加了矿物氮输入，可能带来负面气候影响。
研究结论和讨论部分表明，不同土壤特性和作物种类导致覆盖作物对氮响应存在差异。在壤质甜菜土壤上，豆科覆盖作物（巢菜）能减少氮肥施用量，非豆科冬黑麦则增加氮肥需求；在沙质玉米土壤上，覆盖作物优势在于较低的 EONR 和相同产量。研究还发现，与德国官方施肥条例相比，研究估算的 EONR 更低，说明官方对氮肥需求的估计存在偏差。此外，覆盖作物对 NUE 和 NRE 的影响因土壤类型而异，在沙质玉米土壤和壤质甜菜土壤上呈现相反趋势。
总的来说，这项研究综合考虑了氮最佳施用量和相应产量效应，为种植序列中经济最佳氮分配提供了依据。研究强调应避免简单根据覆盖作物冬季前的氮吸收量来降低氮肥施用量，因为二者并无明显相关性。未来需要更多不同地点条件、覆盖作物种类及混合物的研究结果，以完善对覆盖作物影响氮肥推荐量的认识。根据研究结果，针对不同土壤质地和淋溶潜力选择合适的覆盖作物，如在沙质土壤玉米前种植油萝卜，在壤质土壤甜菜前种植春巢菜，可实现更优的经济和生态效益。
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