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宾州州立大学新闻

覆盖作物混合物必须被“调整”以提供最大限度的生态系统服务

>首席研究员Barbara Baraibar收集了覆盖作物样本,她在进行这项研究时是植物科学系的博士后学者。研究人员在宾夕法尼亚和纽约的八个有机奶牛场以及宾夕法尼亚州立大学拉塞尔·拉尔森农业研究中心的研究地块上,追踪了在两个生长季节种植的五种覆盖作物

大学公园,爸爸。宾夕法尼亚州立大学的研究人员在最近的一项研究中惊奇地发现,他们可以从相同的植物中提取相同数量的种子,把它们放在横跨大西洋中部地区的农田里,几个月后就能得到完全不同的覆盖作物。 

这项研究后来被称为“‘农场调整’覆盖作物混合物,”土壤生物地球化学教授Jason Kaye指出,他补充说,这些发现是重要的,因为它们表明需要根据土壤和气候条件定制覆盖作物混合物,以实现所需的生态系统服务。

由多种作物组成的覆盖作物混合物在经济作物之间轮作种植,提供了一套好处——比如减少侵蚀、控制杂草,以及向土壤中添加碳和氮。但事实证明,在一个混合物中,物种的表达在不同的地点会有很大的不同。

At Russell E. Larson research center
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宾夕法尼亚州立大学拉塞尔·拉尔森农业研究中心的两幅关于复盖作物混合研究地点的图片。在该大学的试验田中,研究人员利用氮素输入和种植日期来控制覆盖作物表达,以了解不同物种对土壤条件和生长天数的反应。这些照片显示开花的油菜籽超过了混合物。

IMAGE: Barbara Baraibar, Penn State

这项研究是新颖的,因为它的广度和复杂性。研究人员在宾夕法尼亚和纽约的八个有机奶牛场以及宾夕法尼亚州立大学拉塞尔·拉尔森农业研究中心的研究地块上追踪了两季种植的五种混合作物。在该大学的试验田中,研究人员利用氮素输入和种植日期来控制覆盖作物表达,以了解不同物种对土壤条件和生长天数的反应。

Kaye说:“很少有这样的研究,特别是研究由两种以上的作物组成的复盖作物混合物,这些研究分析了作物之间如何相互作用,所以我认为这是重要的研究。”“有一种错误的假设,就是种植一种复盖作物,无论你在哪里种植,都能得到相同的结果。”

凯说,商业种子公司出售许多预先配方的种子混合物,但他们也可以定制混合。“我们的结果表明,在固定的、预先配制的混合物中,你所种植的并不总是你所期望的。”

在这项研究中,所有8名参与的农民都播种了标准混合物和由相同五种作物——油菜、奥地利冬豌豆、小黑麦、红三叶草和深红色三叶草——的“农场调整”混合物,并调整播种率以实现农民想要的服务。研究人员分析了土壤无机氮和生长日数对复盖作物混合物表达的影响。

5 species
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这张混合的特写照片展示了五种覆盖的作物——油菜,奥地利冬豌豆,黑麦,红三叶草和深红色三叶草。

IMAGE: Barbara Baraibar, Penn State

他们发现,当土壤无机氮和生长日数较高时,油菜籽在混合物中占主导地位,尤其是在秋季。

来自同一个种子混合物,混合物覆盖作物表达不同农场之间是有差别的,和研究人员推测,这种变化与土壤无机氮浓度和日益增长的天,芭芭拉Baraibar首席研究员解释道,他是在植物科学系博士后学者进行了研究。

自2011年以来,Kaye在农业科学学院的实验室一直在进行一项评估各种覆盖作物混合物有效性的连续试验。

在最近发表在PLOS ONE上的研究结果中,研究人员报告说,低土壤无机氮有利于豆科植物,而较短的生长季节有利于小黑麦。播种速率的变化影响了秋季和春季混合料的组成,但与生长日相互作用决定了混合料的最终表达。

Ebony Murrell at field day
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研究人员Ebony Murrell在进行这项研究时是生态系统科学和管理系的一名博士后学者,他在田间日向农民们讲述了这项研究。

IMAGE: Jason Kaye Research Group, Penn State

Baraibar指出,该结果表明,当土壤无机氮利用率在覆盖作物种植时很高,高度竞争的物种可能会主导混合物,这可能会减少其他物种提供的服务,尤其是豆科植物。过早的种植日期会加剧侵略性物种的优势。

基于这项研究,农场经理应该选择覆盖作物物种和播种率根据土壤无机氮和种植日期,以确保提供所需的服务,她建议,这表明本研究的真正价值是,它为农民提供有用的信息想要利用它。

Baraibar说:“我们想要一个足够真实的实验,让农民能够使用这些数据。”“我们想知道,当我们在不同土壤和管理方式不同的农场种植这些覆盖作物混合物时,实际会发生什么。我们的研究为农民和种子公司利用土壤和气候知识设计定制的具有不同物种可预测生长的混合种子铺平了道路。”

参与这项研究的还有昆虫学教授玛丽·巴伯切克;土壤肥力和养分管理助理教授和推广专家查尔斯·怀特;杂草和应用植物生态学前教授大卫·莫滕森;生态系统科学与管理系前博士后学者Ebony Murrell;和布罗西布拉德利,现场和实验室技术员在凯的研究小组。

美国农业部的国家食品和农业研究所,有机研究和推广倡议支持这项工作。

5-cover crop mix
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这是一个研究地点的覆盖作物混合情况。在相同的混合种子中,不同农场的复盖作物混合物表达差异很大,研究人员推测这种变化与土壤无机氮浓度和生长天数有关。

IMAGE: Ebony Murrell, Penn State

 

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.psu.edu/story/628386/2020/08/17/research/cover-crop-mixtures-must-be-farm-tuned-provide-maximum-ecosystem