牲畜集成

综合作物和牲畜系统有可能使收入来源多样化，增加经济作物以外的粮食生产来源，并增加农田内的养分循环和有机质。总之，这种管理方式可以增加净收益、提高耕地生产力和节约资源。(Allen等人，2007;Kumar等人，2019)。

为了评估这些影响，在内布拉斯加州东部进行了一项试验，通过评估粮食产量、土壤容重、渗透阻力和土壤水分入渗速率，来确定将牛和覆盖作物轮作如何影响它们的生产力。

我们做了什么?

我们评估了2018年至2020年两种免耕、非灌溉的种植制度，以比较玉米-大豆和玉米-大豆-小麦轮作中牲畜放牧的影响。每个作物序列都出现在每一年的试验中。例如，玉米和大豆都用于玉米-大豆轮作(玉米-大豆，大豆-玉米)，玉米、大豆和小麦用于玉米-大豆-小麦轮作(玉米-大豆-小麦，大豆-小麦-玉米，小麦-玉米-大豆)。

在玉米-大豆轮作中，秋冬季节用牛家畜放牧玉米渣。玉米-大豆-小麦轮作包括在小麦收获后夏末种植的燕麦覆盖作物。在这个轮作中，燕麦覆盖作物和玉米秸秆都被放牧(图1A-B)。在玉米种植前一到两个月，在燕麦残茬上施用肥料。本试验未饲喂大豆渣。

我们学到了什么?

作物反应:粮食产量

在放牧后的第一个生产季节(2019年)，在两次轮作中，放牧玉米残茬和燕麦覆盖作物均未影响随后的大豆或玉米产量(图2)。2019年，由于轮作阶段的原因，小麦地块尚未放牧。2019年，玉米平均136蒲式耳/英亩，大豆平均64蒲式耳/英亩。

放牧后第二个生产季节(2020年)的结果相似。2020年，玉米、大豆和小麦的平均产量分别为147、92和68蒲式耳/英亩(图3)。

这项研究是针对内布拉斯加州东部典型的旱地条件进行的，不一定是为了获得最大产量。玉米、大豆和小麦的目标植物种群分别为每英亩3万、13万和150万颗种子。氮肥的施用量为130磅。每英亩氮。

在玉米-大豆-小麦轮作中，玉米收获后的冬季放牧玉米渣，次年播种和收获大豆。继大豆之后，小麦于10月播种，次年7月收获。燕麦覆盖作物是在8月份种植的，在冬季一场致命的霜冻之后放牧。因此，大豆产量可作为家畜放牧对玉米渣影响的直接指标。同样，玉米产量可以作为家畜放牧对燕麦覆盖作物影响的一个指标。小麦产量没有显示出残留玉米残留牲畜放牧的影响，这可能是从两年前开始的。年内大豆产量不受前一年家畜放牧玉米残茬的影响，玉米产量不受前一年家畜放牧燕麦覆盖作物的影响。

土壤响应:土壤容重，土壤渗透阻力和土壤水分入渗

玉米-大豆轮作和玉米-大豆-小麦轮作对土壤容重、土壤抗渗透能力和土壤初始入渗速率均无显著影响。与放牧玉米残茬一样，在玉米-大豆-小麦轮作中，在小麦期后放牧燕麦覆盖作物并没有增加土壤渗透阻力和土壤初始入渗速率。然而，在玉米-大豆-小麦轮作中，小麦期后放牧燕麦覆盖作物确实增加了土壤容重(1.43±0.04 vs 1.38±0.04 Mg/m)³)(表1)。需要指出的是，这一增长仍低于对根系生长产生负面影响的土壤容重值(Bengough等人，2011;Rakkar and Blanco-Canqui, 2018)。

在研究的前两年，粮食生产、放牧玉米残渣和覆盖作物对土壤压实的影响总体上没有负面影响。

为什么这很重要?

在玉米-大豆或玉米-大豆-小麦轮作中，家畜放牧玉米残渣和覆盖作物对粮食产量和土壤压实特性没有影响。虽然在放牧后的第一年，堆密度有小幅增加，但不足以限制根系生长，也不会降低随后的玉米产量。根据内布拉斯加州东部的这项研究，可以将牛整合到农田中放牧，以增加多样性，并可能在不减少作物产量的情况下提高这些系统的可持续性和复原力。

西部玉米带历史上由玉米、大豆和小麦种植系统组成。如果附近有草地可供放牧，牛就会被纳入这些系统。从2006年到2011年，西部玉米带超过100万英亩的多年生草地被转变为一年生行作物，这减少了牲畜数量，并进一步增加了已经容易受到干旱压力和侵蚀的土地的脆弱性(Wright & Wimberly, 2013)。

随着作物生产变得更加精简和依赖于简化的种植制度，人们越来越关注作物生产力、水和养分利用、土壤功能、环境可持续性和极端气候。一种可用于提高作物系统弹性和适应性的管理策略是通过创造更多的多样性，这可以通过将作物和牲畜重新整合到多样化的农业系统中来实现(Wright & Wimberly, 2013;Walthall, 2013;Allen et al.， 2007;Franzluebbers等，2014;Sulc & Tracy, 2007)。

参考文献

Allen, v.g.， Baker, m.t.， Segarra, E, and Brown, c.p.(2007)。干旱气候下的综合灌溉作物-牲畜系统。农学期刊，99(2), 346 - 360。https://doi.org/10.2134/agronj2006.0148

Bengough, G.， McKenzie, b.m.， Hallett, p.d.和Valentine, t.a. 2011。根系伸长、水分胁迫和机械阻抗:极限胁迫和有益根尖性状的综述。植物学报，2004,22(2):559 - 568。https://doi.org/10.1093/jxb/erq350

Franzluebbers, A. J, Lemaire, G.， de Faccio Carvalho, P. C, Sulc, R. M.， and Dedieu, B.(2014)。通过综合作物-牲畜系统实现农业可持续性:环境结果。农业、生态系统与环境，190, 1 - 3。https://doi.org/10.1016/j.agee.2014.04.028

Kumar, S.， Sieverding, H.， Lai, L.， Thandiwe, N.， Wienhold, B.， Redfearn, D.， Archer, D.， Ussiri, D.， Faust, D.， Landblom, D.， Grings, E.， Stone, J.， Jacquet, J.， Pokharel, K.， Liebig, M.， Schmer, M.， Sexton, P.， Mitchell, R.， Smalley, S.， Jin, V.(2019)。促进北部大平原作物与牲畜的重新融合。农学期刊，111(5), 2141 - 2156。https://doi.org/10.2134/agronj2018.07.0441

李建平，陈建平，2018。作物残茬放牧:对土壤和作物生产的影响。阿格利司。，Ecosyst. and Environ. 258: 71-90.https://doi.org/10.1016/j.agee.2017.11.018

Sulc, r.m.， & Tracy, b.f.(2007)。美国玉米带的综合作物-牲畜系统。农学期刊，99(2), 335 - 345。https://doi.org/10.2134/agronj2006.0086

Walthall, C.， Anderson, C.， Baumgard, L.， Takle, E.， Wright-Morton, L.等(2013)。气候变化与美国农业:影响与适应。地质与大气科学报告．https://lib.dr.iastate.edu/ge_at_reports/1

赖特，c.k.，温伯利，m.c.(2013)。最近西部玉米带的土地利用变化威胁到草原和湿地。美国国家科学院院刊，110(10) 4134 - 4139。https://doi.org/10.1073/pnas.1215404110