随着人们对覆盖作物的兴趣日益浓厚，了解覆盖作物如何影响接下来经济作物的土壤肥力是很重要的。覆盖作物生物量提供的氮可以在短期内被后续作物利用，而在长期内可以通过提高土壤氮含量和降低肥料投入成本来实现。土壤氮的有效性是土壤残氮(或土壤中存在的氮)和以前作物残氮矿化(由土壤中的有机池释放)的函数。然而，环境和管理因素对覆盖作物分解动态有很大影响，因此，持续和准确地预测后续作物可利用氮量或可利用氮时间是一项挑战。

我们收集了内布拉斯加州和其他玉米生产州的实地研究，这些研究评估了覆盖作物的生物量生产范围、生物量中N的含量以及它们的C:N比率(表1)。虽然这些研究没有提供对后续作物可获得N的准确估计，但它们可以为我们提供一些信息，帮助了解覆盖作物之后的营养变化。

豆科植物与草质覆盖作物对氮的吸收

覆盖作物通过从土壤中吸收硝态氮和铵态氮来获得氮。当覆盖作物分解时，氮被回收到土壤中。豆科覆盖作物由于与根瘤菌共生，可以从空气中获得氮(生物固氮)。当这些氮在分解过程中被释放出来时，它就是N的净增益，所以豆科植物通常被认为是N的来源或供应者。然而，并非豆科植物生物量中的所有氮都是固定的氮，因为豆科植物可能从土壤中吸收大量的氮(Redfearn, 2016)。

在一年制种植系统中常用的三叶草和野豌豆品种中的氮含量变化很大(Tonitto & Drinkwater, 2006)。在表1中所列的研究中，内布拉斯加州毛茛生物量产量处于较低范围，为364至724磅/ac，含12至29磅N/ac。红三叶草在78磅N/ac时产量更高。在美国东部，覆盖作物，特别是毛质野豌豆，有更多的生物量和氮，可能是由于更温和和潮湿的气候。

冬季谷物在中西部常被用作覆盖作物，因为它们的冬季耐寒性和高的早春生物量产量。它们还非常有效地吸收矿质氮，是转移到根区下部的营养物质的“清道夫”，挽救了可能丢失的营养物质(Bergtold等人，2017年)。在内布拉斯加州，黑麦的生物量在1312到2072磅/亚克之间，其中氮含量在34到54磅/亚克之间(表1)。

覆盖作物残氮何时可用?

覆盖作物的氮素释放应与后续作物的氮素需求同步。覆盖作物生物量中积累的氮在矿化后可用于作物吸收，这取决于土壤湿度和温度、土壤类型和生物量的碳氮比(C:N比)(Gil and Fick, 2001)。碳氮比是覆盖作物生物量中的碳量除以氮量。它经常被用来预测土壤微生物分解残渣并将残渣氮释放回土壤的速度。微生物利用残留物中的碳作为能量，N作为蛋白质(想想生长)。碳氮比24:1被认为是“理想”的，因为它能达到土壤微生物所需的碳氮平衡。碳氮比较大的残留物分解较慢，因为没有足够的氮供微生物生长。为了分解碳氮比高的残渣，微生物从土壤中吸收氮，从而固定或“束缚”氮。碳氮比低于24:1的残渣分解得很快，因为氮比微生物需要的多，所以下一茬作物就可以获得氮(美国农业部，2011年)。

底线:考虑你的物种、生物量和环境条件

生物量生产、氮吸收和碳氮比在美国各地差异很大，内布拉斯加州处于生产力的低端。覆盖作物生物量中氮在终止后数周内释放，但分解随土壤湿度、土壤温度和碳氮比的变化而变化。因此，并不是所有的生物量氮都可用于后续作物。更好地理解覆盖作物氮素释放和经济作物氮素吸收，有助于优化作物同步和种植品种的选择。

一些覆盖作物品种具有生产大量生物量的潜力，可提供良好的土壤保护和减少硝态氮淋失，但它们可能不适合作为后续作物的氮源。混作覆盖作物品种可以克服单一品种的不足，应进行更详细的研究。

表1

表1。覆盖作物种类及其生物量产量(单位:磅/ac)、生物量中氮含量(单位:磅N/ac)和美国不同地区研究的C:N比。绿色标记的研究是在内布拉斯加州进行的。

覆盖作物物种	覆盖作物生物量磅/ac	生物量中N磅N/ac	C:生物量的N比	位置	研究参考
豆类
毛叶苕子	690	29	-	内布拉斯加州	力量,1991
红三叶草	2500	78	-	内布拉斯加州	Koehler-Cole等，2020年
毛叶苕子	364	13	11	内布拉斯加州	Koehler-Cole和Elmore, 2020年——在大豆之前，在玉米中播撒野豌豆
毛叶苕子	724	28	10	内布拉斯加州	Koehler-Cole和Elmore, 2020年——在玉米之前，在大豆中播撒野豌豆
毛叶苕子	2658 - 5076	93 - 160	11	马里兰	克拉克等人。,2007年
毛叶苕子	2685 -4915	89 -161	-	密歇根	海登等人，2014 (Thapa等人，2018)
紫花豌豆	1452	49	-	纽约	席潘斯基和L.E.德林克沃特，2011。
红三叶草	2109	67	-	纽约	席潘斯基和L.E.德林克沃特，2011。
红三叶草	1972	72	-	密歇根	Gentry等人2013
红三叶草	1847	83	-	密歇根	Gentry等人2013
紫花苜蓿	7794	45 - 89	-	堪萨斯	吉尔和H.菲克，2001年
红三叶草	3827	27 - 67	-	堪萨斯	吉尔和H.菲克，2001年
红三叶草	1338 - 2052	51 - 67	13-Nov	明尼苏达州	Perrone等人。,2020年
草
黑麦	1312	34	17	内布拉斯加州	Koehler-Cole和Elmore, 2020年——黑麦在玉米中播撒，先于大豆
黑麦	2073	54	17	内布拉斯加州	Koehler-Cole和Elmore, 2020年——黑麦在大豆中播撒，在玉米之前
冬黑麦	669	23	-	明尼苏达州	Weyers et.al.2019
黑麦	4193 -6691	36 - 78	30 - 40	明尼苏达州	Perrone等人。,2020年
黑麦	2114	31	28	马里兰	克拉克等人。,2007年
黑麦	4166	33	57	马里兰	克拉克等人。,2007年
黑麦	2703 - 3693	36	-	密歇根	海登等人，2014 (Thapa等人，2018)
黑麦	154	7	-	明尼苏达州	威尔逊出版社。2019
小麦	1401	21	29	伊利诺斯州	Weidhuner et.al.2019
芸苔属植物
冬天亚麻荠	352	15	-	明尼苏达州	Weyers et.al.2019
萝卜	1081	35	-	明尼苏达州	Weyers et.al.2019

确认

这项研究得到了内布拉斯加州环境信托基金和内布拉斯加州玉米委员会的资助。

为进一步阅读

K.科勒-科尔，J.布兰德尔，C.夏皮罗，C.弗朗西斯。冬小麦中下播红三叶草作为玉米氮源．2020年3月11日。

中西部覆盖作物委员会，2019年。内布拉斯加州封面作物食谱-后大豆，转为玉米．

Redfearn, d . 2016。豆科覆盖作物的固氮是否被过度使用?

参考文献

伯格托尔德，J. S.，拉姆齐，玛蒂，L.，和威廉姆斯，J. R.(2017)。覆盖作物作为一种保护措施的经济考量综述。可再生农业与粮食系统，34(1)，62-76。

克拉克，梅辛格，J. J.德克尔，M. M.马尔福德，F. R.(2007)。一种草选择性除草剂在黄豆-黑麦覆盖作物系统中对氮素管理的影响。农学通报，39(1)，36-42。

绅士，l.e.，斯纳普，s.s.，普莱斯，r.f.，和绅士，l.f.(2013)。明显的红三叶草氮信用玉米:评价覆盖作物引进。农学杂志，105(6)，1658-1664。

王晓燕，王晓燕，王晓燕(2001)。东部伽马草与紫花苜蓿、红三叶草混作的土壤氮矿化。农学通报，32(4)，447 - 447。

海登，Z. D.， Ngouajio, M.，和brainard, D. C.(2014)。黑麦草-野豌豆混合比例权衡:覆盖作物生产力、氮素积累和杂草抑制。农学通报，32(3)，414 - 414。

Koehler-Cole, K.， Brandle, J. R.， Francis, C. A.， Shapiro, C. A.， Blankenship, E. E.和baenziger, p.s.(2017)。有机谷物轮作中的三叶草绿肥产量和杂草抑制。可再生农业与粮食系统，32(5)，474。

佩罗内，S.，格罗斯曼，J.，利布曼，A.，苏克萨-恩关，T.，和gutknecht, J.(2020)。上中西部有机种植系统冬生一年生豆科覆盖作物的固氮和生产力农业生态系统的养分循环，1-16。

《权力》，j.f，多兰，j.w, koerner, p.t.(1991)。用作旱地玉米生产的冬季覆盖作物的毛野豌豆。生产农业学报，4(1)，62-67。

Schipanski, M. E，和drinkwater, L. E.(2012)。一年生和多年生豆科草混交在不同肥力梯度上的固氮作用。植物生态学报，32(1)，37 - 44。

斯弗斯，T.和库克，R. L.(2018)。谷类、黑麦和毛维草覆盖作物的地上和根部分解。水土保持学报，32(1)，47- 55。

塔帕，R.，波芬伯格，H.，塔利，K. L.，阿克罗伊德，V. J.，克莱默，M.，米尔斯基，S. B.(2018)。毛状维根草-谷物黑麦混交种的生物量生产和氮素积累:一项Meta分析。农学通报，39(4)，447 - 447。

托尼托，大卫，m.b，和德林克沃特，l.e.(2006)。化肥集约化种植系统中用覆盖作物替代裸休耕:作物产量和氮动态的元分析。农业生态学报，32(1)，58-72。

Weidhuner, A.， Afshar, R. K, Luo, Y.， Battaglia, M.和sadeghpour, A.(2019)。粒径对小麦覆盖作物氮素和碳含量的影响。农学通报，39(6)，398-3402。

韦尔斯，S.，汤姆，M.，福塞拉，F.，埃伯利，C.，马修斯，H.， Gesch, R.，…美国慧智公司,d .(2019)。减少寒冷气候下覆盖作物-大豆接力系统氮素损失的潜力。环境科学学报，32(3)，669 -669。

威尔逊，M. L，艾伦，D. L，贝克，J. M.和帕格里亚里，P. H.(2019)。冬黑麦超播育成大豆的方法比较。农业工程学报，32(1)，1-7。

美国农业部自然资源保护署，2011。种植系统中的碳氮比。

Koehler-Cole, K.和Elmore, R. W.(2020)。播间作覆盖作物的播种率与生产力。农学,10(11),1723。https://doi.org/10.3390/agronomy10111723．