冬季覆盖作物对不同棉花收获辅助措施的响应

《Agrosystems, Geosciences & Environment》：Winter cover crops’ response to different cotton harvest aids

棉花收获剂对冬季覆盖作物的影响研究。通过盆栽试验，评估DFT-6EC和AIM两种收获剂对豌豆、油菜、黑燕麦等6种覆盖作物的抑制效应，发现喷施后2周所有覆盖作物绿色覆盖率下降45%-100%，其中豌豆损失最严重。试验表明需在收获剂喷施前4-6周建立覆盖作物，以保障冬季土壤保护功能。

　　在中央高地平原地区，随着奥加拉拉含水层的持续下降，棉花种植面临着水资源利用效率低下的挑战。因此，棉花逐渐被视为一种比玉米更节水的作物选择。然而，棉花收获后，由于使用了收获助剂，土壤表面往往缺乏足够的覆盖，这使得在棉花收获后种植覆盖作物变得困难。本研究探讨了在棉花生长过程中直接播种覆盖作物，并评估了不同棉花收获助剂对这些作物的影响。

### 覆盖作物的作用与重要性

覆盖作物在农业生态系统中扮演着至关重要的角色。它们不仅可以防止土壤侵蚀，还能改善土壤的物理特性，如渗透性、持水能力和孔隙度。尤其在棉花等作物收获后，由于其留下的残余物较少，覆盖作物的引入尤为重要。这些作物通常在冬季和早春种植，既可以提供氮素养分，也可以提供大量牧草，从而增强土壤的保护能力。例如，豆科覆盖作物如冬豌豆和紫云英可以为后续作物提供氮肥，而禾本科覆盖作物如黑麦草和黑 oats 则能够增加土壤覆盖，防止风蚀。

### 棉花收获助剂的应用背景

棉花是一种不定期开花的作物，其花果生产周期较长。因此，为了实现生理成熟并便于机械化收获，通常会使用收获助剂，如脱叶剂和铃开放剂。这些助剂能够加速棉花叶片的脱落和果实的开放，从而提高收获效率。然而，使用这些助剂后，土壤表面的覆盖度会显著降低，这在寒冷干燥的冬季尤为不利，容易导致土壤裸露，增加风蚀和水蚀的风险。

### 实验设计与方法

本实验在俄克拉荷马州立大学的气候控制生长室中进行，研究了六种常见的冬季覆盖作物对棉花收获助剂的反应。这些作物包括冬豌豆、油菜、黑麦草、小麦大麦杂交种、红三叶草和紫云英。每种作物在直径为25.4厘米的花盆中种植，每个花盆种植五粒种子，并在1至1.5厘米的深度下播种。实验开始前，花盆会连续三天浇水，之后每隔一天浇水，直到实验结束。整个实验进行了三次重复，每次重复将花盆放置在生长室中生长约六周后，再进行收获助剂的喷洒。

为了确保实验的准确性，每个处理都使用独立的生长室，以维持一致的生长条件。喷洒后的花盆继续留在生长室中，以便观察覆盖作物在喷洒后的生长变化。使用Canopeo应用程序通过肩高（约130厘米）的上空照片来评估绿色覆盖度。该程序能够识别照片中的绿色部分，并计算出绿色植被的百分比。为了防止非植物来源的绿色污染，实验照片拍摄前，花盆会被移出生长室，并放置在干净的混凝土板上。

### 实验结果

实验结果显示，所有覆盖作物在喷洒收获助剂后，绿色覆盖度均显著下降。在喷洒后两周内，所有作物的绿色覆盖度都减少了至少45%，其中冬豌豆在DFT和AIM两种处理下几乎完全失去了绿色覆盖度，下降幅度达到100%。相比之下，其他作物如红三叶草、油菜、紫云英、小麦大麦杂交种和黑麦草的绿色覆盖度下降幅度分别为99.8%、74.8%、60.5%、52.6%和49.1%。这些数据表明，棉花收获助剂对覆盖作物的生长具有显著的抑制作用。

在喷洒后的两周内，所有覆盖作物的生物量也明显减少。与对照组相比，使用AIM和DFT处理的花盆中，覆盖作物的生物量分别减少了45%和52%。其中，油菜在AIM和DFT处理下的生物量分别减少了68%和77%，是所有覆盖作物中受影响最严重的。这些结果表明，棉花收获助剂不仅影响绿色覆盖度，还会显著降低覆盖作物的生物量积累。

### 覆盖作物的恢复潜力

尽管大多数覆盖作物在喷洒后两周内经历了显著的绿色覆盖度下降，但值得注意的是，某些作物如紫云英和黑麦草在第十周时显示出一定的恢复迹象。这表明，这些作物在经历喷洒后仍有一定的再生能力，可能在冬季持续提供土壤覆盖。然而，其他四种覆盖作物（冬豌豆、红三叶草、油菜和小麦大麦杂交种）在喷洒后未能恢复绿色覆盖度，表明它们对收获助剂的反应更为敏感。

### 研究的意义与局限性

本研究提供了关于棉花收获助剂对覆盖作物影响的重要信息。然而，由于实验是在气候控制的条件下进行的，其结果可能无法完全反映自然田间环境中的实际表现。在自然条件下，收获助剂的喷洒可能会受到多种因素的影响，如喷洒覆盖率、载体体积、喷洒速率、喷嘴设计以及喷雾滴的轨迹等。此外，温度、土壤微生物相互作用、灌溉条件以及棉花除草剂计划等因素也可能影响覆盖作物的生长和生物量积累。

### 实际应用与未来研究方向

考虑到棉花收获时间较晚以及收获后土壤条件不佳，直接在棉花生长过程中播种覆盖作物可能是一个可行的策略。然而，为了确保覆盖作物能够有效生长，必须在喷洒收获助剂前给予它们足够的生长时间。此外，喷洒后的残留效应也需要特别关注，尤其是在棉花除草剂计划中，需要对覆盖作物进行适当的保护，以减少除草剂对其生长的负面影响。

未来的研究需要在自然田间条件下进一步验证这些发现，特别是在不同气候条件下评估覆盖作物的生长潜力和其与棉花的相互作用。此外，还需要探索如何优化收获助剂的使用，以减少对覆盖作物的负面影响，同时保持棉花的高效收获。这些研究将有助于制定更可持续的农业管理策略，提高土壤健康，减少环境风险，并促进农业生产的长期稳定性。