通过调控覆盖作物的终止时间来改变土壤水分动态，从而缓解大豆的水分胁迫

《Agronomy Journal》：Manipulating cover crop termination time to alter soil moisture dynamics and mitigate soybean water stress

大豆种植前覆盖作物（CC）终止时间对土壤水分和产量的影响研究。在宾夕法尼亚3个地点进行试验，比较早/晚种植时CC提前终止或保留处理（ planting brown/green）。结果表明，早种绿处理（CC保留）产量最高，比早种棕（CC提前终止）高7%-70%。晚种绿处理产量与早种棕相当或更高。土壤水分监测显示，保留CC的绿处理在后期（尤其是30-60cm土层）土壤水分更高，且δ13C值与CC生物量负相关，表明水分胁迫降低。研究证实在雨养系统中，通过延迟CC终止增加生物量可缓解大豆水分胁迫，优化产量。

　　这项研究聚焦于美国中大西洋地区种植大豆（*Glycine max* L.）前，覆盖作物（CC）终止时间对土壤水分动态和植物水分胁迫指标的影响。覆盖作物作为一种常见的农业实践，被广泛用于改善土壤健康、减少氮素流失、提高土壤肥力，并促进微生物活动。然而，关于覆盖作物终止时间如何具体影响大豆产量的研究仍显不足，尤其是在土壤水分动态和水分胁迫方面。因此，本研究旨在通过分析不同覆盖作物终止时间与大豆种植时间的组合，评估其对土壤水分和大豆产量的综合影响，为中大西洋地区的农民提供更科学的决策依据。

研究覆盖了宾夕法尼亚州的三个种植年份，涉及两种土壤类型：壤土和黏壤土。研究设计了四种处理方式：早期种植（在覆盖作物已终止的情况下）和晚期种植（在覆盖作物未终止的情况下），分别对应绿色和棕色覆盖作物的种植方式。绿色覆盖作物指的是在覆盖作物仍处于生长状态时种植大豆，而棕色覆盖作物则是在覆盖作物已经死亡并被终止后种植。在这些处理中，早期种植绿色覆盖作物的大豆产量在某些年份显著高于早期种植棕色覆盖作物，而在晚期种植绿色覆盖作物的情况下，其产量则与早期种植棕色覆盖作物相当甚至更高。

土壤水分是影响大豆产量的重要因素，尤其是在雨养系统中，干旱是限制产量的主要因素。通过在不同土壤深度监测土壤水分，研究发现覆盖作物终止时间对土壤水分的影响在不同年份表现不一。在某些情况下，绿色覆盖作物的种植会导致早期土壤水分减少，但在其他年份，尤其是在后期种植时，绿色覆盖作物能够提高土壤水分，特别是在夏季后期。这可能与覆盖作物的残余物形成了一种覆盖层，有助于保持土壤水分，尤其是在覆盖作物生物量较高的情况下。这种水分保持效应对于大豆根系的生长尤为重要，因为大豆的根系通常能深入土壤60厘米以下。

研究还发现，覆盖作物的生物量和碳氮比（C:N ratio）对大豆水分胁迫有显著影响。较高的覆盖作物生物量通常意味着更多的水分保持能力，从而降低植物在籽粒发育阶段的水分压力。通过分析大豆籽粒的δ¹³C值，研究人员发现该值与覆盖作物的生物量呈负相关，即覆盖作物生物量越高，水分胁迫越小。这表明，通过延后覆盖作物的终止时间，可以有效缓解大豆的水分胁迫，进而提高产量。然而，这种效应在不同年份和不同处理之间存在差异，需要结合具体的土壤和气候条件进行分析。

大豆的生长阶段也受到覆盖作物终止时间和种植时间的影响。在某些情况下，绿色覆盖作物的种植会导致大豆出苗延迟，尤其是在春季干旱严重的年份。然而，这种延迟并未显著降低产量，反而在某些情况下提高了产量。这可能是因为覆盖作物的水分保持效应在后期弥补了早期出苗的延迟。此外，研究还发现，覆盖作物的生物量和种植时间的组合对大豆的蛋白质和油脂含量有不同影响。例如，在某些年份，绿色覆盖作物的种植提高了蛋白质含量，而降低了油脂含量，这可能与水分供应和植物代谢有关。

本研究的一个重要发现是，尽管覆盖作物的生物量增加通常被认为有助于提高土壤健康和减少氮素流失，但在实际种植过程中，覆盖作物的终止时间与大豆种植时间之间的权衡关系需要被仔细考虑。特别是在雨养系统中，春季的干旱条件可能对大豆出苗产生负面影响，而覆盖作物的水分保持效应则可能在后期发挥作用，从而缓解水分胁迫。因此，研究建议农民在考虑覆盖作物终止时间时，应结合当年的天气状况和土壤条件，采取灵活的策略。

总体而言，这项研究为中大西洋地区的农业实践提供了新的视角，强调了覆盖作物生物量与水分保持之间的关系。通过延后覆盖作物的终止时间，可以提高其生物量，进而改善土壤水分状况，减少大豆的水分胁迫，提高产量。然而，这种做法可能会导致大豆出苗延迟，尤其是在春季干旱的情况下。因此，农民需要根据具体的环境条件，权衡覆盖作物的生物量和大豆的种植时间，以实现最佳的产量和土壤健康效果。研究结果表明，在覆盖作物生物量较高的情况下，即使大豆种植时间有所延后，其产量仍可能不降反升，这为干旱条件下的种植策略提供了重要的参考依据。