美国新英格兰北部秋甘蓝套种一年生黑麦草与绛三叶草的种植方法与日期评估

《Journal of Soil and Water Conservation》：Evaluating planting methods and dates for interseeding annual ryegrass and crimson clover into fall cabbage in Northern New England, USA

　　

将覆盖作物套种到生长中的蔬菜中，可能为新英格兰北部的种植者提供一种增强土壤健康并减少养分流失的策略。然而，覆盖作物播种失败的风险以及覆盖作物与现金作物的竞争使管理复杂化。研究人员于2022年和2023年开展了两年田间试验，评估在移植后10、21和30天（DAT）将一年生黑麦草（Lolium multiflorum L.）和绛三叶草（Trifolium incarnatum L.）套种到秋甘蓝（Brassica oleracea L.）中的效果，并采用三种种植方法：撒播、撒播后拌土和条播。研究人员测定了覆盖作物生物量、杂草生物量、土壤水分、有效氮和甘蓝产量。早期套种（10和21 DAT）始终产生最高的覆盖作物生物量，而较晚种植（30 DAT）减少了对甘蓝的竞争。早期种植所观察到的较高覆盖作物生物量与较低产量相关，并引起光照和空气流通减少的显著担忧，强调在对比的季节性水分条件下，土壤保持效益与作物生产力之间的管理权衡。覆盖作物种植方法对覆盖作物生物量无显著影响，尽管与种植时间的交互作用显示出益处。与不种植覆盖作物的对照小区相比，覆盖作物抑制了杂草生物量。2022年，土壤水分变异性与覆盖作物生物量呈中等相关，但受种植方法和时间的影响更大。甘蓝产量响应随年份而异：在干燥的2022年季节，较晚种植（30 DAT）的产量与对照相同，而在较湿润的2023年季节，对照小区优于所有套种处理。这凸显了在多变气候中最大化覆盖作物效益与最小化与甘蓝竞争之间的权衡。适应性套种策略，特别是将种植推迟到季节后期，可能有助于农民在短季蔬菜系统中平衡土壤保持、杂草抑制和产量。

研究人员在美国新英格兰北部开展了一项为期两年的田间试验，旨在评估套种一年生黑麦草（Lolium multiflorum L.）和绛三叶草（Trifolium incarnatum L.）到秋甘蓝（Brassica oleracea L.）中的种植方法和日期。该研究发表于《Journal of Soil and Water Conservation》。

温带地区如美国东北部，种植者在作物收获与冬季来临之间建立覆盖作物的窗口非常有限。短生长季以及气候变化导致的降雨格局日益不稳定，加剧了养分淋溶和土壤侵蚀风险。覆盖作物能够抑制杂草、保持养分、减少侵蚀并增加有机质，但传统上在现金作物收获后播种，往往难以在冬季前形成足够的生物量。因此，将覆盖作物套种到生长中的蔬菜中成为一种有前景的替代策略。然而，套种成败受多种因素影响，包括覆盖作物种类、播种方法以及相对现金作物生长的播种时机。早期播种通常有利于生物量积累，但可能加剧与作物的竞争；晚期播种则降低竞争风险，但在郁闭冠层和有限秋温下可能建植失败。在新英格兰北部，关于秋甘蓝套种覆盖作物的研究很少，迫切需要评估不同播种时机和种植方法的实际效应。

试验于2022年和2023年在美国缅因州奥尔德敦的Rogers Farm（44.93° N，68.70° W）进行，土壤为排水较差的Pushaw-Swanville复合粉壤土。采用随机完全区组裂区设计，设4个区组，移植后10、21和30天（DAT）为主区处理，播种方法为副区处理，包括撒播、撒播后拌土和条播。覆盖作物为60%一年生黑麦草（var. Lowboy）和40%绛三叶草的混合，播种量为25 lb/A。甘蓝于2022年7月26日和2023年7月6日移植。研究人员在甘蓝收获后约一个月取0.25 m2样方测定覆盖作物和杂草地上部生物量；利用Watermark传感器在30 cm深度连续监测土壤水分，并以标准差表示土壤水分变异性；采用氯化钾提取和流动注射分析测定土壤NO₃^?和NH₄⁺；甘蓝产量按每小区5个可销售商品头重量乘以栽植密度换算为kg ha^?1。数据分析使用R软件，根据正态性和方差齐性检验结果选用方差分析或Kruskal-Wallis检验。

**2022和2023年气候条件**：2023年6—8月降雨量明显高于2022年，形成对比性水分条件，影响覆盖作物建植和作物竞争动态。

**覆盖作物种植日期和方法对覆盖作物生物量的影响**：两年中种植时间显著影响覆盖作物生物量；2022年21 DAT处理最高（约3,200 kg ha^?1），2023年10 DAT处理最高（约3,800 kg ha^?1）。种植方法单独无显著效应，但种植时间与种植方法的交互作用在两年均显著，表明具体天气和土壤水分条件会改变不同方法的效果。

**覆盖作物种植日期和方法对杂草生物量的影响**：2022年种植时间对杂草生物量无显著影响；2023年对照小区杂草生物量显著高于10和21 DAT处理，表明套种覆盖作物能够抑制杂草；种植方法单独及交互作用均不显著。

**覆盖作物种植日期和方法对甘蓝产量的影响**：2022年30 DAT处理产量与对照相当，且显著高于21 DAT；2023年对照小区产量显著高于所有套种处理，说明在湿润年份套种覆盖作物可能加剧竞争并降低产量。

**覆盖作物如何影响整个季节的土壤水分**：条播处理的土壤水分变异性最高，所有套种处理的土壤水分变异性均高于对照；覆盖作物生物量与土壤水分变异性相关性较弱（2022年r=0.588，2023年r≈–0.043），未发现一致的生物量介导效应。

**季节性硝酸盐动态及其对甘蓝产量的影响**：NH₄⁺和NO₃^?浓度在各处理间无显著差异，NO₃^?从生长期到收获后显著下降，但与甘蓝产量相关性弱（r=0.184，p=0.072），氮有效性不能解释处理的产量差异。

在讨论部分，研究人员指出早期播种虽然提高覆盖作物生物量，但也增加与甘蓝的竞争；在较干的2022年，30 DAT处理因降低竞争而维持产量，而在湿润的2023年，旺盛的覆盖作物生长和杂草压力共同导致产量损失。土壤水分变异主要受播种方法和时间影响，生物量不是其稳定预测因子。氮动态方面，未观察到明显氮固定贡献或氮竞争证据，产量差异主要由种植时间和季节水分条件驱动。局限性方面，甘蓝产量为抽样估算而非全小区收获，且部分土壤水分数据因传感器故障剔除，可能影响统计效能。

综上所述，研究表明套种一年生黑麦草和绛三叶草的成败受种植时间、季节条件和种植方法的共同影响。早期套种（10和21 DAT）能最大化覆盖作物生物量，但最大化生物量并不总能优化甘蓝产量；较晚套种（30 DAT）在较干年份可减少竞争并维持产量。适应性套种策略应依据天气、土壤和作物日程灵活调整播种时间，以在短季蔬菜系统中平衡土壤保持、杂草抑制和甘蓝产量。种植方法本身无显著效应，生产者可根据设备和劳力选择播种方式，但需注意种子与土壤的良好接触，尤其是在干燥条件下。对新英格兰北部种植者而言，将套种推迟至季节后期可能既保障产量，又提供有意义的土壤保护和生态效益。