賓州州立大學的研究人員說，要判斷掩蓋作物的整體有效性并選擇提供生態(tài)系統(tǒng)服務最多的作物，農(nóng)業(yè)科學家必須考慮植物的根系以及地上生物量。一種混合物。

土壤生物地球化學教授Jason Kaye說：“幾乎我們所知道的有關覆蓋作物生長的所有信息都是通過測量地上部分而獲得的，但是，我們希望從覆蓋作物中獲得的某些收益卻來自根源。” “這項研究向我們表明，我們在地面上看到的東西有時(但不總是)反映了地下收益。”

覆蓋作物廣泛用于增加玉米，小麥和大豆等經(jīng)濟作物之間返回土壤的有機碳量，以及限制土壤侵蝕和向土壤固氮或添加氮。Kaye指出，覆蓋農(nóng)作物的根系在提高土壤有機碳水平方面起著至關重要的作用，但是影響碳水平的根系特征在覆蓋農(nóng)作物種之間差異很大，而且這種變化尚待鑒定。

凱伊(Kaye)指出，近來，農(nóng)作物混合作物作為增加農(nóng)作物作物收益的多樣性的一種方式而日益流行。自2011年以來，他在農(nóng)業(yè)科學學院的研究小組一直在進行連續(xù)實驗，評估各種覆蓋作物混合物的有效性。

在最近在《可再生農(nóng)業(yè)和食品系統(tǒng)》上發(fā)表于賓夕法尼亞州羅克斯普林斯州拉塞爾·拉森農(nóng)業(yè)研究中心的最新研究中，研究人員評估了包括黑小麥，低芥酸菜子和深紅色三葉草的單一栽培以及五種植物在內(nèi)的包膜作物處理方法。這三個物種占主導地位的混合物。

他們測試了覆蓋作物根部的數(shù)量，質(zhì)量和空間分布，以了解物種之間的根性狀變異，以及該變異如何影響混合設計。他們從行內(nèi)和行間位置取下根核，在秋季和春季從冬小麥之后播種的覆蓋作物中取出約16英寸的深度。

研究人員還評估了整個輪作的累積碳輸入，以確定農(nóng)作物和經(jīng)濟作物根系碳的貢獻。他們測量了根生物量的垂直和水平分布，根生物量與地上生物量的比率(稱為根與苗比率)，并將其與植物中的氮含量相關聯(lián)，以確定這些參數(shù)在覆蓋作物之間的差異治療。

Kaye解釋說，覆蓋作物混合物增加了土壤的總碳輸入量，因為它們同時具有較高的根和芽輸入量，并且促進了玉米作物殘留物中的較高碳輸入量。

他說：“混合種植后，玉米農(nóng)作物比放牧后的草更豐產(chǎn)，雖然我們收獲了很多生產(chǎn)力，但有些卻殘留下來。”他說。“我認為這真的很有趣，因為它表明了覆蓋作物對土壤碳的影響不僅與它們自身的根和芽有關，而且還與它們?nèi)绾斡绊懡?jīng)濟作物的生長有關。”

首席研究員約瑟夫·阿姆西利(Joseph Amsili)指出，這項研究揭示了三種重要的冬季一年生農(nóng)作物油菜，深紅三葉草和黑小麥的根系性狀差異。他補充說，這項研究發(fā)現(xiàn)了幾個重要的根系特征，包括高根莖比和小黑麥的行間根系大量生產(chǎn)，而黑小麥是冬小麥和谷物黑麥的雜交種。

“與深紅色三葉草單一栽培相比，五種物種的混合與增加的根系數(shù)量和分布相關，這表明將根系生物量有限的豆科植物與蕓苔屬和產(chǎn)生更高根系生物量但提供更多氮素的草種結(jié)合在一起的好處， ”阿姆西利說?，F(xiàn)在，他是康奈爾大學綜合植物科學學院土壤與作物科學系的推廣助理，他是賓夕法尼亞州立大學生態(tài)系統(tǒng)科學與管理系的研究生。

Kaye解釋說，這項研究很重要，因為對覆蓋作物根部性狀的了解增加了對根部性狀與覆蓋物提供的服務之間聯(lián)系的了解。展望未來，他希望找到能提供意想不到的生態(tài)系統(tǒng)收益并為隨后的經(jīng)濟作物帶來更多收益的覆蓋作物和設計覆蓋作物混合物。

他說：“我們現(xiàn)在可以考慮要在土壤中發(fā)生什么，然后設計出具有最能提供這些益處的根部特性的混合物。” “對覆蓋作物根系性狀的進一步研究為設計具有互補根系性狀的混合物奠定了堅實的基礎。我設想，我們將針對地上和地下利用許多不同的覆蓋性作物來適應不同的性狀。”