先进的模型和田间数据相结合 以更好地进行覆盖作物管理

伊利诺伊州 URBANA - 覆盖作物被广泛视为最有前途的保护措施之一，可改善土壤健康，同时还能去除大气中的碳。但是，尽管近年来种植覆盖作物的中西部农民数量显着增加，但 2017 年美国农业部人口普查数据显示，只有约 5% 的农民采用了保护措施。其他 95% 的人不愿意，部分原因可能是因为人们认为覆盖作物需要更多努力，并且还可能对夏季经济作物产量产生负面影响。

伊利诺伊大学的新研究整合了田间数据和先进的数学模型，以了解覆盖作物如何影响土壤水、氮和氧动态，并可能与夏季经济作物竞争。

“覆盖作物需要管理。否则覆盖作物会与玉米和大豆竞争，并可能导致一些产量损失。然而，通过适当的管理，农民可以使用正确的覆盖作物类型并找到最佳生长窗口来种植和终止覆盖作物，以实现收益并将对经济作物的负面影响降至最低，”农业生态系统可持续发展中心创始主任关开宇说，副教授在自然资源与环境科学系，并蓝海教授在国家超级计算应用中心在伊利诺伊大学。他还是发表在《田间作物研究》上的一篇新论文的资深作者。

Guan 的见解基于一个复杂的数学模型，该模型由该论文的合著者兼伊利诺伊州作物科学系教授Maria Villamil从伊利诺伊州多个地点收集的五年实验田间数据验证。基于过程的模型旨在确定覆盖作物对经济作物产量影响的潜在驱动因素，包括覆盖作物类型;终止时间;和土壤因素，如水、氮、氧和土壤温度。

“与单独的现场实验相比，使用现场数据验证的基于过程的模型具有多种优势，”与关合作的博士生、该研究的主要作者Ziqi Qin说。“大多数田间试验只关注最终变量，如经济作物产量或覆盖作物生物量，可能需要数年时间才能进行。

“基于过程的建模方法可以模拟在现场实验中难以测量的中间变量，例如在土壤中发生的过程。通过基于现场的测量验证的模型可以通过情景模拟帮助优化覆盖作物的决策，例如覆盖作物类型以及种植和终止时间。”

通过纳入中间因素，该模型解释了为什么覆盖作物会干扰经济作物产量。从本质上讲，这两种作物竞争土壤中的公共资源，包括水、氮和氧。但环境很重要，影响是特定于物种的。

大豆产量不受任何一种覆盖作物的影响，可能是因为大豆将自己的氮放入土壤中。对于玉米，根据该模型，干旱年份对水的竞争加剧，覆盖作物终止越晚，经济作物可用的氮越少。

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