随着玉米带各州寻求抑制氮从农场流入墨西哥湾的方法，伊利诺伊大学的新研究增加了冬季覆盖作物作为解决方案重要组成部分的证据。发表在《全面环境科学》(ScienceoftheTotalEnvironment)上的一项模拟研究发现，在伊利诺伊州广泛种植谷物黑麦可以将该州瓷砖排水中的硝酸盐减少30%。
隶属于伊利诺伊州农业、消费者和环境科学学院(ACES)和格兰杰工程学院的研究团队从小规模研究中了解到，覆盖作物能够从土壤水中吸取硝酸盐，并具有持久的持久性影响整个生长季节。他们的新研究首次在全州范围内评估了谷物黑麦的潜力。
该团队模拟了2001年至2020年间伊利诺伊州真实气候条件下的覆盖作物种植(是或否)和施肥时间(秋季或春季)。他们使用了一种称为农业技术转让决策支持系统(DSSAT)的作物模拟模型，该模型允许对超过42种作物进行多年生长预测。虽然谷物黑麦不在其中，但研究人员调整了模型的参数，用于冬小麦，这是DSSAT中最相似的作物。
“本文揭示了两个管理意义。一个是农民应该应用冬季覆盖作物，例如谷物黑麦，以分别减少25%和30%的瓷砖水流量和硝酸盐损失。我们的数据还强调农民应该转换春季施肥，如果可能的话。我们比较了春季施肥和秋季施肥，有覆盖作物和没有覆盖作物，在这两种情况下，秋季硝酸盐损失更严重，”研究合著者、农业和生物工程系副教授RabinBhattarai说，ACES和Grainger的共享单元。
该模型还模拟了覆盖作物对经济作物产量的影响，发现总体而言，在两种施肥方案下，谷物黑麦对玉米和大豆都有轻微的积极影响。Bhattarai说，全州不同年份和地点之间存在一些差异，但在20年的模拟中，没有证据表明产量下降。
尽管有成本分摊计划，而且越来越多的证据表明覆盖作物对土壤健康、水质等有益，但在伊利诺伊州和中西部地区，覆盖作物的采用率仍然很低。
“我们的研究表明覆盖作物有效，”Bhattarai说。“它们有可能减少我们田地的侵蚀和养分流失，尤其是在瓷砖排水的情况下。我们想探索全州的好处，以展示如果成千上万的农民同时采用这种保护措施会发生什么，”他说。“水质效益将是显着的。”
没有任何模拟模型是完美的，Bhattarai在伊利诺伊州南部山区的情况下有点挣扎。但与现实世界的玉米和大豆单产相比，该模型预测的单产非常接近，表明该模型总体上可能是准确的。
该项目的早期阶段从小规模田间试验开始，以了解覆盖作物和施肥时间对瓷砖和径流水中硝酸盐流失的影响。这些早期实验用于开发能够扩展到整个州的修改后的DSSAT模型。他们还为考虑在自己田地种植覆盖作物的农民提供了一个在线决策支持工具，该工具由伊利诺伊州营养研究和教育委员会资助。
“使用我们的仪表板，农民可以获得在实际田地中作为覆盖作物种植谷物黑麦的模拟结果。在预计种植经济作物的两周窗口内的不同日期，农民可以比较田间的潜在生物量，C：生物量、氮吸收和氮损失减少中的氮比。为了进一步改善结果，农民可以为他们的田地提供更具体的信息，包括种植历史和管理计划，”该系副教授合著者JonathanCoppess说ACES农业和消费者经济学专业。