通过带状耕作结合黑麦覆盖物可以保持卷心菜和芹菜的产量，但使用三叶草活覆盖物会因影响土壤氮含量、湿度和温度而降低产量

《Plant and Soil》：Cabbage and celeriac yields were preserved by strip-tillage with rye mulch but reduced by clover living mulch due to effects on soil nitrogen, moisture and temperature

　　**摘要**
**背景**
在有机蔬菜生产中，高强度的土壤耕作会导致土壤退化和有机质的流失。尽管免耕通常会降低蔬菜产量，但条带耕作（将耕作限制在种植行范围内）可能有助于维持生产力。关于覆盖物处理的条带耕作系统如何影响养分和水分动态以及产量的知识仍然有限。
**方法**
我们进行了为期两年的田间试验，比较了条带耕作的黑麦覆盖物和三叶草活覆盖物与裸土的效果，评估了土壤湿度、温度、氮矿化、杂草抑制以及卷心菜和芹菜的产量。此外，还在三个地点进行了非重复性的田间试验，以评估不同土壤类型下的表现。
**结果**
与黑麦覆盖物和裸土相比，三年中三叶草活覆盖物使卷心菜和芹菜的产量分别降低了17%至25%（2023年的芹菜除外）。这是由于对矿物质氮（2024年7月低于裸土52%）和水分的竞争（2023年低于黑麦覆盖物，两年中均低于裸土）。在多数生长季节，土壤覆盖处理结合手工除草的杂草抑制效果与裸土相当。尽管2024年7月氮的可用性降低了40%，但在高施肥条件下，黑麦覆盖物的产量与裸土相当。2024年，尽管试验点之间的产量模式相似（描述性结果），这可能是由于种植者的经验和除草工作的效果。
**结论**
为了减少养分竞争——尤其是在芹菜的情况下也要减少水分竞争，条带耕作应与黑麦覆盖物和补充施肥结合使用。

**引言**
食品系统的转型需要从优先生产大量食物转变为同时确保生产营养丰富和健康的食物。这包括使水果和蔬菜在饮食中的比例至少达到50%，以支持人类健康和环境可持续性（Willett等人，2019年）。为了满足不断增长的全球人口需求，必须增加蔬菜产量，同时不损害生态系统的完整性。目前，蔬菜生产依赖于高强度的土壤耕作，其频率通常高于谷物生产，导致土壤有机碳流失和土壤侵蚀加剧（Lu等人，2021年）。气候变化进一步加剧了这些挑战，高温和极端天气事件（如干旱和暴雨）破坏了土壤结构和功能（Furtak和Wolińska，2023年）。因此，土壤退化速度加快。减少耕作强度是缓解土壤退化的关键策略。在蔬菜生产中，可以通过非翻土耕作或更为温和的方法（如条带耕作）来实现这一目标（Zikeli和Gruber，2017年），在这种方法中只扰动种植区域，而行间区域保持不受干扰并覆盖作物残余物（Morrison，2002年）。研究表明，与传统耕作相比，条带耕作可以改善土壤健康，包括提高团聚体稳定性、增加活性土壤碳（C）、微生物活性和潜在可矿化的氮（N），并减少土壤有机质的流失（Pieper等人，2015年）。然而，它也会降低蔬菜产量，这可能是由于杂草和活覆盖物对养分、水分和光的竞争，以及土壤温度和湿度的变化（Pieper等人，2015年）。德国的长期田间实验表明，减少耕作（包括非翻土耕作和免耕）会导致产量下降和产量波动增加（Zikeli和Gruber，2017年）。免耕对蔬菜产量的负面影响比其他作物更明显，这表明传统或其他减少耕作的做法更适合蔬菜生产（Pittelkow等人，2015年）。条带耕作可能是在免耕和传统耕作之间的一个可行折中方案，有可能提高产量（Dou等人，2024年）。一项关于蔬菜生产中替代管理方式的综述指出，减少耕作的系统在蔬菜生产中较为罕见，这为进一步改善土壤健康动态提供了重要挑战和机遇（Norris和Congreves，2018年）。在有机生产中，由于禁止使用除草剂控制杂草，因此需要探索替代的管理方案（Bietila等人，2017年）。此外，减少耕作系统中土壤有机质矿化速度较慢（Jokela和Nair，2016a），这一现象可能无法通过施用矿物肥料（更不用说有机氮肥）来补偿。覆盖作物在有机减少耕作系统中提供了一个有前景的解决方案，可在收获后提供杂草抑制和养分释放，这对于在低耕作强度下保持产量至关重要（Osipitan等人，2018年；Wittwer等人，2017年）。覆盖作物可以刈割后用作有机覆盖物，也可以与主作物同时生长作为活覆盖物。虽然两者都能减少土壤温度波动并增加土壤湿度（Dix等人，2024年），但活覆盖物有可能与主作物竞争水分和养分（Liedgens等人，2004年；Thériault等人，2009年）。使用竞争性较小的物种（如与根瘤菌形成共生关系的豆科植物）可能通过固定大气中的氮来降低这种风险（Hartwig和Ammon，2002年）。
特定作物的性状会影响其是否适合条带耕作。例如，白卷心菜（Brassica oleracea L. convar. capitata var. alba）具有深入土壤2.4米的深根和茂密的叶冠，能够提高氮利用效率（Kristensen和Thorup-Kristensen，2004年），并在生长后期减少杂草竞争。相比之下，芹菜（Apium graveolens L. var. rapaceum）的冠层覆盖较少，根系较浅，仅深入土壤0.6米（Christiansen等人，2006年），使其更容易受到资源竞争的影响。尽管对条带耕作已有大量研究，但其在中被有机蔬菜农民的采用仍然有限，部分原因是产量风险以及研究结果未能反映实际农业生产条件。因此，建议通过农民参与的田间试验来共同开发实用且可扩展的解决方案（Setia等人，2020年）。为了填补这一空白，我们在德国东北部的一个研究站和三个有机蔬菜农场进行了为期两年的田间试验，目的是将研究站的结果与田间试验的结果进行验证，从而与农民共同开发创新解决方案。我们旨在评估条带耕作黑麦（Secale cereale L.）覆盖物和地下三叶草（Trifolium subterraneum L.）活覆盖物对白卷心菜和芹菜产量、土壤矿物质氮、土壤湿度、土壤温度和杂草抑制的影响。
**假设**
H1：与裸土相比，条带耕作的黑麦覆盖物和三叶草活覆盖物会因两种覆盖物处理导致的氮可用性有限以及三叶草活覆盖物下土壤湿度降低而降低蔬菜产量。
H2：由于氮利用效率较高，卷心菜产量受土壤覆盖处理的影响小于芹菜产量。
H3：与裸土相比，两种覆盖处理下仲夏时期的土壤矿物质氮含量较低，因为黑麦覆盖物中氮的释放速度较慢且存在竞争。
H4：黑麦覆盖物和三叶草活覆盖物可以抑制杂草并稳定土壤温度；由于三叶草的吸水作用，黑麦覆盖物下的土壤湿度会增加，而三叶草活覆盖物下的土壤湿度会降低。

**地点描述**
试验在四个地点进行了两年（2023年和2024年）。其中一个地点是位于德国Gro?beeren的Leibniz蔬菜和观赏作物研究所的研究站（52°21′N, 13°19′E），土壤类型为壤沙土。试验期间的累计降水量和年平均温度分别为2023年的535毫米和11.3°C，2024年的646毫米和12.3°C。试验还在三个有机蔬菜农场的田间进行：位于重壤沙土上的“Sand”农场（53°24′N, 13°19′E）、位于腐殖质砂壤土上的“Humus”农场（53°19′N, 13°34′E）以及位于砂壤土上的“Loam”农场（53°23′N, 13°37′E）。试验期间的累计降水量和年平均温度分别为：“Sand”农场的777毫米和9.9°C（2023年）及632毫米和11.0°C（2024年）；“Humus”农场的697毫米和9.9°C（2023年）及547毫米和11.0°C（2024年）；“Loam”农场的628毫米和9.9°C（2023年）及474毫米和11.0°C（2024年）。三个地点的长期年平均温度分别为9.5°C，年平均降水量分别为652毫米、578毫米和533毫米。

**实验设置和管理**
在研究站，试验采用随机完全区组设计的分区设计，包括四个重复次数，土壤覆盖类型作为主区因素（处理n=3），蔬菜作物作为次区因素（处理n=2）。土壤覆盖处理包括：a) 条带耕作的黑麦覆盖物；b) 作为活覆盖物的地下三叶草；c) 无土壤覆盖的对照组（裸土）。蔬菜作物处理包括：a) 芹菜；b) 卷心菜。每个小区的大小为3.5米×10米。第一年和第二年的试验在两个相邻的田地进行，前作均为冬大麦（Hordeum vulgare L.）。
表1中给出了田间操作和植株及土壤采样的时间安排。黑麦（Secale cereale L. 品种Protector）与冬豌豆（Pisum sativum L. 品种E.F.B. 33）按80:40的比例（按种子比例计）一起播种作为覆盖作物，用于黑麦覆盖物和裸土处理。地下三叶草（Trifolium subterraneum L. 品种99/85）播种于三叶草活覆盖物中。由于2022年秋季播种的三叶草生长不良，这些地块被耕至0.15米深度（使用Herkules旋耕机，德国），并在2023年重新播种。在裸土处理中，黑麦覆盖作物被刈割至0.15米深度（使用Dücker割草机，德国），然后使用Rotadairon旋耕机将其翻入土壤0.2米深度。在黑麦覆盖物处理中，黑麦在BBCH 61期被刈割至0.15米深度。
**材料与方法**表1 研究站管理操作及植物和土壤采样的时间安排
**完整表格**

为了建立种植区，在所有三种土壤覆盖处理的地块中，使用Kverneland Kultistrip 3000（挪威）耕地机以0.2米深度和0.75米的行间距，形成了四条宽0.25米的带状耕地。同时，使用Kultistrip将以220公斤氮/公顷（2023年）和190公斤氮/公顷（2024年）的量将羊毛颗粒（2023年）和角屑（2024年）放置在条带状耕地中，深度为0.1米。白甘蓝（品种Dowinda）和芹菜根（品种Diamant）的行内间距为0.3米。根据BEREST灌溉软件（Gutezeit等人，1993年）实施了顶部灌溉。2023年所有地块的灌溉量为336毫米，2024年为133毫米。所有处理中均通过手工锄草在种植带进行了三次除草。在裸土处理中，根据常规做法，还在两年间在行间进行了三次除草。2023年6月，使用割草机割除了再生的黑麦和三叶草。2023年7月和8月以及2024年7月，也割除了黑麦覆盖层和三叶草覆盖层行间的杂草。较大的杂草在2024年8月1日和22日通过手工移除了。

在三个农场的试验中未设置重复组，采用了与研究站相同的土壤覆盖处理和种植区设置，但仅种植了芹菜根（Diamant）。各农场的地块大小不同：“沙土”地块为4米×35米，“腐殖土”地块为4米×30米，“壤土”地块为4米×80米。管理操作和采样的时间详见补充表格S1。2023年，仅在裸土处理中进行了行内除草，而2024年所有处理均进行了行内除草。由于2024年“壤土”农场三叶草覆盖层生长不良，该处理的除草操作与裸土处理类似。

**植物和土壤采样**
在施肥前、作物生长期间及收获后采集了用于测定矿物氮（硝酸盐和铵）的土壤样本（见表1）。农场试验的具体日期详见补充表格S1。每个地块在两个不同的土壤深度（0-0.3米和0.3-0.6米）随机采集了15个子样本，并将其混合成每个深度和地块约300克的复合样本。

时间域反射率传感器（AcclimaTDR-310H）在种植后以0.25米的深度插入每个芹菜根地块中，每个地块重复三次，探头杆与土壤表面平行。这些传感器用于测量土壤湿度和温度。每个地块三个探测器的平均值用于后续计算。由于数据记录器的技术问题，2024年第37至38周的数据采集被中断。

在研究站，从种植后2-3周开始，每隔4-5周在每个地块的高度为1米的距离拍摄行间图像，使用固定尺寸的金属框架（2023年为0.5米×0.5米，2024年为0.35米×0.35米）监测杂草覆盖程度。2024年框架尺寸较小，以便于在小面积上进行测量并提高计数效率。

在研究站和农场试验中，通过割草机从黑麦覆盖层中切割1平方米的区域来测定黑麦生物量的干重和养分含量（n=1，因采样时间在实验设置之前）。由于三叶草未被终止而作为活覆盖层保留，因此未对其生物量进行评估。蔬菜在9月/10月从每个子地块中心的4.5平方米区域（20株植物）进行收获（具体收获日期见研究站的表格1和农场试验的表格S1）。蔬菜作物产量以甘蓝头/芹菜根的鲜重和残余生物量计算。黑麦和蔬菜生物量经过称重、在80°C下烘干、再次称重后，采用DUMAS方法通过干燃烧法分析其碳和氮浓度。

**数据处理和统计分析**
土壤中的矿物氮含量是根据0-0.3米和0.3-0.6米深度测得的硝酸盐和铵浓度以及该地点之前的相关体积密度（Nett等人，2016年）计算得出的。黑麦生物量以单位面积的干重计算，蔬菜和作物产量以单位面积的鲜重计算。氮利用效率（NUE）是通过计算收获时蔬菜产量中累积的氮与春季氮输入（4月的土壤矿物氮含量、黑麦生物量中累积的氮以及通过施肥输入的氮）的比例得出的。杂草覆盖程度通过使用ImageJ软件1.54d版本（Abràmoff等人，2004年）分析图像来确定。

统计分析仅针对研究站的数据进行，因为农场试验没有重复组。由于管理和天气条件的差异，结果分别对每年进行了分析。蔬菜产量、土壤矿物氮含量和杂草密度采用高斯线性混合模型进行分析，模型包含两个固定效应（蔬菜作物作为主地块因素，土壤覆盖作为子地块因素）、这些效应之间的交互作用，以及代表区组和主地块的随机成分，使用R包lme4（Bates等人，2015年）。如果数据不符合方差同质性或残差正态分布的假设，则对其进行对数转换。

统计分析使用R软件4.2.2版（R Core Team 2021）进行。混合模型使用R包lme4定义，基于似然推断。使用‘anova()’ R函数中的广义线性混合模型似然比测试检测固定因子之间的显著交互作用。通过Tukey事后检验确定土壤覆盖处理之间的成对差异，同时控制多重比较。使用混合效应模型得出的边际均值进行成对对比，并采用Tukey方法进行调整。结果展示了显著组间差异，并附有调整后的p值以确保统计稳健性。处理间的差异（p<0.05，2023年7月的土壤矿物氮除外，p=0.063；2024年的蔬菜产量除外，p=0.087）在图表和表格中用不同的小写字母表示。平均值及其标准差一并报告。

**描述性结果**
**黑麦覆盖层生长**
2023年在覆盖前研究站的新鲜黑麦生物量为25毫克/公顷，2024年为9毫克/公顷，对应的干重分别为5毫克/公顷和2毫克/公顷；氮吸收量分别为36千克/公顷和44千克/公顷（数据未显示）。2023年黑麦覆盖层的厚度约为0.04米，2024年为0.03米。覆盖时黑麦的C/N比为55（2023年）和17（2024年）（数据未显示）。

**蔬菜产量和氮利用效率**
2023年，三叶草覆盖层显著降低了白甘蓝的产量17-19%（p<0.001）；2024年在芹菜根和白甘蓝上的产量分别降低了21-25%（p=0.086，与黑麦覆盖层和裸土相比）（见图1）。2023年不同土壤覆盖处理之间的芹菜根产量无差异。2023年所有处理的氮利用效率（NUE）为46%，土壤覆盖和处理之间无差异。2024年三叶草覆盖层下的NUE为33%，低于黑麦覆盖层（45%）和裸土（46%）（p<0.001）。2023年甘蓝产量为82毫克/公顷，2024年为68毫克/公顷，高于2023年的芹菜根产量32毫克/公顷和2024年的25毫克/公顷（p<0.001）。同样，甘蓝的氮利用效率为59%，高于2024年的芹菜根氮利用效率23%（p<0.001）。

**图1**
**完整图像**
a) 2023年；b) 2024年，研究站的平均蔬菜产量（不包括残余物）。误差条表示标准差（n=4）。2023年，至少有一个相同小写字母的值表示处理间差异不显著（p<0.05）。2024年，因子间无显著交互作用，不同的大写字母表示作物间有显著差异；至少有一个相同小写字母的值表示土壤覆盖处理间差异不显著（p=0.07）。

**4月、7月及收获时的土壤矿物氮含量**
4月浅层混入三叶草后，2023年三叶草覆盖层下的0-0.6米深度初始土壤矿物氮含量是黑麦覆盖层下的三倍（2023年为18千克/公顷，2024年为34千克/公顷），而2023年黑麦覆盖层下为6千克/公顷，2024年为10千克/公顷（n=1，数据未显示）。7月和收获时，0-0.3米深度的黑麦覆盖层与裸土间的土壤矿物氮含量无差异。然而，2024年7月和收获时，0.3-0.6米深度黑麦覆盖层下的土壤矿物氮含量低于裸土（p=0.03；p=0.03）。2024年7月，三叶草覆盖层下的0-0.3米深度土壤矿物氮含量低于芹菜根（p=0.03）；收获时0.3-0.6米深度也是如此（p=0.03）。2024年收获时，0.3-0.6米深度下黑麦覆盖层的土壤矿物氮含量低于芹菜根（p=0.04）。

**杂草覆盖**
2023年5月移栽后两周，三叶草覆盖层的杂草覆盖度高于黑麦覆盖层和裸土（p<0.01，见表3）。四周后，黑麦覆盖层的杂草覆盖度高于三叶草覆盖层和裸土（p<0.01）。2023年7月和9月以及2024年所有四次采样时间中，不同土壤覆盖处理间的杂草覆盖度相当。2024年7月，甘蓝的杂草覆盖度比芹菜根低20%（p<0.01）。

**芹菜根的土壤温度和湿度**
2023年第22至24周，黑麦覆盖层降低了0.25米深度的土壤温度，但在剩余的25至41周内差异消失（见图2 A和B）。然而，2024年整个生长季节（第22至35周）黑麦覆盖层均降低了土壤温度。初始生长季节（2023年第22周和2024年第22至24周），三叶草覆盖层与裸土间的土壤温度无差异；但在生长季节的其余时间，黑麦覆盖层降低了土壤温度（2023年第23周到37周和2024年第36周）。

**完整图像**
a) 2023年；b) 2024年；c) 2023年；d) 2024年生长季节（第21至42周）的研究站平均土壤温度（n=4）。标准差由阴影区域表示。至少有一个相同字母的值表示处理间差异不显著（p<0.05）。2023年整个生长季节以及2024年的第25至27周、36至37周和40至41周，三叶草活覆盖物（Clover Living Mulch）相比裸露土壤（Bare Soil）降低了土壤湿度。2023年，三叶草活覆盖物下的土壤含水量低于黑麦覆盖物（Rye Mulch），但在2024年两种覆盖处理之间的差异并不明显。

**农场试验（描述性结果）**
总体而言，三个农场的试验显示，土壤覆盖处理对产量和土壤矿物氮含量的影响与研究站的结果相似。2023年铺设覆盖物前新鲜黑麦的生物量为15–19 Mg/ha，2024年为15–23 Mg/ha，相应的干重分别为2–3 Mg/ha和2–4 Mg/ha（数据未显示）。2023年，“壤土”和“腐殖质”地块的芹菜产量因三叶草活覆盖物和黑麦覆盖物而降低，但在2024年黑麦覆盖物使产量接近裸露土壤的水平（表4），这支持了当年研究站试验的结果。在“壤土”和“腐殖质”地块，三叶草活覆盖物使芹菜产量低于裸露土壤，但在“沙土”地块两年中的芹菜产量均高于黑麦覆盖物。

**讨论**
条带耕作的黑麦覆盖物在研究站保持了与翻耕裸露土壤相当的蔬菜产量（图1）。先前的研究也发现，在美国密歇根州，条带耕作的黑麦-豌豆（Vicia sativa L.）与翻耕裸露土壤相比，有机南瓜（Cucurbita pepo L.）的产量相当（Brainard等人，2023年；Haramoto和Brainard，2012年）。在美国爱荷华州，由于高降水促进了真菌感染，第一年条带耕作和压滚处理的豌豆-黑麦组合导致西兰花（Brassica oleracea L. var. italica）产量下降，但在降水量较低的第二年两种处理之间的产量相当（Jokela和Nair，2016b年）。在我们的研究中，尽管2023年的降水量和灌溉量为2024年多出100毫米，但产量响应没有差异。

2023年4月、7月和11月，三叶草活覆盖物相比黑麦覆盖物和裸露土壤增加了土壤矿物氮含量（表4），这一点与研究站的结果一致，但在“沙土”和“壤土”地块这种效果较小。7月，两年中除了“腐殖质”地块外，土壤矿物氮含量在裸露土壤下通常最高（表4）。2023年收获时，所有处理下的土壤矿物氮含量均低于裸露土壤，只有“沙土”地块两者相当。2024年收获时，所有处理的土壤矿物氮含量普遍较低，其中三叶草活覆盖物下的含量最低。

**总结**
- 条带耕作的黑麦覆盖物维持了产量，而三叶草活覆盖物相比裸露土壤降低了产量。
- 在研究站，两年中条带耕作的黑麦覆盖物使蔬菜产量与翻耕裸露土壤持平（图1）。
- 先前的研究表明，在某些情况下，有机覆盖物会降低作物产量；然而在某些情况下（如瑞士和加拿大魁北克），有机覆盖物反而能提高产量。
- 三叶草活覆盖物在2023年降低了卷心菜产量，并在2024年降低了两种蔬菜的产量。
- 虽然2023年降水量和灌溉量更多，但产量并未因此提高。

**建议**
- 为了减少主作物与覆盖物之间的竞争，可以采取措施如延迟覆盖物播种（Ciaccia等人，2017年）或修剪覆盖物根部（B?th等人，2008年）。
- 研究显示，黑麦覆盖物在某些深度下降低了土壤矿物氮含量，而三叶草活覆盖物在两年中的某些深度也降低了含量。
- 条带耕作的黑麦覆盖物在没有额外施肥的情况下限制了蔬菜的氮供应（Maher等人，2021年）。通过选择杂草压力较低的种植地或通过轮作（Peigné等，2007年）进行杂草管理，可以利用活覆盖物在整个生长季节内有效抑制杂草；也可以采用“陈旧苗床法”，即在作物种植前两到三周重复进行条耕以杀死已发芽的杂草（Chen等，2017年）；或者在蔬菜移栽前修剪活覆盖物和杂草。我们部分接受了第四个假设的第一部分，因为黑麦覆盖物和三叶草活覆盖物在生长后期结合人工除草或修剪能够有效抑制杂草。

活覆盖物处理措施会降低芹菜的土壤温度和湿度。2024年以及2023年的最初几周，黑麦覆盖物相比裸土降低了土壤温度（图2 A和B）。同样，在美国爱荷华州，条耕后的土壤温度也低于裸土（Jokela和Nair，2016b）；在德国，25 Mg/ha的黑麦覆盖层也比裸土温度低（Dix等，2024年）。其他研究则得出了相反的结果：有一年燕麦覆盖物降低了温度，而另一年则是裸土降低了温度（Haramoto和Brainard，2012年），这与我们的发现一致，因为2024年黑麦覆盖物降低了土壤温度，但2023年的大部分时间则没有。相比之下，三叶草活覆盖物在两个生长季节中都降低了土壤温度（图2 A和B），这可能是因为其持续提供的遮荫效果。类似地，间作比单作增加了总叶面积，从而降低了肯尼亚的土壤温度（Nyawade等，2019年）。土壤温度的降低通常会减缓有机物的矿化过程（Agehara和Warncke，2005年），这对有机农业中的作物生长有负面影响。然而，对于蔬菜来说，较慢的矿化过程可能不如对于耕地作物那么重要，因为蔬菜往往需要更高的施肥量（Norris和Congreves，2018年），这可以在较低温度下补偿矿化速度的减缓。此外，鉴于气候变化导致的温度升高，未来在炎热时期降低土壤温度可能对作物生长有益。

2023年黑麦覆盖物与裸土之间的土壤湿度相当，但2024年黑麦覆盖物使土壤湿度降低（图2 C和D）。相比之下，先前的研究发现燕麦或黑麦覆盖物下的土壤湿度高于裸土（Dix等，2024年；Haramoto和Brainard，2012年）。我们研究中未观察到土壤湿度增加的现象可能是由于黑麦生物量较少，仅为2–5 Mg/ha，而Dix等（2024年）的研究中使用的是25 Mg/ha，这限制了水分蒸发。两年中三叶草活覆盖物始终降低了土壤湿度（图2 C和D），这很可能是由于三叶草吸收了水分。同样，三叶草活覆盖物也降低了0.3–0.9米深度土壤中的水分含量（Liedgens等，2004年）。然而，在灌溉系统中，由于可以按需供水，三叶草与活覆盖物之间的水分竞争可能不那么严重。不过，由于气候变化引起的干旱，未来水资源短缺可能会变得更加严重，因此需要采用能够节约土壤水分的生产系统。

尽管活覆盖物可能会竞争养分和水分，但它提供了环境安全的生产系统优势，因为减少的水分渗透和硝盐浓度降低了地下水的污染（Liedgens等，2004年），减少了硝盐淋溶的风险（Xie和Kristensen，2016年）。此外，多年生活覆盖物还能减少土壤有机质的流失（Pieper等，2015年）。由于资源有限，我们的研究仅在芹菜上评估了土壤温度和湿度。我们在每个芹菜地块使用了三个传感器以考虑田间的异质性。这些结果可以推广到生长季节初期的卷心菜种植，因为那时覆盖物处理的效果相似。一旦卷心菜形成冠层（即九月底），其遮荫可能会限制三叶草的生长，从而减少土壤湿度的降低程度。不过，在我们的试验中，0.75米的宽行距仍然为三叶草的生长提供了足够的空间，直到卷心菜收获。我们部分接受了第四个假设的第二部分，因为两种覆盖物都降低了土壤温度（2023年的黑麦覆盖物除外），并且三叶草活覆盖物降低了土壤湿度，而黑麦覆盖物并未增加土壤湿度。

为了提高我们的研究发现的相关性和蔬菜种植者采用条耕技术的可能性，我们在三个农场进行了实地试验。与研究站的结果类似，2024年三叶草活覆盖物相比裸土降低了蔬菜产量，除了“Sand”农场，那里三叶草生长不良，因此在种植行间的杂草管理上采取了与对照组相同的措施，从而获得了更高的产量（表4）。2023年黑麦覆盖物降低了芹菜的产量，但在2024年“Loam”和“Humus”农场，三叶草活覆盖物的产量与裸土相当，表明第二年通过经验积累改进了覆盖物处理的效果。观察到的产量下降可能是由于农民调整除草设备以适应覆盖物处理的时间有限。这一挑战在于，覆盖物系统中的除草工作通常更为劳动密集且耗时较长，主要是因为依赖人工除草方法（Bietila等，2017年）。此外，农场试验的条件可能与实际生产情况不完全相同，因为试验地块规模较小，需要额外时间来调整除草设备。研究表明，耕作方式和土壤肥力的研究对农场年度利润的影响大于其他因素（Wortmann等，2005年），因此可能需要补充实验来支持研究工作。我们在研究站的试验比农场试验得到了更可靠的结果，因为处理措施得到了重复，进行了人工除草，并且预计的产量也被实现。因此，结合两种实验环境的见解有助于理解条耕系统的潜力和局限性。条耕系统需要大量的知识和技术投入，通过农民网络进行同行交流可能有助于克服这些挑战（Zikeli和Gruber，2017年）。在我们的研究中，农民发现种植前需要进行多次条耕以改善苗床，并在种植行中使用手指除草器进行除草，从而提高了第二年的除草效率。因此，在有机蔬菜种植者采用条耕黑麦覆盖物或三叶草活覆盖物之前，还需要进一步的实际操作研究和创新。

结论：条耕黑麦覆盖物尽管降低了土壤中的氮含量，但仍能保持与裸土相当的卷心菜和芹菜产量，这可能是由于在种植沟中施用了较高量的肥料。虽然三叶草活覆盖物结合人工除草可以有效抑制杂草，但其对蔬菜产量的负面影响（如养分和水分竞争）超过了其优势。应尽量减少活覆盖物与主要作物之间的养分和水分竞争，例如通过推迟播种时间、修剪或行内除草来实现。2024年，在两个未重复的农场试验点，黑麦覆盖物的除草效果与裸土相当，这与研究站的结果一致。这表明我们的发现适用于从沙质壤土到沙壤土的各种土壤类型。尽管如此，必须通过根据具体地点调整管理方式，并支持农民进行农场试验和同行交流来克服条耕的挑战。我们得出结论，条耕黑麦覆盖物可以在保护土壤免受高温和湿度降低损害的同时，维持蔬菜产量。