Pouco se sabe sobre os benefícios do cultivo de adubos verdes sobre o desempenho da cultura do trigo, cultivada em sucessão e, até que ponto, pode substituir ou reduzir a adubação nitrogenada mineral. Objetivou-se com o presente trabalho avaliar a produção e decomposição de matéria seca bem como o acúmulo e liberação de nutrientes de plantas de cobertura de solo (nabo forrageiro, ervilhaca comum, ervilha forrageira, tremoço e feijoeiro) e quantificar seus efeitos sobre o desempenho da cultura do trigo, cultivada em sucessão, sob diferentes doses de adubação nitrogenada (sem adição de nitrogênio, 40, 80 e 120 kg ha-1). O experimento foi desenvolvido no município de Pato Branco (PR), em duas safras agrícolas, em sistema de plantio direto. O nabo forrageiro e o tremoço acumularam as maiores quantidades de cálcio e potássio. A ervilha forrageira e o nabo forrageiro destacam-se pela produção de matéria seca, acúmulo de nitrogênio, fósforo, potássio, bem como pela decomposição e liberação de nitrogênio para a cultura do trigo em estádios fenológicos de maior demanda deste nutriente. A relação C/N (superior a 40) dos restos culturais do milho e feijoeiro não possibilitou equilíbrio entre os processos de mineralização e imobilização. Os adubos verdes promoveram acréscimos significativos na produtividade de grãos em comparação ao pousio. Houve resposta do trigo à aplicação de nitrogênio mineral, e esta foi dependente da planta de cobertura antecessora.