覆盖作物：保护和改良土壤的全球策略

覆盖作物（Cover cropping），指的是主要为了改善土壤健康而非直接收获而种植作物的做法，正在全球范围内被公认为可持续农业的基石。从非洲的小农场到北美的大规模农场，覆盖作物为改善土壤健康、防止水土流失和提高农场整体生产力提供了一种通用而有效的方法。本文将探讨在不同全球背景下覆盖作物的原理、益处及实际应用。

什么是覆盖作物？

覆盖作物是为覆盖土壤而种植的植物，其目的并非为了收获。它们可以包括禾本科、豆科、十字花科和其他植物科。选择合适的覆盖作物品种取决于多种因素，包括气候、土壤类型、耕作制度和期望的效益。覆盖作物通常在主季作物收获后种植，但也可以与主季作物进行间作。

覆盖作物的好处

覆盖作物的好处是多方面的，有助于建立一个更具弹性和可持续性的农业系统。以下是一些关键优势：

1. 控制水土流失

覆盖作物最重要的好处之一是能够保护土壤免受风和水的侵蚀。覆盖作物密集的根系将土壤颗粒粘合在一起，减少了表土流失的风险，尤其是在土壤本应裸露的时期。这在易受强降雨或大风影响的地区尤为重要。

例如：在中国黄土高原，覆盖作物被广泛用于防治严重的水土流失，减少流入黄河的泥沙，并改善水质。

2. 改善土壤健康

覆盖作物通过以下方式显著改善土壤健康：

• 增加土壤有机质（SOM）：覆盖作物在分解时会向土壤中添加有机质，从而改善土壤结构、水分渗透和养分保持能力。更高的土壤有机质水平也增强了土壤固碳的能力，有助于减缓气候变化。
• 改善土壤结构：覆盖作物的根系在土壤中形成通道，改善了通气和排水。这有助于后续作物的根系更好地生长。
• 增加水分渗透：改善的土壤结构能让水分更好地渗透，减少地表径流，并增加干旱时期植物可利用的水量。
• 改善养分循环：覆盖作物可以从土壤中吸收那些否则会因淋溶而流失的养分。当覆盖作物分解时，这些养分会释放回土壤中，供后续作物利用。

例如：在巴西的塞拉多地区，农民利用覆盖作物来改良贫瘠的酸性土壤，使其更适合大豆生产。

3. 抑制杂草

许多覆盖作物可以通过竞争光、水和养分等资源来有效抑制杂草。一些覆盖作物还会释放化感物质，抑制杂草的发芽和生长。这可以减少对除草剂的需求，从而节省成本并带来环境效益。

例如：黑麦（Secale cereale）是全球温带地区用于抑制杂草的常见覆盖作物。

4. 病虫害管理

某些覆盖作物可以通过打断害虫的生命周期或为益虫提供栖息地来帮助管理病虫害。例如，一些覆盖作物可以吸引作物害虫的天敌，从而减少对化学杀虫剂的需求。包含覆盖作物的作物轮作也有助于打破土壤中的病害循环。

例如：在一些种植系统中，种植芥菜（Brassica juncea）作为覆盖作物有助于抑制土传线虫和真菌病害。

5. 提高养分有效性

豆科覆盖作物，如三叶草、紫云英和苜蓿，能够通过与其根瘤中的细菌共生来固定大气中的氮。当覆盖作物分解时，这些氮会释放到土壤中，为后续作物提供天然的氮肥来源。这减少了对合成氮肥的需求，而合成氮肥可能价格昂贵且对环境有害。

例如：在撒哈拉以南非洲的小农耕作系统中，豆科覆盖作物对于在无法获得合成肥料的情况下提高土壤肥力和增加作物产量至关重要。

6. 节约用水

通过改善土壤结构和增加水分渗透，覆盖作物可以增强土壤的蓄水能力。这可以帮助作物抵御干旱条件，并减少灌溉需求。覆盖作物残留物形成的覆盖层也有助于减少土壤表面的蒸发。

例如：在干旱和半干旱地区，覆盖作物被用来改善水分渗透和储存，使土壤更能抵御干旱。

7. 减缓气候变化

覆盖作物可以通过在土壤中固碳来为减缓气候变化做出贡献。在生长过程中，覆盖作物通过光合作用吸收大气中的二氧化碳。这些碳随后以有机质的形式储存在土壤中。通过增加土壤有机质水平，覆盖作物可以帮助降低大气中的二氧化碳浓度，并减缓气候变化的影响。

例如：大规模采用覆盖作物种植方法可以显著促进全球农业土壤的碳封存。

覆盖作物的类型

覆盖作物可大致分为以下几类：

• 禾本科：包括黑麦、燕麦、大麦、小麦和黑小麦。它们非常适合控制水土流失和改善土壤结构。
• 豆科：包括三叶草、紫云英、苜蓿和豌豆。它们对于固定大气中的氮和提高土壤肥力非常有价值。
• 十字花科：包括萝卜、芜菁和芥菜。它们能有效抑制杂草，并有助于打破土壤压实层。
• 混合物：不同覆盖作物品种的混合物可以提供比单一品种更广泛的益处。例如，禾本科和豆科植物的混合物既能控制水土流失又能固氮。

选择合适的覆盖作物

选择合适的覆盖作物品种取决于多种因素，包括：

• 气候：覆盖作物必须适应当地气候，包括温度、降雨量和生长季节长度。
• 土壤类型：覆盖作物应适合土壤类型，包括质地、排水性和pH值。
• 耕作制度：覆盖作物应与现有的耕作制度兼容，包括作物轮作、耕作方式和病虫害管理策略。
• 期望效益：应根据期望的效益选择覆盖作物，如控制水土流失、抑制杂草、固氮或改善土壤健康。
• 成本和可得性：考虑种子成本以及您所在地区不同覆盖作物品种的可得性。

例如：在较冷的气候中，冬黑麦因其耐寒性而成为热门选择；而在较暖的气候中，豇豆或猪屎豆可能是更合适的选择。

将覆盖作物融入耕作系统

将覆盖作物融入现有耕作系统需要周密的规划和管理。以下是一些关键考虑因素：

1. 种植和终止的时机

覆盖作物的种植和终止时机对其成功至关重要。应在主季作物收获后尽快种植覆盖作物，以最大限度地发挥其生长和效益。必须在覆盖作物干扰后续作物种植之前将其终止。终止方法包括割草、耕作、使用除草剂或自然越冬死亡。

2. 播种方法

覆盖作物可以使用多种方法播种，包括撒播、条播和飞机播种。播种方法的选择取决于覆盖作物品种、待播种区域的大小和可用设备。

3. 养分管理

虽然覆盖作物可以改善养分循环，但确保它们有足够的养分来生长并发挥其效益也很重要。土壤测试可以帮助确定是否需要任何养分补充。

4. 水分管理

覆盖作物会影响水分供应，尤其是在干旱地区。监测土壤湿度水平并根据需要调整灌溉措施非常重要。

5. 病虫害管理

虽然覆盖作物可以帮助管理病虫害，但它们有时也可能藏匿影响后续作物的病虫害。监测覆盖作物是否存在任何病虫害问题并采取适当行动非常重要。

全球成功的覆盖作物系统案例

覆盖作物正在全球各种农业系统中成功实施。以下是一些例子：

• 美国：在中西部地区，覆盖作物被广泛用于改善土壤健康、减少水土流失并提高玉米和大豆产量。
• 巴西：在塞拉多地区，结合了覆盖作物的免耕系统很常见，改善了土壤肥力和水分渗透，促进了大豆生产。
• 中国：在黄土高原，覆盖作物被广泛用于防治水土流失和改善水质。
• 撒哈拉以南非洲：豆科覆盖作物被整合到小农耕作系统中，以提高土壤肥力和增加作物产量，尤其是在合成肥料获取有限的地区。
• 欧洲：绿色覆盖法规正在推动覆盖作物的使用，以减少许多欧洲国家的硝酸盐淋溶并改善水质。
• 澳大利亚：在葡萄园和果园中，覆盖作物被用来抑制杂草、改善土壤健康和节约用水。

挑战与考量

尽管覆盖作物有诸多益处，但仍有一些挑战和考量需要注意：

• 初期投资：建立覆盖作物需要在种子和劳动力方面进行初期投资。
• 管理技能：有效的覆盖作物管理需要了解覆盖作物品种、种植和终止技术以及对后续作物的潜在影响。
• 水分供应：在干旱地区，覆盖作物可能与经济作物争夺水分。
• 病虫害问题：一些覆盖作物可能藏匿影响后续作物的病虫害。
• 气候多变性：覆盖作物的成功可能受到气候多变性的影响，如干旱或极端温度。

结论

覆盖作物是改善土壤健康、防止水土流失和增强全球农业系统可持续性的有力工具。通过精心选择覆盖作物品种并将其融入现有的耕作实践，农民可以获得这项实践带来的诸多益处。尽管存在挑战和考量，但覆盖作物的长期效益远大于其缺点，使其成为21世纪及以后可持续农业的重要组成部分。采用覆盖作物实践有助于构建一个更具弹性、生产力更高、环境更友好的全球粮食体系。

延伸学习资源

有许多资源可以帮助农民更多地了解覆盖作物。这些资源包括：

• 地方推广服务机构：您当地的农业推广服务机构可以提供针对您所在地区的覆盖作物实践信息和建议。
• 大学研究：许多大学进行覆盖作物研究，并提供在线资源和出版物。
• 非营利组织：一些非营利组织推广覆盖作物，并提供教育材料和技术援助。
• 在线社区：在线论坛和社区可以将您与其他使用覆盖作物的农民联系起来，并为分享信息和经验提供一个平台。