人们越来越多地鼓励农民种植覆盖作物,这些作物在淡季时取代他们的主要作物。然而,根据一项新的研究,使用覆盖作物实际上会降低主要作物的产量。首先,覆盖作物确实提供了一些好处。
代替常用的黑麦(如图),豆科植物如苜蓿和毛绒草可能是作为覆盖作物的更好选择
通过种植这些作物而不是让田地裸露,可以减少土壤的侵蚀和压实,减少水的流失,更少的氮(来自肥料)会流入水道,更多的碳从大气中被吸入土壤--后者既促进植物生长,又有助于减少温室气体的净排放。
此外,由于杂草必须与覆盖作物植物竞争水和养分,这些杂草生长得更少,又减少了除草剂的使用。综上所述,过去的小规模研究表明,覆盖作物可能对主要作物的产量有不利影响。
为了了解在现实世界的耕作中是否真的如此,斯坦福大学的科学家分析了美国"玉米带"(爱荷华州、印第安纳州、密苏里州、俄亥俄州、伊利诺伊州和密歇根州)2019-2020年种植季节的9万多块玉米和大豆田的卫星图像。研究人员知道这些田地中哪些在淡季种植了覆盖作物--至少都有三年了--哪些没有。
根据天气模式和植物的绿色程度等因素,一个机器学习算法预测了每种主要作物的产量。结果发现,在使用了覆盖作物的田地里,玉米的产量平均降低了5.5%,而大豆的产量降低了3.5%。这意味着玉米每英亩损失约40美元,大豆每英亩损失20美元--这些数字还不包括种植和维护覆盖作物的额外成本。
造成这些减少的原因可能有几个。
首先,尽管覆盖作物确实有助于土壤保持水分,但它们本身也使用了大量的水。当进入干旱的生长季节时,这可能会导致主要作物种子可用的水减少,阻碍其发芽。同样,尽管覆盖作物减少了氮的流失,但它们也吸收了许多留在土壤中的氮,这意味着主要作物可用的氮更少。
最后,覆盖作物可能会降低土壤氧气水平,因为它们会刺激土壤微生物,而这些微生物又会消耗氧气。
科学家们很快指出,他们并不是说不应该使用覆盖作物,而只是需要对其实施进行更多的思考。例如,与常用的非豆类覆盖作物(如黑麦)相比,豆类覆盖作物可能有助于将氮重新固定在土壤中。此外,如果在一年中较早地收获覆盖作物,在种植主要作物之前,土壤应该有更多的时间来"恢复元气"。
与博士后学者Jillian Deines一起领导这项研究的David Lobell教授说:"农业中没有什么是简单的,"他说。"覆盖作物不是万能的,事实上它们有一些严重的限制。但我不认为我们想把婴儿和洗澡水一起扔掉。"
关于这项研究的论文最近发表在《全球变化生物学》杂志上。
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