转自：ESE期刊
农学家们在一块地里检查，那里的经济作物玉米已经被收割，为了保护土壤健康，种植了覆盖作物萝卜。
当气候变化威胁到农民生产粮食时，研究人员和环保人士提供一个解决方案。
研究人员指出，不断积累的实验证据表明，通过改善土壤健康，可以提高农作物抵御干旱和极端天气的能力——他们希望政府为采用“再生（regenerative）”方法保护农田不受气候变化影响的农民提供经济激励。相关的农业实践主要包括：通过在不同田地间轮作，而非在同一块田地里重复种植同一种作物，以及在田地里种植“覆盖作物”，来增加土壤微生物群落。这些植物不一定会被收割，但可以防止土壤侵蚀，增加土壤养分。
“不断变化的气候引发了许多连锁反应，给我们的粮食系统带来了挑战，”哥伦比亚密苏里大学再生农业中心主任罗布·迈尔斯（Rob Myers）说，“我们应对这一问题的方法是提高生物多样性、增加土壤中的有机质以及更多的综合方法。”
但改用这种做法需要前期投资。研究人员和农民在接受《自然》采访时说，再生农业确实有效，但农场可能需要实施几年才会开始看到利润。在美国，倡导者呼吁美国国会在《农业法案》（the Farm Bill）中为再生农业提供更多补贴。该法案是一项庞大的立法，每5年左右更新一次，其中包括为灾害援助和农民培训提供资金。最新版本已于9月30日到期。与此同时，欧盟共同农业政策的最新版本已于去年生效，其中包括为采用此类可持续做法的农民提供资金。
培育土壤
工业化农业通常依靠化肥、杀虫剂和机械设备来生产高产的单一作物，如玉米或小麦。在这些作物上过度使用化学品会破坏土壤中的生态过程，是造成美国水污染的主要原因之一。不健康的土壤难以吸收水分和保留养分。
据估计，2013—2017年，美国农田的表土因侵蚀而流失了85.05亿吨。联合国粮食及农业组织警告说，到2050年，地球上90%以上的土壤面临退化的风险，这可能导致饥荒加剧。
再生农业没有一个正式的定义，但接受《自然》采访的科学家说，其总体目标是重建健康的土壤。首先要增加有机物的比例，包括根系和粪便，为土壤微生物群落提供养料，并为植物回收养分。
再生原则虽然是现代术语，但却是古老的原则。位于美国新罕布什尔大学的农业生态学家里奇·史密斯（Rich Smith）说，实施这些原则意味着 “回到我们人类几千年来一直赖以生存一些做法”。
保持覆盖
一种被认为具有再生作用的做法是覆盖种植而非让土壤裸露，即在经济作物过季时种植通常不会被收割的物种，如深红三叶草。覆盖作物的根系可以防止土壤侵蚀，并吸收化肥中多余的硝酸盐，否则这些硝酸盐会渗入溪流和地下水中。当农民去除掉覆盖作物并为下一轮经济作物种植做准备时，他们会将覆盖作物的根系植入土壤，为地下的细菌和无脊椎动物提供养料，从而提高土壤肥力。2022年，美国只有约5%的耕地种植了覆盖作物，但这一数字始终在增加：到2022年，这一数字变成了17%。
2012年，一场大旱摧毁了美国中西部的玉米和大豆作物，迈尔斯听到农民们说，种植了覆盖作物的田地受到的打击比没有种植覆盖作物的田地轻得多。于是，他与保护技术信息中心（位于美国印第安纳州的一家非营利组织，致力于促进农业保护）以及由美国农业部（USDA）资助的一项可持续农业计划合作，发起了全国覆盖作物调查。研究人员对大约700名农民进行了调查，发现干旱期间，在种植了覆盖作物的田地中，玉米平均增产9.6%，大豆平均增产11.6%。
迈尔斯表示这很令人惊讶，因为当时很多人认为覆盖作物会带走水分，不会给经济作物带来好处。
美国农业部为使用覆盖作物的农民提供补贴。在参与了2022—2023年全国覆盖作物调查并获得种植覆盖作物补贴的农民中，90%的人表示，在补贴停止后，他们还会继续种植覆盖作物。
重视多样性
还有证据表明，轮作可以改善土壤健康、增强土壤恢复力。史密斯说，交换种植作物，而不是在同一块田地上连年种植同一种单一作物，可以在不牺牲生产力的情况下改善土壤健康。
具体做法是在同一块田地上长期轮作不同作物，包括覆盖作物，或者在同一块田地上同时种植几种作物，包括一些美洲土著部落几个世纪以来一直种植的玉米、豆类和南瓜。
在对20项分析轮作如何影响土壤生物的研究进行综述后发现，与单一作物种植田相比，轮作各种作物可使土壤中的微生物数量增加约15%，并使微生物多样性提高3%以上。与单一种植相比，轮作两种或两种以上不同作物还能在土壤中产生更多的碳和氮等营养元素。33篇论文对豆科植物和谷物共同种植的田地进行了评估，结果显示，与单一作物种植田相比，豆科植物和谷物的产量稳定地逐年提高，这表明具有多样性的农田可以提高粮食安全。史密斯说：“这些类型的农田通常对天气变化的适应能力更强，抗病性也有所提高，有力证据表明，这些农田即使不能提高产量，也能保持稳定的产量。”
播种激励
但接受《自然》采访的农民和研究人员表示，再生农业转型需要三年左右的时间才能逐渐见效。
布兰登·考夫曼（Brandon Kaufman）是堪萨斯州蒙德里奇（Moundridge）的第四代农民，他在秋冬季节轮作，还在田里放牧，为土壤施肥。考夫曼说，当他在自己继承的工业化农场开始从事再生农业时，“没有安全网可以依靠”。政府补贴“激励我尝试一些事情，我也因此获得了大量知识”。
激励种植覆盖作物的联邦、州和企业计划通常在农民转型之后就停止了。考夫曼等人说，为了支持长期采用再生农业做法的粮食生产者，美国农业法案应包括一项降低农民缴纳联邦作物保险费的措施。美国农业部在COVID-19大流行期间试行了这一想法，为种植覆盖作物的农民提供每英亩5美元的保险折扣。该联邦计划现已结束，但爱荷华、威斯康星和伊利诺伊等州已实施了自己的版本。
考夫曼说，农场可以摒弃工业化农业做法，转向更健康的土壤，这只是需要时间和经济激励来促使生产者做出改变。“这很重要，”考夫曼补充说，“因为，你想想你的子孙后代，一百年后他们的食物从哪里来？”
原文以“How to climate-proof crops: scientists say the secret’s in the dirt”为题发表于《自然》的新闻版块。
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