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作物残余物管理、免耕作物生产和覆盖作物是减少风蚀和水蚀、减少径流和蒸发、改善土壤健康、使土壤更具韧性的重要方法。

残渣通过吸收雨滴撞击的能量，保护土壤表面免受水侵蚀和结壳，从而减少土壤颗粒脱离、表面密封和径流。作物秸秆还可以保护土壤表面免受日晒和风的伤害，减少风蚀和土壤水分蒸发损失。此外，残渣和生长中的植物阻挡了阳光能量进入土壤表面，这降低了生长季节最热的土壤温度，进一步减少了蒸发。

经济作物和覆盖作物的活根系通过将阳光能量和碳(根系分泌物中的糖类)转移到土壤中，为土壤生物提供养分，改善土壤健康。覆盖作物在生长季和非生长季吸收碳并提供保护，防止水土流失和风蚀。

不幸的是，许多英亩的土地仍然没有足够的残留物覆盖或生长的植被来保护土壤在平均天气事件，更不用说极端事件。过度耕作破坏了残渣，这对土壤的物理、化学和生物特性产生了不利影响，并破坏了土壤结构，使土壤更致密，更容易被压实。这减少了土壤孔隙度和根区空气/水的交换。一个结构良好、健康的土壤有更好的渗透和增强的水分储存能力，使其更有弹性的天气变化。

残渣减少水分流失

当残留物吸收雨滴冲击的能量时，它也会在径流路径上形成小水坝和障碍物

• 减缓径流的速度，
• 减少土壤运输量，并
• 减少流动的水分离的额外土壤颗粒的数量。

当流速降低时，入渗时间延长，径流减少。一些已经在径流水中的颗粒被沉积下来，减少了土壤和养分的损失。平坦的残留物通过保护土壤免受阳光和风的伤害来减少蒸发，而站立的残留物则会捕获降雪，增加土壤湿度。被困住的雪层起到了隔热的作用，使土壤在冬天保持温暖。在生长季节最热的时候，被压平的作物残渣通过将一些阳光能量反射回空气来保持土壤表面温度较低，并起到保温作用，保持土壤温度较低。这种凉爽潮湿的土壤有利于根的生长，提高作物的稳定性和韧性。

使用免耕可以节省的远不止燃料、劳动力和设备成本。节约土壤水分也同样重要，特别是在土壤水分和降水不足、灌溉费用昂贵或供水有限的年份。土壤经常干到耕作深度。淤泥壤土平均每英尺土壤能容纳约2英寸的植物有效土壤水分。每次耕作会导致土壤水分流失1/2到3/4英寸。在多次耕作的情况下，种子区可能没有足够的土壤水分使种子均匀发芽和发芽。更大的损失是土壤水分蒸发，一旦耕作破坏了残留覆盖。

在North Platte灌溉条件下进行的研究表明，与没有秸秆的地块相比，覆盖秸秆的地块免耕玉米产量提高了17-25蒲式耳，大豆产量提高了8-10蒲式耳。在四年的研究中，与裸地相比，残土覆盖的地块每年节约的水估计为2.5到5.0英寸。

在堪萨斯州西南部，花园城(Garden City)的研究也得出了类似的结果，在没有残留的灌溉季节，土壤水分蒸发高达总蒸散量(ET)的30%。覆盖玉米残渣或覆盖小麦秸秆的免耕土壤表面的蒸发达到总ET的15%，转化为节约2.5至4.0英寸的水。这两项研究都表明，为了节约用水和降低灌溉成本，应将作物残渣留在田间。

免耕减少径流，改善入渗

耕作还会破坏土壤结构，粉碎土壤表面，形成一种封闭土壤的条件，导致更多的径流和更少的有效降雨或灌溉。UNL在悉尼用一个降雨模拟器进行的研究证明了这种效应在小麦休耕轮作中的作用。在径流开始前，连续免耕90分钟内浇了超过3.75英寸的水，而在耕地20分钟内只浇了1.0英寸的水。

随着连续免耕土壤结构的改善，入渗也得到改善，径流进一步减少。在林肯附近的UNL罗杰斯纪念农场的研究表明，经过25年的连续耕作系统评估，免耕条件下的入渗率比有耕条件下的0.4英寸/小时高得多，超过4英寸/小时。经过30年的连续耕作系统评估，位于粘土中心附近的UNL中南部银实验室也得出了类似的结果(表1)。入渗越好，强度越大的风暴产生的径流越少，可以为土壤提供更多的水分，供季节后期使用。

残渣减少但不能消除蒸发。每当作物受潮时，水分就会从土壤、残渣本身和作物冠层中蒸发。据估计，每次损失为0.08 - 0.1英寸。这就是为什么小的、频繁的降雨或灌溉不如长时间的浸泡有效。许多中心枢轴式灌溉机在倾斜的耕作土壤上存在径流问题，所以它们经常使用少量灌溉，通常一次只有1/2英寸。1/2英寸的水蒸发1/ 10英寸，损失20%，如果发生径流，损失会更多。采用中心枢轴连续免耕灌溉时，枢轴可在径流发生前灌入更多水分(表1)．多用水少用水，蒸发和径流损失就会减少，灌溉就可以更好地利用自然降雨。

表1。粘土中心中南农业实验室研究耕作对土壤入渗和径流潜力的影响。

耕作制度	土壤通透性(在/小时)	产生径流的降雨速率(单位/小时)
磁盘和植物	0.4	1．5
Ridge-plant	1．5	3.2
Slot-plant	4	6.4

总结

通过采用连续免耕和使用残渣管理，作物生产可获得更多的水，土壤系统对包括干旱在内的极端事件更具弹性。

覆盖作物将“生长”任何水和营养物质，否则它们将在滋养土壤系统时以生物形式流失。通过持续免耕，改良的土壤结构和更健康的土壤将提高生产力和盈利能力。