土壤是我们种植粮食的基础。世界粮食奖获得者拉坦·拉尔博士将土壤与银行账户进行比较。我们向银行存入的资金必须多于从银行取出的资金。这意味着，为了改善土壤（和农作物）的质量，我们需要增加土壤的有机质含量，以便为植物提供关键养分。
氮是植物生长所需的必需元素之一。它们还需要磷、钾、钙、硫、镁和各种微量营养素。
氮是叶绿素的重要组成部分，叶绿素是植物与阳光和二氧化碳结合产生糖和水的色素。它也是DNA、氨基酸和蛋白质的关键成分。氮和磷是 ATP 的组成部分，ATP 是一种为我们所有代谢需求储存能量的分子。
在传统农业中，所有这些营养物质都是通过合成肥料提供的。合成肥料极易溶于水，任何未吸收到植物中的多余肥料都会从田地中浸出，最终进入地下水源，包括溪流。当过量的营养物质在地下水中积累时，就会导致藻类不受控制地生长，耗尽水中的所有氧气，杀死鱼类种群并扼杀生态系统。合成肥料也是利用化石燃料制造的。
使用合成肥料的替代方法是种植覆盖作物以提高土壤的有机含量。
什么是覆盖作物？
豆类是属于豆科（豆科）的植物，其中还包括豌豆和扁豆。豆类能够将大气中的氮固定在土壤中，以便植物可以利用。农民将在一个季节种植玉米或小麦等主要经济作物，然后在田间种植三叶草或豌豆等非商业覆盖作物，这有助于提高土壤的有机含量和肥力。
存在于豆科作物根部根瘤中的共生细菌（根瘤菌）从空气中吸收氮并将其转化为氨，这是植物可以利用的形式。这些氮可立即供该田地里种植的下一种作物使用。
在季节结束时，覆盖作物被耕入土壤，腐烂的作物残留物进一步提高了土壤的有机质含量。它们是一种极其有效的养分回收方式，一亩地的豆类覆盖作物大约增加10千克的氮。
覆盖作物在其他方面也有帮助
覆盖作物的作用不仅仅是恢复土壤中的氮。
农民经常在作物周期之间让他们的田地变得贫瘠。当田地贫瘠时，雨水会冲走表层土壤。这不仅会降低土地的肥力，而且当被侵蚀的土壤连同残留的肥料和农药一起冲入溪流和其他水体时，还会导致地下水污染。覆盖作物有助于减少土壤侵蚀，因为它们的根与土壤结合并将其固定在一起，防止雨水冲走土壤。
当疾病和害虫有宿主物种来延续其生命周期时，它们就会在田间生存。如果覆盖作物不是病原体的典型宿主，这些中间作物也可以帮助打破疾病周期并减少后续作物的疾病压力。疾病压力的降低意味着对农药的需求减少，这将转化为更低的成本和更安全的环境。
覆盖作物也会增加进入土壤的水量。它们通过保持土壤表面的渗透性和改善土壤结构来做到这一点。
选择覆盖作物很重要
在决定种植哪种物种之前，重要的是要考虑种植覆盖作物的目的。最常用的覆盖作物是豆类，因为它们可以固定土壤中的氮。如果目的是提高土壤的有机含量，那么豆类是最好的选择。但是，根据您的要求，还可以种植其他物种。
例如，如果农民在连续作物周期之间的窗口期很短，并且想要种植覆盖作物来阻止水土流失、改善土壤结构和/或控制病虫害，那么可以种植快速生长的草或一些其他具有可以生长出广泛的根系。
覆盖作物有助于减轻疾病压力并减少农药的使用。然而，覆盖作物可能是啮齿动物和昆虫等害虫的宿主，因此需要妥善管理这个问题。
干旱地区的农民需要考虑水资源的可用性。种植覆盖作物需要水。干旱地区的农民必须考虑他们是否有足够的水供应，并且最好选择耐旱的品种。
耕作、播种和维护覆盖作物也会增加劳动力成本。如果管理不当，覆盖作物可能会在下一季作物中作为杂草持续存在。
结论
使用合成氮肥是因为植物很容易获得氮，并且在农场管理方面需要较少的投资。然而，合成氮肥也有缺点，包括由于使用化石燃料和地下水污染而对环境造成影响。覆盖作物是一种有效的替代品，同样可以提高土壤有机质含量。这些作物还具有改善土壤质量和减少疾病压力的额外好处。
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