本故事是“免耕：農民如何透過停止耕犁來拯救土壤”專題報道的補充，該專題報道刊登在《大眾科學》2008年7月刊。
傳統農業的一個根本缺點是它會加劇表土侵蝕，尤其是在坡地上。耕作使地表裸露，容易受到徑流的侵蝕，而且每次犁地都會將土壤推向山下。因此，土壤會隨著時間推移而變薄。這個過程需要多長時間不僅取決於犁地將土壤推向山下的速度——以及風或徑流將其帶走的速度——還取決於下層岩石分解形成新土壤的速度。
在20世紀50年代，當土壤保持局（現稱為自然資源保護局）開始定義農業用地上可容忍的土壤侵蝕率時，幾乎沒有關於土壤生產率的資料。因此，該機構根據農民可以使用傳統耕作裝置減少侵蝕而不會產生“不適當的經濟影響”的能力，確定了所謂的土壤流失容忍值，或T值。這些T值相當於25年內侵蝕高達一英寸。但最近的研究表明，侵蝕速度遠快於土壤重建的速度。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮支援我們屢獲殊榮的新聞報道，方式是 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在過去的幾十年裡，科學家們已經確定，測量以已知速率形成的某些同位素的土壤濃度可以直接量化土壤生產率。亞利桑那州立大學的地質學家阿瓊·海姆斯阿特及其同事將這項技術應用於加利福尼亞沿海地區和澳大利亞東南部的溫帶地區的土壤，發現土壤生產率在每年0.00118英寸到0.00315英寸之間。因此，在這些地方形成一英寸土壤需要300到850年。我自己在去年發表於《美國國家科學院院刊》的全球土壤生產研究資料彙編顯示，平均速率為每年0.00067英寸到0.00142英寸——相當於形成一英寸土壤需要700到1,500年。
在溫帶和熱帶緯度地區，未受干擾的山坡上的土壤通常有一到三英尺厚。按照每英寸土壤需要數百年甚至數千年的自然土壤生產率，以及犁耕農業下每世紀侵蝕數英寸的土壤侵蝕率，在這些地區犁穿土壤只需幾百年到幾千年。這種簡單的估計非常準確地預測了世界各地主要農業文明的壽命。除了農業開始的肥沃河谷外，文明通常持續800到2,000年，地質考古研究現在已經表明土壤侵蝕與許多古代文化的衰落之間存在聯絡。
顯然，那麼，如果我們要為後代保護資源，我們需要替代傳統的耕作方式。免耕系統同時降低了徑流的侵蝕力，並提高了地面保持土壤的能力，使得這些方法在遏制侵蝕方面非常有效。在1993年發表的一項研究中，肯塔基大學的研究人員發現，免耕方法將土壤侵蝕減少了驚人的98%。最近，田納西大學的研究人員報告稱，與傳統的菸草種植相比，免耕菸草種植將土壤侵蝕減少了90%以上。雖然免耕對侵蝕率的影響取決於許多當地因素，如土壤型別和作物，但它可以將土壤侵蝕率降低到接近土壤生產率的水平。
在20世紀90年代中期，康奈爾大學的研究人員估計，彌補土壤侵蝕造成的損失每年將花費美國440億美元，並且每年需要約60億美元的投資才能使美國耕地上的侵蝕率與土壤生產率保持一致。他們還估計，每投資1美元用於土壤保護將為社會節省超過5美元。因為一旦土壤離開田地，將其放回田地就非常昂貴，所以對於整個社會而言，最佳、最具成本效益的策略是將土壤首先留在田地裡。