为举例说明这一过程及其相反的改变过程,巴西南部的圣卡塔林纳州就是一个最好的例子。直到最近,那里处于第二和第三阶段之间的数千公顷农田趋于没有回报的阶段。粮农组织新的案例研究指出(见下面插文),“直至20世纪70年代,现代农业才传到圣卡塔林纳,当时鼓励使用无机肥料、有毒农药和重型机械,如拖拉机、圆盘翻耕机和耙”。“虽然有些农民取得了每公顷7.8吨的玉米高产,但该技术导致了后来的土地退化。”
欧洲模式 上一世纪,圣卡塔林纳州的居民整出三分之二还多的国有森林用于种植业,并在欧洲模式的基础上确定了整地程序。举例来说,通常的措施是收获后把作物残茬和其他的生物质翻耕到土壤里,或简单地把它烧掉并让土地休闲整个冬天。春天进行翻耕和耙地措施旨在去除土壤植被,松土并将土搂细做苗床。农民也往往是年复一年地种同样的作物,通常种供养猪业用的玉米。
冬天去掉表土植被不仅使土壤暴露于频繁的有害降雨,而且也破坏了土壤营养再循环的主要来源。燃烧作物残茬消灭了重要的中等和大的动物群,如蠕虫和昆虫。单作在土壤退化方面也起了作用,因为其丧失了不同深度的根系交替渗透的机会,这种土壤作用有利于改善土壤透气,并促进有益微生物的活动。
案例研究指出,“研究表明天然的物理因素如坡地、多石地、土壤深度和排水情况可能加速了土壤侵蚀,但它们不是造成侵蚀的主要因素。农民管理土地的方式是导致土壤发生物理、化学和生物退化的根源。”
直播 过去20年来,圣卡塔林纳州的解决办法就是稳步转变为保护性农业,这种土壤管理方法限制了对土壤成分、结构和自然生物多样性的危害。在州农村推广服务部门的鼓励下,目前多数农民在大田休闲期和种植季节是采用活的或死的生物质覆盖他们的大田,旨在防止土壤直接受到雨水、过度阳光和风的影响。许多“覆盖作物”都是天然物种,如香草和垫状草,在每季作物种植前把它们割除或晒干。
覆盖作物的应用总是伴随着免耕的出现,免耕仅限于在整地时被破坏的10~50厘米宽的土壤窄条。种子直播用各种引擎驱动和动物牵引的机械和器具进行,它们大多数都是地方研制和制造的。这些措施的长处包括了减少土壤损失、减低劳动力需求和生产成本,而且在播种时间方面更具可塑性。粮农组织的研究还认为免耕法可能会减少引起气候变化的“温室”气体排放量:采用直播方式的土壤散发到大气中的二氧化碳比翻耕土壤少8倍。
保护性农业技术已在圣卡塔林纳州大规模地采用,案例研究发现:在1994年和1997年间,采用自然资源保护论者耕作制度的面积由124,000公顷增加到685,000公顷,或者说占该州总种植面积的三分之一以上。该研究指出:“不过,无论是学术团体还是农民都认为免耕法不足以彻底解决土壤退化问题。必须把直播作为一种制度来考虑,而且不能仅作为一种整地方法。为了使直播制度取得成功,必须采用作物轮作,即利用品种的时间和空间次序。作物轮作是直播制度的可持续性之基础。”
2001年5月 出版