浏览一下最近的新闻，就会发现雨水过多或过少会产生广泛的影响:加剧干旱在大平原;的最大的死区墨西哥湾有记录以来最严重的气候变化，很大程度上是由于潮湿的春天淹没了中西部玉米带的部分地区；而且历史性的夏季降雨在大西洋中部。气候变化可能会带来更多的降雨变化，对农民和社区造成毁灭性的影响。但是一个新报告我们今天发布的报告包含好消息:更健康的农田土壤有助于抵御洪水的影响而且干旱。
从我们的报告中得到的一个主要结论是，土壤——是的，我们脚下的“泥土”——可以帮助农民和下游社区免受这些事件的影响，特别是当农民采取措施，让他们的土壤一年四季都被活植物覆盖时。这对城乡居民、纳税人和农民的底线都有好处。
全年覆盖农田的做法可以保留更多的土壤水分，并可提高抗灾能力
洪水和干旱。图片来源:USDA-SARE/Edwin Remsberg。
农民有能力让他们的土壤变得“松软”
农民希望水留在土壤中供作物使用，而不是流到下游。为了了解农业实践如何有助于解决这一问题，我们提出了一系列科学问题。第一个问题是:如果使用不同的方法管理土地，在任何给定的地方，土壤吸收和保持水分的能力是如何变化的?我的意思是，这与今天玉米带的常态不同，后者在数百万英亩的土地上种植一到两种一年生作物，其间土壤通常会裸露数月。
我们想了解更多的实践免耕种植(其中土壤不犁);种植覆盖作物在经济作物季节之间(此时土壤本来是光秃秃的);使用生态畜牧业系统(有意管理动物数量和牧场轮作);农作物和牲畜的融合；以及使用多年生作物(像苜蓿这样一年四季都在土壤中有活根的作物)。
为了回答这个问题，我们对之前的实地研究(在六大洲共进行了150次实验)进行了严格的回顾，这些研究使用了这些方法中的任何一种，并集中研究了使土壤更像海绵的特性，包括渗透速率(水进入土壤的速率)，其孔隙空间(或孔隙度)，以及土壤中对植物有效的水分。
我们发现:
- 与更传统的做法相比，我们分析的所有实验中有70%导致这些海绵状土壤特性的增加。
- 最大和最持久的改善来自于那些全年都在土壤中扎根的做法。所谓的“连续生活覆盖”措施包括覆盖作物、多年生作物和通过放牧管理改善草地。
- 强降雨事件-每小时超过一英寸的降雨-可以通过其中一些做法，特别是多年生做法，大大抵消。在将多年生作物与一年生作物进行比较的实验中，超过一半(53%)的实验表明，进入土壤的水分不仅增加了，而且增加的速度高于每小时一英寸的降雨事件。随着美国各地的暴雨越来越频繁，这一点至关重要
- 连续的生活覆盖实践改变了土壤的结构，以可测量的量。我们发现孔隙空间和植物有效水分都有8-9%的改善。
连续根系在土壤中的价值如下图所示:根系可以使土壤更多孔，以储存更多的水分，作物覆盖有助于减少径流和蒸发造成的水分损失。如果管理得当，可以为作物提供更多的水。
松软的土壤可以成为农场的解决方案。而且在下游城市
这一切都非常鼓舞人心。但我们也想了解，如果大规模采用这些耕作方法，如何在洪水事件中减少径流，在干旱事件中增加土壤中的水分，以及考虑到未来可能的气候情景，这些好处将如何增加或减少。
在这里，当我们使用一个模型来代表爱荷华州代表性农业地区的这种转变时，我们也发现了相当令人鼓舞的结果。我们的模型预测，将爱荷华州最易侵蚀或最不赚钱的农田转变为更多的覆盖作物和多年生作物，会导致:
- 在历史洪水事件中减少20%的径流量
- 在一些地区，洪水频率(达到洪水阶段的月数)减少了约五分之一
- 与1988年和2012年一样严重的干旱期间，作物用水量将增加16%
- 在艾奥瓦州预计的更热、更潮湿的气候中，我们发现了类似的效益:作物用水量增加7%至11%，径流减少11%至15%
农民和城市都知道他们需要适应不断变化的气候
土壤质量不仅影响农民，也影响城市居民。裸露土壤农场的过量径流可能导致下游城镇发生洪水，对房屋、企业和关键基础设施造成破坏。2008年6月，锡达拉皮兹市被洪水淹没。图片来源:USGS/Don Becker。
为适应气候变化提出了许多方法，从改良种子品种到更有效的灌溉技术，再到灾害保险。我们的报告特别关注更健康土壤的多重好处，因为我们知道我们所描述的解决方案有多重好处:减少水污染，对下游城市，更重要的是改善农民的底线。
大雨中管理水资源的重要性也是我听到农民和研究人员反复强调的问题。农民汤姆·弗兰岑在爱荷华州实用农民的播客采访中这样描述在这里在大约10分钟)，他的杂交黑麦作物的巨大效益。由于他在前一个秋天种植了这种作物，第二年春天它完全保护了他的土壤，在一场破坏性的三英寸降雨事件中，他根本没有水土流失，当时周围的许多田地都是光秃秃的。
内布拉斯加州的一位农民上了新闻通过分享他自己的视频尾波滑水在今年春天被洪水淹没的田野上。有趣的是，4月和5月的大雨还不足以让平原地区免受暴雨的侵袭持续的干旱期。
媒体渠道免耕农民报告6月，一位土壤科学家在等待暴风雨结束时，被困在一场倾盆大雨中，看着水渗入土壤剖面8英尺深，这是一个灵光一现的时刻，向他说明了土壤健康的真正水价值。这位科学家现在报告说，在他自己的牧场上，他和他的妻子正在努力恢复常年覆盖的牲畜放牧。
我们知道城市也会从中受益。
锡达拉皮兹水厂经理和中雪松伙伴关系项目的参与者塔里克·俾路支说:“健康、更海绵的土壤对农民和水务公司来说是双赢的，对农村和城市社区都有好处。”该项目获得了美国农业部一项名为“区域保护伙伴关系计划”(RCPP)的拨款计划的资金，该计划将土地所有者、公用事业公司和农民聚集在一起，减少营养物质流入饮用水源。“投资于土壤健康意味着投资于土壤生产力和减少土壤流失。这样做将改善水源水质，减少导致洪水的径流，并最终增强我们社区的可持续性和繁荣。”
人们对土壤的贡献越来越感兴趣，我们希望我们的分析有助于量化这种方法的好处。我们的报告还讨论了政策如何帮助农民做出改变，以保护他们的土壤，进一步的文章将讨论这个问题。