“我们的土壤付出了代价。由于径流事件的增加，土壤侵蚀呈指数级增长，”拉森在 6 月份的参议院预算委员会气候听证会上提交了书面证词。“农田肥沃土壤的持续流失将降低其未来的生产力，不幸的是，这将使土地更难以吸收不断增加的暴雨。”

在中西部地区，高强度降雨事件与较长时期的干旱间隔变得更加常见。

“从历史上看，在过去 20 到 30 年里，24 小时内升高 4 英寸或以上的可能性为 0.01%，”爱荷华州气候学家贾斯汀·吉尔桑 (Justin Gilsan) 说。“我们已经将这个概率增加了两倍。这些强降雨事件非常重要，因为会发生径流事件，特别是在农田上。”

了解气候与天气

气候和天气之间的区别很简单：天气是指高度变化的日常环境，涉及温度、降水和风速。气候是这些天气模式的平均值，通常分为 30 年的时间段进行研究。

“30 年平均值就是我们所说的气候学，它很重要，因为它为我们提供了对事件进行排名的基线，”吉尔桑说。“所有气候信息都是特定气象站天气的聚合和积累。然后我们就能够从积累的天气记录的统计信息中得出趋势。”

大气温度上升

虽然气候变化已成为一个高度政治化的问题，但科学是明确的：大气中温室气体的增加会导致气温升高。

“温室气体使我们的大气保持温暖，但如果没有它们，我们就没有一个可以生存的星球，”Nutrien Ag Solutions 的高级科学家埃里克·斯诺德格拉斯 (Eric Snodgrass) 说。“如果我们增加它们的浓度，我们整个大气自然就会变暖。变暖在不同的地方会产生不同的影响。”

吉尔桑说，这个过程类似于夏天停在停车场的汽车。

“太阳辐射或阳光进入汽车，汽车将其捕获。向外发出的辐射无法散发出去，因此会使汽车升温，”吉尔桑说。“大气层就像地球上的流体包层。当燃烧化石燃料等各种过程产生的二氧化碳排放无法逃逸到大气中时，就会通过我们所说的辐射强迫来提高大气温度。”

当前的趋势

大气温度上升使大气能够容纳更多的水蒸气。反过来，降雨事件需要积累更多的水蒸气，从而使这些事件更加强烈并增加它们之间的时间长度。

吉尔桑说：“随着大气中的水蒸气增多，需要更多的水蒸气负载才能产生降水事件。” “在夏季，当我们遇到雷暴引发的降雨时，大气中需要更多的水蒸气才能产生降雨。”

从历史上看，89% 的夏季降雨事件 24 小时内降水量少于 1 英寸。吉尔桑说，随着大气中水蒸气的增加，更高强度的事件发生得更加频繁。

盖蒂图片社的塔玻璃

气候适应力多样化

拉森和他的家人在明尼苏达州拜伦附近务农，已经有七代人了。该农场近 10 年来一直实行 100% 免耕，轮作玉米、大豆，最近还轮作小粒谷物，包括食品级燕麦和大麦。

这个占地 700 英亩的农场在过去 16 年里经历了极端天气事件。拉森在美国参议院预算委员会关于农业部门气候相关成本听证会的书面证词中指出，2007 年 8 月，当该地区持续不断的降雨和创纪录的洪水袭击时，人们首次注意到这一点。从 1973 年到 2021 年，明尼苏达州发生了 16 次特大降雨事件，其中 11 次发生在最近 22 年中。据明尼苏达州自然资源部称，相比之下，过去 27 年中只有 5 起。

自 2007 年以来，拉森的农场经历了多次极端降雨事件，不到一小时、有时甚至不到 20 分钟的降雨量就达到了 2 英寸。拉森说，这种降雨会破坏土壤并加剧侵蚀。然而，对他的农场造成破坏的不仅仅是雨水。今年他经历了一场特大干旱——47天没有下雨。

“这里有一些玉米完全损失了，”拉森说。“它已经从农作物保险中进行了调整，但这会给社会带来什么损失？没有人愿意为了农作物保险金而务农。”

在他的经营中添加抗旱小粒谷物有助于分散风险，使他能够在不可预测的极端天气下保持盈利能力。拉森表示，他的燕麦产量平均每英亩不到 130 蒲式耳，可能比他种植的一些因干旱而受损的玉米产量还要高。

从 2013 年开始，拉森在三年内采用了免耕做法，以减少因降雨而移动的土壤量。现在，小谷物和豆类覆盖作物提供了强大的根系来保护土壤。他还在约 230 英亩的土地上种植三叶草以保护土壤，并为牲畜提供饲料来源。

“这就是韧性，这就是盈利能力，这就是长寿，因为你正在构建土壤，维持业务，并在这一切中赚钱，”拉森说。

拉森是由约 75 名当地农民组成的网络的一部分，代表拜伦地区总面积约 25,000 至 30,000 英亩，他们分享有关免耕、覆盖作物、作物多样化、硝酸盐、水质和碳封存的知识，目标是建设农场复原力。

“这里的一些农场如果继续以目前的速度受到侵蚀，不到 50 年就无法耕种，”拉森说。“该农场将不再有任何生产力，因为不再有任何表土。你将耕种基岩或底土。”

排水循环利用

爱荷华州立大学的田间农学家 Meaghan Anderson 表示，与拉森一样，爱荷华州的许多农民也在寻求通过实施更多的免耕和覆盖作物实践来改善田间排水。

“这些做法可以提高田地的持水能力，但它们也可以改善内部排水，使多余的水能够更快地排出，”安德森说。“许多农民也使用更多的瓷砖来帮助排出多余的水。”

根据爱荷华州营养研究中心 (INRC) 和爱荷华州大豆协会正在进行的研究，一种新兴的做法是排水循环利用 (DWR)，它可以提高产量和水质。

DWR 旨在在强降雨期间收集水，以便在干旱期间用于灌溉。爱荷华州大豆协会高级研究科学家 Chris Hay 表示，在其他州进行的研究表明，这可以使玉米产量提高 50%，使大豆产量提高 30%，并且在干旱年份有可能显着提高产量。这种做法还可以在离开田地之前捕获含有高浓度硝酸盐和磷的水，从而使水质和当地野生动物受益。

DWR 系统的前期成本可能很高，但这可能会被长期产量增加和公共福利支付所抵消。在农民开始取水之前，DWR 系统需要许多组件。如果农民还没有排水场，池塘建设可能会占用田地的 5% 到 10%，通常每英亩英尺的成本在 1,000 到 3,000 美元之间。如果无法实现重力流，则需要泵系统将水移至池塘。还需要灌溉系统来分配水。

评估排水回收决策 (EDWRD) 工具可以评估农场收集排水的潜在效益，并评估水库规模、作物、土壤类型和管理等多种因素。欲了解更多信息，请访问transformingdrainage.org。

草原带

理查德·斯隆 (Richard Sloan) 和他的妻子戴安娜 (Diana) 在爱荷华州布坎南县拥有 520 英亩土地，他们致力于让农场更能抵御极端天气波动。这片土地完全免耕，轮作两年玉米，一年轮作大豆。他们在 20 英亩的土地上种植小粒谷物——黑麦、小麦和冬大麦——用这些谷物种植其余的覆盖作物。

2000 年代中期，斯隆积极参与一个由农民领导的流域小组，该小组尝试耕作和不同的作物轮作，并利用土壤调理指数来了解如何在土壤中吸收更多的有机质。在爱荷华州立大学 (ISU) 利奥波德可持续农业中心参加演讲时，斯隆了解到草原带的概念。

ISU 草原带项目农民联络员 Tim Youngquist 表示，基于 15 年的研究，ISU 发现草原带提供了“不成比例的效益”。这些小片土地能够减少水土流失，为鸟类、传粉媒介和其他昆虫创造栖息地。

它们还大大减少了从该地产排放到当地水源的磷和氮的量，从而减少了有害的藻华。根据 ISU 的研究，通过战略性地将 10% 的田地转变为草原带，农民可以将田地中的土壤移动量减少 95%，磷径流减少 90%，氮径流减少 85%。

“我完全确定，如果爱荷华州有更多的草原面积，那将会是一个更好的地方，”扬奎斯特说。“我们将拥有更清洁的水、世界上最好的土壤，并且我们将为这些与我们共享这个州的生物提供更多的栖息地。”

农民可以通过保护保护区计划下的 CP-43 实践与美国农业部的清洁湖泊、河口和河流倡议合作，开始种植草原带。

除了自然效益外，参与该计划的农民还可以获得 10 至 15 年的年租金以及高达 50% 的实践成本分摊。通过 CP-43 注册的人还将获得 5% 的实践奖励金和相当于第一年全年租金 32.5% 的注册金。

这也不必扰乱现场工作；参与 CP-43 计划的农民可以在草原地带进行最后行转弯。

斯隆将 4.5 英亩的土地改造成草原带，每片草原的宽度至少为 CP-43 所需的 30 英尺。他选择了一块轮廓分明的场地，在那里他可以轻松地在草原上行走，以进行维护和享受。“我可以通过种植 4 1⁄2 英亩的玉米赚更多的钱，”斯隆说，“但我认为保护许多鸟类、甲虫、传粉媒介和有益节肢动物的栖息地具有很大的价值。”

种植草原带并不是一朝一夕的事。至少需要三年的时间，这些改进才能开始看起来像草原一样。在第一年，需要进行割草以使草原物种比一年生杂草具有竞争优势。第二年将会出现更多的物种，除非杂草造成压力，否则不需要割草。从第三年开始，该地区将看起来像原生草原草，只需最少地使用局部除草剂、寻找木本物种或根据需要进行规定的焚烧。

Youngquist 很欣赏 CP-43 计划的灵活性。“它并不是试图靠近轮廓线以至于无法耕种。它只是寻找机会在景观上获得更多栖息地。”