Cover crops reduce water drainage in temperate climates: A meta-analysis

Abstract

Cover crops provide many ecosystem services, such as soil protection, nitrate pollution of water mitigation, and green manure effects. However, the impact of cover crops on soil water balance is poorly studied, despite its potential impact on groundwater recharge. Some studies reported a reduction of the water drainage due to an increase of the evapotranspiration by plant cover transpiration. However, there is no real consensus on the intensity of this phenomenon, which highlights the importance to quantify the impact of cover crops on drainage compared to that of bare soil. We performed a meta-analysis of published papers presenting studies on the impact of cover crops on drainage compared to that of bare soil under temperate climates. Of the 436 papers identified, 28 of them were included in the analysis based on criteria required for performing a relevant meta-analysis. The originality of our study lies in two following results: (1) the quantification of drainage reduction with cover crops by a mean effect size of 27 mm compared to that of bare soil and (2) within the large variability of soils, climates, and cropping systems, no main determining factor was found significant to explain the variability of water drainage reduction. The cover crops provide a service of nitrate pollution mitigation, but the drainage reduction could be considered as a disservice, because they can lead to a reduction in groundwater recharge due to a higher evapotranspiration in comparison to bare soil. This highlights the need of research for optimizing trade-offs between services and disservices of cover crops for water balance.

Modelling Nitrate Reduction Strategies from Diffuse Sources in the Po River Basin

“…The third (CRP3) is the same of CRP2, but red clover is used instead of rye. Red clover provides many benefits such as fixing nitrogen to meet the needs of the following crop, protecting soil from erosion, competing with weeds, as well as supplying forage [54]. Finally, a mixed scenario was tested combining the strategies implemented in other scenarios: (i) reduction of mineral nitrogen fertilizer in all crop fields (2208 HRUs) (NMIN); (ii) manure application below 170 kg N/ha (MAN170); (iii) use of red clover as cover crop after harvesting corn (CRP3).…”

Influência de plantas de cobertura no balanço de água no solo sob rotação de culturas em plantio direto e preparo convencional

“…Outros autores mostraram que plantas de cobertura aumentaram tanto a capacidade de retenção de água quanto a permeabilidade do solo (COLLA et al, 2000), melhoraram a infiltração da água no solo (JOYCE et al, 2002), estruturaram o solo, aumentando a disponibilidade de água (CHEN et al, 2014;BASCHE et al, 2016a;YU et al, 2016) e reduziram a evaporação da água devido à cobertura do solo, resultando em maiores teores de água no solo na camada superficial (WAGNER-RIDDLE et al, 1997). Meyer et al (2019) observaram ainda que a grande maioria dos estudos com plantas de cobertura descreveu uma redução na drenagem e mais de 50% dos estudos descreveram uma redução em uma faixa de 10 a 40 mm ao ano.…”

“…Contribui, ainda com uma maior infiltração de água, melhoria na condução e armazenagem de água (ESHEL et al, 2015;YU et al, 2016) bem como numa melhor distribuição de água no perfil do solo (ALONSO-AYUSO et al, 2014). Embora haja estudos que confirmem estes efeitos, deve-se levar em consideração que estas mudanças no solo ocorrem de forma lenta e gradual e que a sua magnitude depende do clima e do solo (MEYER et al, 2019).…”

“…Entre as inúmeras alterações provocadas pela adoção do uso de plantas de cobertura, a modificação da dinâmica da água no solo é de especial importância pois, nos últimos anos, as mudanças climáticas têm provocado irregularidade na distribuição das chuvas, retardando a época de semeadura das safras principais e aumentando os riscos de perdas das culturas por déficit hídrico, o que acarreta em maiores desafios para a gestão do uso da água (SHARMA;IRMAK, 2017;MEYER et al, 2019). Portanto, o impacto das plantas de cobertura no armazenamento de água no solo e na disponibilidade de água para as plantas depende das condições climáticas, do solo e do manejo da área e pode ser positivo, neutro ou negativo (UNGER;VIGIL, 1998).…”

“…impactos de vários fatores, como solo, clima e manejo das plantas de cobertura, e suas interações no balanço de água no solo(MEYER et al, 2019).…”