Em agricultura, as culturas de cobertura são plantas cultivadas para cobrir o solo, em vez de serem colhidas. Essas culturas gerenciam a erosão do solo, a fertilidade do solo, a qualidade do solo, a água, as ervas daninhas, pragas, doenças, e a biodiversidade em um agroecossistemaum sistema ecológico manejado e moldado por humanos.
As culturas de cobertura podem aumentar a no solo, o que tem um efeito positivo na disponibilidade de nitrogênio, na absorção de nitrogênio pelas culturas-alvo e nos rendimento das culturas. Elas reduzem os riscos de poluição da água e removem CO2 da atmosfera. As culturas de cobertura podem ser plantadas fora da estação, após a colheita da cultura principal. Elas são culturas de suporte, pois aumentam a sobrevivência da cultura principal colhida e frequentemente são cultivadas durante o inverno. Nos Estados Unidos, o cultivo de culturas de cobertura pode custar até 35 dólares por acre.
Erosão do solo
Embora as culturas de cobertura possam desempenhar múltiplas funções em um agroecossistema simultaneamente, elas são frequentemente cultivadas com o único propósito de prevenir a erosão do solo. A erosão do solo é um processo que pode reduzir irreparavelmente a capacidade produtiva de um agroecossistema.
As culturas de cobertura reduzem a perda de solo ao melhorar a estrutura do solo e aumentar a infiltração, protegendo a superfície do solo, dispersando a energia das gotas de chuva e reduzindo a velocidade do movimento da água sobre a superfície do solo. Estandes densos de culturas de cobertura reduzem fisicamente a velocidade da chuva antes que ela entre em contato com a superfície do solo, prevenindo respingos no solo e a escorrência superficial erosiva. Além disso, vastas redes de raízes de culturas de cobertura ajudam a ancorar o solo no lugar e aumentam a porosidade do solo, criando redes de habitat adequadas para a macrofauna do solo. Isso mantém o enriquecimento do solo adequado para os próximos anos.
Gestão da fertilidade do solo thumb|Cultura de cobertura de rabanete de lavoura no início de novembro.|alt=Cultura de cobertura de rabanete de lavoura no início de novembro.Um dos principais usos das culturas de cobertura é aumentar a fertilidade do solo. Esses tipos de culturas de cobertura são chamados de "adubo verde". Elas são usadas para gerenciar uma variedade de macronutrientes e micronutrientes do solo. Dos vários nutrientes, o impacto que as culturas de cobertura têm na gestão do nitrogênio recebeu a maior atenção de pesquisadores e agricultores, pois o nitrogênio é frequentemente o nutriente mais limitante na produção agrícola.
Frequentemente, as culturas de adubo verde são cultivadas por um período específico e, em seguida, aradas antes de atingirem a maturidade total para melhorar a fertilidade e a qualidade do solo. Os caules deixados bloqueiam o solo, evitando que ele seja erodido.
As culturas de adubo verde são comumente leguminosas, o que significa que fazem parte da família das ervilhas, Fabaceae. Essa família é única, pois todas as espécies produzem vagens, como feijão, lentilha, tremoço e alfafa. As culturas de cobertura leguminosas são tipicamente ricas em nitrogênio e podem fornecer a quantidade necessária de nitrogênio para a produção agrícola. Na agricultura convencional, esse nitrogênio é normalmente aplicado na forma de fertilizante químico. Na agricultura orgânica, os insumos de nitrogênio podem assumir a forma de , composto, sementes de culturas de cobertura e fixação por culturas de cobertura leguminosas. Essa qualidade das culturas de cobertura é chamada de valor de substituição de fertilizante.
Outra qualidade única das culturas de cobertura leguminosas é que elas formam relações simbióticas com as rizobactérias que residem nos nódulos radiculares das leguminosas. O tremoço (Lupinus) é nodulado pelo microrganismo do solo sp.. Bradyrhizobia são encontradas como microsimbiontes em outras culturas leguminosas (Argyrolobium, Lotus, Ornithopus, Acacia, Lupinus) de origem mediterrânea. Essas bactérias convertem o gás nitrogênio atmosfericamente indisponível () em amônio biologicamente disponível () por meio do processo de fixação biológica de nitrogênio. Em geral, as culturas de cobertura aumentam a atividade microbiana do solo, o que tem um efeito positivo na disponibilidade de nitrogênio no solo, na absorção de nitrogênio pelas culturas-alvo e nos rendimentos das culturas.
Antes do advento do processo Haber-Bosch, um método intensivo em energia desenvolvido para realizar a fixação industrial de nitrogênio e criar fertilizantes químicos de nitrogênio, a maior parte do nitrogênio introduzido nos ecossistemas provinha da fixação biológica de nitrogênio. Alguns cientistas acreditam que a fixação biológica de nitrogênio em larga escala, alcançada principalmente por meio do uso de culturas de cobertura, é a única alternativa à fixação industrial de nitrogênio no esforço para manter ou aumentar os níveis futuros de produção de alimentos. A fixação industrial de nitrogênio tem sido criticada como uma fonte insustentável de nitrogênio para a produção de alimentos devido à sua dependência de energia de combustíveis fósseis e aos impactos ambientais associados ao uso de fertilizantes químicos de nitrogênio na agricultura. Esses impactos ambientais generalizados incluem perdas de fertilizantes nitrogenados para cursos d'água, o que pode levar à eutrofização (carga de nutrientes) e à consequente hipóxia (esgotamento de oxigênio) de grandes corpos d'água.
Um exemplo disso é na bacia do Vale do Mississippi, onde anos de carga de fertilizantes nitrogenados no sistema hídrico a partir da produção agrícola resultaram em uma hipóxica anual de verão ao largo do Golfo do México, que atingiu uma área de mais de 22.000 quilômetros quadrados em 2017. A complexidade ecológica da vida marinha nessa zona tem diminuído como consequência.
Além de trazer nitrogênio para os agroecossistemas por meio da fixação biológica de nitrogênio, tipos de culturas de cobertura conhecidas como "cultura de captura" são usadas para reter e reciclar o nitrogênio do solo já presente. As culturas de captura absorvem o nitrogênio excedente remanescente da fertilização da cultura anterior, evitando que ele seja perdido por lixiviação, ou por desnitrificação gasosa ou volatilização. As culturas de captura são tipicamente espécies de cereais anuais de crescimento rápido, adaptadas para captar eficientemente o nitrogênio disponível no solo. O nitrogênio fixado na biomassa da cultura de captura é liberado de volta ao solo uma vez que a cultura principal é incorporada como adubo verde ou começa a se decompor.
Um exemplo do uso de adubo verde vem da Nigéria, onde a cultura de cobertura com Mucuna pruriens (feijão-veludo) foi encontrada para aumentar a disponibilidade de fósforo no solo após a aplicação de fosfato de rocha por um agricultor.
Gestão da qualidade do solo As culturas de cobertura também podem melhorar a qualidade do solo ao aumentar os níveis de matéria orgânica do solo por meio da adição de biomassa de culturas de cobertura ao longo do tempo. O aumento da matéria orgânica do solo melhora a , bem como as capacidades de retenção e tamponamento de água e nutrientes do solo. Isso também pode levar ao aumento do sequestro de carbono no solo, que tem sido promovido como uma estratégia para ajudar a compensar o aumento dos níveis de dióxido de carbono na atmosfera.
A qualidade do solo é gerenciada para produzir condições ideais para que as culturas prosperem. Os principais fatores que afetam a qualidade do solo são a salinização do solo, o pH, o equilíbrio de microrganismos e a prevenção da contaminação do solo. Observa-se que, se a qualidade do solo for adequadamente gerenciada e mantida, ela forma a base para um ambiente saudável e produtivo. Pode-se projetar e gerenciar uma cultura que produza um ambiente saudável por um tempo considerável.
Gestão da água Ao reduzir a erosão do solo, as culturas de cobertura frequentemente também diminuem a taxa e a quantidade de água que escoa do campo, o que normalmente representaria riscos ambientais para os cursos d'água e ecossistemas a jusante. A biomassa das culturas de cobertura atua como uma barreira física entre a chuva e a superfície do solo, permitindo que as gotas de chuva escorram gradualmente pelo perfil do solo. Além disso, como mencionado acima, o crescimento das raízes das culturas de cobertura resulta na formação de poros no solo, que, além de melhorar o habitat da macrofauna do solo, fornecem caminhos para a água se filtrar pelo perfil do solo, em vez de escoar como fluxo superficial. Com o aumento da infiltração de água, o potencial para armazenamento de água no solo e a recarga de aquíferos pode ser melhorado.
Pouco antes de as culturas de cobertura serem eliminadas (por práticas como corte, aração, gradagem, rolagem ou aplicação de herbicidas), elas contêm uma grande quantidade de umidade. Quando a cultura de cobertura é incorporada ao solo ou deixada na superfície do solo, ela frequentemente aumenta a umidade do solo. Em agroecossistemas onde a água para a produção agrícola é escassa, as culturas de cobertura podem ser usadas como cobertura morta para conservar água, sombreando e resfriando a superfície do solo. Isso reduz a evaporação da umidade do solo e ajuda a preservar os nutrientes do solo.
Gestão de ervas daninhas thumb|Cultura de cobertura em Dakota do Sul.|alt=Cultura de cobertura em Dakota do Sul. Estandes densos de culturas de cobertura frequentemente competem bem com ervas daninhas durante o período de crescimento da cultura de cobertura e podem impedir que a maioria das sementes de ervas daninhas germinadas complete seu ciclo de vida e se reproduza. Se a cultura de cobertura for achatada na superfície do solo em vez de incorporada ao solo como adubo verde após o término de seu crescimento, ela pode formar um tapete quase impenetrável. Isso reduz drasticamente a transmissão de luz para as sementes de ervas daninhas, o que, em muitos casos, reduz as taxas de germinação das sementes de ervas daninhas. Além disso, mesmo quando as sementes de ervas daninhas germinam, elas frequentemente esgotam a energia armazenada para o crescimento antes de desenvolverem a capacidade estrutural necessária para romper a camada de proteção da cultura de cobertura. Isso é frequentemente chamado de efeito sufocante da cultura de cobertura.
Algumas culturas de cobertura suprimem ervas daninhas tanto durante o crescimento quanto após a morte. Durante o crescimento, essas culturas de cobertura competem vigorosamente com as ervas daninhas por espaço, luz e nutrientes disponíveis, e após a morte, elas sufocam a próxima onda de ervas daninhas formando uma camada de proteção na superfície do solo. Por exemplo, pesquisadores descobriram que, ao usar o trevo Melilotus officinalis como cultura de cobertura em um sistema de pousio melhorado (onde um período de pousio é intencionalmente melhorado por várias práticas de manejo, incluindo o plantio de culturas de cobertura), a biomassa de ervas daninhas representava apenas entre 1–12% da biomassa total em pé no final da temporada de crescimento da cultura de cobertura. Além disso, após o término da cultura de cobertura, os resíduos de trevo suprimiram as ervas daninhas a níveis 75–97% menores do que em sistemas de pousio (sem o trevo). thumb|Ervilhaca-peluda (Vicia villosa) como cultura de cobertura.|alt=Ervilhaca-peluda (Vicia villosa) como cultura de cobertura.