ในด้านการเกษตรพืชคลุมดินคือพืชที่ปลูกเพื่อปกคลุมดิน แทนที่จะปลูกเพื่อเก็บเกี่ยวพืชคลุมดินช่วยจัดการการกัดเซาะ ดิน ความอุดมสมบูรณ์ของดิน คุณภาพดินน้ำวัชพืชศัตรูพืชโรคความหลากหลายทางชีวภาพและสัตว์ป่าในระบบนิเวศเกษตรซึ่งเป็นระบบนิเวศที่มนุษย์จัดการและปรับแต่ง พืชคลุมดินสามารถเพิ่มกิจกรรมของจุลินทรีย์ในดิน ซึ่งส่งผลดีต่อความพร้อมของไนโตรเจนการดูดซับไนโตรเจนในพืชเป้าหมายและผลผลิตของพืช พืชคลุมดินช่วยลดความเสี่ยงของมลพิษทางน้ำและกำจัด CO2 _ออกจากชั้นบรรยากาศ^{[ 1 ]}พืชคลุมดินอาจเป็นพืชนอกฤดูกาลที่ปลูกหลังจากเก็บเกี่ยวพืชเศรษฐกิจแล้วพืชคลุมดินเป็นพืชพี่เลี้ยงที่ช่วยเพิ่มอัตราการรอดชีวิตของพืชหลักที่กำลังเก็บเกี่ยว และมักจะปลูกในช่วงฤดูหนาว^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

แม้ว่าพืชคลุมดินจะสามารถทำหน้าที่หลายอย่างในระบบนิเวศทางการเกษตรได้พร้อมกัน แต่โดยทั่วไปแล้วมักปลูกเพื่อจุดประสงค์เดียวคือการป้องกันการกัดเซาะดินการกัดเซาะดินเป็นกระบวนการที่สามารถลดศักยภาพในการผลิตของระบบนิเวศทางการเกษตรได้อย่างถาวร พืชคลุมดินช่วยลดการสูญเสียดินโดยการปรับปรุงโครงสร้างดินและเพิ่มการซึมผ่าน ปกป้องผิวดิน กระจายพลังงานของหยาดฝน และลดความเร็วของการเคลื่อนที่ของน้ำบนผิวดิน^{[ 5 ]}กลุ่มพืชคลุมดินที่หนาแน่นจะช่วยชะลอความเร็วของน้ำฝนก่อนที่จะสัมผัสกับผิวดิน ป้องกันการกระเด็นของดินและการไหลบ่าของน้ำบนผิว ดินที่ทำให้เกิดการกัด เซาะ^{[ 6 ]}นอกจากนี้ เครือข่ายรากของพืชคลุมดินที่กว้างขวางยังช่วยยึดดินไว้และเพิ่มความพรุนของดิน ทำให้เกิดเครือข่ายที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมสำหรับสัตว์ขนาดใหญ่ในดิน^{[ 7 ]}และช่วยรักษาความอุดมสมบูรณ์ของดินให้ดีต่อไปอีกหลายปี

หนึ่งในประโยชน์หลักของการปลูกพืชคลุมดินคือการเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดิน พืชคลุมดินเหล่านี้เรียกว่า " ปุ๋ยพืชสด " ใช้ในการจัดการธาตุอาหาร หลัก และธาตุอาหารรอง ในดินหลายชนิด ในบรรดาธาตุอาหารต่างๆ ผลกระทบของพืชคลุมดินต่อการจัดการไนโตรเจนได้รับความสนใจมากที่สุดจากนักวิจัยและเกษตรกร เนื่องจากไนโตรเจนมักเป็นธาตุอาหารที่จำกัดการเจริญเติบโตของพืชมากที่สุด

โดยทั่วไป พืชปุ๋ยพืชสดจะถูกปลูกในระยะเวลาที่กำหนด แล้วไถกลบลงดินก่อนที่จะเจริญเติบโตเต็มที่ เพื่อปรับปรุงความอุดมสมบูรณ์และคุณภาพของดิน ลำต้นที่เหลืออยู่จะช่วยป้องกันการกัดเซาะของดิน

พืชปุ๋ยพืชสดส่วนใหญ่เป็นพืชตระกูลถั่ว ซึ่งหมายความว่าเป็นส่วนหนึ่งของวงศ์ถั่ว ( Fabaceae ) วงศ์นี้มีความพิเศษตรงที่ทุกชนิดในวงศ์นี้สร้างฝักได้ เช่น ถั่วฝักยาว ถั่วเลนทิลลูปินและอัลฟัลฟาพืชคลุมดินตระกูลถั่วมักมีไนโตรเจนสูงและสามารถให้ไนโตรเจนในปริมาณที่ต้องการสำหรับการผลิตพืชผลได้ ในการทำฟาร์มแบบดั้งเดิม ไนโตรเจนนี้มักจะใส่ในรูปของปุ๋ยเคมี ในการทำฟาร์มอินทรีย์ การใส่ไนโตรเจนอาจอยู่ในรูปของปุ๋ยอินทรีย์ปุ๋ยหมักเมล็ดพืชคลุมดิน และการตรึงไนโตรเจนโดยพืชคลุมดินตระกูลถั่ว^{[ 8 ]}คุณสมบัติของพืชคลุมดินนี้เรียกว่าค่าทดแทนปุ๋ย^{[ 9 ]}

คุณสมบัติเฉพาะอีกประการหนึ่งของพืชคลุมดินตระกูลถั่วคือ พวกมันสร้างความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับ แบคทีเรียไร โซเบียมที่อาศัยอยู่ในปุ่มรากของพืชตระกูลถั่ว ลูปินมีปุ่มรากที่เกิดจากจุลินทรีย์ในดินBradyrhizobium sp. (Lupinus) Bradyrhizobium พบได้ในฐานะจุลินทรีย์ร่วมอาศัยในพืชตระกูลถั่วอื่นๆ ( Argyrolobium , Lotus , Ornithopus , Acacia , Lupinus ) ที่มีถิ่นกำเนิดในแถบเมดิเตอร์เรเนียน แบคทีเรียเหล่านี้เปลี่ยนก๊าซไนโตรเจน ( N₂)ในบรรยากาศที่ไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ทางชีวภาพได้ ให้กลายเป็นสารประกอบอินทรีย์₂) ไปสู่แอมโมเนียม ( NH) ที่สามารถนำไปใช้ทางชีวภาพได้⁺ ₄) ผ่านกระบวนการตรึงไนโตรเจน ทางชีวภาพ โดยทั่วไป พืชคลุมดินจะเพิ่มกิจกรรมของจุลินทรีย์ในดิน ซึ่งส่งผลดีต่อความพร้อมของไนโตรเจนในดิน การดูดซับไนโตรเจนในพืชเป้าหมาย และผลผลิตของพืช^{[ 8 ]}

ก่อนการเกิดขึ้นของกระบวนการ Haber–Boschซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้พลังงานสูงที่พัฒนาขึ้นเพื่อดำเนินการตรึงไนโตรเจนในระดับอุตสาหกรรมและสร้างปุ๋ยไนโตรเจนเคมี ไนโตรเจนส่วนใหญ่ที่นำเข้าสู่ระบบนิเวศเกิดขึ้นจากการตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ^{[ 10 ]}นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าการตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพอย่างแพร่หลาย ซึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการใช้พืชคลุมดิน เป็นทางเลือกเดียวแทนการตรึงไนโตรเจนในระดับอุตสาหกรรมในการพยายามรักษาหรือเพิ่มระดับการผลิตอาหารในอนาคต^{[ 11 ] [ 12 ]}การตรึงไนโตรเจนในระดับอุตสาหกรรมถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าเป็นแหล่งไนโตรเจนที่ไม่ยั่งยืนสำหรับการผลิตอาหารเนื่องจากการพึ่งพาพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนเคมีในการเกษตร^{[ 13 ]}ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในวงกว้างดังกล่าวรวมถึงการสูญเสียปุ๋ยไนโตรเจนลงสู่แหล่งน้ำ ซึ่งอาจนำไปสู่ภาวะยูโทรฟิ เคชัน (การเพิ่มปริมาณสารอาหาร) และภาวะไฮโปเซีย (การขาดออกซิเจน) ของแหล่งน้ำขนาดใหญ่

ตัวอย่างหนึ่งของเรื่องนี้คือในลุ่มน้ำมิสซิสซิปปีแวลลีย์ ซึ่งการปล่อยไนโตรเจนจากปุ๋ยลงสู่ลุ่มน้ำเป็นเวลาหลายปีจากการผลิตทางการเกษตร ส่งผลให้เกิด"เขตไร้ออกซิเจน" ในช่วงฤดูร้อนทุกปีนอกชายฝั่งอ่าวเม็กซิโกซึ่งมีพื้นที่มากกว่า 22,000 ตารางกิโลเมตร (8,500 ตารางไมล์) ในปี 2017 ^{[ 14 ] [ 15 ]}ความซับซ้อนทางนิเวศวิทยาของสิ่งมีชีวิตในทะเลในบริเวณนี้จึงลดลงตามไปด้วย^{[ 16 ]}

นอกจากการนำไนโตรเจนเข้าสู่ระบบนิเวศทางการเกษตรผ่านการตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพแล้ว พืชคลุมดินประเภทที่เรียกว่า " พืชดักจับ " ยังใช้เพื่อรักษาและรีไซเคิลไนโตรเจนในดินที่มีอยู่แล้ว พืชดักจับจะดูดซับไนโตรเจนส่วนเกินที่เหลือจากการใส่ปุ๋ยของพืชก่อนหน้า ป้องกันไม่ให้สูญเสียไปจากการชะล้าง [ ^{17 ]} หรือ การลดไนเตรต^เป็นก๊าซหรือการระเหย^{[ 18 ]}

โดยทั่วไปพืชคลุมดินมักเป็นพืชตระกูลธัญพืชประจำปีที่เติบโตเร็วและปรับตัวให้สามารถดูดซับไนโตรเจนที่มีอยู่ในดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 19 ]}ไนโตรเจนที่ถูกตรึงไว้ในชีวมวลของพืชคลุมดินจะถูกปล่อยกลับคืนสู่ดินเมื่อพืชเศรษฐกิจถูกไถกลบเป็นปุ๋ยพืชสดหรือเริ่มย่อยสลาย

ตัวอย่างการใช้ปุ๋ยพืชสดมาจากไนจีเรีย ซึ่งพบว่า พืชคลุมดิน Mucuna pruriens (ถั่วกำมะหยี่) ช่วยเพิ่มความพร้อมใช้ของฟอสฟอรัสในดินหลังจากที่เกษตรกรใส่หินฟอสเฟต ^{[ 20 ]}

พืชคลุมดินยังสามารถปรับปรุงคุณภาพดินได้ด้วยการเพิ่ม ระดับ อินทรียวัตถุในดินผ่านการเพิ่มชีวมวลของพืชคลุมดินเมื่อเวลาผ่านไปอินทรียวัตถุ ในดินที่เพิ่มขึ้น จะช่วยเพิ่มโครงสร้างของดินรวมถึงความสามารถในการกักเก็บน้ำและสารอาหาร และความสามารถในการบัฟเฟอร์ของดิน^{[ 21 ]} นอกจากนี้ยังสามารถนำไปสู่ การกักเก็บคาร์บอนในดินที่เพิ่มขึ้นซึ่งได้รับการส่งเสริมให้เป็นกลยุทธ์เพื่อช่วยชดเชยการเพิ่มขึ้นของระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}

คุณภาพของดินได้รับการจัดการเพื่อสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของพืช ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อคุณภาพของดิน ได้แก่ความเค็มของดินค่าpH ความสมดุล ของจุลินทรีย์และการป้องกันการปนเปื้อนของดินเป็นที่ทราบกันดีว่าหากคุณภาพดินได้รับการจัดการและบำรุงรักษาอย่างเหมาะสม จะเป็นรากฐานสำหรับสภาพแวดล้อมที่แข็งแรงและมีประสิทธิผล เราสามารถออกแบบและจัดการพืชผลที่จะสร้างสภาพแวดล้อมที่ดีได้เป็นเวลานาน^{[ 25 ]}

การสังเคราะห์ล่าสุดบ่งชี้ว่าการปลูกพืชคลุมดินโดยทั่วไปช่วยปรับปรุงตัวชี้วัดคุณภาพทางกายภาพและเคมีของดินหลายประการ แม้ว่าขนาดของการเปลี่ยนแปลงจะขึ้นอยู่กับการเลือกชนิดพันธุ์ สภาพภูมิอากาศ เนื้อดิน และระยะเวลาการใช้พืชคลุมดิน^{[ 26 ]}การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงเมตาทั่วโลกจากการศึกษาภาคสนาม 102 ครั้ง รายงานว่าพืชคลุมดินเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าของน้ำอิ่มตัวได้ประมาณ 106% และเพิ่มปริมาณคาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมดและไนโตรเจนทั้งหมดในดินชั้นบนประมาณ 10% และ 20% ตามลำดับ เมื่อเทียบกับระบบที่ไม่มีพืชคลุมดิน^{[ 27 ]}

พืชคลุมดินยังมีแนวโน้มที่จะเพิ่มคาร์บอนอินทรีย์และไนโตรเจนในดินในกลุ่มที่มีกิจกรรมทางชีวภาพ เช่น ชีวมวลจุลินทรีย์และอินทรียวัตถุที่เป็นอนุภาค ซึ่งสนับสนุนการหมุนเวียนของสารอาหารและการก่อตัวของกลุ่มอนุภาค^{[ 28 ]}การวิเคราะห์เมตาเดียวกันนี้พบว่ามีการเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยประมาณ 20% ในคาร์บอนชีวมวลจุลินทรีย์และเกือบ 50% ในคาร์บอนอินทรีย์ที่เป็นอนุภาคภายใต้พืชคลุมดินเมื่อเทียบกับการบำบัดแบบไม่มีพืชคลุมดินหรือปล่อยว่าง^{[ 29 ]}การทดลองภาคสนามในระยะยาวชี้ให้เห็นเพิ่มเติมว่าส่วนผสมของพืชคลุมดินที่หลากหลายสามารถสร้างการปรับปรุงที่ยั่งยืนในโครงสร้างดินซึ่งส่งผลดีต่อพืชเศรษฐกิจในภายหลังโดยการเพิ่มความเสถียรและการกระจายขนาดของกลุ่มอนุภาคดิน^{[ 30 ]}

นอกเหนือจากโครงสร้างดินแล้ว พืชคลุมดินยังช่วยส่งเสริมบริการระบบนิเวศหลายประการ รวมถึงการลดการไหลบ่าของน้ำผิวดินและการสูญเสียตะกอน การลดการชะล้างไนเตรต การเพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพของดิน และการยับยั้งวัชพืชและศัตรูพืชบางชนิด^{[ 31 ]}ในขณะเดียวกัน การวิเคราะห์เชิงเมตาเน้นให้เห็นถึงข้อแลกเปลี่ยนที่สำคัญและการพึ่งพาบริบท: ในบางสภาพแวดล้อม พืชคลุมดินอาจลดปริมาณน้ำในดินที่พืชเศรษฐกิจที่ปลูกตามมาอาจส่งผลกระทบเป็นกลางหรือผันแปรต่อผลผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาคกึ่งแห้งแล้งหรือเมื่อการยุติการปลูกพืชคลุมดินไม่ถูกเวลา และผลกระทบระยะยาวต่อผลิตภาพและผลกำไรยังคงไม่แน่นอนในเขตภูมิอากาศหลายแห่งเนื่องจากการศึกษาหลายทศวรรษมีจำกัด^{[ 32 ] [ 33 ]}

โดยการลดการกัดเซาะของดิน พืชคลุมดินมักจะช่วยลดทั้งอัตราและปริมาณน้ำที่ไหลออกจากแปลง ซึ่งโดยปกติแล้วจะก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมต่อแหล่งน้ำและระบบนิเวศปลายน้ำ^{[ 34 ]}ชีวมวลของพืชคลุมดินทำหน้าที่เป็นกำแพงทางกายภาพระหว่างน้ำฝนกับผิวดิน ทำให้น้ำฝนค่อยๆ ซึมลงไปในชั้นดิน นอกจากนี้ ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การเจริญเติบโตของรากพืชคลุมดินส่งผลให้เกิดรูพรุนในดิน ซึ่งนอกจากจะช่วยเพิ่มแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ขนาดใหญ่ในดินแล้ว ยังเป็นทางเดินให้น้ำซึมผ่านชั้นดินแทนที่จะไหลออกจากแปลงเป็นน้ำผิวดิน ด้วยการซึมผ่านของน้ำที่เพิ่มขึ้น ศักยภาพในการกักเก็บน้ำในดินและการเติมน้ำใต้ดินก็จะดีขึ้น^{[ 35 ]}

ก่อนที่พืชคลุมดินจะถูกทำลาย (โดยวิธีการต่างๆ เช่น การตัด การไถ การพรวน การใช้ลูกกลิ้ง หรือการใช้สารกำจัดวัชพืช) พืชคลุมดินจะมีปริมาณความชื้นสูง เมื่อพืชคลุมดินถูกผสมลงในดิน หรือถูกทิ้งไว้บนผิวดิน ความชื้นในดินมักจะเพิ่มขึ้น ในระบบนิเวศทางการเกษตรที่ขาดแคลนน้ำสำหรับการผลิตพืช พืชคลุมดินสามารถใช้เป็นวัสดุคลุมดินเพื่ออนุรักษ์น้ำโดยการบังแดดและทำให้ผิวดินเย็นลง ซึ่งจะช่วยลดการระเหยของความชื้นในดินและช่วยรักษาธาตุอาหารในดิน^{[ 36 ]}

พืชคลุมดินที่หนาแน่นมักจะแข่งขันกับวัชพืช ได้ดี ในช่วงระยะเวลาการเจริญเติบโตของพืชคลุมดิน และสามารถป้องกันเมล็ดวัชพืชที่งอกแล้วส่วนใหญ่ไม่ให้เจริญเติบโตจนครบวงจรชีวิตและขยายพันธุ์ได้ หากพืชคลุมดินถูกบดอัดลงบนผิวดินแทนที่จะไถกลบลงในดินเป็นปุ๋ยพืชสดหลังจากสิ้นสุดการเจริญเติบโตแล้ว มันสามารถก่อตัวเป็นแผ่นที่แทบจะทะลุผ่านไม่ได้ ซึ่งจะลดการส่งผ่านแสงไปยังเมล็ดวัชพืชอย่างมาก ซึ่งในหลายกรณีจะลดอัตราการงอกของเมล็ดวัชพืช^{[ 37 ]}นอกจากนี้ แม้ว่าเมล็ดวัชพืชจะงอกแล้ว พวกมันมักจะหมดพลังงานที่สะสมไว้สำหรับการเจริญเติบโตก่อนที่จะสร้างความสามารถเชิงโครงสร้างที่จำเป็นในการทะลุผ่าน ชั้น คลุมดิน ของพืชคลุมดิน ซึ่งมักเรียกว่าผลกระทบจากพืชคลุมดินที่ทำให้วัชพืชตาย^{[ 38 ]}

พืชคลุมดินบางชนิดสามารถยับยั้งวัชพืชได้ทั้งในระหว่างการเจริญเติบโตและหลังการตาย^{[ 39 ]}ในระหว่างการเจริญเติบโต พืชคลุมดินเหล่านี้จะแข่งขันกับวัชพืชอย่างดุเดือดเพื่อแย่งชิงพื้นที่ แสง และสารอาหาร และหลังจากตายแล้ว พวกมันจะปกคลุมวัชพืชที่งอกขึ้นมาใหม่โดยการสร้างชั้นคลุมดินบนผิวดิน^{[ 40 ]}ตัวอย่างเช่น นักวิจัยพบว่าเมื่อใช้Melilotus officinalis (ถั่วหวานสีเหลือง) เป็นพืชคลุมดินใน ระบบ การพักดิน แบบปรับปรุง (ซึ่งระยะเวลาการพักดินได้รับการปรับปรุงโดยเจตนาด้วยวิธีการจัดการต่างๆ มากมาย รวมถึงการปลูกพืชคลุมดิน) มวลชีวภาพของวัชพืชจะมีเพียง 1–12% ของมวลชีวภาพทั้งหมดที่ยืนต้นอยู่เมื่อสิ้นสุดฤดูกาลเจริญเติบโตของพืชคลุมดิน^{[ 39 ]}นอกจากนี้ หลังจากการกำจัดพืชคลุมดินแล้ว เศษซากของถั่วหวานสีเหลืองยังสามารถยับยั้งวัชพืชได้ในระดับที่ต่ำกว่าในระบบการพักดิน (ไม่มีถั่วหวานสีเหลือง) ถึง 75–97%

นอกเหนือจากการควบคุมวัชพืชโดยการแข่งขันหรือทางกายภาพแล้ว พืชคลุมดินบางชนิดยังสามารถควบคุมวัชพืชได้ด้วยกลไกอัลเลโลพาธี^{[ 41 ] [ 42 ]}ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสารประกอบทางชีวเคมีบางชนิดในพืชคลุมดินถูกย่อยสลาย ซึ่งเป็นพิษต่อหรือยับยั้งการงอกของเมล็ดพืชชนิดอื่น ตัวอย่างที่รู้จักกันดีของพืชคลุมดินที่มีกลไกอัลเลโลพาธี ได้แก่Secale cereale (ข้าวไรย์), Vicia villosa (ถั่วฝักยาวขน) , Trifolium pratense (ถั่วแดง), Sorghum bicolor (ข้าวฟ่างซูดาน) และพืชในวงศ์Brassicaceaeโดยเฉพาะอย่างยิ่งมัสตาร์ด[ ^{43 ] ใน} การศึกษาหนึ่งพบ ว่า เศษเหลือของพืชคลุมดินข้าวไรย์สามารถควบคุมวัชพืชใบกว้าง ใน ช่วงต้นฤดู ได้ระหว่าง 80% ถึง 95% เมื่อใช้เป็นวัสดุคลุมดินในระหว่างการผลิตพืชเศรษฐกิจต่างๆ เช่นถั่วเหลืองยาสูบข้าวโพดและทานตะวัน^{[ 44 ]}โดยทั่วไป พืชคลุมดินไม่จำเป็นต้องแข่งขันกับพืชเศรษฐกิจ เนื่องจากสามารถปลูกและกำจัดได้ในช่วงต้นฤดูกาลก่อนที่พืชชนิดอื่นจะเจริญเติบโต^{[ 40 ]}

ในการศึกษาที่เผยแพร่ในปี 2010 โดยAgricultural Research Service (ARS) ^{[ 45 ]}นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบว่าอัตราการหว่านเมล็ด ข้าวไรย์ และรูปแบบการปลูกมีผลต่อการผลิตพืชคลุมดินอย่างไร ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการปลูกข้าวไรย์ในปริมาณที่มากขึ้นต่อไร่จะเพิ่มผลผลิตของพืชคลุมดินและลดปริมาณวัชพืชลง เช่นเดียวกันเมื่อนักวิทยาศาสตร์ทดสอบอัตราการหว่านเมล็ดพืชตระกูลถั่วและข้าวโอ๊ต การปลูกเมล็ดในปริมาณที่มากขึ้นต่อไร่จะลดปริมาณวัชพืชและเพิ่มผลผลิตของพืชตระกูลถั่วและข้าวโอ๊ต รูปแบบการปลูก ซึ่งประกอบด้วยแถวแบบดั้งเดิมหรือแบบตาราง ดูเหมือนจะไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลผลิตของพืชคลุมดินหรือต่อการผลิตวัชพืชในพืชคลุมดินทั้งสองชนิด นักวิทยาศาสตร์ของ ARS สรุปว่าอัตราการหว่านเมล็ดที่เพิ่มขึ้นอาจเป็นวิธีการควบคุมวัชพืชที่มีประสิทธิภาพ^{[ 46 ]}

ห้องปฏิบัติการระบบการปลูกพืชอย่างยั่งยืนของมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ได้เผยแพร่การศึกษาในเดือนพฤษภาคม 2023 ซึ่งตรวจสอบประสิทธิภาพของการปลูกพืชตามเวลาที่กำหนดและการจับคู่เชิงกลยุทธ์ของพืชคลุมดินกับพืชเศรษฐกิจที่มีความคล้ายคลึงกันทางสายพันธุ์ นักวิจัยหลัก Uriel Menalled ค้นพบว่าหากปลูกพืชคลุมดินและพืชเศรษฐกิจตามผลการวิจัยของเขา เกษตรกรสามารถลดการเจริญเติบโตของวัชพืชได้มากถึง 99% การศึกษานี้ให้กรอบการทำงานที่ครอบคลุมแก่เกษตรกรในการระบุพืชคลุมดินที่เหมาะสมที่สุดกับระบบการปลูกพืชหมุนเวียนที่มีอยู่ โดยสรุป ผลลัพธ์จากการศึกษานี้สนับสนุนความเข้าใจว่าความสัมพันธ์ทางสายพันธุ์สามารถนำมาใช้เพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของวัชพืชได้อย่างมีนัยสำคัญ^{[ 47 ]}

ในทำนองเดียวกันกับที่สมบัติอัลเลโลพาธีของพืชคลุมดินสามารถยับยั้งวัชพืชได้ พวกมันยังสามารถทำลายวงจรของโรคและลดจำนวนประชากรของโรคแบคทีเรียและเชื้อรา^{[ 48 ]}และไส้เดือนฝอยปรสิต^{[ 49 ] [ 50 ]} มีการแสดงให้เห็นอย่างกว้างขวางว่า พืชในวงศ์Brassicaceaeเช่น มัสตาร์ด สามารถยับยั้งประชากรโรคเชื้อราได้โดยการปล่อยสารเคมีที่เป็นพิษตามธรรมชาติในระหว่างการย่อยสลายสารประกอบกลูโคซิโนเลตในเนื้อเยื่อเซลล์พืช^{[ 51 ]}

พืชคลุมดินบางชนิดใช้เป็นพืชดักจับเพื่อดึงดูดศัตรูพืชให้ห่างจากพืชที่มีมูลค่าและไปยังสิ่งที่ศัตรูพืชเห็นว่าเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมกว่า^{[ 52 ]}พื้นที่ปลูกพืชดักจับสามารถจัดตั้งขึ้นภายในแปลงปลูก ภายในฟาร์ม หรือภายในภูมิทัศน์ ในหลายกรณี พืชดักจับจะปลูกในฤดูกาลเดียวกับพืชอาหารที่กำลังผลิต พื้นที่จำกัดที่พืชดักจับเหล่านี้ครอบครองสามารถบำบัดด้วยยาฆ่าแมลงได้เมื่อศัตรูพืชถูกดึงดูดไปยังกับดักในจำนวนมากพอที่จะลดจำนวนประชากรศัตรูพืช ในระบบเกษตรอินทรีย์บางระบบ เกษตรกรจะขับรถทับพืชดักจับด้วยเครื่องมือดูด ขนาดใหญ่ เพื่อดึงศัตรูพืชออกจากพืชและออกจากแปลง^{[ 53 ]}ระบบนี้ได้รับการแนะนำให้ใช้เพื่อช่วยควบคุมแมลงไลกัสในการผลิตสตรอว์เบอร์รีอินทรีย์^{[ 54 ]} ตัวอย่างอื่นของพืชดักจับ ได้แก่ มัสตาร์ดขาว ( Sinapis alba )และหัวไชเท้า ( Raphanus sativus )ที่ต้านทานไส้เดือนฝอย สามารถปลูกได้หลังจากปลูกพืชหลัก (ธัญพืช) และดักจับไส้เดือนฝอย เช่นไส้เดือนฝอย ซีสต์บีท ^{[ 55 ] [ 56 ]}และไส้เดือนฝอยปมรากโคลัมเบีย^{[ 57 ]}เมื่อปลูกแล้ว ไส้เดือนฝอยจะฟักตัวและถูกดึงดูดไปยังราก หลังจากเข้าไปในรากแล้ว พวกมันไม่สามารถสืบพันธุ์ในรากได้เนื่องจาก ปฏิกิริยาต้านทาน ที่ไวเกินของพืช ดังนั้นประชากรไส้เดือนฝอยจึงลดลงอย่างมากถึง 70–99% ขึ้นอยู่กับชนิดและระยะเวลาการเพาะปลูก

พืชคลุมดินชนิดอื่นใช้เพื่อดึงดูดผู้ล่าตามธรรมชาติของศัตรูพืชโดยการเลียนแบบองค์ประกอบของถิ่นที่อยู่ของพวกมัน นี่เป็นรูปแบบหนึ่งของการควบคุมทางชีวภาพที่เรียกว่าการเสริมสร้างถิ่นที่อยู่ แต่ทำได้โดยใช้พืชคลุมดิน^{[ 58 ]}ผลการศึกษาเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างการมีอยู่ของพืชคลุมดินและพลวัตของประชากรผู้ล่าและศัตรูพืชนั้นมีความหลากหลาย แสดงให้เห็นถึงความจำเป็นในการมีข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับชนิดของพืชคลุมดินและแนวทางการจัดการที่เฉพาะเจาะจงเพื่อเสริม กลยุทธ์ การจัดการศัตรูพืชแบบบูรณาการ ให้ดีที่สุด ตัวอย่างเช่น ไรผู้ล่าEuseius tularensisเป็นที่รู้จักกันดีว่าช่วยควบคุมเพลี้ยไฟในสวนส้มของแคลิฟอร์เนียตอนกลาง นักวิจัยพบว่าการปลูกพืชคลุมดินตระกูลถั่วหลายชนิด (เช่น ถั่วปากอ้า ถั่วฝักยาว ถั่วขาวนิวซีแลนด์ และถั่วลันเตาฤดูหนาวออสเตรีย) ให้ละอองเกสรเพียงพอเป็นแหล่งอาหารที่ทำให้ ประชากร E. tularensis เพิ่มขึ้นตามฤดูกาล ซึ่งหากได้รับการจัดการที่ดี อาจนำไปสู่แรงกดดันจากผู้ล่ามากพอที่จะลดประชากรเพลี้ยไฟได้^{[ 59 ]}

พืชคลุมดินมีบทบาทมากกว่าแค่เป็นพืชดักจับและแหล่งที่อยู่อาศัยของศัตรูธรรมชาติ พืชคลุมดินยังสามารถช่วยในการจัดการศัตรูพืชโดยการปรับปรุงสุขภาพของดินและขัดขวางวงจรของศัตรูพืชและโรคได้อีกด้วย หญ้า พืชตระกูลถั่ว และพืชตระกูลกะหล่ำแสดงให้เห็นว่าสามารถลดการกัดเซาะ เพิ่มอินทรียวัตถุในดิน และเพิ่มกิจกรรมของจุลินทรีย์ ซึ่งสนับสนุนพืชเศรษฐกิจที่ทนทานมากขึ้นและลดการสูญเสียผลผลิตจากแมลงศัตรูพืชและเชื้อโรค^{[ 60 ]}นอกจากนี้ การปลูกพืชแซมและการรักษาพืชคลุมดินที่มีชีวิตระหว่างแถวพืชสามารถพบได้ในหลายระบบเพื่อส่งเสริมความอุดมสมบูรณ์และความหลากหลายของผู้ล่าตามธรรมชาติ ซึ่งช่วยเสริมสร้างการควบคุมทางชีวภาพ ^{[ 61 ] [ 62 ]}

แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วพืชคลุมดินจะถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์อย่างใดอย่างหนึ่งที่กล่าวถึงข้างต้น แต่บ่อยครั้งที่พืชคลุมดินทำหน้าที่เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่า พืชคลุมดินเพิ่มความหลากหลายของพืชอย่างน้อยหนึ่งมิติให้กับการหมุนเวียนพืชเศรษฐกิจ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วพืชคลุมดินไม่ใช่พืชที่มีมูลค่า การจัดการจึงมักไม่เข้มข้นมากนัก ทำให้เกิดช่องทางให้มนุษย์เข้ามามีอิทธิพลในฟาร์มได้ในระดับ "อ่อน" การจัดการแบบ "ไม่ลงมือทำ" นี้ ประกอบกับความหลากหลายทางชีวภาพในฟาร์มที่เพิ่มขึ้นจากการปลูกพืชคลุมดิน จะเพิ่มโอกาสที่โครงสร้างห่วงโซ่อาหาร ที่ซับซ้อนมากขึ้น จะพัฒนาขึ้นเพื่อรองรับความหลากหลายของสัตว์ป่าในระดับที่สูงขึ้น^{[ 63 ]}

ในการศึกษาครั้งหนึ่ง นักวิจัยได้เปรียบเทียบองค์ประกอบของชนิดสัตว์ขาปล้องและนกขับขานและการใช้พื้นที่ระหว่างแปลงฝ้ายที่ปลูกแบบดั้งเดิมและแปลงฝ้ายที่ปลูกพืชคลุมดินในภาคใต้ของสหรัฐอเมริกา แปลงฝ้ายที่ปลูกพืชคลุมดินนั้นปลูกด้วยต้นโคลเวอร์ ซึ่งปล่อยให้เจริญเติบโตระหว่างแถวฝ้ายตลอดช่วงต้นฤดูปลูกฝ้าย (การปลูกพืชคลุมดินแบบแถบ) ในช่วงฤดูอพยพและฤดูผสมพันธุ์ พวกเขาพบว่าความหนาแน่นของนกขับขานสูงกว่าในแปลงฝ้ายที่มีพืชคลุมดินโคลเวอร์ถึง 7–20 เท่า เมื่อเทียบกับแปลงฝ้ายแบบดั้งเดิม ความอุดมสมบูรณ์และชีวมวลของสัตว์ขาปล้องก็สูงกว่าในแปลงที่มีพืชคลุมดินโคลเวอร์ตลอดช่วงฤดูผสมพันธุ์ของนกขับขาน ซึ่งเป็นผลมาจากปริมาณน้ำหวานจากดอกโคลเวอร์ที่เพิ่มขึ้น พืชคลุมดินโคลเวอร์ช่วยเพิ่มแหล่งที่อยู่อาศัยของนกขับขานโดยการจัดหาสถานที่หลบซ่อน และแหล่งอาหารที่เพิ่มขึ้นจากประชากรสัตว์ขาปล้องที่สูงขึ้น^{[ 64 ]}

• นิเวศวิทยาการเกษตร  – การศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการทางนิเวศวิทยาในภาคเกษตรกรรม
• อัลเลโลพาธี  – การผลิตสารชีวเคมีที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตอื่น
• การควบคุมทางชีวภาพ  – การควบคุมศัตรูพืชโดยใช้สิ่งมีชีวิตชนิดอื่นหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
• ปุ๋ยพืชสด  – วัสดุอินทรีย์ที่เหลืออยู่ในแปลงเกษตรเพื่อใช้เป็นวัสดุคลุมดินหรือปรับปรุงดิน
• พืชคลุมดิน  – พืชที่มีการเจริญเติบโตแผ่กว้างและเตี้ยหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
• วัฏจักรไนโตรเจน  – วัฏจักรทางชีวธรณีเคมีที่ไนโตรเจนถูกเปลี่ยนไปเป็นรูปแบบทางเคมีต่างๆ
• การตรึงไนโตรเจน  – การเปลี่ยนไดไนโตรเจนให้เป็นแอมโมเนีย
• สารอินทรีย์  – สสารที่ประกอบด้วยสารประกอบอินทรีย์
• การปนเปื้อนของดิน  – มลพิษในดินที่เกิดจากสารเคมีที่มนุษย์สร้างขึ้นหรือการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ

• SARE National หัวข้อ: พืชคลุมดิน[1]
• สภาพืชคลุมดินมิดเวสต์[2]แหล่งข้อมูลสำหรับเกษตรกร นักวิจัย และนักการศึกษา
• คลาร์ก, แอนดี้, บรรณาธิการ (2007). การจัดการพืชคลุมดินอย่างมีกำไร (PDF) (ฉบับที่ 3). เบลท์สวิลล์, แมริแลนด์: เครือข่ายเกษตรกรรมยั่งยืน
• Giller, KE; Cadisch, G. (1995). "ประโยชน์ในอนาคตจากการตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ: แนวทางเชิงนิเวศวิทยาต่อการเกษตร" Plant and Soil . 174 ( 1– 2): 255– 277. Bibcode : 1995PlSoi.174..255G . doi : 10.1007/bf00032251 . S2CID  24604997 .
• Hartwig, NL; Ammon, HU (2002). "ครบรอบ 50 ปี - บทความรับเชิญ - พืชคลุมดินและวัสดุคลุมดินที่มีชีวิต". วิทยาศาสตร์วัชพืช 50 ( 6): 688– 699. doi : 10.1614/0043-1745(2002)050[0688:aiacca]2.0.co;2 . S2CID  86045745 .
• Hill, EC; Ngouajio, M.; Nair, MG (2006). "การตอบสนองที่แตกต่างกันของวัชพืชและพืชผักต่อสารสกัดจากถั่วแฮร์รี่เวทช์และถั่วฝักยาวในน้ำ" HortScience . 31 ( 3): 695– 700. doi : 10.21273/HORTSCI.41.3.695 .
• Lu, YC; Watkins, KB; Teasdale, JR; Abdul-Baki, AA (2000). "พืชคลุมดินในการผลิตอาหารที่ยั่งยืน" Food Reviews International . 16 (2): 121– 157. doi : 10.1081/fri-100100285 . S2CID  28356685 .
• Snapp, SS; Swinton, SM; Labarta, R.; Mutch, D.; Black, JR; Leep, R.; Nyiraneza, J.; O'Neil, K. (2005). "การประเมินพืชคลุมดินเพื่อประโยชน์ ต้นทุน และประสิทธิภาพภายในระบบการปลูกพืชเฉพาะถิ่น" Agron. J . 97 (1): 1– 11. Bibcode : 2005AgrJ...97..322S . doi : 10.2134/agronj2005.0322a .
• Thomsen, IK; Christensen, BT (1999). "ศักยภาพในการอนุรักษ์ไนโตรเจนของพืชคลุมดินไรย์กราสที่ปลูกต่อเนื่องในข้าวบาร์เลย์ฤดูใบไม้ผลิ" การใช้และการ จัดการดิน15 (3): 195– 200. Bibcode : 1999SUMan..15..195T . doi : 10.1111/j.1475-2743.1999.tb00088.x . S2CID  96397423 .

• " พืชคลุมดิน" สารานุกรมการเกษตรอเมริกันเล่ม 2 บรรณาธิการโดย แอล.เอช. เบลีย์ (1911) บทความสารานุกรมขนาดสั้น แหล่งข้อมูลปฐมภูมิยุคแรกเกี่ยวกับพันธุ์และการใช้ประโยชน์ของพืชคลุมดิน