縮小玉米產量差距中的關鍵性影響



縮小玉米產量差距中的關鍵性影響


雖然很多近期的研究都已經證明了,農業生產者必須大幅提高產量以滿足人口增長帶來的食品、飼料和燃料需求,但很少有研究能在如何實踐上給出切實可行的解決方案。在美國伊利諾伊大學,一些對確定和縮小玉米產量差距感興趣的作物科學家,試圖通過采用一種系統化方法來解決這一重要問題。

五大因素 兩項控制

由該大學教授、作物科學家Fred Below主持的,來自伊利諾伊作物生理學實驗室的一項研究,第一次對美國玉米帶的產量差距進行了估算。

他們首先將玉米產量差距定義為同一塊地上的農民實際產量和潛在產量的不同。為了量化這一差距,研究人員研究了五種不同的管理因素在玉米大豆間植實驗中的組合方式,或單獨使用或累加使用,以確定它們在產量上的影響。

通過運用集約管理系統,包括增加植物種群、轉基因(BT性狀)抗蟲、含甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑、平衡作物營養(磷硫鋅)和補充側穿氮,研究人員發現,與采用標準管理系統相比,集約管理系統模式下的玉米籽粒產量增加了28%。這項研究表明,通過采取商業性可用技術和雜交種,可以使伊利諾伊州的玉米產量提高約28%。

更重要的是,研究表明,沒有任何單一因素或技術可以促使作物產量增加。相反,它是持續性觀察以上因素共同作用,通過疊加性效應來獲取產量最大化的結果。所有的因素,除了植物種群,對于最大化產量和縮小產量差距而言都是十分必要的。

“我們的研究目的是,確定哪些帶有共性的管理實踐法是提高玉米產量最有效的方法?!痹撗芯空撐牡暮献髯髡?、伊利諾伊大學兼職教授、伊利諾伊州玉米種植協會水質研究主任Laura Gentry說:“我們希望了解,如果分別使用‘傳統’和‘先進’的管理方法,包括各種農藝措施,會帶來什么不同?!?

這項研究的設計是一個不完整的析因設計,通常被稱為加性/減性研究。該設計需要應用五個管理因素,即植物種群、轉基因性狀、殺菌劑、氮素肥力和磷硫鋅肥力(傳統的和先進的)。這項設計使用兩項重要的控制處理:高新技術,保證所有管理因子應用于先進水平;傳統方式,保證所有管理因子應用于較低水平。

“減性處理”是通過保持單一因素在較低水平而其他因素在先進水平的方法。類似的,“加性處理”則是通過保持單一因素在先進水平而其他因素在較低水平的方法。

關鍵性結論的得出

這項研究還能讓研究人員作出關鍵性的比較。觀察某一因素作為低產出的傳統管理系統的一部分和作為高水平產出的先進管理系統的一部分時的表現,以此評估各技術要素的屈服值。

田間試驗是在2009年和2010年生長季時進行的,地點在香檳分校的作物科學研究教育中心和伊利諾伊州南部的Dixon Springs研究中心。

除了要確定簡單的產量影響,研究人員還評估了各因素對穗粒數和穗粒重的影響。他們發現,每當一個先進因素從高技術管理系統中隱去后,穗粒數就會減少一些。穗粒重則只是一直受到含甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑的影響。

“如果目標是養活90億人的話,我們就需要提高70%甚至100%的生產力?!盙entry說,“所以了解大部分增收來自于更多的穗粒數,而且很難影響到穗粒重這一事實,是十分有價值的。這一信息對于玉米和其他種群的育種和管理實踐法有多方面的影響?!?

作為完整的高技術管理系統的一部分,各因素貢獻率最大時,始終對增產最具影響力的是BT性狀和含酯類殺菌劑。

研究人員發現,當BT性狀從高技術管理系統中減掉之后,產量降低了8.7%;BT性狀加到傳統管理系統中后,產量提高了4.5%?!稗r民知道雜交特質起了關鍵性作用?!盙entry表示,“所以他們為種子付出更多。這項研究表明他們在產出上獲得了補償。而且,出于環??紤],我們較少用殺蟲劑?!?

含甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑的作用是研究人員意想不到的,尤其在是2010年生長季較干燥時。運用含酯類殺菌劑使香檳分校中心產量提高了8.5%、南部DS中心產量提高了9.4%。Gentry解釋說,這可能是由于甲氧基丙烯酸酯類作為植物生長調節劑,可以使其在生長季后期葉子更綠,而且在中度干旱時使籽粒敗育率減小。

盡管納入研究的環境條件可以支持大于32000株/畝的植物種群,結果卻表明,維持較低植物種群的同時提供其他先進水平因素的投入,既不會提高也不會降低產量。

經濟效益與未來方向




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