Обзор данных из более чем 150 исследований в США и других регионах показал, что высокие урожаи были связаны с производственными системами, в которых растения кукурузы поглощали ключевые питательные вещества в определенных соотношениях — азот и фосфор в соотношении 5: 1 и азот и калий в соотношении 1: 1. Эти коэффициенты поглощения питательных веществ были связаны с высокими урожаями независимо от региона, в котором выращивалась кукуруза.«Сельскохозяйственное сообщество уделяет много внимания азоту как средству повышения урожайности, но это исследование подчеркивает большее значение баланса питательных веществ», — сказал Тони Вин, профессор агрономии Purdue. «Мы не сможем постоянно повышать урожайность кукурузы в мире и обеспечивать продовольственную безопасность без обеспечения адекватных и сбалансированных питательных веществ».
По словам Вин, производители кукурузы в США долгое время полагались на азотные удобрения для повышения урожайности, но им не следует упускать из виду и другие питательные вещества, такие как калий и фосфор.«Производители должны быть обеспокоены количеством калия, доступного для их растений, так же как и азотом», — сказал он. «Спрос на азот и калий кукурузы схож. Нам нужно сосредоточиться на балансе азота и калия, потому что именно там у нас самый большой дефицит с точки зрения внесения, особенно в восточной части кукурузного пояса».
Основными препятствиями на пути к сокращению разрыва в урожайности кукурузы — то есть достижению потенциальной урожайности, прогнозируемой для конкретной почвы и климата — во всем мире, являются недоступность и стоимость удобрений, а также присущий почвам дефицит питательных веществ во многих регионах, в которых кукуруза растет. выросли, сказал Игнасио Чампитти, доцент агрономии в штате Канзас.«В глобальном масштабе потенциальная реакция урожайности на сбалансированное внесение питательных веществ велика», — сказал он. «Но производители за пределами США также должны сосредоточиться на разработке комплексной программы управления, которая учитывает такие факторы, как оптимальные сроки посадки, плотность растений и борьба с вредителями».
Исследование показало резкую разницу в «коренных» запасах азота в почвах США и других регионов. В случаях, когда дополнительные азотные удобрения не применялись, кукуруза США потребляла в среднем 120 фунтов азота на акр — по сравнению с примерно 52 фунтами азота на акр в регионах за пределами США. По словам Вин, из-за таких факторов, как изначально большое количество органического вещества в почве, история внесения удобрений в кукурузный пояс и использование лучших гибридов кукурузы.
Но, несмотря на более высокое содержание азота в почвах США, растения кукурузы в США не более эффективно поглощали азотные удобрения из почвы, чем растения в других регионах. Эффективность восстановления азота, мера того, сколько внесенного азота надземная часть растения поглощает из почвы, была одинаковой — 48 процентов — для США и других частей мира.
Вин сказал, что эффективность извлечения азота в США не выше, отчасти потому, что увеличение нормы внесения удобрений может привести к «снижению отдачи»: чем больше вносится удобрений, тем труднее становится извлечь тот же процент питательных веществ из кукурузы.По его словам, оптимизация сроков внесения и разработка альтернативных источников азота может повысить эффективность восстановления систем производства кукурузы в США.Данные, собранные с 1976 по 2012 год, также показали, что эффективность, с которой отдельные растения кукурузы поглощали и использовали азот, калий и фосфор, оставалась относительно постоянной, несмотря на то, что растения выращивали с гораздо более высокой плотностью.
«В пересчете на одно растение кукуруза не потребляет больше питательных веществ, чем раньше», — сказал Чампитти. «Они могут потреблять меньше, потому что они растут ближе друг к другу, но они более эффективны в производстве большего количества зерна при том же количестве потребляемых питательных веществ».Тем не менее, производители должны следить за количеством питательных веществ, удаляемых при уборке урожая, чтобы уровень питательных веществ в почве не упал до точки, при которой могут пострадать будущие урожаи, сказал Вин.
«Производители не должны слишком сильно полагаться на современную генетику, чтобы дать им ожидаемые урожаи, не затрачивая значительных усилий на поддержание доступности питательных веществ в течение всего вегетационного периода».