Урожайность озимой пшеницы с 1 га: В России убрали зерновые с 1 млн гектаров — Агроинвестор

Разное

Содержание

В России убрали зерновые с 1 млн гектаров — Агроинвестор

Средняя урожайность зерновых выше прошлогоднейЕ. Разумный

По данным подведомственного Минсельхозу «Центра агроаналитики» на 5 июля, зерновые и зернобобовые агрокультуры в России обмолочены примерно с 1 млн га. Год назад в этом время они были убраны почти с 2,4 млн га. Из-за более позднего старта уборочной кампании валовой сбор зерна пока вдвое ниже прошлогоднего показателя и составляет около 3,7 млн т. При этом средняя урожайность выше, чем на аналогичную дату в 2020-м — 36,4 ц/га против 31,3 ц/га. В том числе пшеницы намолочено почти 2 млн т (3 млн т год назад), средний сбор с гектара составляет 32,9 ц.

Лидером по валовому сбору зерновых и зернобобовых является Южный федеральный округ, где намолотили более 1,9 млн т, он же занимает первое место по урожайности — 47,5 ц/га. В Северо-Кавказском федеральном округе собрано почти 1,7 млн т при урожайности 31,2 ц/га. В Приволжье урожай составляет 136,5 тыс. т, средний сбор с гектара — 16,2 ц. «Агроинвестор» спросил сельхозпроизводителей, как у них проходит уборочная кампания.

«АгроГард» уже убрал озимый ячмень с 3 тыс. га в Кубанском филиале. «В ходе уборки мешали дожди, но в целом она проходила нормально. Виды на урожай сейчас неплохие, рассчитываем, что он будет в рамках плановых показателей — средний за пять лет», — говорит гендиректор группы хозяйств Павел Царев.

Агрофирма «Прогресс» (Краснодарский край) начала уборку озимого ячменя 30 июня. Текущая урожайность — 60-65 ц/га — это средний показатель для компании, оценивает ее гендиректор Александр Неженец. «Эту агрокультуру мы выращиваем в небольших объемах, на нужды своего животноводства, — уточняет он. — Уборку пшеницы планируем начать 9-10 июля. Это немного позже, чем обычно. Задержка связана с дождями и низкими температурами. Также скоро начнем убирать рапс и горох — по всем трем агрокультурам тоже ожидаем хорошую урожайность». Проблем с уборкой у агрофирмы нет, однако есть некоторые сложности с закупкой удобрений, добавляет Неженец: мало того, что цены на них сейчас высокие, их еще и нет у поставщиков. Удобрения «Прогрессу» уже нужны для подготовки почвы к озимому севу под урожай следующего года.

Управляющий агробизнесом концерна «Покровский» Станислав Кашуба говорит, что компания начала сбор озимого ячменя 22 июня. «В этом году ячменем у нас было засеяно 10,1 тыс. га, это почти на 1,4 тыс. больше, чем в 2020-м. Хозяйства концерна на данный момент собрали урожай на 85% площадей, — делится он. — В этом году средняя урожайность озимого ячменя у нас довольно высокая — 65-70 ц/га». При этом в одном из хозяйств концерна — на племзаводе «Бейсуг», расположенном в Приморско-Ахтарском районе Краснодарского края, урожайность ячменя достигла рекордных 95,2-97,8 ц/га, тогда как в среднем по региону на 1 июля показатель был на уровне 62,8 ц/га. Компания рассчитывала собрать 65 тыс. т агрокультуры, но сейчас результаты говорят, что план будет перевыполнен, добавляет Кашуба.

30 июня хозяйства концерна приступили к уборке гороха. Первые результаты вполне оптимистичные, урожайность составляет от 45 ц/га до 60 ц/га, что можно считать рекордом не только для группы компаний, но и в целом для данной агрокультуры, отмечает Кашуба. «С 1 июля мы выборочно приступили к уборке ранних сортов озимой пшеницы и тоже видим многообещающие цифры по урожайности — от 65 ц/га до 72 ц/га в зависимости от предшественника и сорта. Это позволяет положительно оценивать первые итоги нашей уборочной кампании», — доволен топ-менеджер.

Однако в целом сбор урожая озимых в этом году проходит гораздо медленнее обычного, добавляет главный агроном концерна «Покровский» Лидия Кухаренко. «Сильные дожди и ветра в апреле — июне повредили посевы, на многих полях ячмень прибит осадками к земле, что вызывает серьезные сложности с качеством и темпами уборки, — рассказывает она. — Агрономы дежурят в поле, при восстановлении погоды сразу же выводится техника, мы боремся за каждый колосок, даже в непростых погодных условиях смогли сохранить урожай».

Исполняющий обязанности директора компании «Рассвет» (входит в «Прогресс Агро») Дмитрий Дубовиков говорит, что уборка ячменя завершилась 1 июля, после чего начался обмолот пшеницы с 40 тыс. га. Ко 2 июля было получено 12,5 тыс. т ячменя и более 6 тыс. т пшеницы. «На ближайшую неделю прогноз показывает жаркую погоду по всей центральной зоне Кубани. А значит, единственная трудность — это жара, которая вновь будет испытывать комбайнеров и водителей на прочность, — говорит руководитель. — По нашим оценкам, в целом по предприятию «Рассвет» урожайность пшеницы составит 66-67 ц/га. Есть поля, и их немало, которые дали свыше 78 ц/га. А есть — с низкими показателями, которые, несмотря на все усилия агрономов, подверглись осенней засухе».

Загрузка…

Урожай зерновых в 2021 году ожидается выше среднего за последние пять лет

Прогноз Минсельхоза России по производству зерна в текущем году — 127,4 млн т, в том числе около 81 млн т пшеницы

Министерство сельского хозяйства не опасается влияния охватившей многие регионы России аномальной жары на урожай зерновых. В настоящее время посевная кампания в нашей стране практически завершена, сообщили «Известиям» в пресс-службе аграрного ведомства. По оперативным данным на третью декаду июня, в целом по стране яровой сев проведен на площади 51,8 млн га или 100,7% к прогнозу. По оценке министерства, темпы работ превышают прошлогодние. Яровые зерновые культуры посеяны на 29,6 млн га, или 101,2% к прогнозу. В том числе по пшенице прогноз превышен на 3,3%.

— Учитывая, что 70% территории страны является зоной рискованного земледелия при планировании объемов урожая учитывается процент возможных потерь от неблагоприятных погодных явлений, — сообщили представители министерства. — Актуальный прогноз Минсельхоза России по производству зерна в текущем году — 127,4 млн т, в том числе порядка 81 млн т пшеницы (в 2020 году — почти 133,5 млн т. — прим. «Известий»).

Руководитель направления «Растениеводство» отдела отраслевого анализа ФГБУ «Центр Агроаналитики» Рудольф Булавин указывает, что урожай зерновых и зернобобовых культур в 2021 году ожидается ниже прошлогоднего, но выше среднего за последние пять лет. В целом оценки российских агроэкспертов даже выше, чем у Минсельхоза, и составляют 124–129 млн т зерна и 80–83 млн т пшеницы соответственно.

При этом министерство сельского хозяйства США прогнозирует нам рекордный урожай пшеницы — 86 млн т, и это без учета крымских возможностей. Из-за неблагоприятных агрометеорологических условий Гидрометцентр ожидает снижения средней урожайности озимой пшеницы до 34–36 ц/га (-2,7 ц/га от уровня прошлого года). Урожайность озимой ржи составит 18–20 ц/га (-5,4 ц/га). Одновременно выросла площадь сева яровых культур, отмечает Булавин.

К концу прошлой недели яровыми зерновыми в России было засеяно 29,66 млн га (+587 тыс. га к уровню 2020-го года), в том числе пшеницей —13,1 млн га (+647 тыс. га), ячменем почти 7,9 млн га (–462 тыс. га), кукурузой — почти 3,0 млн га (+76,3 тыс. га). Основной прирост площади достигнут в ЦФО за счет увеличения посевных площадей яровой пшеницы (+590 тыс. га) из-за пересева погибшей озимой пшеницы, отмечают в «Центре Агроаналитики».

— В России отмечен многолетний тренд роста урожайности, связанный с использованием современного семенного материала, техники, агротехнологий и роста внесения удобрений, — говорит Рудольф Булавин. — Однако погода остается важнейшим труднопрогнозируемым фактором, который может заметно повлиять на урожайность как повысив, так и понизив ее. Агрометеорологические условия в период сева, вегетации и уборки всегда остаются фактором риска.

Урожайность озимой пшеницы 2021 стала одной из лучших — Cygnet — Latifundist.com

3 серпня 2021, 18:00

Компания Cygnet Agrocompany завершила сбор урожая озимой пшеницы. Валовой сбор зерна с площади 2 тыс. га составил 14,7 тыс. т в бункерном весе. Зачетная урожайность озимой пшеницы составляет 7,4 т/га, что на 30% больше 2020 года (5,4 т/га).

Об этом сообщила пресс-служба компании на странице в Facebook.

«Из-за неблагоприятных погодных условий в этом году уборочная кампания озимой пшеницы началась на 9 дней позже чем в прошлом году. Однако во время сбора урожая погода была хорошей, урожай мы собрали за 16 рабочих дней, всего лишь 2 дня погода вносила определенные коррективы. В общем уборка прошла в оптимальные сроки, потерь практически не было. В этом году также выработка на комбайн у нас была довольно не плохая — 30-35 га в день. Начали уборку мы собственными комбайнами, а уже через неделю привлекли еще и наемные», — прокомментировал главный агроном Житомирского отделения «Сигнет-Центра» Александр Гапонюк.

Кроме того, в этом году компания достигла одного из лучших уровней урожайности за все годы деятельности.

«Осенью осадков не было, мы вообще сомневались сеять ли пшеницу. Но растения вошли в зимовку в той фазе, что нужно. Весной внесли удобрения КАС, провели должным образом гербицидную и фунгицидную защиту, влаги было достаточно. Я считаю, что благодаря этим совокупным факторам мы получили достойный результат», — добавил Александр Гапонюк.

Сообщается, что 26 июля в Cygnet завершился также сбор ярового ячменя, который компания посеяла в качестве эксперимента. С площади 300 га валовой сбор составляет почти 2 тыс. т, а зачетная урожайность — 6,2 т/га.

Напомним, что во всех областях Украины проходит уборка ранних зерновых и зернобобовых культур, которая проведена на площади 5,7 млн га (37% к прогнозу) при урожайности 4,27 т/га, намолочено почти 24,29 млн т зерна нового урожая.

Дізнавайтесь першими найсвіжіші новини агробізнесу України на нашій сторінці в Facebook, каналі у Telegram, завантажуйте додаток у AppStore, підписуйтесь на нас у Instagram или на нашу розсилку.

Итоги АПК Черноземья: рекордный год и виды на урожай-2021

Несмотря на неблагоприятные погодные условия в ряде регионов и пандемию, сельскохозяйственная отрасль снова сработала в плюсе. По оценкам Минсельхоза, в России в этом году собран второй по величине урожай зерна

По данным Минсельхоза России, в целом по стране зерновые и зернобобовые культуры обмолочены с площади 46,4 млн га или 99% к уборочной площади, намолочено 138,1 млн тонн зерна при урожайности 29,8 ц/га. В этом году получен один из лучших в современной истории России урожаев пшеницы — 88,1 млн тонн в бункерном весе. Ячменя собрали 22,2 млн тонн, кукурузы на зерно — 14,3 млн тонн, риса — 1,2 млн тонн, гречихи — порядка 1 млн тонн, подсолнечника — 13,3 млн тонн.

В Центральном федеральном округе зерновые и зернобобовые культуры обмолочены с площади 8,5 млн га, намолочено 39,9 млн тонн зерна при урожайности 46,8 ц/га.

Черноземье: кто в лидерах

В этом году в Воронежской области собрали свыше 6 млн тонн зерна — это самый высокий показатель валового сбора за всю историю полеводства региона. Средняя урожайность за последние пять лет превышает значения предыдущего десятилетия (2000–2010 годы) на 15% и сегодня составляет 40 ц/га. При этом качественного зерна 3, 4 классов было собрано 70% от обследованного количества, впервые в истории региона в Новоусманском и Хохольском районах получено высококачественное продовольственное зерно пшеницы 1 и 2 классов.

Не менее высоких результатов добились и аграрии Курской области. Валовой сбор зерна в регионе составляет 6,06 млн тонн при средней урожайности более 58,5 ц/га. Самая урожайная колосовая культура — пшеница: озимая дала в среднем 58 ц/га, яровая — более 51 ц/га. Намолочено около 1,5 млн тонн кукурузного зерна со средней урожайностью 80 ц/га.

Рекордные урожаи продемонстрировала Тамбовская область. В этом сезоне в регионе намолочено почти 5 млн тонн зерна. При этом урожайность зерновых достигла 47 ц/га, что в 1,6 раза превышает средний показатель по России. Подсолнечник превысил среднероссийский показатель в 1,4 раза.В соседней Липецкой области валовой сбор зерна достиг 4,4 млн тонн. Средний показатель урожайности по региону составил 54,5 ц/га.

Успешно сложился сельскохозяйственный год и для аграриев Орловской области — собрано свыше 4,4 млн тонн зерна в первоначально-оприходованном весе, средняя урожайность складывается на уровне 47,5 ц/га. В Белгородской области намолочено более 4 млн тонн зерна, выше результата 2019 года. Урожайность превысила прошлогодние значения на 2,4 ц/га и составила 55,3 ц/га.

Как объясняют органы управления АПК регионов Черноземья, росту производства зерновых в этом сезоне способствовало расширение площадей и увеличение показателя урожайности, главным образом за счет внедрения современных агротехнологий. В том числе благодаря грамотному применению минеральных удобрений и средств защиты растений. Так, например, в Липецкой области под урожай текущего года сельхозпредприятия всех форм собственности внесли на 1 гектар посевной площади 129 кг действующего вещества минеральных удобрений. Это третий показатель по России. В Орловской области в течение последних лет показатель по внесению минеральных удобрений в сельскохозяйственных организациях достиг 102,6 тыс. тонн в действующем веществе. Для сравнения, в 2014 году внесено 84,1 тыс. тонн в действующем веществе. Под урожай текущего года внесено 107,1 тыс. тонн минеральных удобрений или 100 кг на 1 га.

Для восполнения потери питательных элементов в почве курские аграрии в этом году также увеличили объемы применения минеральных удобрений.

«В 2019 году под посевы сельскохозяйственных культур внесено 208 тыс. тонн действующего вещества, или по 133 кг действующего вещества на 1 га посева. По этому показателю область в последние годы занимает лидирующие позиции среди регионов Российской Федерации. В текущем году динамика приобретения и внесения минеральных удобрений остается положительной. Большое внимание уделяется вопросам повышения эффективности применяемых удобрений. Хозяйства увеличивают объемы использования их перспективных видов (жидких азотных удобрений марки КАС, известково-аммиачной селитры и др., которые не подкисляют реакцию почвенного раствора)», — рассказали в комитете АПК Курской области.

В сети дистрибуции минеральных удобрений «ФосАгро-Регион» (входит в группу «ФосАгро) отмечают, что регионы Черноземья традиционно являются одними из главных потребителей минеральных удобрений в России, здесь во многом определяются тренды в сфере современных систем минерального питания. В этом году по предварительным итогам компании, суммарная поставка всех видов минеральных удобрений в Черноземье увеличилась примерно на 15%. При этом наибольшая часть из них пришлась на жидкие минеральные удобрения — зафиксирован почти двукратный рост их закупок.

«Практически во всех регионах Черноземья, где мы работаем с аграриями напрямую, получены в этом году рекордные урожаи зерновых. И на фоне благоприятной ценовой конъюнктуры на сельхозрынке аграрии готовы и далее вкладываться в агротехнологии на основе современных минеральных удобрений», — прокомментировал гендиректор «ФосАгро-Регион» Андрей Вовк.

Прогнозы на урожай-2021: что будет с озимыми в сухой год

2020 год оказался дефицитным на влагу. По оценкам отраслевых экспертов, засушливая погода весной и малодождливая осень может негативно повлиять на посевы озимых культур. Ранее аналитический центр «СовЭкон» прогнозировал, что из-за засухи Россия может потерять 10-15% посевов озимой пшеницы в ключевых для этой культуры регионах, в основном — в Центре.

Вся южная часть ЦФО и в целом Южный федеральный округ демонстрируют отставание растений в развитии, рассказал «РГ» президент Национального союза агростраховщиков Корней Биждов. По его словам, на начало ноября наиболее низкие показатели вегетационного индекса (0,25-0,30) наблюдались в Курской, Белгородской, Воронежской областях, на юге Тамбовской и юго-востоке Липецкой областей.

Эксперты и участники рынка пока осторожны в оценках вероятных потерь. Однако не отрицают, что недостаток влаги в пахотном слое может снизить потенциал урожая озимых. Так, в середине декабря по оценкам специалистов ФГБУ «Россельхозцентр», состояние посевов озимых культур в Тамбовской области по сравнению с данными в начале месяца практически не изменилось. Всходы озимых зерновых культур зарегистрированы на 79,7% площади, из них только 17,3% в хорошем состоянии.

В «Россельхозцентре» Белгородской области также констатируют, что погодные условия, складывающиеся в регионе в первый месяц зимы провоцируют неблагоприятную ситуацию в отношении озимых культур.

Согласно данным Росгидромета в ЦФО, в первой половине октября условия для появления всходов и начального развития озимых культур из-за дефицита осадков и влаги в почве, были малоблагоприятными и плохими. В отдельных районах несколько улучшились условия увлажнения почвы после дождей в конце октября, а в большинстве районов — в первой декаде ноября. Вегетация озимых культур прекратилась в основном в середине ноября, что почти на три недели позже обычных сроков. Озимые культуры ко времени прекращения вегетации на большинстве площадей оставались слаборазвитыми, на части полей не взошли. В частности, по результатам мониторинга плохое состояние озимых зафиксировано на 4,28 млн га (22% от площади сева), из них на площади 2,42 млн га озимые не взошли.

По словам генерального директора Института конъюнктуры аграрного рынка Дмитрия Рылько, в этом году была посеяна рекордная площадь озимой пшеницы, примерно на 1 млн га больше, чем в 2019 году. Из-за дефицита влаги пострадала большая часть регионов Черноземья, в основном Воронежская область. Сейчас общее состояние озимых зерновых культур вызывает серьезные опасения. По прогнозам эксперта, в следующем году урожайность скорей всего будет ниже уровня этого года.

При этом окончательную оценку состояния озимых зерновых культур эксперты давать не спешат, полная картина будет видна после возобновления вегетации растений в весенний период.

Как рассказали РБК Черноземье в «ФосАгро-Регион», сейчас компания изучает возможные последствия дефицита влаги, наблюдавшиеся на старте озимого сева. В новый сельскохозяйственный сезон специалисты будут готовы предложить эффективные системы минерального питания для коррекции состояния посевов с применением современных NPK-удобрений, содержащих все питательные вещества в одной грануле. Их применение позволит аграриям более четко контролировать стоимость полевых работ за счет снижения затрат на перевозки и значимой экономии на внесении всего комплекса минерального питания: оптимальным образом, за один проход техники, без дополнительного расхода топлива и в сжатые сроки.

«Практически весь объем жидких комплексных удобрений, поставленных в этом году, был использован весной и летом для компенсации влагодефицита после теплой и бесснежной зимы. Как мы видим по итогам сезона, эта мера себя оправдала. Опыт работы в условиях недостатка влаги в почве может пригодиться аграриям области и в новом сезоне», — отметил Андрей Вовк.

В этом году в регионах Черноземья сев озимых проведен более чем на 3,1 млн га площадей. В региональных ведомствах АПК считают, что говорить о прогнозах на урожай-2021 пока преждевременно, ситуация еще может измениться. Развитие всходов будет, в первую очередь, зависеть от количества осадков и увлажнения почвы. В целом в настоящее время состояние озимых в регионах Черноземья удовлетворительное.

Всего под урожай 2021 года в России посеяны озимые зерновые культуры на площади 19,3 млн га или 100,6% к прогнозной площади.

Урожайность пшеницы

Урожайность пшеницы — статья, подготовленная специалистами Экспертно-аналитического центра агробизнеса «АБ-Центр» www.ab-centre.ru, включает в себя как общую динамику урожайности пшеницы в России в 1990-2016 гг., так и статистику урожайности пшеницы по регионам. Материалы статьи являются выдержками из исследования «Российский рынок пшеницы«

Урожайность прочих культур приведена по ссылке — Урожайность.

Урожайность пшеницы в последние годы существенно возросла. В 2016 году урожайность пшеницы находилась на уровне 26,8 ц/га, что на 12,1% или на 2,9 ц/га превышает урожайность 2015 года, за 5 лет она возросла на 18,6% или на 4,2 ц/га, за 10 лет — на 37,4% или на 7,3 ц/га, по отношению к 1990 году — на 27,6% или на 5,8 ц/га.

Анализ среднегодовых показателей за длительный период позволяет в значительной степени исключить влияние природно-климатических факторов и определить вклад использования передовых технологий в изменение урожайности пшеницы в России.

Среднегодовая урожайность этого основного вида зерновых в России в 1991-2000 гг. составляла 16,4 ц/га, в 2001-2010 гг. — возросла до 20,5 ц/га, в 2011-2016 гг. — достигла 23,1 ц/га.Таким образом, тренд в сторону устойчивого повышения урожайности не случаен, носит устойчивый характер, отметается на протяжении ряда лет.

Урожайность пшеницы по регионам России

Наиболее высокая урожайность пшеницы в 2016 году зафиксирована в Краснодарском крае — 58,5 ц/га. Для сравнения, в 2015 году она составляла 57,5 ц/га, пять лет назад (в 2011 году) — 55,2 ц/га.

В Республике Адыгея, которая находится на втором месте в рейтинге, в 2016 году урожайность пшеницы достигла своих максимальных значений за последние годы- 51,4 ц/га (в 2015 году — 49,2 ц/га, в 2011 году — 41,1 ц/га).

В Белгородской области в 2016 году урожайность пшеницы составила 44,9 ц/га, что на 19,1% или на 7,2 ц/га больше, чем в 2015 году и на 32,8% или на 11,1 ц/га превышает показатели 2011 года.

Ставропольский край в 2016 году занимает 4-ю строчку рейтинга регионов с урожайностью в 42,8 ц/га. За год она выросла на 8,4% или на 3,3 ц/га, за 5 лет — на 10,3% или на 4,0 ц/га.

В Курской области в 2016 году собрали 40,9 центнеров с гектара, в 2015 году — 31,4 ц/га, в 2011 году — 27,6 ц/га. Рост составил 30,3% и 48,2% соответственно.

Липецкая область расположилась на 6-м месте рейтинга с показателями в 39,6 ц/га, что больше значений 2015 года на 55,3% или на 14,1 ц/га, 2011 года — на 57,1% или на 14,4 ц/га.

В Карачаево-Черкесской Республике урожайность в 2016 году составила 39,5 ц/га, в 2015 году — 38,8 ц/га, в 2011 году — 33,2 ц/га.

Ростовская область с урожайностью в 38,9 ц/га находится на 8-м месте рейтинга регионов. В 2015 году там собрали 32,4 ц/га, в 2011 году — 29,1 ц/га.

В Орловской области в 2016 году урожайность достигла 37,3 ц/га, что на 26,0% или на 7,7 ц/га больше чем в 2015 году и на 62,2% или на 14,3 ц/га больше, чем в 2011 году.

Замыкает десятку регионов-лидеров Воронежская область (36,8 ц/га). За год урожайность в регионе выросла на 27,3% или на 7,9 ц/га, за 5 лет — на 47,2% или на 11,8 ц/га.

Также в рейтинг регионов с урожайностью более 30 ц/га в 2016 году вошли:

  • Брянская область (урожайность — 35,0 ц/га).
  • Тамбовская область (34,6 ц/га).
  • Кабардино-Балкарская Республика (33,6 ц/га).
  • Рязанская область (33,1 ц/га).
  • Тульская область (33,1 ц/га).
  • Псковская область (32,8 ц/га).
  • Калининградская область (31,7 ц/га).
  • Астраханская область (31,6 ц/га).
  • Новгородская область (31,0 ц/га).
  • Республика Северная Осетия — Алания (30,4 ц/га).
  • Пензенская область (30,1 ц/га).

Самая низкая урожайность в 2016 году наблюдалась в Республике Тыва (8,1 ц/га), Республике Саха (Якутия) — 9,1 ц/га, Республике Бурятия (9,7 ц/га), Пермском крае (10,5 ц/га), Республике Алтай (11,2 ц/га), Еврейской автономной области (12,1 ц/га), Алтайском крае (12,6 ц/га), Оренбургской области (12,6 ц/га), Забайкальском крае (12,8 ц/га), Хабаровском крае (13,5 ц/га).

Динамика посевных площадей и валовых сборов пшеницы, в том числе по регионам России, представлена по ссылке — Сельское хозяйство.

Источник: Экспертно-аналитический центр агробизнеса АБ-Центр www.ab-centre.ru. При использовнии материалов, активная гиперссылка на первоисточник обязательна.

Урожайность зерновых культур — AgroXXI

Урожайность зависит от технологии выращивания, климата, сорта и других факторов 

Зерновые культуры — важнейшая группа возделываемых растений, дающих зерно, основной продукт питания человека, сырье для многих отраслей промышленности и корма для сельскохозяйственных животных.
Зерновые культуры делят на хлебные и зернобобовые. К хлебным зерновым культурам относятся пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, рис, гречиха, сорго, даггуса и др. К зернобобовым относятся горох, люпин, соя, нут, чина, чечевица, маш, бобы садовые, фасоль.
Урожайность зависит от технологии выращивания, климата, сорта и других факторов. В настоящие время все большее распространение получает интенсивная технология возделывания. Интенсивная технология — это система обязательных для выполнения мероприятий, охватывающих весь процесс получения высокого урожая конкретной культуры, включая высокую дисциплину труда , тонкое знание физиологии растений, строжайшую технологическую дисциплину. Она предусматривает наиболее эффективное использование комплекса всех факторов, определяющих формирование урожая с/х культур и его качество: обработка почвы, система удобрений, правильный севооборот, интегрированная система защиты растений с помощью агротехнических, биологических и химических методов, мелиоративные приемы регулирования почвенного плодородия и водного режима, применение высокоурожайных сортов и современных технологических средств.
Урожайность хлебных зерновых культур сильно колеблется (в ц/га): например, урожай риса в Индии — 17—20, Японии — более 50, Испании — 58—62. А урожайность пшеницы в Индии — 11—12, Германии — 35—37, США — 20—21.
В Российской Федерации урожайность зерновых культур с 1985 по 2010 год тоже колебалась, в зависимости от года, в следующих рамках:
Озимая пшеница от 11,6 ц/га до 19,8 ц/га;
Яровая пшеница – 16,1 – 33,7 ц/га;
Рожь озимая – 7,6 – 20,5 ц/га;
Рожь яровая – 5,0 – 11,6 ц/га;
Ячмень озимый – 24,7 – 45,4 ц/га;
Ячмень яровой – 8,1 – 19,1 ц/га;
Овес – 8,2 – 16,8 ц/га;
Кукуруза – 10,4 – 40,3 ц/га;
Рис – 21,7 – 45,1 ц/га;
Просо – 3,5 – 16,2 ц/га;
Гречиха — 3,5 — 8,4 ц/га ;
Урожайность зернобобовых в зависимости от года колебалась в пределах 7,9 — 16,2 ц/га.
Внедрение интенсивной технологии выращивания уже сейчас позволяет получать урожайность 50-60 ц/га высококачественного зерна озимой пшеницы, а яровой  — 20-22 ц/га. Это позволяет предположить, что в будущем можно будет получать еще больший урожай зерновых культур.

нормы сбора по сортам и регионам

Прибыль от выращивания зерновых является ключевым аспектом в аграрном бизнесе. Для получения отличных результатов и повышения плодородности нужно приложить немало усилий.

Количество зерна, которое можно собрать с 1 га земли, является основным показателем урожайности пшеницы. На этот показатель влияет множество факторов – от выбора подходящего сорта и своевременного посева, до процесса сбора урожая.

При соблюдении всех правил и требований для выращивания пшеницы с 1 га можно собрать 50-90 центнера зерна – это очень хороший результат. 30-40 центнер – средний показатель, 10 – очень низкий. 

Сорт — основа урожайности

Одним из важнейших этапов является выбор сорта зерновой культуры. Разные сорта имеют разные показатели урожайности и переносимости погодных условий. Учитывая климатические особенности в наших регионах, популярностью пользуются такие сорта пшеницы:

  • Московская 56 – в среднем урожайность 75 центнеров с гектара.
  • Августа – приблизительно 86 центнеров с гектара.
  • Губернатор Дона – 45 центнеров с 1 гектара.
  • Галина – 70 центнеров с гектара.
  • Немчиновская 56 – примерно 60-70 центнеров с гектара.

Климат и плодородность почвы

Несмотря на достижения в селекции и хорошие показатели данных сортов, нельзя пренебрегать влиянием погодных явлений на то, сколько зерна будет собрано. Прежде всего, имеет значение:

  • Влажность воздуха и почвы.
  • Сильные морозы и отсутствие снежного покрова.
  • Количество и длительность солнечных дней.

В областях с засушливым климатом, при высоком дефиците осадков, даже сорта с потенциально высокой урожайностью 60-70 т/га, могут реализоваться лишь на 15-25%. Суточное потребление воды озимой пшеницы варьируется в зависимости от периода ее роста. На начальных этапах оно составляет всего 17 м3/га, но увеличивается во время фазы кущения. Поэтому, чтобы компенсировать дефицит влаги, целесообразно проводить орошение на начальном этапе в объеме 1000-1400 м3/га и 2-3 полива общим объемом 2800-3200 во время вегетационного периода.

Еще один эффективный способ противодействия неблагоприятному климату – насаждение лесополос.

Они значительно уменьшают скорость ветра на прилегающей площади, что приводит в повышению температуры и влажности воздуха.

В качестве почвы для засева зерновых, предпочтительнее всего использовать черноземы. Недостаток полезных веществ в них легко исправить использованием удобрений. Пшеница благоприятно отзывается на внесение фосфорных и калийных удобрений увеличением урожая, который удается собрать с 1га, что можно проследить по приведенной ниже таблице.

Навоз т/га N/P/K
0 90/60/60 180/12/120
0 35.2 41.4 48.6
80 44.0 49.3 52.7

Время посева

Сроки посева играют очень важную роль в развитии полноценного колоса в дальнейшем. Проведя множество исследований, аграрии сошлись во мнении, что ранние сроки посева увеличивают шансы на получение хорошего урожая озимой пшеницы.

Засев в конце сентября, или в начале октября позволяет лучше сформироваться корневой системе, повышая урожайность до 20% в сравнении с более поздними сроками.

Полезные предшественники

Немаловажную роль в выращивании пшеницы играют растения предшественники. Прежде всего, они обеспечивают повышение влажности, а значит и сопротивляемость засухам. Поэтому, в засушливых областях, зерновые специально сеют в такой грунт. Лучшими, для возделывания пшеницы, считаются почвы после выращивания бобовых, картофеля, свеклы, пропашных культур. Землю, после уборки предшественников, дискуют.

Особенности сбора урожая

Сбор урожая – один из самых волнующих, важных и ответственных моментов. Началу уборочных работ следует уделять особое внимание. Определяя срок уборки, учитывают сортовые особенности использованного посевного материала. Уборку начинают в период полного созревания зерен и когда их влажность ниже 20%.

Немало зависит и от использования сельскохозяйственной техники. В наших широтах, в основном, применяют метод прямого комбайнирования, что позволяет снизить потери урожая в условиях плохой погоды. Чаще всего используют такие комбайны как Нива, Дон 1500. Выполнив все требования и надеясь на благоприятные погодные условия, можно получить желаемую урожайность около 50 — 90 с 1 га.

границ | Определение оптимального количества азота для повышения урожайности и качества зерна озимой пшеницы при снижении видимых потерь азота на Северо-Китайской равнине

Введение

Будучи крупнейшим производителем и потребителем пшеницы в мире, Китай в 2010 году произвел около 115 миллионов тонн пшеницы на посевной площади 24,3 миллиона гектаров (га) (FAO, 2013). Равнина Хуан-Хуай-Хай является одним из важнейших регионов производства продовольствия в Китае, где выращивается более 60% пшеницы, а на орошаемые площади приходится примерно 70% общей обрабатываемой площади (NBS, 2013).Высокие урожаи будут необходимы и важны для того, чтобы прокормить растущее население на ограниченных пахотных землях в ближайшие десятилетия (Zhang et al., 2013). Кроме того, содержание белка в зерне является одним из наиболее важных показателей качества пшеницы, особенно в странах или регионах, где потребление белка с пищей в значительной степени зависит от количества белка в зерне злаков.

Как правило, азот (N) считается единственным наиболее важным фактором, определяющим продуктивность пшеницы и качество зерна в современных системах земледелия, используемых во всем мире (Triboi et al., 2000; Синклер и Рафти, 2012 г.). Поэтому, чтобы обеспечить необходимые высокие урожаи, содержание протеина и хорошую экономическую выгоду, фермеры, как правило, применяют избыточное количество азотных удобрений из-за отсутствия знаний о том, как эффективно использовать азот и как предотвратить загрязнение грунтовых вод NO 3 –N. На самом деле чрезмерное внесение азота не приводит к значительному повышению урожайности и может снизить эффективность использования азота (ЭИА), а также вызвать серьезные экологические проблемы из-за потери большого количества внесенного азота (~180 кг га -1 лет). -1 ) в окружающую среду (Vitousek et al., 2009). Степень накопления нитратов в почве (SNA) настолько высока, что 55% фермеров считают, что нет необходимости вносить азотные удобрения перед посевом (Cui et al., 2010), о чем свидетельствуют данные о реакции урожайности пшеницы. Поэтому накоплению нитратов в почве уделяется повышенное внимание.

В настоящее время эффективность использования азота культурами (ЭИА) низка, поскольку количество внесения химических азотных удобрений значительно превышает потребности сельскохозяйственных культур (Ju et al., 2009). Ранее сообщалось, что урожайность коррелирует с уровнями NO 3 -N в почве при сборе урожая (Miao et al., 2014). В некоторых исследованиях изучалась взаимосвязь между урожайностью зерна пшеницы и нормой внесения азота в конкретных местах или в разных масштабах (Valkama et al., 2013; Gaudin et al., 2015) с использованием нескольких моделей, и квадратичная модель чаще всего использовалась в Китай (Хартманн и др., 2015). Недавно было проведено несколько исследований накопления нитратов при сборе урожая в этом регионе интенсивного растениеводства (Delin and Stenberg, 2014; Wang et al., 2015). Однако все это были краткосрочные исследования, в которых не удалось выявить вариации и особенности урожайности, накопления и распределения нитратов в почвенном профиле в конкретных климатических условиях и применяемой на данной территории системе земледелия.

Поэтому в 2011 году мы инициировали полевой эксперимент с озимой пшеницей, ежегодно выращиваемой с разными нормами азота на одних и тех же участках. Цели исследования заключались в следующем: (1) изучить долгосрочное влияние различных уровней внесения азотных удобрений на урожайность пшеницы, содержание белка и фотосинтетические характеристики, (2) установить остаточное накопление нитратов, которое происходит в различных слоях почвы, и количественно оценить очевидные потери азота для различных применений азота и (3) определить оптимальную норму внесения азота, чтобы сбалансировать урожай, выгоду, ЭИА и экологические затраты на Северо-Китайской равнине.

Материалы и методы

Экспериментальная площадка

Полевые эксперименты были проведены в трех местах в провинции Хэнань, которая является типичным районом посева культур Хуан-хуай в Китае для производства озимой пшеницы. В 2011–2016 гг. эксперименты одновременно проводились в Вэньсяне (34°92′ с.ш., 112°99′ в.д.) и Чжэнчжоу (34°47′ с.ш., 113°38′ в.д.), где среднегодовые температуры составляют 13,0° и 14,3°С, годовая сумма осадков 650 мм и 605 мм соответственно. Для вегетационного периода 2013–2017 гг. эксперименты проводились на экспериментальной ферме Кайфэн (34°41′ северной широты, 114°49′ восточной долготы), где среднегодовая температура и уровень осадков составляют 14.5°С и 627 мм соответственно. На дополнительном рисунке S1 показано распределение осадков в течение вегетационного периода пшеницы на трех экспериментальных участках. Физические и химические свойства слоев почвы толщиной 0–20 см на экспериментальных участках приведены в дополнительной таблице S1. Природные условия и уровни сельскохозяйственного производства на трех экспериментальных участках типичны для района производства пшеницы Хуан-Хуай и представляют собой стандартные условия высокоурожайного сельскохозяйственного производства озимой пшеницы.

Экспериментальный дизайн и обработка удобрений

В этом исследовании использовался

‘Yumai 49–198’, высокоурожайный сорт пшеницы, широко выращиваемый в районе производства пшеницы Хуан-Хуай. Полевые эксперименты были спланированы с четырьмя различными дозами азотных удобрений (0, 180, 240 и 300 кг га -1 ; обозначены N0, N180, N240 и N300 соответственно) в Вэньсяне и Кайфэне, в то время как в эксперименте было пять азотных удобрений. нормы (0, 90, 180, 240 и 300 кг/га -1 ) в Чжэнчжоу.Отдельные участки были 6,1 м × 2,5 м (15,25 м 2 ) в Вэньсяне и 7 м × 2,9 м (20,3 м 2 ) в Чжэнчжоу и Кайфэне с тремя повторностями в рандомизированном дизайне. Все делянки поливали на стадиях соединения и штробления каждый раз по 75 мм; количество использованной воды рассчитывали с помощью водомера. Азотные удобрения вносили в виде мочевины (46%), а фосфорные (P) и калийные (K) удобрения в виде суперфосфата кальция (15%) и хлористого калия (60%) в дозах 150 (P 2 O 5 ). ) и 120 (К 2 О) кг/га -1 соответственно.Половина количества азота и все фосфорно-калийное удобрение вносились вручную перед вспашкой во время посева. Дополнительное азотное удобрение вносили на стадии соединения на выбранных участках. Методы управления для борьбы с вредителями, болезнями и сорняками соответствовали местным методам производства высокоурожайной пшеницы.

Отбор и анализ проб

На стадии созревания пшеницу собирали вручную с площади 2 площадью 6 м (3 м × 2 м) в середине каждой делянки.Зерно взвешивали после воздушной сушки, массу зерна при соответствующем содержании влаги регистрировали и выражали относительно стандартного содержания влаги 13%. Белок зерна рассчитывали путем умножения содержания азота на 5,7, а содержание азота измеряли с помощью анализатора азота (Kjeltec 2300, FOSS, Швеция) в соответствии со стандартным методом ICC 105/2. Пробы почвы отбирали с глубины 0–20, 20–40, 40–60, 60–80 и 80–100 см для определения NO 3 -N перед посевом и после уборки урожая.Образцы почвы (5 г) экстрагировали 50 мл 1М KCl и встряхивали в течение 1 ч (Li et al., 2012). После фильтрации в экстрактах сразу измеряли концентрацию нитратов-N с помощью цифрового колориметра высокого разрешения AutoAnalyzer3 (AA3; SEAL Company, Германия).

Хлорофилл определяли в неочищенных экстрактах флаговых листьев при цветении по методу Арнона (1949). Вкратце, для экстракции хлорофилла использовали ацетон (80%), а твердые примеси удаляли центрифугированием. Хлорофиллы а и b рассчитывали путем измерения поглощения при 663 и 645 нм соответственно, а общее содержание хлорофилла представляет собой сумму хлорофиллов а и b.

Параметры фотосинтеза и флуоресценцию хлорофилла измеряли с помощью портативной системы фотосинтеза LI-6400 (LI-COR, Линкольн, Небраска, США) и портативного флуориметра хлорофилла (FMS 2.02; Hansatech, Великобритания) в полевых условиях на стадии цветения в период цветения. вегетационный период 2015–2016 гг. Интактные листья свежих растений пшеницы от каждой обработки отбирали для измерения следующих параметров фотосинтетического газообмена: скорость фотосинтеза (Pn), устьичная проводимость (Gs), внутренняя концентрация CO 2 (Ci) и скорость транспирации (Tr).Измерения проводились с 9:00 до 11:00, чтобы избежать полуденного снижения фотосинтеза. измеряли с помощью минимальной флуоресценции, F 0 , измеряли в 30-минутных листьях, адаптированных к темноте, и максимальную флуоресценцию, F м , измеряли в тех же листьях в условиях полной адаптации к свету. Максимальная переменная флуоресценция (F v = F m — F 0 ) и фотохимическая эффективность ФС II (F v / F m ) для адаптированных к темноте листьев также были рассчитаны по измеренным параметрам (Максвелл). и Джонсон, 2000).В светоадаптированных листьях (в течение 15 мин) выход флуоресценции в стационарном состоянии (F s ′), максимальная флуоресценция (F m ′) после 0,8 с насыщающего импульса белого света и минимальная флуоресценция (F 0 ′) были измерены при выключении актиничного света, а дальнейшие расчеты проводились с использованием уравнения м ′) (Oxborough and Baker, 1997). Значения гашения из-за нефотохимического рассеяния поглощенной световой энергии (qN) определяли для каждого насыщающего импульса с использованием уравнения qN = (F м -F м ‘)/F м ‘.Коэффициент фотохимического тушения qP, который представляет собой долю открытых реакционных центров ФС II, рассчитывали как qP = (F m ‘-F s ‘)/(F m ‘-F 0 ‘) (Maxwell and Johnson, 2000). Фотохимическую эффективность фотосистемы II (ΦPSII) рассчитывали следующим образом:

ΦPSII=(Fm′−Fs′)/Fm′          (1)

Ферментативную активность во флаговых листьях анализировали с 7-дневными интервалами от 0 до 28 дней после цветения (DAA). Ферменты экстрагировали из листового материала, хранящегося при -80°С.Все экстракции проводили при 4°С. Активность Mg 2+ -зависимой нитратредуктазы (NR) измеряли в соответствии с протоколом, описанным Ferrario-Mery et al. (1998). Активность глутаминсинтетазы (GS) измеряли с помощью анализа синтетазы, основанного на методе, описанном Lea et al. (1990).

Накопление нитратов в почве (SNA; кг N га -1 ) в каждом слое почвы рассчитывали следующим образом:

SNA=CN×BD×SD×0,1          (2)

Где SD — толщина слоя почвы (см), BD — объемная плотность почвы (г см -3 ), C N — концентрация почвы NO 3 -N концентрация (мг кг -1 ) соответствующего слоя и 0.1 – коэффициент преобразования.

Кажущаяся скорость минерализации азота (N мин ) в течение вегетационного периода пшеницы была рассчитана как разница между выходом азота (поглощение азота растениями плюс остаточный азот почвы) и поступлением азота (исходный азот почвы в слоях почвы 0–100 см). на участках без N (N0) (Meisinger, 1984):

Nmin=soil Nend+Nuptake-soil Исходный          (3)

Очевидные потери азота в течение вегетационного периода пшеницы были рассчитаны как разница между поступлением азота (норма внесения азотных удобрений плюс исходный азот почвы плюс кажущаяся минерализация азота) и выходом азота (поглощение азота растениями плюс остаточный азот почвы) на участках, где применялся азот ( Ма и др., 1999).

Nloss=Nfer+soil Ninitial+Nmin-plant Nuptake-soil Nend          (4)

Здесь почва N начальный и N конечный представляют собой SNA в пределах верхних 100 см почвенного профиля до посева и после сбора урожая соответственно; поглощение N растением представляет собой накопление N в надземной биомассе при сборе урожая; и N fer – норма внесения азота в кг/га -1 .

Для оценки NUE использовались два показателя: (1) парциальная факторная продуктивность N (PFPN) и (2) агрономическая эффективность N (NAE) рассчитывались по следующим формулам:

PFPN(kgkg−1)=YNAN          (5)

NAE(kgkg−1)=YN−Y0AN          (6)

Где Y N (кг га -1 ) — урожай зерна при обработке азотными удобрениями, Y 0 (кг га -1 ) — урожай зерна при обработке без азотных удобрений, а A N (кг га -1 ) представляет собой количество внесенного азотного удобрения (Yang et al., 2017).

Относительная экономическая отдача была рассчитана как: (цена на пшеницу × прирост урожая пшеницы) — (цена азотных удобрений × прирост количества азотных удобрений). Средние цены на пшеницу и азотные удобрения составляли 0,340 и 0,623 долл. США за кг -1 (1 доллар США = 6,2 китайских юаня) за последние два десятилетия, рассчитанные по данным китайской продовольственной информационной сети и китайской сети удобрений соответственно.

Статистический анализ

Данные были проанализированы с использованием двухфакторного дисперсионного анализа (ANOVA), реализованного в программном пакете SPSS (версия 17.0), чтобы проверить, существуют ли существенные различия между обработками и годами. Средние значения лечения и лет сравнивались с критерием наименьшей значимой разницы (LSD) при уровне вероятности 0,05 (при p ≤ 0,05). Взаимосвязь между урожайностью, кумулятивным NO 3 -N и нормой внесения азота анализировали с помощью регрессионного или пошагового регрессионного анализа для определения наиболее подходящих уравнений. Графики были подготовлены с помощью Sigmaplot 12.3.

Результаты

Урожайность зерна и содержание белка

Мы обнаружили, что на урожай зерна пшеницы существенно влияет норма внесения азота.По сравнению с обработкой N0, обработки N180, N240 и N300 увеличили урожай зерна на 47,6%, 49,6% и 54,5% в Вэньсяне (рис. 1А) и на 36,2%, 45,8% и 47,9% в Кайфэне (рис. 1С). соответственно. Обработки N90, N180, N240 и N300 увеличили выход на 67,7%, 78,7%, 87,6% и 75,1% соответственно по сравнению с обработкой N0 в Чжэнчжоу (рис. 1B). В первый вегетационный период урожай зерна пшеницы при обработках N0 был на 4,5%, 15,8% и 6,3% меньше, чем при обработках N180 в Вэньсяне, Чжэнчжоу и Кайфэне соответственно.Однако урожайность пшеницы N0 в последний экспериментальный год была значительно ниже на 48,3%, 62,1% и 50,8% по сравнению с обработкой N180 в Вэньсяне, Чжэнчжоу и Кайфэне соответственно. Средняя урожайность норм азота 0, 90, 180, 240 и 300 кг/га -1 составила 5102, 7010, 7751, 8089 и 8047 кг/га -1 соответственно во всех различных экспериментальных сезонах и местах. (Рисунок 1D). Во все годы и места регрессионный анализ показал, что урожайность зерна пшеницы увеличивалась квадратично с нормой N, с максимальным значением 8087.1 кг га -1 , что соответствует норме внесения азота 250,4 кг га -1 в этих экспериментальных условиях.

Рисунок 1. Урожайность зерна озимой пшеницы при различных нормах внесения азота для каждого экспериментального года в Вэньсяне (A) , Чжэнчжоу (B) и Кайфэн (C) , и их корреляция с нормой внесения азота (Д) . Столбцы 90 201 (A–C) 90 202 обозначают стандартные ошибки. Различные прописные буквы указывают на значительные различия между годами, а строчные буквы обозначают значительные различия между показателями N при 90 121 p 90 122 < 0.05 с помощью теста LSD в SPSS. Сплошные и пунктирные линии, границы рамок, а также полосы и точки внутри или снаружи рамок (D) представляют медианы и средние значения, 25-й и 75-й, 10-й и 90-й, а также < 5-й и > 95-й процентили всех данных , соответственно. Эти символы те же, что и на рис. 2.

Точно так же содержание белка в зерне увеличивалось с увеличением нормы азота в большинстве лет (рис. 2). Среднее значение обработки N увеличилось на 29,6% по сравнению с контролем N0.Среднее содержание белка составило 10,54%, 11,89%, 13,29%, 13,98% и 14,37%, соответственно, при нормах азота 0, 90, 180, 240 и 300 кг/га -1 во все вегетационные периоды и места. Регрессионный анализ (рис. 2D) показал, что содержание белка увеличивалось квадратично с дозой азота с максимальным значением 13,9%, что соответствует норме внесения азота 336,7 кг/га -1 в этих экспериментальных условиях.

Рисунок 2. Содержание белка в зерне озимой пшеницы, выращенной при различных нормах внесения азота для всех экспериментальных лет в Вэньсянь (A) , Чжэнчжоу (B) и Кайфэн (C) , и их корреляция с внесением азота курс (Д) .

Фотосинтез листьев и параметры флуоресценции хлорофилла

Фотосинтетические и флуоресцентные характеристики флаговых листьев при цветении в вегетационный период 2015–2016 гг. представлены в табл. 1. Наибольшее содержание хлорофилла наблюдалось при внесении 240 кг N га -1 , а обработка N0 имела самое низкое содержание хлорофилла на всех участках. Не было существенной разницы в содержании хлорофилла во флаговых листьях при обработках N240 и N300.Pn, Gs и Tr флаговых листьев при цветении при обработке N0 были значительно ниже, чем при других обработках N, а Ci был самым высоким при обработке N0 на всех трех участках. На флуоресценцию хлорофилла влияла норма внесения N, особенно ΦPSII и qN в этих экспериментальных условиях. Лечение N180 имело самый высокий ΦPSII, который был значительно выше, чем при лечении N0 на всех участках. Однако не было никаких существенных различий в значениях F v /F m и qP среди четырех обработок в Wenxian.Для обработок N240 участки Чжэнчжоу и Кайфэн имели самые большие qP и F v /F m соответственно, и они были значительно больше, чем при обработках N0.

Таблица 1. Содержание хлорофилла, параметры фотосинтеза (Pn, Gs, Ci, Tr) и флуоресценции хлорофилла (Ф PSII , F v /F m , qP и qN) во флаговых листьях пшеницы растения, выращенные при разных нормах внесения азота при цветении в Вэньсяне, Чжэнчжоу и Кайфэне (2015–2016 гг.).

Действия NR и GS во флаговых листьях

Нитратредуктаза (NR) является ключевым ферментом ассимиляции азота в растениях, а глутаминсинтетаза (GS) является многофункциональным ферментом в центре метаболизма азота, который играет важную роль в регуляции метаболизма азота. Изменения физиологических маркеров флагового листа после цветения показаны на рисунке 3. Это исследование проводилось в пять разных дат отбора проб после цветения. Результаты показали, что активность NR и GS флаговых листьев при обработке N0 была значительно ниже, чем при других обработках от 0 до 28 DAA во всех трех местах.Активность NR флаговых листьев при обработках N240 была выше, чем у флаговых листьев при других обработках N (N90, N180, N300) от 0 до 21 DAA в Вэньсяне (рис. 3А) и Чжэнчжоу (рис. 3В). Изменения активности GS флагового листа были аналогичны изменениям, обнаруженным для активности NR.

Рисунок 3. Активность нитратредуктазы (NR) и глутаминсинтетазы (GS) во флаговых листьях зимой во время подачи зерна при различных нормах внесения азота в Wenxian (A,D) , Zhengzhou (B,E) , и Кайфэн (C, F) в 2016 году.Горизонтальные полосы представляют собой стандартные ошибки среднего.

Накопление нитратов в почве (SNA)

Результаты для SNA на трех экспериментальных участках были схожими, поэтому на рисунке 4 показано только распределение SNA в почвенном профиле для шести сезонов выращивания пшеницы в Вэньсяне. лечение. SNA в каждом слое почвы увеличивалась с увеличением нормы азота, и самый высокий SNA из всех обработок наблюдался в поверхностном слое почвы (0–20 см) в 2011 и 2012 годах (рис. 4A, B).SNA уменьшилась в слое почвы 20–40 см, но увеличилась в слое почвы 40–60 см и достигла пика в 2013 и 2014 годах (рис. 4C, D). Кроме того, пик SNA находился на меньшей глубине (80–100 см) в последние два сельскохозяйственных года (рис. 4E,F), а общая SNA в слое почвы 0–100 см была меньше, чем до вегетационного периода в 2015 и 2016 гг. Годовая СЧА в слое почвы 0–100 см постепенно увеличивалась до четвертого опытного года (2014 г.) и составила для 0, 180 , 240 и 300 кг N га -1 нормы внесения.СНС постепенно снижалась в последние два года (2015 и 2016 гг.) на 71,3, 25,2, 20,0 и 16,4% соответственно по сравнению с 2014 г. при нормах внесения 0, 180, 240 и 300 кг N га -1 .

Рис. 4. Распределение нитратов в слоях почвы 0–100 см после уборки озимой пшеницы для растений, выращенных при различных нормах внесения азота в урожайные годы 2011–2016 гг. в Вэньсяне. Панели (A), (B), (C), (D), (E) и (F) показывают распределение нитратов для различных норм N в 2011, 2012, 2013, 2014, 2015 и 2016 года соответственно.Горизонтальные полосы представляют собой стандартные ошибки среднего.

N Эффективность использования (NUE)

PFPN и NAE для озимой пшеницы варьировались в зависимости от обработки и вегетационного периода на участке Wenxian (таблица 2). Как N, так и экспериментальный год, а также их взаимодействие оказали значительное влияние на PFPN и NAE. Чем выше внесение азотных удобрений, тем ниже значение PFPN, получаемое каждый год. По сравнению с обработкой N180, PFPN обработок N240 и N300 значительно снизился на 24.5 и 37,4% соответственно. Во все годы, кроме 2013 г., средние значения PFPN при различных вариантах обработки для всех уровней азота постепенно увеличивались с увеличением экспериментальных лет; PFPN в 2016 году увеличился на 10,3% по сравнению с 2011 годом. Точно так же NAE для лечения N240 и N300 значительно снизился в среднем на 23,5% и 31,9% по сравнению с лечением N180 соответственно. NAE в 2016 г. увеличился в 7,5 раза по сравнению с 2011 г.

Таблица 2. Парциальная факторная продуктивность азота (PFPN) и агрономическая эффективность азота (NAE) для озимой пшеницы, выращенной при различных нормах внесения азота в Вэньсяне для урожая 2011-2016 гг.

Баланс кажущегося азота

Таблица 3 показывает, что начальное накопление азота перед посевом, поглощение азота растениями пшеницы и SNA увеличивались с увеличением нормы азота. Минерализация азота в почве в период выращивания пшеницы различалась по участкам и составляла 75,56, 58,58 и 94,63 кг/га -1 в Вэньсяне, Чжэнчжоу и Кайфэне соответственно.При внесении азота в почву перед посевом количество поступающего с почвой азота может достигать 227-365 кг/га -1 , что лишь немного ниже общей потребности пшеницы в азоте на стадии роста. Эти результаты показали, что можно уменьшить количество вносимого азота на этих трех разных участках. Средние значения для трех участков составили 14,66, 43,38, 61,58 и 96,14 кг/га -1 для обработок N90, N180, N240 и N300 соответственно. Эти результаты показали, что низкая норма внесения азота приведет к снижению плодородия почвы в условиях высокой урожайности, в то время как правильное внесение азота будет способствовать балансу неорганического азота в почве.

Таблица 3. Среднее начальное содержание азота перед посевом (почва N исходный ), поглощение N растением (растение N поглощение ), остаточный азот после сбора урожая (почва N конец ), минерализация азота (N min ), потери N(N потери ) и коэффициент потерь N за все годы исследования на трех участках посадки.

Обсуждение

Удобрение

N является решающим фактором в производстве пшеницы; это приводит к значительному увеличению урожайности зерна и содержания белка в зерне по сравнению с обработкой без азота (Ercoli et al., 2013), а урожайность и содержание белка повышаются в сопоставимой степени при внесении азота (Zhang et al., 2016). В нашем исследовании реакция урожайности зерна и содержания белка на нормы азота соответствовала квадратичной модели, и норма азота может объяснить 61% вариации урожайности и 84% вариации содержания белка (рис. 1D, 2D). На основе квадратичной модели максимальная урожайность зерна и содержание протеина были получены при 250 и 337 кг N га -1 соответственно. Подобно выводам Abad et al.(2004), мы обнаружили, что урожай зерна достиг плато при более низких нормах внесения азота, чем при содержании белка. Таким образом, внесение азота в определенной степени является эффективным способом повышения содержания белка в зерне без снижения урожайности.

Постоянно сообщалось, что повышение урожайности зерна связано с изменениями фотосинтетических характеристик, таких как Pn, Gs, Ci и Tr (Dahal et al., 2014). В условиях хорошего полива Pn и Gs растений, выращенных в условиях питания с высоким содержанием азота, были выше, чем у растений, выращенных в условиях питания с низким содержанием азота (Shangguan et al., 2000). По сравнению с вариантом без азотных удобрений (0 кг N га -1 ) Gs в варианте с удобрениями был выше в среднем на 27% (Dordas and Sioulas, 2008). Мы обнаружили, что Pn, Gs и Tr значительно увеличились при внесении азота. Кроме того, Pn и G на разных участках были ранжированы в порядке Вэньсянь > Кайфэн > Чжэнчжоу, и эта тенденция соответствовала средней урожайности. Эти результаты показывают, что норма внесения азота влияет на формирование урожая, регулируя параметры фотосинтеза.У подсолнечника дефицит N существенно не изменил F по сравнению с /F m , что указывает на отсутствие снижения эффективности ФС II (Ciompi et al., 1996). Наши результаты также показали, что не было значительных изменений в F по сравнению с /F m в Wenxian и Zhengzhou во всех вариантах лечения. Однако снижение F v / F m заметно в Kaifeng и может ингибировать фотохимическую активность и потенциальную фотосинтетическую активность в PSII. В нашем исследовании мы наблюдали значительное снижение ΦPSII при лечении N0, что указывает на снижение электрон-транспортной активности PSII.Эти данные свидетельствуют о том, что дефицит азота может привести к снижению фотохимической эффективности листьев пшеницы при цветении. Кроме того, избыток азота не способствует эффективному использованию захваченной световой энергии.

NR уже давно считается этапом, ограничивающим скорость ассимиляции нитратов (Masclaux-Daubresse et al., 2010). Фермент GS отвечает за первую стадию ассимиляции аммония и превращения в глутамин и существует как в цитозольной (GS1), так и в хлоропластной (GS2) формах, которые кодируются 3-5 генами и одним геном соответственно (Lea и Miflin, 2011).Ван и др. (2002) и Li et al. (2008) сообщили, что активность NR и GS во флаговых листьях значительно снизилась после цветения. Дженнер и др. (1991) предположили, что потребность развивающихся зерен в азоте вызывает старение листьев. В нашем исследовании NR показал общее снижение по мере старения листьев для большинства обработок. Кроме того, активность NR при обработке N240 была самой высокой, и она была значительно выше, чем при обработке N0. Это согласуется с предыдущими результатами, показывающими, что азотное голодание вызывает значительное снижение активности NR, но высокие уровни внешнего нитрата снижают активность этого фермента (Lambeck et al., 2012; Балотф и др., 2016). Активность GS во флаговых листьях играет ключевую роль в синтезе белка, особенно на стадии наполнения зерна, когда азот ремобилизуется в репродуктивные стоки (Habash et al., 2007). В этом исследовании мы обнаружили, что активность GS повышалась при добавлении азота и в целом снижалась по мере старения листьев для всех вариантов обработки, а образцы пшеницы с более высокой активностью GS на стадии наполнения зерна также демонстрировали повышенное содержание белка в зерне, что соответствует с нашим предыдущим исследованием, в котором использовались разные сорта пшеницы (Zhang et al., 2017). Одна из возможностей заключается в том, что N повышал экспрессию GS1 и GS2 во флаговых листьях на ранней стадии наполнения зерна, но экспрессия GS снижалась на средней стадии наполнения зерна, особенно GS2 (Zhang et al., 2017).

Дай и др. (2015) сообщили, что SNA резко увеличился с уровнем азота при высоких уровнях содержания азота на Лёссовом плато в Китае. В нашем исследовании низкий уровень (38,1 кг га -1 ) SNA был обнаружен в слое почвы 0-100 см при обработке N0, а 68% SNA было распределено в слое 0-40 см.На участках, удобренных азотом, средняя SNA увеличилась квадратично со 148,8 до 254,7 кг/га -1 в слое почвы 0–100 см, когда норма N была увеличена со 180 до 300 кг/га -1 , и эти результаты аналогичны предыдущим исследованиям. Кроме того, пик SNA постепенно смещался вниз с увеличением экспериментальных лет, а SNA постепенно снижался в течение последних двух лет эксперимента (2015 и 2016 гг.). Это указывает на то, что NO 3 -N переместился в слой почвы ниже 100 см в результате орошения и осадков, что было связано с непрерывным орошением в течение шести лет и увеличением количества осадков в последние два сезона при высоких уровнях внесения азота.Кроме того, одной из возможных причин более высоких урожаев в 2015 и 2016 годах может быть увеличение количества азота, накопленного растением. Эти результаты согласуются с данными Thorburn et al. (2003), которые обнаружили, что уровни выщелачивания азота часто положительно коррелировали с объемом орошения или нормой внесения азота, а вымывание нитратов происходило в сезон озимой пшеницы, когда каждая глубина орошения составляла > 60 мм.

Одним из методов, используемых для оценки рациональности управления азотом, является оценка баланса между инкорпорированным азотом, азотом, удаляемым культурой, и остаточным неорганическим азотом (Guarda et al., 2004). Наши результаты согласуются с результатами Ju et al. (2006) и Sieling and Kage (2006), которые обнаружили, что избыток азота положительно коррелирует с нормой внесения азотных удобрений. Наше исследование показало, что нормы азота объясняют большую часть вариаций (~97%) потерь азота пшеницей (рис. 5В), что также согласуется с результатами Valkama et al. (2013). Излишки и дефицит почвы, очевидно, связаны с предложением азота и спросом на него сельскохозяйственных культур. В настоящем исследовании обработки N0 и N300 показали дефицит и избыток азота соответственно.В нескольких исследованиях сообщается, что избыточный азот может быть потерян при выщелачивании NO 3 -N, что затем загрязняет окружающую среду (Sieling and Kage, 2006).

Рисунок 5. Взаимосвязь между SNA в слое почвы 0–100 см (A) и кажущейся потерей азота (B) с нормами внесения азота во все экспериментальные годы и места посадки.

В национальном или региональном масштабе PFPN и NAE являются важными показателями NUE, которые можно достаточно хорошо оценить, а SNA отрицательно связана с NUE (Dang et al., 2009). Предыдущие исследования также показали, что NAE значительно снижается при самом высоком уровне азотных удобрений, и что средний NAE для пшеницы в 20-25 кг зерна увеличивается на кг внесенного азота во всем мире. В наших исследованиях значения PFPN и NAE для пшеницы варьировались от 22,9 до 49,9 кг/кг -1 и от 2,0 до 22,5 кг/кг -1 соответственно для различных обработок азотом (таблица 2). Значительно более низкие значения NAE в 2011 г. (2,2 кг·кг -1 ) были обусловлены более высоким выходом при обработке N0 в начале эксперимента.Более низкие значения NAE, наблюдаемые в 2013 г., были связаны с уменьшением количества осадков в течение вегетационного периода, которые выпадали в основном (>70%) на поздней стадии налива зерна и ограничивали использование азотных удобрений.

Основной целью сельскохозяйственного производства традиционно было повышение урожайности зерновых, чтобы прокормить растущее население и обеспечить повышение уровня жизни (Liu et al., 2016). Не менее важно, что в пшенице увеличивается содержание белка в зерне, что приводит к улучшению ее питательной ценности (Shewry, 2007).В этом исследовании отношения нормы азота к урожайности и нормы азота к содержанию белка могут быть ценными моделями для прогнозирования норм внесения азота, необходимых для достижения целевых показателей урожайности зерна, содержания белка и эффективности использования азота при одновременном снижении потерь азота, а также снижении экологических затрат. для устойчивого развития сельскохозяйственного производства.

Как показано в настоящей работе, урожайность зерна, содержание белка в зерне, SNA в слое почвы 0–100 см, избыток азота и относительная экономическая отдача все в значительной степени коррелируют с нормой внесения азотных удобрений (рис. 6).Когда максимальная урожайность (8087 кг га -1 ) была получена при 250 кг N га -1 , SNA достигала 153 кг N га -1 в слое почвы 0-100 см, что соответствует PFPN 32 кг кг -1 . Ясно, что эти избыточные поступления азота в удобрения значительно увеличивают накопление нитратов в почвах и, таким образом, неизбежно увеличивают возможности выщелачивания нитратов. Европейский Союз установил, что совокупный уровень NO 3 -N в слое почвы 0–90 см не должен превышать 90–100 кг N га -1 (Clercq et al., 2001). Таким образом, при поддержании SNA в слое почвы 0–100 см на экологически приемлемом уровне (100 кг N га -1 ) в данном исследовании норма азота составила 171 кг N га -1 , а урожайность зерна составила 7787 кг га -1 , что составило 96,5% от наивысшего урожая. Куи и др. (2005) сообщили, что кажущаяся потеря азота озимой пшеницей составила 32 кг/га -1 в условиях оптимизированного содержания азота на Северо-Китайской равнине. Следовательно, видимая потеря составила 36,7 кг/га -1 в нашем исследовании при норме азота 171 кг/га -1 , и это показывает, что наши модели и методы надежны.Тернер и др. (2004) рекомендуют, чтобы содержание белка в зерне было выше 12,5%, что является уровнем, необходимым для приготовления хлеба и обеспечения необходимой питательной ценности. Следовательно, норма внесения азота должна быть не менее 120 кг/га -1 для обеспечения высокого качества зерна, а соответствующая урожайность и SNA должны достигать 7278 и 76 кг/га -1 соответственно. Для производства мягкой пшеницы в Северном Китае необходимо учитывать экономическую выгоду. В этом исследовании наибольшая относительная экономическая отдача была получена при норме азота 231 кг/га -1 , что намного выше, чем экологически безопасная норма азота 171 кг/га -1 , установленная Европейским союзом.Несмотря на то, что эта норма азота обеспечила более высокую экономическую отдачу и урожайность, потери азота и экологические издержки также увеличились из-за высокого поступления азота. Документально подтверждено, что Китай сталкивается с более серьезными экологическими проблемами, чем многие другие крупные страны (Liu and Diamond, 2005), и в значительной степени эти проблемы связаны с чрезмерным использованием азотных удобрений в сельскохозяйственном производстве (Liu et al., 2013). ). Следовательно, чтобы сбалансировать урожайность зерна, ЭИА, потери азота и затраты на охрану окружающей среды, рекомендуемая норма азота должна составлять от 120 до 171 кг N га -1 .Экологическая польза для окружающей среды зависит от плодородия почвы и условий производства. Таким образом, по-прежнему существует потребность в будущих исследованиях, направленных на оптимизацию управления азотом для устойчивого развития сельского хозяйства.

Рис. 6. Взаимосвязь между урожайностью зерна, содержанием белка, кажущейся потерей азота, SNA в слое почвы 0–100 см и относительной экономической отдачей при различных нормах внесения азотных удобрений.

Заключение

В этом исследовании было обнаружено, что урожайность зерна и содержание белка в озимой пшенице в значительной степени связаны с нормой внесения азотных удобрений во все годы и места посадки.Различные нормы внесения азота значительно повлияли на содержание хлорофилла и фотосинтетические характеристики флаговых листьев при цветении. Кроме того, активность NR и GS во флаговых листьях при обработке внесением азота была значительно выше, чем активность при обработке азотом после цветения на трех участках. Удобрение азотом гарантирует как урожайность, так и качество пшеницы, регулируя эти физиологические показатели. SNA в слое почвы 0–100 см и кажущаяся потеря азота резко возрастали с увеличением нормы внесения азота.Чрезмерное поступление азота в удобрения вызывает выщелачивание нитратов в системе интенсивного растениеводства на Северо-Китайской равнине. Чтобы сбалансировать урожайность зерна, ЭИА и потери азота, рекомендуемая норма внесения азота составляет 120–171 кг N га -1 , для этих норм соответствующая урожайность и кажущиеся потери азота составляют 7278–7787 тыс. га — 1 и 22–37 кг/га -1 соответственно. Представленные здесь результаты могут помочь в управлении производством озимой пшеницы, особенно в сельских районах Китая, а также в аналогичных системах земледелия по всему миру.

Вклад авторов

CW задумал исследование и разработал его. GM и WL проанализировали данные и написали рукопись. GM, PZ и SL провели полевые измерения и анализ почвы. HL, LW и YX критически рассмотрели рукопись. Д.М. и Г.К. помогали в написании и редактировании рукописи. Все авторы одобрили окончательный вариант рукописи.

Финансирование

Эта работа была поддержана Национальной ключевой программой исследований и разработок Китая (номера грантов 2017YFD0300204 и 2017YFD0300408) и Системой современных промышленных технологий производства пшеницы провинции Хэнань (S2010-01-G07).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительный материал

Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2019.00181/full#supplementary-material

.

РИСУНОК S1 | Годовое количество осадков по месяцам (октябрь-май) в период вегетации пшеницы на участках посева Вэньсянь (a) , Чжэнчжоу (b) и Кайфэн (c) .Указанные годы указывают на пшеницу, которая была собрана в этом году, но была посеяна в предыдущем году; например, «2011» означает озимую пшеницу, посеянную в 2010 г. и собранную в 2011 г.

ТАБЛИЦА S1 | Различные физические и химические свойства полевого эксперимента в почве толщиной 0–20 см в Вэньсяне, Чжэнчжоу и Кайфэне.

Сноски

  1. http://www.grainoil.com.cn
  2. http://www.fert.cn/

Каталожные номера

Абад, А., Льоверас, Дж., и Микелена, А. (2004). Влияние азотных удобрений и некорневой мочевины на урожайность и качество твердой пшеницы, а также на содержание остаточных нитратов в почве в орошаемых средиземноморских условиях. Полевые культуры Res. 87, 257–269. doi: 10.1016/j.fcr.2003.11.007

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Арнон, Д.И. (1949). Ферменты меди в изолированных хлоропластах. Полифенолоксидаза в Beta vulgaris L . Физиол растений. 24, 1–15. doi: 10.1104/стр.24.1.1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Балотф С., Кавуси Г. и Холдебарин Б. (2016). Экспрессия и активность нитратредуктазы, нитритредуктазы, глутаминсинтетазы и глутаматсинтазы в ответ на различные источники азота в проростках пшеницы, испытывающих недостаток азота. Биотехнология. заявл. Биохим. 63, 220–229. doi: 10.1002/bab.1362

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чомпи, С., Джентили, Э., Гуиди, Л.и Солдатини, Г. Ф. (1996). Влияние дефицита азота на газообмен листьев и параметры флуоресценции хлорофилла у подсолнечника. Растениевод. 118, 177–184. дои: 10.1016/0168-9452(96)04442-1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Клерк, П., Хофман, Г., Джарвис, С.К., Нитесон, Дж.Дж., Синабель, Ф., и Герцис, А. (2001). Законодательство о регулировании питательных веществ в европейских странах. Вагенинген: публикации Вагенингенского университета и исследовательского центра.

Академия Google

Цуй, З., Чен, X., и Чжан, Ф. (2010). Текущее состояние управления азотом и меры по улучшению интенсивной системы пшеница-кукуруза в Китае. АМБИО 39, 376–384. doi: 10.1007/s13280-010-0076-6

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Цуй, З., Ши, Л., Сюй, Л., Ли, Дж., Чжан, Ф., и Чен, X. (2005). Влияние внесения азотных удобрений на урожайность зерна озимой пшеницы и содержание в нем сырого протеина, а также видимые потери азота. Подбородок. Дж. Заявл. Экол. 16, 2071–2075.

Реферат PubMed | Академия Google

Дахал, К., Ноулз, В.Л., Плакстон, В.К., и Хунер Норман, П.А. (2014). Повышение эффективности фотосинтеза, эффективности использования воды и урожайности зерна при длительном росте пшеницы и ржи в условиях повышенного содержания СО2 зависит от температуры роста и сорта. Окружающая среда. Эксп. Бот. 106, 207–220. doi: 10.1016/j.envexpbot.2013.11.015

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дай, Дж., Wang, Z., Li, F., He, G., Wang, S., Li, Q., et al. (2015). Оптимизация поступления азота путем уравновешивания урожайности озимой пшеницы и остаточного азота-нитрата в почве в долгосрочном полевом эксперименте в засушливых районах на Лёссовом плато в Китае. Полевые культуры Res. 181, 32–41. doi: 10.1016/j.fcr.2015.06.014

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Данг Т., Ци Л., Го С. и Хао М. (2009). Взаимосвязь между нитратами почвы, балансом азота и использованием богарных земель. Питательные вещества для растений.Ферт. науч. 15, 573–577.

Академия Google

Делин, С., и Стенберг, М. (2014). Влияние азотных удобрений на выщелачивание нитратов в зависимости от урожайности зерна на суглинистом песке в Швеции. евро. Дж. Агрон. 52, 291–296. doi: 10.1016/j.eja.2013.08.007

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дордас, К.А., и Сиулас, К. (2008). Урожайность сафлора, содержание хлорофилла, фотосинтез и эффективность использования воды в ответ на азотные удобрения в условиях богарного земледелия. Ind. Культуры Prod. 27, 75–85. doi: 10.1016/j.indcrop.2007.07.020

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Эрколи Л., Масони А., Пампана С., Мариотти М. и Ардуини И. (2013). Поскольку на продуктивность твердой пшеницы влияет управление азотными удобрениями в Центральной Италии. евро. Дж. Агрон. 44, 38–45. doi: 10.1016/j.eja.2012.08.005

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Феррарио-Мери, С., Валадье, М. Х., и Фойер, К.(1998). Сверхэкспрессия нитратредуктазы в табаке задерживает вызванное засухой снижение активности нитратредуктазы и мРНК. Физиол растений. 117, 293–302. doi: 10.1104/стр.117.1.293

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Gaudin, A.C.M., Janovicek, K., Deen, B., and Hooker, D.C. (2015). Пшеница повышает эффективность использования азота в системах возделывания кукурузы и сои. Сельскохозяйственный. Экосистем. Окружающая среда. 210, 1–10. doi: 10.1016/j.agee.2015.04.034

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Гуарда Г., Падован С. и Делогу Г. (2004). Урожайность зерна, эффективность использования азота и хлебопекарные качества старых и современных итальянских сортов мягкой пшеницы, выращенных при различных уровнях содержания азота. евро. Дж. Агрон. 21, 181–192. doi: 10.1016/j.eja.2003.08.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хабаш, Д. З., Сварбрек, С., Шондельмайер, Дж., Вейен, Дж., и Куорри, С. (2007). Генетика использования азота гексаплоидной пшеницей: использование азота, развитие и урожайность. Теор. заявл. Жене. 114, 403–419. doi: 10.1007/s00122-006-0429-5

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Hartmann, T.E., Yue, S., Schulz, R., He, X., Chen, X., Zhang, F., et al. (2015). Урожайность и эффективность использования азота в системе выращивания кукурузы и пшеницы в зависимости от различных стратегий использования удобрений на фермерском поле Северо-Китайской равнины. Полевые культуры Res. 174, 30–39. doi: 10.1016/j.fcr.2015.01.006

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дженнер, Ф.К., Угальде, Т.Д., и Аспиналл, Д. (1991). Физиология отложения крахмала и белка в эндосперме пшеницы. австр. J. Физиол растений. 18, 211–226. doi: 10.1071/pp91

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ю, X., Коу, К., Чжан, Ф., и Кристи, П. (2006). Баланс азота и загрязнение грунтовых вод нитратами: сравнение трех систем интенсивного земледелия на Северо-Китайской равнине. Окружающая среда. Загрязн. 143, 117–125. doi: 10.1016/j.энвпол.2005.11.005

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ju, X., Xing, G., Chen, X., Zhang, S., Zhang, L., Liu, X., et al. (2009). Снижение риска для окружающей среды за счет улучшения управления азотом в интенсивных сельскохозяйственных системах Китая. Проц. Натл. акад. науч. США 106, 3041–3046. doi: 10.1073/pnas.0813417106

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ламбек, И. К., Фишер-Шрадер, К., Никс, Д., Ропер, Дж., Чи, Дж. К., и Хилле, Р. (2012). Молекулярный механизм опосредованного белками 14-3-3 ингибирования нитратредуктазы растений. Дж. Биол. хим. 287, 4562–4571. doi: 10.1074/jbc.M111.323113

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Леа, П.Дж., Блэквелл, Р.Д., Чен, Ф., и Хект, У. (1990). «Ферменты ассимиляции аммиака», в Methods in Plant Biochemistry , ed. П. Дж. Ли (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Academic Press), 257–267.

Академия Google

Леа, П.Дж., и Мифлин, Б.Дж. (2011). Усвоение азота и его значение для улучшения урожая. Год. Заводская редакция Том 42, 1–40. дои: 10.1002/9781444328608.ch2

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Li, J., Wang, Z., Gao, R., Li, S., Cai, R., Yan, S., et al. (2008). Активность ферментов, участвующих в синтезе сахарозы и крахмала при наполнении зерна, и связь с обменом азота у сортов пшеницы с сильной и слабой клейковиной. Акта Агрон. Грех. 6, 1014–1018.doi: 10.3724/SP.J.1006.2008.01019

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Li, K., Zhao, Y., Yuan, X., Zhao, H., Wang, Z., Li, S., et al. (2012). Сравнение факторов, влияющих на извлечение почвенного нитратного азота и аммонийного азота. Комм. Почвовед. Завод 43, 571–588. дои: 10.1080/00103624.2012.639108

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Liu, H., Wang, Z., Yu, R., Li, F., Li, K., Cao, H., et al. (2016). Оптимальное внесение азота для повышения эффективности и снижения воздействия на окружающую среду производства озимой пшеницы в Китае. Сельскохозяйственный. Экосистем. Окружающая среда. 224, 1–11. doi: 10.1016/j.agee.2016.03.022

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лю X., Чжан Ю., Хань В., Танг А., Шен Дж., Цуй З. и др. (2013). Повышенное осаждение азота над Китаем. Природа 494, 459–462. doi: 10.1038/nature11917

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ма, Б.Л., Дуайер, Л.М., и Грегорич, Э.Г. (1999). Влияние поправки на азот в почве на сезонную минерализацию азота и круговорот азота в производстве кукурузы. Агрон. Дж. 91, 1003–1009. doi: 10.2134/agronj1999.03x

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Маскло-Добресс, К., Даниэль-Веделе, Ф., Дешорнья, Дж., Шардон, Ф., Гофишон, Л., и Судзуки, А. (2010). Поглощение, ассимиляция и ремобилизация азота в растениях: проблемы устойчивого и продуктивного сельского хозяйства. Энн. Бот. Лонд. 105, 1141–1157. doi: 10.1093/aob/mcq028

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мейзингер, Дж.Дж. (1984). «Оценка доступного для растений азота в системах почва-культура», в Азот в растениеводстве , изд. Р. Д. Хаук (Мэдисон: ASA-CSSA-SSSA), 391–416.

Академия Google

Мяо Ю., Ван З. и Ли С. (2014). Связь накопления нитратного азота в почве засушливых земель с реакцией пшеницы на азотные удобрения. Полевые культуры Res. 170, 119–130. doi: 10.1016/j.fcr.2014.09.016

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Оксборо, К., и Бейкер, Н.(1997). Прибор, способный визуализировать флуоресценцию хлорофилла-а из неповрежденных листьев при очень низкой освещенности и на клеточном и субклеточном уровнях организации. Окружающая среда растительных клеток. 20, 1473–1483. doi: 10.1046/j.1365-3040.1997.d01-42.x

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Шангуань, З., Шао, М., и Дайкманс, Дж. (2000). Влияние азотного питания и водного стресса на фотосинтетический газообмен листьев и эффективность использования воды у озимой пшеницы. Окружающая среда.Эксп. Бот. 44, 141–149. doi: 10.1016/s0098-8472(00)00064-2

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Shewry, PR (2007). Улучшение содержания белка и состава зерна злаков. J. Зерновые науки. 46, 239–250. doi: 10.1016/j.jcs.2007.06.006

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Зилинг, К., и Каге, Х. (2006). Баланс азота как показатель выщелачивания азота в севообороте рапс–озимая пшеница–озимой ячмень. Сельскохозяйственный. Экосистем. Окружающая среда. 115, 261–269. doi: 10.1016/j.agee.2006.01.011

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Синклер, Т. Р., и Рафти, Т. В. (2012). Азот и водные ресурсы обычно ограничивают рост урожайности, не обязательно генетика растений. Глоб. Продовольственная безопасность. 1, 94–98. doi: 10.1016/j.gfs.2012.07.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Торберн, П.Дж., Биггс, Дж.С., Вейер, К.Л., и Китинг, Б.А. (2003).Нитраты в подземных водах районов интенсивного земледелия на побережье северо-востока Австралии. Сельскохозяйственный. Экосистем. Окружающая среда. 94, 49–58. doi: 10.1016/S0167-8809(02)00018-X

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Triboi, E., Abad, A., Michelena, A., Lloveras, J., Ollier, J.L., and Daniel, C. (2000). Влияние окружающей среды на качество двух генотипов пшеницы: 1. количественная и качественная изменчивость запасных белков. евро. Дж. Агрон. 13, 47–64. дои: 10.1016/С1161-0301(00)00059-9

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Тернер, А.С., Брэдберн, Р.П., Фиш, Л., и Снейп, Дж.В. (2004). Новые локусы количественных признаков, влияющих на текстуру зерна и содержание белка в мягкой пшенице. J. Зерновые науки. 40, 51–60. doi: 10.1016/j.jcs.2004.03.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Валкама Э., Сало Т., Эсала М. и Туртола Э. (2013). Азотные балансы и урожайность яровых зерновых под влиянием азотных удобрений в северных условиях: метаанализ. Сельскохозяйственный. Экосистем. Окружающая среда. 164, 1–13. doi: 10.1016/j.agee.2012.09.010

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Витоусек П.М., Нейлор Р., Крюс Т., Дэвид М.Б., Дринкуотер Л.Е., Холланд Э. и др. (2009). Дисбаланс питательных веществ в сельскохозяйственном развитии. Наука 324, 1519–1520. doi: 10.1126/science.1170261

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ван, С., Ши, Ю., Го, З., Чжан, Ю., и Ю, З. (2015).Изменение водопользования и нитратного азота почвы при подкормке с нормой внесения азота на пшеничном поле. Полевые культуры Res. 183, 117–125. doi: 10.1016/j.fcr.2015.07.021

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ван, Ю., Ю, З., Ли, С., и Ю, С. (2002). Влияние азотного питания на изменение активности ключевых ферментов азотистого обмена и содержания белка в зерне озимой пшеницы. Акта Агрон. Грех. 28, 743–748.

Академия Google

Ян, X., Лу, Ю., Дин, Ю., Инь, X., и Саджад, Р. (2017). Оптимизация азотных удобрений: ключ к повышению эффективности использования азота и минимизации потерь от выщелачивания нитратов при интенсивном севообороте между пшеницей и кукурузой (2008–2014 гг.). Полевые культуры Res. 206, 1–10. doi: 10.1016/j.fcr.2017.02.016

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжан, М., Ма, Д., Ма, Г., Ван, К., Се, X., и Канг, Г. (2017). Реакция активности глутаминсинтетазы и экспрессии генов на уровень азота у сортов озимой пшеницы с разным содержанием белка в зерне. J. Зерновые науки. 74, 187–193. doi: 10.1016/j.jcs.2017.01.012

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Zhang, Y., Dai, X., Jia, D., Li, H., Wang, Y., Li, C., et al. (2016). Влияние густоты растений на урожай зерна, распределение белков по размерам и хлебопекарные качества озимой пшеницы, выращенной при двух нормах внесения азотных удобрений. евро. Дж. Агрон. 73, 1–10. doi: 10.1016/j.eja.2015.11.015

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Международные стандарты производства пшеницы

Автор:  Майкл Лангемайер  & Элизабет Йегер                                                                                             сентябрь 2016 

​Изучение конкурентоспособности производства пшеницы в разных регионах мира часто затруднено из-за отсутствия сопоставимых данных и консенсуса в отношении того, что необходимо измерять.Чтобы быть полезными, международные данные должны быть выражены в общепринятых производственных единицах и конвертированы в общую валюту. Кроме того, показатели производства и затрат должны быть последовательно определены для производственных регионов или ферм.

 

В этом документе исследуется конкурентоспособность производства пшеницы в важных международных регионах выращивания пшеницы с использованием данных за 2013–2015 годы из эталонной сети сельскохозяйственного производства. Статьи о кукурузе и сое можно найти здесь и здесь. Сеть эталонных сельскохозяйственных показателей собирает данные о говядине, товарных культурах, молочных продуктах, свиноводстве и птицеводстве, садоводстве и органических продуктах.В сети товарных культур представлены 36 стран. Концепция сельскохозяйственного эталона типичных ферм была разработана для понимания и сравнения существующих систем сельскохозяйственного производства по всему миру. Страны-участницы следуют стандартной процедуре создания типичных ферм, которые представляют доли производства национальных ферм и классифицируются по производственной системе или сочетанию предприятий и структурным особенностям. Валовой доход и затраты для каждой типичной фермы конвертируются в доллары США.

Выборка ферм, использованная в этом документе, состояла из семи типичных ферм с данными о предприятиях по выращиванию пшеницы из Австралии, Канады, Германии, Украины и США.Сокращения ферм и стран, использованные в этом документе, перечислены в таблице 1. Типичные фермы, используемые в эталонной сети агро, определяются с использованием начальных букв страны и гектаров на ферме. Важно отметить, что данные о предприятиях по производству пшеницы собираются из других стран. Эти пять стран, представленные в таблице 1, были выбраны для упрощения иллюстрации затрат и обсуждения. В сети есть три фермы США с пшеницей. Ферма США, используемая для иллюстрации производства пшеницы в этой статье, — это ферма западного Канзаса.

Все типичные фермы, перечисленные в таблице 1, производили несколько культур. Австралийская ферма производила ячмень, фураж, рапс и яровую пшеницу. Канадская ферма в долине Ред-Ривер выращивала рапс, сою и озимую пшеницу. Канадская ферма в Саскачеване производила семена льна, овса, гороха, рапса и яровой пшеницы. Немецкая ферма выращивала рапс, сахарную свеклу и озимую пшеницу. Меньшая ферма «Украина» производила кукурузу, рапс, сою и озимую пшеницу.Более крупная ферма «Украина» производила кукурузу, сою, подсолнечник и озимую пшеницу. Ферма США производила кукурузу (неорошаемую и орошаемую) и озимую пшеницу.

 

Урожайность пшеницы

Хотя урожайность является лишь частичным показателем производительности, она отражает доступные технологии производства на фермах. Средняя урожайность пшеницы в хозяйствах с 2013 по 2015 год составляла 4,63 метрических тонны с гектара (68,9 бушелей с акра). Средняя урожайность ферм колеблется примерно от 2.00 метрических тонн на гектар для типичной фермы в Австралии (29,8 бушелей на акр) до 9,26 метрических тонн на гектар на немецкой ферме (137,7 бушелей на акр). Средняя урожайность фермы в США составляла 2,74 метрических тонны с гектара (40,7 бушелей с акра). На рисунке 1 показан средний урожай пшеницы для каждой типичной фермы.

 

Доля входных затрат

Из-за различий в применении технологий, цен на ресурсы, уровней рождаемости, эффективности операторов ферм, ограничений торговой политики, эффектов обменного курса, а также ограничений рынка труда и капитала, использование ресурсов различается на типичных пшеничных фермах.На рис. 2 представлены средние доли производственных затрат для каждой фермы. Доли затрат были разбиты на три основные категории: прямые затраты, эксплуатационные расходы и накладные расходы. Прямые затраты включали семена, удобрения, средства защиты растений, страхование урожая и проценты по этим статьям затрат. Эксплуатационные расходы включали оплату труда, амортизацию оборудования и проценты, топливо и ремонт. Накладные расходы включали землю, амортизацию здания и проценты, налоги на имущество, общее страхование и прочие расходы.

 

Среднее количество долей входных затрат составило 36.1 процент на прямые затраты, 39,8 процента на эксплуатационные расходы и 24,1 процента на накладные расходы. Доля операционных и накладных расходов фермы в США была ниже средней, а доля прямых затрат выше средней. Затраты на выращивание сельскохозяйственных культур составляют большую часть прямых затрат. На рис. 3 представлены затраты на семена, удобрения и пестициды на гектар для каждой типичной фермы. Ферма в США имеет самую низкую стоимость пестицидов на гектар. По сравнению с фермой в США затраты на семена и удобрения в расчете на гектар в Австралии относительно ниже.Как отмечалось выше, немецкая ферма имеет самую высокую урожайность с гектара. Однако стоимость его создания (488 долларов США за гектар) более чем на 90 процентов выше среднего показателя для семи типичных ферм.

 

Выручка и затраты

На рис. 4 представлены средние валовые доходы и затраты для каждой типичной фермы. Валовой доход и себестоимость указаны в долларах США на гектар. Пшеница является основным предприятием на всех типичных фермах, представленных на рисунке 4.Из рисунка 4 видно, что валовой доход с гектара значительно выше у немецкого хозяйства. Тем не менее, стоимость также значительно выше для этой фермы. Фактически, немецкая ферма имеет самые высокие прямые затраты, эксплуатационные расходы и накладные расходы на гектар.

Все типичные фермы имели положительную среднюю экономическую прибыль в период с 2013 по 2015 год. Средняя экономическая прибыль колебалась от 11 долларов на гектар (4 доллара на акр) для фермы США до 145 и 160 долларов на гектар (59 и 65 долларов на акр) для ферм Украины.Несмотря на самый низкий валовой доход с гектара, средняя экономическая прибыль австралийской фермы за трехлетний период составила 53 доллара на гектар (21 доллар на акр).

 

Выводы

В этом документе были рассмотрены урожайность, валовой доход и затраты для ферм с предприятием по выращиванию пшеницы в сети эталонных сельскохозяйственных показателей из Австралии, Канады, Германии, Украины и США. Все типичные проанализированные фермы имели положительную среднюю экономическую прибыль в период с 2013 по 2015 год.Две типичные фермы из Украины имели самую высокую экономическую прибыль за трехлетний период.​​


 

Чтобы получить PDF-версию этой статьи, нажмите здесь.​​​​​​​​​

Сроки посева и нормы высева озимой пшеницы « World of Wheat

Сезон вегетации пшеницы 2017-2018 гг. складывается так же, как и в прошлом году, и многие производители хотят увеличить производство фуражной пшеницы, учитывая низкие цены на сырьевые товары.Это, в сочетании с доступной влажностью почвы из-за дождей в течение августа, побудило некоторых производителей начать бурение уже на прошлой неделе в некоторых частях штата. По мере того, как начинается посев, вот несколько соображений, касающихся сроков посева и норм высева озимой пшеницы в Оклахоме.

 

Дата посадки:

Оптимальное окно для пшеницы двойного назначения для большей части штата Оклахома — период с 10 по 20 сентября (примерно 260-й день на рис. 1).Это окно представляет собой компромисс между максимальным производством фуража и минимизацией потенциальной потери урожая зерна. Более ранние сроки посева, например, с прошлой недели на эту неделю, обеспечат больший осенний фуражный потенциал, но обычно это не рекомендуется, если только пшеница не предназначена для выпаса или «выпаса». Сроки посева для производителей только зерна будут как минимум на 2-3 недели позже, чем идеальные сроки посева двойного назначения для вашего региона. Для многих районов Оклахомы это будет примерно середина октября (примерно 285-й день на рис. 1).

Рисунок 1. Потенциал урожайности кормов и зерна в зависимости от дня года. Каждая 1000 кг/га равна примерно 900 фунтов/акр или 15 бушелям/акр. Идеальные сроки посева пшеницы двойного назначения в Оклахоме — середина сентября (т. е. приблизительно 260-й день). Посев только на зерно следует проводить по крайней мере через 2-3 недели после посева двойного назначения (т. е. в середине октября или примерно на 285-й день).

 

Норма высева:

Производители, использующие только корма или корма двойного назначения, должны выращивать 1.В 5-2 раза больше семян, чем рекомендуется для производства только зерна. Например, данные, собранные в северо-центральной части Оклахомы, показали, что увеличение нормы высева с 60 до 120 фунтов на акр может увеличить осенний кормовой потенциал на целых 500 фунтов на акр при посеве в середине сентября (11 сентября на рис. 2). ). Увеличение кормового потенциала за счет использования этой более высокой нормы высева может оправдать затраты на дополнительные семена. OSU рекомендует 120 фунтов семян на акр для большинства районов Оклахомы, включая орошаемые поля в Панхандле.Норма высева на засушливых полях в Панхандле для этого типа управления может быть снижена до 90 фунтов/акр. OSU рекомендует норму высева 60 фунтов/акр для выращивания только зерна при посеве в оптимальное время в середине октября. На засушливых полях в Панхандле норма высева может быть снижена до 45 фунтов/акр. Если посевная будет отложена в ноябре этого года, нормы высева необходимо будет увеличить, чтобы обеспечить достаточное количество доступных культиваторов для сохранения максимального потенциала урожайности зерна.

Рис. 2.Урожай осеннего корма, собранный в северо-центральной части Оклахомы, зависит от нормы высева и даты посадки. Источник: PSS-2178.

 

Дополнительную информацию об управлении пшеницей двойного назначения можно найти в информационном бюллетене PSS-2178 Пшеница двойного назначения: управление производством кормов и зерна.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

Определение нормы высева озимой пшеницы | CropWatch

UNL рекомендует производителям основывать норму высева пшеницы на количестве семян на акр, а не на фунтах на акр из-за больших различий в количестве семян на фунт.Изменение может привести к разнице в норме высева до 200 %.

Производители из Небраски используют нормы высева озимой пшеницы, которые варьируются от 30 до 180 фунтов на акр (от 320 000 до почти 3 000 000 семян на акр). Более низкие ставки наиболее распространены в более засушливых районах. Более высокие нормы используются для орошаемой пшеницы, которую часто высевают более узкими рядами и позже в сезон, поскольку она часто следует за другой культурой, а не за паром. Эта более поздняя дата посева снижает кустистость и требует более высоких норм высева, чтобы компенсировать снижение.Кроме того, более высокий потенциал урожайности требует более высоких норм высева.

Размер семян озимой пшеницы варьируется

Исторически сложилось так, что производители пшеницы часто рассчитывали норму высева на основе фунтов семян на акр; однако размер семян варьируется, и теперь рекомендуется, чтобы производители рассчитывали норму высева, используя количество семян на акр, чтобы получить более точные результаты высева. Количество семян озимой пшеницы в одном фунте варьируется в зависимости от сорта и условий, в которых он был произведен. В оценке сортов озимой пшеницы в штате Небраска в 2014 году по 14 испытаниям урожайность озимой пшеницы варьировалась от 24 до 127 бушелей на акр.Размер семян варьировался от 10 700 семян на фунт до 16 400 семян на фунт.

Когда вес используется для норм высева пшеницы, разница в размере семян такой величины может привести к разнице в норме высева на 153%. При хороших условиях наполнения семенами в 2014 году разница в размере семян была меньше, чем в 2013 году, когда размер семян в сортоиспытании варьировался от 12 000 семян на фунт до 23 000 семян на фунт, разница составляет 192 %. по размеру семян.

Выбор нормы высева

Таблица 1.Диапазон оптимальных норм высева для районов штата Небраска.
Ручка кастрюли от 600 000 до 900 000 семян/акр
Юго-запад от 700 000 до 900 000 семян/акр
Центральный от 800 000 до 1 350 000 семян/акр
Юго-восток От 900 000 до 1 350 000 семян/акр
Орошаемый от 1 000 000 до 2 500 000 семян/акр
 
Таблица 2.Потенциальная урожайность в бушелях/акр при норме высева 18 семян на фут ряда с 80% всхожестью и появлением всходов и посевом в рекомендуемые сроки посева для данного района.
Расстояние между рядами (дюймы) Предполагаемый потенциал урожайности (буш/акр)
6 153
8 115
10 92
12 77
14 66

Озимая пшеница способна компенсировать компоненты урожая, что часто приводит к получению одинаковых урожаев зерна при довольно широком диапазоне норм высева.Однако использование слишком низких норм высева может привести к чрезмерному кущению. Это также может задержать созревание, усилить конкуренцию сорняков и не использовать весь потенциал урожайности растения. Использование слишком высоких ставок может привести к увеличению затрат, увеличению полегания и, возможно, снижению урожайности.

Слишком сильная конкуренция, даже между небольшими зерновыми растениями, может привести к меньшему количеству зерен на головку и меньшей массе зерен. Ключевым моментом является получение оптимальной популяции растений с равномерным распределением для эффективного использования имеющихся ресурсов.

Полезен обзор соотношения количества всходов и потенциальной урожайности. В среднем на головку приходится 22 семени и на растении 5 головок, или 110 семян на растении. При среднем размере семян 15 000 семян на фунт или 900 000 семян на бушель фунт семян среднего размера с 80% всхожестью и всхожестью имеет потенциальную урожайность примерно 1,5 бушеля на акр. Посев 40 фунтов семян с весом 15 000 семян на фунт имеет потенциал урожайности 60 бушелей на акр.

Тестовая гиря

Крупные, плотные семена считаются более качественными, чем семена с низкой тестовой массой.Крупные семена имеют тенденцию куститься больше, чем мелкие семена; тем не менее, маленькие плотные зерна лучше, чем крупные и легкие. В процессе очистки семян гравитационный стол удаляет легкие семена. Еще одним фактором, влияющим на качество семян, является содержание белка в семенах. Количество белка в семени, а не его процентное содержание, очень важно для ранней силы проростков. Крупные семена могут иметь более низкий процент белка, чем маленькие сморщенные семена, но, поскольку они крупнее, в них может быть больше общего белка на семя.

Пробная масса зерна часто используется в качестве меры качества семян, но пробная масса – это измерение насыпной плотности или веса на единицу объема, а мелкие семена, которые хорошо упакованы, могут иметь высокую пробную массу. Если производители используют контрольную массу для измерения качества семян, им следует использовать контрольную массу семян выше 57 фунтов на бушель. Фактически, высокая масса тысячи зерен (TKW) является лучшим показателем качества семян. 30-граммовый (1,05 унции) TKW, что означает 15 200 семян на фунт, является подходящим минимальным TKW для партии семян.Несколько сортов, выращенных в Небраске, имеют мелкие семена с более низким TKW, но их семена все еще пригодны для посадки. С этими сортами производители должны использовать самые крупные семена, которые они могут получить.

Очистка семян и всхожесть

Очистка и калибровка семян необходимы для удаления соломы, мякины, грязи, камней, семян сорняков, а также сломанных, больных или мелких сморщенных зерен. Как правило, очистка семян добавит от 1 до 2 фунтов к тестовому весу партии семян за счет удаления мелких зернышек. Проведение теста на всхожесть необходимо для определения жизнеспособности семян.После определения всхожести семян можно определить норму высева. Семена для посева должны иметь всхожесть выше 85%.

Таблица 3. Норма высева озимой пшеницы для получения 18 семян на фут ряда.
Расстояние между рядами
(дюймы)
футов
ряд/акр
Семена пшеницы/фунт
12 000 13 000 14 000 15 000 16 000 17 000 18 000
    фунтов/акр семян
6 87 120 131 12 112 105 98 92 87
8 65 340 98 90 84 78 76 69 65
10 52 272 78 72 67 63 59 55 52
12 43 560 65 60 56 52 49 46 44
14 37 337 56 52 48 45 42 39 37

Норма высева

Сколько семян озимой пшеницы следует посадить на акр? Есть несколько вариантов.Флойд Э. Болтон, специалист по растениеводству из Орегонского государственного университета, говорит, что 18 семян на фут ряда, по-видимому, являются причиной снижения урожайности, независимо от расстояния между рядами от 6 до 18 дюймов. Это относится к озимой пшенице, высеянной в оптимальные сроки посева. Озимая пшеница, посеянная поздно из-за погодных условий или после уборки другой культуры, может потребовать увеличения нормы высева на 30-60%.

Для озимой пшеницы в засушливых районах западной Небраски рекомендуется расстояние между рядами от 10 до 14 дюймов. Конкуренцию сорняков можно уменьшить, используя более узкие междурядья.Для орошения, особенно при поздних сроках посева, предпочтительно расстояние между рядами от 6 до 8 дюймов. В таблице 1 приведены оптимальные нормы высева для штата Небраска.

В таблице 2 показана потенциальная урожайность озимой пшеницы, посеянной в рекомендуемый срок посева из расчета 18 семян на фут ряда при 80% всхожести и появлении всходов (приживаемость). В Таблице 3 указано количество семян, необходимое на акр при междурядьях от 6 до 14 дюймов и размерах семян от 12 000 до 18 000 семян на фунт из расчета 18 семян на фут ряда.

Калибровка сеялки

Когда норма высева определена, как мы можем быть уверены, что сеялка высевает желаемое количество? Во-первых, используйте руководство оператора для настройки сеялки. Затем используйте один из нескольких доступных элементов для калибровки сеялки. Например, см. NebGuide G2044, Калибровка опрыскивателей (также сеялок), в частности задачу 10, в которой показано, как калибровать сеялку.

Роберт Кляйн
Специалист по сельскохозяйственным культурам Западной Небраски

 

Урожайность пшеницы и биомасса соломы за 3 года (кг га -1 ) и связанные с ними данные…

Мульчирование и заделка соломы широко используются для консервирующей обработки почвы в качестве основных методов возврата соломы на поле. Тем не менее, в нескольких исследованиях изучалось влияние мульчирования и заделки соломы при различных агротехнических мероприятиях, а также экологических и эдафических факторах. Здесь мы провели метаанализ, включающий 112 публикаций, чтобы определить, оказывали ли заделка соломы и мульчирование соломы различное влияние на урожайность кукурузы, эффективность использования воды (WUE) и эффективность использования азота (NUE) при контрастных текстурах почвы, дозах внесения азота, соломе. возвращающееся количество, а также среднегодовые осадки, температура и испарение.Результаты показали, что мульчирование и заделка соломы значительно повышают урожайность кукурузы, ЭИЖ и ЭИА. Урожайность мульчированной соломы имела значительную положительную корреляцию с WUE, в то время как урожайность заделки соломы имела значительную положительную корреляцию с WUE и NUE. Урожайность кукурузы и ЭИА увеличивались, а ЭИА снижались с увеличением нормы внесения азота. Заделка соломы увеличила урожайность кукурузы и ЭИА в большей степени, чем мульчирование соломой при низком количестве возвращаемой соломы (< 6000 кг га − 1). В засушливых и полузасушливых районах со среднегодовым количеством осадков < 400 мм и испарением > 1200 мм мульчирование соломой повышало урожайность кукурузы, ЭИВ и ЭИА в большей степени, чем внесение соломы.В полувлажных районах (400-600 мм) заделка соломы увеличила урожай кукурузы и ЭИА в большей степени, чем мульчирование соломой. Мульчирование соломой в большей степени способствует увеличению урожайности кукурузы и ЭИА при среднегодовых температурах < 7 • C, в то время как заделка соломы в большей степени способствует повышению урожайности кукурузы, WUE и ЭИА при среднегодовых температурах > 13 • C. Из трех текстур почвы, наибольший взвешенный коэффициент реакции возврата соломы на урожай и ЭИА наблюдался в суглинистой почве с включением соломы. В этом исследовании были выявлены преимущества и недостатки включения соломы и мульчирования соломой в отношении урожайности кукурузы, ЭИА и ЭИВ.

Раздельное применение азотных удобрений повысило урожайность зерна озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) за счет модуляции антиоксидантной способности и мобилизации фотосинтата 13C в условиях водосберегающего орошения | Экологические процессы

  • Агами Р.А., Аламри С.А.М., Абд Эль-Магид Т.А., Абоусеккен М.С.М. (2018)Роль поступления экзогенного азота в смягчение дефицита ирригационного стресса у растений пшеницы. Agric Water Manag 210:261–270

  • Азам Б., Мир АМС, Али Э. (2020) Влияние соли и азота на физиологические показатели и различение изотопов углерода сортов пшеницы на северо-востоке Ирана.J Integr Agric 19(3):656–667

    Статья Google ученый

  • Кристофер Дж. Т., Вейрадье М., Боррелл А. К., Харви Г., Флетчер С., Чену К. (2014) Фенотипирование новых признаков сохранения зеленого цвета для выявления генетической изменчивости в динамике старения. Funct Plant Biol 41:1035–1048

    Артикул Google ученый

  • Дар Э.А., Брар А.С., Мишра С.К., Сингх К.Б. (2017) Моделирование реакции пшеницы на время и глубину поливной воды в системе капельного орошения с использованием модели CERES-пшеница.Field Crop Res 214:149–163

    Статья Google ученый

  • Фэн Л.И., Раза М.А., Ли З.К., Чен Ю.К., Халид М.Х., Ду Дж.Б., Лю В.Г., Ву С.Л., Сонг С., Ю Л., Чжан З.В., Юань С., Ян В.Ю., Ян Ф. (2019) Влияние интенсивности света и движения листьев на характеристики фотосинтеза и углеродный баланс сои. Front Plant Sci 9:1952

  • Финнан Дж., Берк Б., Спинк Дж. (2019) Влияние сроков и нормы азота на поглощение радиации, урожай зерна и качество зерна овса осеннего посева.Field Crop Res 231:130–140

    Артикул Google ученый

  • Gaju O, Allard V, Martre P, Le Gouls J, Moreau D, Bogard M, Hubbart S, Foulkes MJ (2014) Распределение и ремобилизация азота в связи со старением листьев, урожайностью зерна и концентрацией азота в зерне у сортов пшеницы . Field Crop Res 155:213–223

    Статья Google ученый

  • Gao J, Zhao B, Dong ST, Liu P, Ren BZ, Zhang JW (2017) Реакция накопления и распределения фотосинтата летней кукурузы на стресс затенения, оцененная с использованием индикатора стабильного изотопа 13 CO 2 в поле.Front Plant Sci 8:1821

  • Guo ZJ, Shi Y, Yu ZW, Zhang YL (2015) Дополнительное орошение повлияло на старение флаговых листьев после цветения и урожай зерна озимой пшеницы на равнине Хуан-Хуай-Хай в Китае. Field Crop Res 180:100–109

  • He G, Cui ZL, Ying H, Zheng HF, Wang ZH, Zhang FS (2017) Управление компромиссами между повышением урожайности, потреблением водных ресурсов и выбросами парниковых газов в орошаемых системы производства пшеницы. J Clean Prod 164:567–574

    Статья Google ученый

  • Главацова М., Клем К., Рапантова Б., Новотна К., Урбан О., Главинка П., Смутная П., Горакова В., Скарпа П., Поханкова Е., Виммерова М., Орсаг М., Юрецка Ф., Трнка М. (2018) Интерактивные эффекты Влияние высоких температур и засухи в период выхода в трубку, цветения и раннего налива зерна на формирование урожая и фотосинтез озимой пшеницы.Field Crop Res 221:182–195

    Статья Google ученый

  • Джа С.К., Раматшаба Т.С., Ван Г., Лян Ю., Лю Х., Гао Ю., Дуань А. (2019) Реакция роста, урожайности и эффективности использования воды озимой пшеницы на различные методы и графики орошения на Северо-Китайской равнине. Agric Water Manag 217:292–302

  • Jiang HB, Li HX, Zhao MX, Mei XL, Kang YL, Dong CX, Xu YC (2020) Стратегии сроков азотных удобрений грушевых деревьев на основе распределения, хранения, и ремобилизация 15 N из сезонного применения ( 15 NH 4 ) 2 SO 4 .J Integr Agric 19(5):1340–1353

    CAS Статья Google ученый

  • Kamiji Y, Pang JY, Milroy SP, Palta JA (2014) Биомасса побегов пшеницы является движущей силой поглощения азота при низком уровне азота, но не при высоком уровне азота. Field Crop Res 165:92–98

    Статья Google ученый

  • Китоньо О.М., Садрас О.В., Чжоу Ю, Дентон М.Д. (2018b) Предложение азота и потребность в поглощении модулируют закономерности старения листьев кукурузы.Field Crop Res 225:92–103

    Статья Google ученый

  • Китоньо О.М., Садрас В.О., Чжоу Ю., Дентон М.Д. (2017) Оценка исторических сортов австралийской пшеницы показывает повышение урожайности зерна и изменение моделей старения, но ограниченную адаптацию к системе обработки почвы. Field Crop Res 206:65–73

    Статья Google ученый

  • Китоньо О.М., Садрас В.О., Чжоу Ю., Дентон М.Д. (2018a) Предложение азота и потребность в его поглощении модулируют закономерности старения листьев кукурузы.Field Crop Res 225:92–103

    Статья Google ученый

  • Латифманеш Х., Дэн А.Х., Наваз М.М., Ли Л., Чен З.Дж., Чжэн Ю.Т., Ван П., Сун З.В., Чжан С.И., Чжан В.Дж. (2018) Интегративное воздействие ротационной обработки почвы на урожайность пшеницы и накопление сухого вещества под кукурузой — Система выращивания пшеницы. Обработка почвы Res 184:100–108

    Артикул Google ученый

  • Li QQ, Zhao XB, Chen YH, Yu SL (2012) Характеристики водопотребления озимой пшеницы, выращенной с использованием различных схем посева и режима дефицитного орошения.Agric Water Manag 105:8–12

    Статья Google ученый

  • Li XN, Ulfat A, Shokat S, Liu SQ, Zhu XC, Liu FL (2019) Реакция ферментов углеводного обмена в листьях и колосе на CO 2 Повышение уровня и азотные удобрения и их связь с урожайностью зерна пшеницы . Environ Exp Bot 164: 149–156

    CAS Статья Google ученый

  • Li YJ, Ma LS, Wu P, Zhao XN, Chen XL, Gao XD (2020) Урожайность, атрибуты урожайности и фотосинтетические физиологические характеристики пшеницы в засушливых районах ( Triticum aestivum L.)/кукуруза ( Zea mays L.) полосное промежуточное посев. Field Crop Res 248:107656

  • Liang WX, Zhang ZC, Wen XX, Liao YC, Liu Y (2017)Влияние накопления неструктурных углеводов в стебле до цветения на наполнение зерна пшеницы низшего сорта. Field Crop Res 211:66–76

    Статья Google ученый

  • Liu M, Wu XL, Li CS, Li M, Xiong T (2020b) Накопление, разделение и перемещение сухого вещества и азота в синтетических сортах пшеницы в условиях дефицита азота на стадии после разделения.Field Crop Res 248:107720

    Артикул Google ученый

  • Liu Y, Zhang XL, Xi LY, Liao YC, Han J (2020a) Посев по гребням повышает урожайность зерна пшеницы и продуктивность воды в орошаемых субгумидных регионах Китая. Agric Water Manag 231:105935

    Артикул Google ученый

  • Лоллато Р.П., Фигейредо Б.М., Диллон Дж.С., Арналл Д.Б., Раун В.Р. (2019)Урожайность зерна пшеницы и взаимосвязь между зерном и азотом под влиянием азотных, фосфорных и калиевых удобрений: обобщение долгосрочных экспериментов.Field Crop Res 236:42–57

    Статья Google ученый

  • Luo YL, Tang YH, Zhang X, Li WQ, Chang YL, Pang DW, Xu X, Li Y, Wang ZL (2018) Взаимодействия между цитокинином и азотом способствуют увеличению массы зерна у сортов пшеницы путем регулирования флагового листа процесс старения. Crop J 6:538–551

    Статья Google ученый

  • Lv XK, Han J, Liao YC, Liu Y (2017) Влияние внесения фосфора и калия в листву после цветения на наполнение зерна и гормональные изменения пшеницы.Field Crop Res 214:83–93

  • Man JG, Wang D, White PJ, Yu ZW (2014) Длина шлангов микроорошения, обеспечивающих дополнительное орошение, влияет на фотосинтез и производство сухого вещества озимой пшеницы. Field Crop Res 168:65–74

    Статья Google ученый

  • Мостафа Х., Эль-Нади Р., Авад М., Эль-Ансари М. (2018) Управление капельным орошением пшеницы на глинистой почве в засушливых условиях. Ecol Eng 121:35–43

    Статья Google ученый

  • Нехе А.С., Мисра С., Мурчи Э.Х., Чиннатамби К., Тьяги Б.С., Фоулкес М.Дж. (2020) Распределение и ремобилизация азота в связи со старением листьев, урожайностью зерна и концентрацией белка в индийских сортах пшеницы.Полевая культура Res 251: 107778

    CAS Статья Google ученый

  • Okamura M, Arai-Sanoh Y, Yoshida H, Mukouyama T, Adachi S, Yabe S, Nakagawa H, Tsutsumi K, Taniguchi Y, Kobayashi N, Kondo M (2018) Характеристика высокоурожайных сортов риса с различными зернонаполняющие свойства к чистоте ограничивают факторы повышения урожайности зерна. Field Crop Res 219:139–147

    Статья Google ученый

  • Ren BZ, Hu J, Zhang JW, Dong ST, Liu P, Zhao B (2020) Влияние мочевины, смешанной с нитрапирином, на фотосинтез листьев и характеристики старения яровой кукурузы ( Zea mays L.) заболоченный в поле. J Integr Agric 19(6):1586–1595

  • Rivera-Amado C, Trujillo-Negrellos E, Molera G, Reynolds MP, Sylvester-Bradley R, Foulkes MJ (2019) Оптимизация разделения сухого вещества для увеличения роста шипов , число зерен и индекс урожая яровой пшеницы. Field Crop Res 240:154–167

    Статья Google ученый

  • Roche J, Turnbull MH, Guo QQ, Novak O, Spath J, Gieseg SP, Jameson PE, Love J (2017) Координированная ремобилизация азота и углерода для ассимиляции нитратов в листьях, оболочках и корнях и связанные с ними сигналы цитокининов на ранних стадиях отрастание Lolium perenne .Энн Бот 119:1353–1364

  • Сантис МАД, Джулиани М.М., Флагелла З., Рейнери А., Бландино М. (2020)Влияние стратегий азотных удобрений на содержание белка, состав глютена и реологические свойства пшеницы для производства печенья. Field Crop Res 254:107829

    Артикул Google ученый

  • Si ZY, Zain M, Mehmood F, Wang GS, Gao Y (2020) Влияние нормы внесения азота и режима орошения на рост, урожайность и эффективность использования воды и азота озимой пшеницы при капельном орошении на Северо-Китайской равнине .Agric Water Manag 231:106002

  • Singh H, Verma A, Ansari MW, Shukla A (2014) Физиологическая реакция генотипов риса ( Oryza sativa L.) на повышенное содержание азота в полевых условиях. Plant Signal Behav 9:7

  • Tan Y, Xu C, Liu D, Wu W, Lai R, Meng F (2017) Влияние оптимизированного азотного удобрения на выбросы парниковых газов и урожайность на Северо-Китайской равнине. Field Crop Res 205:135–146

  • Thapa S, Jessup KE, Pradhan GP, ​​Rudd JC, Liu SY, Mahan JR, Devkota RN, Baker JA, Xue QW (2018) Депрессия температуры растительного покрова при наполнении зерна коррелирует с зимой урожайность пшеницы в США.С. Южные высокие равнины. Field Crop Res 217:11–19

  • Tian D Zhang YY, Mu YJ, Liu JF, He KB (2020) Влияние типов азотных удобрений на N 2 Выбросы O и NO при капельном удобрении с сельскохозяйственного поля в Северо-Китайская равнина. Sci Total Environ 715:136903

  • Трост Б., Прохнов А., Мейер-Аурих А., Драстиг К., Баумекер М., Эллмер Ф. (2016) Влияние орошения и азотных удобрений на выбросы парниковых газов при возделывании сельскохозяйственных культур на песчаном почвы на северо-востоке Германии.Евр Дж. Агрон 81: 117–128

    CAS Статья Google ученый

  • Wu YW, Li Q, Jin R, Chen W, Liu XL, Kong FL, Ke YP, Shi HC, Yuan JC (2019) Влияние стресса с низким содержанием азота на характеристики фотосинтеза и флуоресценции хлорофилла сортов кукурузы с различными толерантность к низкому азоту. J Integr Agric 18(6):1246–1256

    CAS Статья Google ученый

  • Xie Q, Mayes S, Sparkes DL (2016) Раннее цветение и отсроченное, но быстрое старение листьев способствуют накоплению сухого вещества и воды в отдельных зернах пшеницы.Field Crop Res 187:24–34

    Статья Google ученый

  • Ян Дж., Удварди М. (2017) Старение и эффективность использования азота многолетними травами для производства кормов и биотоплива. J Exp Bot 69:855–865

    Статья Google ученый

  • Yang XL, Lu YL, Ding Y, Yin XF, Raza S, Tong YA (2017) Оптимизация азотных удобрений: ключ к повышению эффективности использования азота и минимизации потерь нитратов при выщелачивании в интенсивном севообороте пшеницы/кукурузы (2008 г.) –2014).Field Crop Res 206:1–10

  • Zhang HB, Han K, Gu SB, Wang D (2019) Влияние дополнительного орошения на накопление, распределение и транспортировку 13 C-фотосинтеза, урожайность и эффективность использования воды озимой пшеницы. Agric Water Manag 214:1–8

    Статья Google ученый

  • Zhang L, Liu HH, Sun JQ, Li JC, Song YH (2018) Характеристики высева и урожайность зерна кукурузы, выращенной с задержкой соломы, на которую повлияло орошение при посеве и использование азота для разделения.Field Crop Res 225:22–31

    Статья Google ученый

  • Zhao HX, Zhang P, Wang YY, Ning TY, Xu CL, Wang P (2020) Морфологические изменения растительного покрова и эффективность использования воды озимой пшеницы при различных режимах орошения. J Integr Agric 19:1105–1116

    Статья Google ученый

  • Соединенные Штаты – Глобальный атлас разрыва урожайности

    Описание систем земледелия, климата и почв

    Годовая площадь растениеводства в Соединенных Штатах Америки (США) составляет 97 миллионов га.Основными культурами являются кукуруза, соя, пшеница и рис, на долю которых приходится 87% общей посевной площади, и страна является одним из крупнейших производителей и экспортеров этих культур. За последнее десятилетие (2009-2018 гг.) на США приходилось 35% мирового годового производства кукурузы и сои.

    Таблица 1. Среднее (2009-2018 гг.) общее производство, посевная площадь и средняя урожайность кукурузы, сои и пшеницы в США. Источник: Faostat

    9

    56,7

    Rice

    Убранный район (м га)

    Средняя доходность

    (т / га)

    Maize

    9

    сои

    101,5

    32,5

    3, 1

    9

    18,3

    3,1

    9,4

    1,1

    8,2

     

    Кукурузно-соевые культуры

    Более 85 % кукурузы и сои производится в северо-центральном регионе, известном как «Кукурузный пояс», где доминирующими системами возделывания культур являются непрерывная кукуруза (≈35%) и двухлетний севооборот кукуруза-соя (≈65%).Центральные и восточные районы Кукурузного пояса имеют благоприятный климат для выращивания богарных культур, с годовым количеством осадков от 800 до 1100 мм. На западном краю Кукурузного пояса выпадает меньше осадков, и он включает восточные штаты Великих равнин: Северную Дакоту, Южную Дакоту, Небраску и Канзас. Орошаемые кукуруза и соя составляют ок. 10-15% национального производства этих культур и их площади сосредоточено на западной окраине области. Орошаемая соя также выращивается в долине реки Миссисипи (в основном в штате Арканзас).В Кукурузном поясе почвы, как правило, глубокие, плодородные, богатые органическим веществом и обладают большой водоудерживающей способностью на глубине корнеобитаемой почвы (, т. е. > 200 мм доступной для растений воды). Преобладающие почвы относятся к порядкам Mollisols и Alfisols. Подробное описание систем погоды, почвы и земледелия можно найти в Connor et al (2011) и Grassini et al. (2014). Во влажные годы кратковременное заболачивание в начале сезона вероятно в почвах со скоростью инфильтрации от умеренной до низкой в ​​центральных и восточных районах Кукурузного пояса, где в настоящее время используется подземный плиточный дренаж примерно на одной трети всех пахотных земель для смягчения этого явления. проблема (Сагг, 2007).За последние 60 лет произошел переход от сплошной кукурузы при традиционной обработке почвы к 2-летнему чередованию кукурузы и сои при той или иной форме консервирующей обработки почвы (определяемой как любой метод обработки почвы, при котором не менее 30% поверхности почвы покрыто растениями). остатки). Из общей площади, засеянной кукурузой и соей, 52 и 75% обрабатываются с применением противоэрозийной обработки соответственно (Horowitz et al., 2010). Почти все площади сои в Кукурузном поясе засеяны трансгенными сортами, и подавляющее большинство этих сортов обладают трансгеном, обеспечивающим устойчивость к глифосату.Использование устойчивых к глифосату сортов обеспечило почти полную борьбу с сорняками (хотя в настоящее время все чаще появляются устойчивые к глифосату сорняки) и ускорило внедрение производителями методов сохранения и нулевой обработки почвы и более узкого междурядья. Также широко распространено использование трансгенной Bt-кукурузы, устойчивой к ряду вредных видов насекомых.

    Пшеничные системы

    В США есть три основных региона выращивания пшеницы, каждый из которых имеет свои особенности и выращивает разные классы пшеницы.На Великие равнины приходится около 64% ​​производства пшеницы в США, и их обычно делят на два региона: северный (Монтана, Северная Дакота, Южная Дакота, Вайоминг и Небраска) и южный Великие равнины (Колорадо, Канзас, Оклахома и Техас). учет ок. 33% и 31% производства пшеницы в США соответственно (USDA-NASS, 2015-2019). На юг Великих равнин приходится 57% всего производства озимой пшеницы в США, и наиболее широко культивируемым классом пшеницы является высококачественная твердая красная озимая пшеница (USDA CDL 2017).На север Великих равнин приходится 73% всего производства яровой пшеницы в США, и наиболее широко культивируемым классом пшеницы является твердая красная яровая пшеница (USDA CDL 2017). На востоке США около 2,3 млн га ежегодно засевают мягкой красной озимой пшеницей, которая относится к классу пшеницы, используемой для производства кондитерских изделий, таких как печенье и крекеры. В США есть еще два второстепенных региона выращивания пшеницы, в том числе северо-запад Тихого океана (твердая красная яровая пшеница и мягкая белая озимая пшеница) и пустыня Калифорния/Аризона (высококачественная твердая пшеница).Этот анализ разрыва урожайности был сосредоточен на северных и южных Великих равнинах, а также на востоке США, на которые в целом приходится 76% посевных площадей пшеницы в США.

    Озимая пшеница высевается осенью (сентябрь-октябрь) и достигает зрелости в середине лета (июнь-июль), а яровая пшеница высевается ранней весной (апрель-май) и достигает зрелости в конце лета (август-сентябрь). На юге Великих равнин существуют сильные широтные градиенты температур и долготные градиенты осадков, высоты над уровнем моря и эталонной эвапотранспирации (Lollato et al., 2017). Для сравнения, на севере Великих равнин зимние температуры ниже, что препятствует выживанию озимой пшеницы; и более низкие летние температуры, что позволяет выращивать яровую пшеницу, которая проходит репродуктивные стадии в течение лета. Из-за вышеупомянутых погодных градиентов роль пшеницы в системе земледелия значительно меняется в зависимости от региона в США. В центральном Канзасе и северо-центральной Оклахоме пшеница следует либо за соей, кукурузой, либо за летним паром (непрерывная пшеница).Пшеница после сои имеет отсроченный посев и сниженный потенциал урожайности (Staggenborg et al., 2003). Пшеница после кукурузы или непрерывной пшеницы может быть посеяна в оптимальные сроки в этом регионе, но она больше подвержена фузариозу и пятнистости листьев. В западном Канзасе, Колорадо и Оклахоме пшеницу выращивают после длительного (14 месяцев) пара, летнего пара или непрерывно после кукурузы (Peterson et al., 1996). Эти предыдущие летние культуры или периоды пара были смоделированы для учета доступной воды при посеве пшеницы.От центральной Оклахомы до Техаса около половины озимой пшеницы выращивается как культура двойного назначения, которая высевается на 3-4 недели раньше, чем зерновые, только с использованием более высоких норм высева и выпасается скотом зимой и ранней весной. , как правило, дает на 14% меньше урожая, чем пшеница, состоящая только из зерна (Edwards et al., 2011). Эта система не была смоделирована, так как она либо требовала модели роста и развития животных, либо включала грубые предположения. В то время как система производства на севере Великих равнин, особенно в Северной Дакоте, гораздо более разнообразна, яровую пшеницу высевают после зимнего пара, и поэтому мы не моделировали предыдущий летний урожай, а только моделировали динамику почвенной влаги во время предыдущего пара.В штате Огайо озимую пшеницу в основном выращивают в чередовании с соей.

    Системы выращивания риса

    Производство риса в США можно разделить на три экологические зоны: Верхнюю долину Сакраменто (Калифорния), побережье Мексиканского залива (Техас, Лос-Анджелес и части MS) и долину реки Миссисипи (АР, MO и части MS) (Livezey and Foreman, 2004). Хотя каждый из этих регионов имеет уникальные климатические характеристики, климат в двух южных регионах, как правило, влажный с небольшим диапазоном суточных колебаний температуры по сравнению с климатом в ЦА, который обычно является засушливым/полузасушливым с большими суточными колебаниями температуры.Производители ЦА используют в основном среднезернистые сорта риса умеренного пояса japonica , тогда как производители южных регионов в основном используют длиннозерные тропические сорта japonica и гибридные сорта риса. Использование гибридов и сортов, устойчивых к гербицидам, растет на юге США примерно с 2001 года, в то время как в Калифорнии по-прежнему используются в основном традиционные инбредные сорта. Системы производства риса в США являются прямым посевом; Рис CA в основном засевается водой (т.Рис S. в основном выращивается рядовым способом. Кроме того, на юге США рисовые системы часто чередуются с другими культурами (например, соей и кукурузой), в то время как в ЦА из-за плохо дренированных тяжелых глинистых почв, не подходящих для других культур, большинство рисовых систем представляют собой непрерывный рис.

    Источники данных и предположения

    Убранная площадь и фактические урожаи

    Карты убранной площади SPAM использовались для выбора опорных метеостанций для каждой культуры и случая водного режима.Данные на уровне округов об убранных площадях и средней урожайности каждой культуры были получены из быстрой статистики USDA-NASS (http://www.nass.usda.gov/Quick_Stats/). Для расчета средней урожайности кукурузы (2005–2014 гг.), сои и пшеницы (2009–2018 гг.) и пяти сельскохозяйственных сезонов (2010–2014 гг.) риса использовались статистические данные за 10 сельскохозяйственных сезонов.

    Данные о погоде и опорные метеостанции

    Для богарных и орошаемых культур кукурузы и сои исторические (последние 20+ лет) измеренные ежедневные данные о погоде, включая солнечную радиацию, максимальную и минимальную температуру воздуха, осадки, относительную влажность и скорость ветра получено от Регионального климатического центра Хай-Плейнс (HPRCC), Программы мониторинга водных и атмосферных ресурсов Иллинойса (WARM), Метеорологической службы Центра сельскохозяйственных исследований и разработок Огайо (OARDC), Университета Висконсина Extension Ag Weather, Автоматизированной сельскохозяйственной метеорологической службы штата Индиана Пердью. Сеть станций (PAAWS), Сельскохозяйственная метеорологическая сеть Северной Дакоты (NDAWN), Enviro-Weather Университета штата Мичиган, Mesonet Оклахомы, Управление климата штата Северная Каролина (SCO), Mesonet Западного Техаса, Южный и Юго-западный научно-исследовательские и информационные центры Университета Миннесоты , South Dakota Climate and Weather, Missouri Mesonet (AgEBB) и Texas A&M Integrated Agri. Система культурной информации и управления (iAIMS) Климатическая база данных .Метеорологические станции, выбранные из этих сетей, расположены в сельскохозяйственных районах, а не в городских районах, что помогает обеспечить репрезентативность данных о погоде для оценки потенциальной урожайности. Из-за отсутствия высококачественных измеренных данных о погоде мы использовали ежедневные данные о погоде с привязкой к координатной сетке из прогноза мировых энергетических ресурсов НАСА (POWER; http://power.larc.nasa.gov/) для одного места в Техасе (Draughon Miller). ).

    Для пшеницы исторические (последние 20+ лет) измеренные ежедневные данные о погоде, включая солнечную радиацию, максимальную и минимальную температуру воздуха, осадки, относительную влажность, были получены из Регионального климатического центра Хай-Плейнс (HPRCC), Сельскохозяйственной метеорологической сети Северной Дакоты (NDAWN). ), Montana Mesonet, Oklahoma Mesonet, Colorado Mesomet и климатическая база данных Интегрированной системы сельскохозяйственной информации и управления Техаса A&M (iAIMS).Подобно кукурузе и сое, эти станции расположены в основном в сельскохозяйственных, а не в городских районах.

    Для орошаемого риса исторические (последние 13–15 лет) измеренные ежедневные данные о погоде включали максимальную и минимальную температуру воздуха, осадки, относительную влажность и скорость ветра. Данные были получены из Калифорнийской информационной системы управления ирригацией (CIMIS), сети станций Национальной метеорологической службы (NWS), Агроклиматической информационной системы Луизианы, Сельскохозяйственного метеорологического центра Delta и Техасской интегрированной системы сельскохозяйственной информации и управления (iAIMS) Climatic. База данных.Подобно кукурузе, сое и пшенице, эти станции расположены в основном в сельскохозяйственных, а не в городских районах.

    Контроль качества и заполнение/корректировка данных о погоде выполнялись на основе протоколов погоды GYGA и сравнения с данными о погоде с соседних метеорологических станций Национальной метеорологической службы и сети совместных наблюдений (NWS-COOP). NASA-POWER использовалось в качестве источника данных об падающем солнечном излучении для заполнения недостающих данных о солнечном излучении. Таким образом, были доступны полные долгосрочные записи о погоде для моделирования потенциальной урожайности (Yp) для орошаемых культур и потенциальной урожайности при ограничении воды (Yw) для неорошаемых культур.

    На основе распределения посевных площадей и агроклиматических зон, определенных для США (Van Wart et al. , 2013a), для орошаемой и богарной кукурузы были выбраны в общей сложности 21 и 45 эталонных метеорологических станций (RWS), в то время как соответственно, 14 и 41 RWS были выбраны для выращивания орошаемой и богарной сои согласно van Bussel et al (2015). В общей сложности было отобрано 35 RWS для пшеницы и 14 для риса. На буферные зоны RWS приходилось 59 и 55% общей посевной площади орошаемой и богарной кукурузы, 56 и 55% общей уборочной площади орошаемой и богарной сои, 43% богарной пшеницы и 87% орошаемого риса.На агроклиматические зоны, в которых располагались эти пункты, приходилось 77, 75, 73, 77, 61 % и 92 % площади страны для этих сочетаний режимов возделывания и воды.

    Данные о почве

    Для неорошаемых культур были определены преобладающие ряды почв для каждого буфера RWS на основе базы данных почв gSSURGO (NRCS, Персонал по обследованию почв). Вкратце, была рассчитана убранная площадь кукурузы и сои для каждого типа почвы в каждом буфере RWS, и мы включили столько типов почвы, сколько необходимо, чтобы покрыть ≥50% площади кукурузы и сои в каждом буфере.Глубина укоренения была установлена ​​на уровне 1,5 м для всех типов почвы из-за отсутствия физических и химических ограничений для роста корней и на основе наблюдаемых закономерностей извлечения почвенной влаги для кукурузы и сои (Payero et al., 2006; Ordoñez et al., 2018). .

    Система выращивания и информация об управлении для моделирования урожая

    Моделирование кукурузы

    Методы управления были получены для каждой буферной зоны RWS. Средняя дата посева была получена из USDA-RMA, а данные о зрелости сортов были предоставлены семеноводческими компаниями и местными агрономами.Запрашиваемая информация включает в себя: преобладающие севообороты и долю каждого из них в общей посевной площади, средние сроки посева, название доминирующего сорта и срок его созревания, а также фактическую и оптимальную плотность популяции растений. Предоставленные данные впоследствии были подтверждены другими местными и национальными экспертами. Более подробную информацию о входных данных для управления можно найти в Morell et al. (2016).

    Моделирование с использованием зрелости наиболее широко используемого сорта для региона, окружающего каждую RWS, было выполнено с использованием гибридно-кукурузной модели (Yang et al., 2004). Ранее модель была проверена на способность моделировать потенциальную урожайность кукурузы в широком диапазоне условий в Кукурузном поясе (Grassini et al. , 2009; Liu et al., 2005) и оказалась надежной при отображении ключевых G x Взаимодействие E x M в широком диапазоне урожайности от 0,5 до 18 Мг/га -1 . Модель не требует калибровки параметров для конкретного участка для имитации потенциальной урожайности, то есть все параметры модели, определяющие фотосинтез, дыхание, увеличение площади листа, светопоглощение, разделение биомассы, а также скорость и продолжительность наполнения зерна, являются общими (Yang et al., 2004).

    Чтобы учесть различия в исходной почвенной воде во время посева по годам, моделирование богарных культур было начато сразу после уборки предшествующей культуры, предполагая, что 50% доступной растениям почвенной влаги на основе Grassini et al. (2009). Покрытие поверхности почвы пожнивными остатками при уборке предшествующей культуры было установлено на уровне 50%, чтобы отразить большое количество незерновой надземной биомассы, оставленной предыдущей культурой, и большую долю посевных площадей кукурузы, где применяется нулевая или консервирующая обработка почвы (Horowitz et al. ., 2010). Предполагалось, что поверхностный сток пренебрежимо мал, чтобы отразить предпочтение производителей избегать участков с большим уклоном для выращивания кукурузы, а также широкое внедрение методов консервирующей обработки почвы и нулевой обработки почвы, которые значительно сокращают сток. Поскольку преобладающими севооборотами являются 2-летний соево-кукурузный и непрерывно-кукурузный севообороты, потенциал урожайности кукурузы моделировался для всех лет, для которых были доступны погодные данные. Поскольку разница между фактической и оптимальной популяцией растений незначительна (если вообще существует), моделирование основывалось на диапазоне оптимальной популяции растений, о котором сообщили местные агрономы для каждой буферной зоны.Моделирование предполагало отсутствие ограничений роста сельскохозяйственных культур за счет питательных веществ и снижения урожайности из-за сорняков, вредителей и болезней.

    Фактор, который не учитывается имитационной моделью сельскохозяйственных культур и, вероятно, положительно повлияет на урожайность богарного земледелия (особенно в засушливые годы), – это водоснабжение с выступающих грунтовых вод в центральных и восточных районах Кукурузного пояса. Пять независимых источников информации использовались для определения буферов RWS с вероятным влиянием поднятых уровней грунтовых вод на урожайность с ограниченными водами: (i) данные о глубине до уровня грунтовых вод из gSSURGO (сотрудники почвенной разведки NRCS), (ii) карты на плитке недр- распределение осушенных площадей в США (Sugg, 2007), (iii) консультации с местными агрономами, (iv) данные из сетей неглубоких скважин с грунтовыми водами ( e.грамм. , http://isws.illinois.edu/warm/groundwater/), и (iv) тенденции фактической урожайности в этих местах ( т.е. , высокая урожайность с небольшими межгодовыми колебаниями, несмотря на контрастирующие различия в количестве осадков) . Следуя этому подходу, мы определили 19 буферных зон RWS в центральных и восточных районах Кукурузного пояса, где «подпочвенное орошение», скорее всего, окажет положительное влияние на богарные поля. Мы исходили из того, что вода не является лимитирующей для полей, расположенных на участках с наличием грунтовых вод в пределах корнеобитаемой глубины почвы в течение вегетационного периода.На этих 19 RWS были выполнены отдельные симуляции для сред с ограниченными водными ресурсами (отсутствие влияния уровня грунтовых вод) и без ограничений по водным ресурсам (почвы с уровнем грунтовых вод в пределах глубины корнеобитаемой почвы в течение вегетационного периода кукурузы), и результаты были взвешены на основе их относительных значений. доля посевной площади кукурузы. В случае орошаемых культур на юге Великих равнин (ОК, Техас и юго-восток Канзаса) максимальная температура в пик вегетационного периода была снижена на 0,5ºC, чтобы учесть «охлаждающий» эффект, связанный с частыми поливами в этом регионе.Наконец, смоделированные Yp и Yw для северных местоположений в ND, SD, MN и WI были относительно низкими, и результирующий разрыв урожайности был небольшим ( ок. 10% смоделированного потенциального урожая). Мы подозреваем, что потенциальные урожаи выше, чем предсказывает текущая гибридно-кукурузная модель, возможно, потому, что текущий триггер для убийственных заморозков слишком консервативен.

    При моделировании использовались данные о погоде, почве и управлении, полученные для каждого RWS. Для каждого RWS были смоделированы все выбранные типы почвы, а затем взвешены по их относительной пропорции для получения среднего значения Yw на уровне буферной зоны RWS.Контроль качества результатов проводился в соответствии с рекомендациями Grassini et al. (2015). Средневзвешенная фактическая урожайность была рассчитана на основе зарегистрированной фактической урожайности, отдельно для богарных и орошаемых культур, для округов, совпадающих с буферной зоной, и относительного вклада каждого округа в общую посевную площадь сельскохозяйственных культур в буферной зоне. В тех штатах центральной и восточной части Кукурузного пояса, где фактические урожаи не дезагрегированы по водному режиму, но орошение может по-прежнему иметь важное значение в некоторых конкретных районах ( e.грамм. центральный Висконсин, центрально-восточный штат Иллинойс, южный штат Мичиган и северный штат Индии), округа с большими орошаемыми площадями не были включены в расчет фактической урожайности богарных земель на основе карт орошаемых посевных площадей (http://www.agcensus.usda.gov). /Publications/2012/Online_Resources/Ag_Atlas_Maps/Crops_and_Plants/). В каждом буфере RWS было не менее 5 округов (в среднем 10 округов на RWS). Показатели Yw и Yp в Атласе глобального разрыва доходности являются долгосрочными (более 20 лет) средними значениями.

    Разрыв в урожайности (Yg) рассчитывался как разница между долгосрочными средними Yw или Yp и средней (2005-2014 гг.) фактической урожайностью фермеров.Включение большего количества лет до 2005 года в расчет средней фактической доходности приведет к смещению оценки средней фактической доходности из-за сильной положительной тенденции развития технологий в США. Через несколько лет (2005 и 2012) сильная засуха поразила яровые культуры, и значительная часть посевных площадей кукурузы не была убрана в западной части Кукурузного пояса. Таким образом, фактическая урожайность зерна кукурузы, зарегистрированная за эти годы, представляет урожай из наиболее благоприятных условий для выращивания кукурузы в пределах каждого буфера RWS.Чтобы исправить эту погрешность, мы скорректировали фактические урожаи кукурузы на основе доли неубранных посевных площадей в пределах каждого буфера RWS.

    Моделирование сои

    Методы управления были получены для каждой буферной зоны RWS. В Кукурузном поясе дата посева, группа спелости сорта и норма высева были получены из большого набора данных производителей, включая данные об управлении более чем 8000 полей, засеянных соей в течение посевных сезонов 2014-2017 годов (Rattalino Edreira et al., 2017). Поздний срок посева является основной причиной дефицита урожая сои в Северо-Центральном регионе США; следовательно, мы получили дату посева для нашего моделирования из 5 процентиля распределения даты посева в каждом буфере, что обычно соответствовало посеву в конце апреля и начале мая. Использование средней даты посева привело бы к недооценке потенциала урожайности и разрыва урожайности. Для орошаемой сои в штате Арканзас мы использовали рекомендуемую дату посева и группу спелости сорта, чтобы максимизировать потенциал урожайности для круглосезонных орошаемых систем (Salmerón et al., 2016). В долине реки Миссисипи мы исключили двойную систему посевов, поскольку она составляет <15% орошаемой посевной площади сои (USDA NASS, период 2004-2008 гг.).

    Моделирование с использованием зрелости наиболее широко выращиваемой группы зрелости для региона, окружающего каждую RWS, было выполнено с использованием модели сои APSIM (v7.9) (Holzworth et al., 2014). Модель была ранее проверена на ее способность моделировать потенциальную урожайность сои в широком диапазоне условий в Кукурузном поясе США (Archontoulis et al., 2014, 2020, Ebrahimi-Mollabashi et al., 2019, Martinez-Feria et al., 2018) и оказались надежными при отображении ключевых взаимодействий G x E x M в широком диапазоне урожайности, от 1,5 до 6,5 Мг/га. -1 . Модель имеет набор общих групп зрелости (от MG 00 до MG 9, увеличение каждой группы на 0,5), аналогично гибридно-кукурузной модели, что означает минимальные требования пользователя. Для получения подробной информации о родовых сортах мы ссылаемся на Archontoulis et al., (2014). Мы настроили APSIM для сои, чтобы смоделировать производственную ситуацию с ограничением воды.Мы использовали модель водного баланса SoilWat (типовое ведро, Prober et al., 1998). Корни культур позволили вырасти до 1,5 м, что является средней максимальной глубиной для сои в центральной части кукурузного пояса США (Ordonez et al., 2018; Nichols et al., 2019). Гидрологические параметры почвенной воды разработаны с использованием класса текстуры, доступной для растений воды и уравнений педопереноса Сакстона и Ролза (2006). Чтобы учесть различия в исходной почвенной воде во время посева по годам, моделирование богарных культур было начато 1 января, предполагая 100% доступной растениям почвенной влаги.В APSIM водный баланс почвы обычно достигает равновесия в течение 2-3 месяцев. Остатки предыдущего урожая на 1 января принимались за кукурузу (количество 4 т сухого вещества/га). Влияние уровня грунтовых вод на урожайность учитывалось так же, как и при моделировании кукурузы. Вкратце, мы исходили из того, что вода не является лимитирующей для тех полей, которые расположены на участках с наличием грунтовых вод в пределах корнеобитаемой глубины почвы в течение вегетационного периода. Для RWS с наличием уровня грунтовых вод были выполнены отдельные симуляции для условий с ограниченными водными ресурсами (без влияния уровня грунтовых вод) и без ограничений по водным ресурсам (почвы с уровнем грунтовых вод в пределах корнеобитаемой глубины почвы в течение вегетационного периода кукурузы), а результаты были взвешены. исходя из их относительной доли посевных площадей кукурузы.

    Потенциал урожайности сои моделировался для всех лет, за которые были доступны погодные данные, при условии отсутствия ограничений роста урожая по питательным веществам. Для каждого RWS были смоделированы все выбранные типы почвы, а затем взвешены по их относительной пропорции для получения среднего значения Yw на уровне буферной зоны RWS. Средневзвешенная фактическая урожайность была рассчитана на основе зарегистрированной фактической урожайности, отдельно для богарных и орошаемых культур, для округов, совпадающих с буферной зоной, и относительного вклада каждого округа в общую уборочную площадь сельскохозяйственных культур в буферной зоне.В каждом буфере RWS было не менее 5 округов (в среднем 10 округов на RWS). Указанные Yw и Yp в Атласе являются долгосрочными (более 20 лет) средними значениями.

    Разрыв в урожайности (Yg) рассчитывался как разница между долгосрочными средними Yw или Yp и средней (2009-2018 гг.) фактической урожайностью фермеров. Включение большего количества лет до 2009 года в расчет средней фактической доходности приведет к смещению оценки средней фактической доходности из-за сильного восходящего тренда в области технологий в США. Как и в случае с кукурузой, Yp и Yw для некоторых мест на северной окраине региона были относительно низкими, а результирующий Yg мал.Мы подозреваем, что потенциальная урожайность выше, чем предсказывает текущая модель, возможно, потому, что текущий триггер старения листьев в результате повреждения холодом слишком консервативен.

    Моделирование пшеницы

    Методы управления были получены для каждой буферной зоны RWS. Средняя дата посева была получена из бюллетеней распространения, испытаний сортов и местных агрономов. Запрашиваемая информация включала: господствующие севообороты и долю каждого из них в общей уборочной площади, средние сроки посева, фактическую и оптимальную плотность насаждений.Предоставленные данные впоследствии были подтверждены другими национальными экспертами. Сорта озимой пшеницы на Великих равнинах, озимой пшеницы в Огайо и яровой пшеницы на севере Великих равнин имеют соответственно 82,25, 88,25, 80,17 биологических дней от сбора урожая до созревания с коэффициентом чувствительности к фотопериоду 0,00263, 0,00263 и 0,001467.

    Моделирование с использованием зрелости наиболее широко используемого сорта для региона, окружающего каждую RWS, было выполнено с использованием SSM Wheat (Soltani and Sinclair, 2012).Модель была ранее проверена на ее способность моделировать фенологию твердой красной озимой пшеницы и потенциал урожайности в широком диапазоне условий окружающей среды на юге Великих равнин США (Lollato et al., 2017; 2019) и оказалась надежной при отображении ключевых G x Взаимодействие E x M в широком диапазоне урожайности, полученной в 45 средах, в диапазоне от 1,5 до 8,5 Мг/га -1 . Калибровка и проверка модели SSM Wheat для фенологии и потенциальной урожайности других типов пшеницы в разных регионах (т.э., твердая красная яровая пшеница на севере Великих равнин США и мягкая красная озимая пшеница на востоке США) происходили против данных интенсивно управляемых испытаний пшеницы (Шон Конли, личное сообщение; Куинн и Стейнке, 2019) и тестов продуктивности сортов. Для твердой красной яровой пшеницы диапазон урожайности в проверочном наборе данных для 21 участка-года составлял 1,32-7,33 Мг/га -1 , а для мягкой красной озимой пшеницы он составлял 2,76-12,1 Мг/га -1 для 23 участков-лет. . Проверка модели показала общую среднеквадратичную ошибку ниже 5% для фенологии и ниже 20% для урожая зерна.

    Мы настроили SSM Wheat, чтобы смоделировать ситуацию с ограниченным водоснабжением. Корням культуры давали вырасти до 1,5 м, что является средней максимальной глубиной пшеницы на Великих равнинах в центральной части США (Awad et al. 2018). Гидрологические параметры почвенной воды были получены из уравнений педопереноса Saxton and Rawls (2006). Чтобы учесть различия в исходной влажности почвы во время посева по годам, либо моделировался рост и развитие предыдущей культуры (например, пшеницы, кукурузы или соевых бобов), а содержание влаги в почве при созревании урожая использовалось в качестве исходного содержания влаги в почве. для урожая пшеницы; либо моделировалась динамика почвенной влаги в течение предшествующего парового периода (~15 сут по кукурузе, ~3 м по пшенице или 14 мес).В обоих случаях для моделирования водного баланса использовалась модель SSM.

    Потенциальная урожайность пшеницы была смоделирована для всех лет, за которые были доступны погодные данные, при условии отсутствия ограничений роста урожая по питательным веществам. Для каждого RWS были смоделированы все выбранные типы почвы, а затем взвешены по их относительной пропорции для получения среднего значения Yw на уровне буферной зоны RWS. Яровая пшеница и озимая пшеница были смоделированы отдельно для двух станций в Монтане, которые включали оба типа пшеницы, и их результаты были взвешены в каждом буфере с использованием соотношения посевных площадей яровой и озимой пшеницы (USDA CDL 2017).Аналогичным образом была рассчитана средневзвешенная фактическая урожайность на основе зарегистрированной фактической урожайности (отдельно для яровой и озимой пшеницы) для округов, совпадающих с буферной зоной, и относительного вклада каждого округа в общую посевную площадь сельскохозяйственных культур в буферной зоне. В каждом буфере RWS было не менее 5 округов (в среднем 10 округов на RWS). Указанные Yw и Yp в Атласе являются долгосрочными (более 20 лет) средними значениями. Разрыв урожайности (Yg) рассчитывался как разница между долгосрочными средними Yw или Yp и средней (2009-2018 гг.) фактической урожайностью фермеров.

    Моделирование риса

    Потенциал урожайности оценивался путем моделирования с использованием модели урожая ORYZA (v3) (Bouman et al., 2001). Эта модель была выбрана из-за ее широкого использования и существующего объема работ, подтверждающих ее пригодность для различных систем возделывания риса. Требовалась дальнейшая калибровка и проверка этой модели для адекватного моделирования потенциальной урожайности риса для репрезентативных высокоурожайных сортов, типичных для типов, наиболее широко выращиваемых в основных рисопроизводящих регионах США, как описано в Espe et al.(2016). Чтобы свести к минимуму влияние различий между моделями, потенциал урожайности был смоделирован для каждой буферной зоны в течение 15-летнего периода времени во всех местах, кроме тех, что в Лос-Анджелесе, где имелись данные о погоде только за 13 лет. Долгосрочный средний потенциал урожайности в буферных зонах RWS и в совокупности для более крупных пространственных масштабов соответствовали процедурам GYGA.

    Для каждой буферной зоны средняя дата появления всходов, указанная агрономами штата, использовалась для начала моделирования. Анализы чувствительности были проведены для оценки влияния использования долгосрочной средней даты появления всходов, а не распределения дат появления всходов с центром в среднем, при этом наблюдались лишь незначительные различия в урожайности (абсолютная разница менее 0.25 Мг га -1 ; результаты не представлены). Поэтому средняя дата появления всходов была сочтена подходящей для моделирования потенциальной урожайности. Затем смоделированные годовые потенциалы урожайности усреднялись по буферной зоне для определения потенциала урожайности буферной зоны. Отдельные результаты моделирования перед усреднением проверялись на качество на наличие нереалистичных результатов или неудачных расчетов.

    Данные из базы данных USDA-NASS (USDA – Национальная служба сельскохозяйственной статистики, 2016 г.) использовались для определения фактической урожайности в каждой буферной зоне.Поскольку буферные зоны были построены без учета границ штатов или округов, данные на уровне округов были получены и агрегированы для получения оценок для каждой буферной зоны. Для этого средняя урожайность в буферной зоне рассчитывалась как средневзвешенное значение оценок по округам, где веса определялись долей убранной площади буферной зоны в каждом округе.

     

    Где Yk — средняя урожайность для буферной зоны k, µj — средняя зарегистрированная урожайность для округа j, n — количество округов с убранными акрами в буферной зоне k, aj — убранная площадь округа j в буферной зоне k, ak – общая убранная площадь в буферной зоне k.Чтобы свести к минимуму возможные смешанные эффекты тенденций урожайности с течением времени, использовались только самые последние отчетные данные (с 2010 по 2014 год). Оценки буферной зоны рассчитывались по годам, а затем усреднялись по годам, чтобы получить среднюю урожайность буферной зоны.

    † Мы благодарим Денниса Тоди (Государственный университет Южной Дакоты), Кена Шеринга (Университет Пердью), Рика Уэйна (Университет Висконсин-Мэдисон), Марка Сили (Университет Миннесоты), Дженни Аткинс (Программа WARM, Университет Иллинойса в Урбане). -Champaign), Daryl Herzmann (Университет штата Айова), Bill Sorensen и Natalie Umphlett (UNL) за их помощь в доступе к историческим ежедневным данным о погоде.

    Ссылки :

    Archontoulis SV, Miguez FE, Moore KJ, 2014. Методология и код оптимизации для калибровки фенологии короткодневных видов, включенных в модель APSIM PLANT: приложение к сое. Моделирование окружающей среды и программное обеспечение 62: 465–477.

    Архонтулис С.В., Кастеллано М.Дж., Лихт М.А., Николс В., Баум М., Хубер И., Мартинес-Ферия Р., Пунтел Л., Ордоньес Р.А., Икбал Дж., Райт Э.Е., Дитцель Р.Н., Хелмерс М., Ванлоок А., Либман М., Хэтфилд JL, Herzmann D, Córdova SC, Edmonds P, Togliatti K, Kessler A, Danalatos G, Pasley H, Pederson C, Lamkey KR, 2020.Прогнозирование урожайности сельскохозяйственных культур и динамики содержания азота в почве и растениях в кукурузном поясе США. Растениеводство, 1–18.

    Авад, В., Бирн, П.Ф., Рейд, С.Д., Комас, Л.Х. и Хейли, С.Д., 2018. Озимая пшеница Великих равнин различается по длине и диаметру корней в условиях засухи. Агрономический журнал, 110(1), 226-235.

    Боуман, Б., Кропфф, М., Туонг, Т., Воперейс, М., тен Берге, Х., ван Лаар, Х., 2001. Oryza2000: моделирование низинного риса, изд. Международный исследовательский институт риса.

    Коннор, Д.Дж., Лумис, Р.С., Кассман, К.Г., 2011. Экология сельскохозяйственных культур. Производительность и управление в сельскохозяйственных системах. Кембриджский университет Press, Кембридж, Великобритания.

    Эдвардс, Дж.Т., Карвер, Б.Ф., Хорн, Г.В. и Пэйтон, М.Е., 2011. Влияние двойного управления на урожайность зерна пшеницы. Crop Science, 51(5), 2181-2185.

    Эспе, М.Б., Ян, Х., Кассман, К.Г., Гилпарт, Н., Шарифи, Х., Линквист, Б.А., 2016. Оценка потенциала урожайности в высокоурожайных системах прямого посева риса в умеренном поясе США.Ф. Урожай. Рез. В печати . doi:10.1016/j.fcr.2016.04.003

    Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, статистические базы данных ФАО. 747 Доступно на http://faostat.fao.org/

    Grassini, P., Specht, JE, Tollenaar, M., Ciampitti, I., Cassman, KG, 2014. Высокоурожайные системы выращивания кукурузы и сои в Кукурузный пояс США. В: Физиология сельскохозяйственных культур (2-е издание), Садрас, В.О., Кальдерини, Д.Ф. (ред.). Академик Пресс, Сан-Диего.

    Грассини, П., ван Бассель, Л.Г.Дж., Ван Варт, Дж., Вольф, Дж., Классенс, Л., Ян, Х., Бугаард, Х., де Гроот, Х., ван Иттерсум, М.К., Кассман, К.Г., 2015. Насколько хорошо достаточно хорошо ? Требования к данным для надежного моделирования урожайности и анализа разрыва урожайности. Полевые культуры Res. 177, 49-63.

    Grassini, P., Yang, H., Cassman, K.G., 2009. Пределы продуктивности кукурузы в Западном кукурузном поясе: анализ моделирования для условий полного орошения и богарного земледелия. Агр. Лес 761 Метеор. 149, 1254-1265.

    Хольцворт, Д.П., Хут, Н. И., де Войл, П. Г., Цурчер, Э. Дж., Херрманн, Н. И., Маклин, Г., … Китинг, Б. А., 2014. APSIM-эволюция в направлении нового поколения моделирования сельскохозяйственных систем. Моделирование окружающей среды и программное обеспечение, 62, 327–350.

    Горовиц, Дж., Эбель, Р., Уеда, К., 2010 г. Беспахотное земледелие – это растущая практика. Бюллетень экономической информации USDA-ERS № 70.

    Эбрахими-Моллабаши Э., Хут Н.И., Хольцвот Д.П., Ордонез Р.С., Хэтфилд Дж.Л., Хубер И., Кастеллано М.Дж., Архонтулис С.В., 2019.Улучшение APSIM для моделирования воздействия чрезмерной влажности на рост корней. Исследование полевых культур 236: 58–67.

    Fischer, R.A., 2015. Определения и определение урожайности, дефицита урожайности и темпов изменений. Ф. Урожай. Рез. 182, 9–18. doi:10.1016/j.fcr.2014.12.006

    Лю, Х., Андресен, Дж., Ян, Х., и Нийоги, Д., 2015. Калибровка и валидация гибридной модели кукурузы для регионального анализа и применение над Кукурузным поясом США. 802 Взаимодействия Земли. 19, 1-16.

    Ливзи, Дж.и Л. Форман. 2004. Характеристики и производственные затраты рисовых ферм США. Департамент сельского хозяйства США. Статистический бюллетень. 974-7.

    Лобелл, Д.Б., Кассман, К.Г., Филд, К.Б., 2009 г. Недостачи урожая: их значение, масштабы и причины. Анну. Преподобный Окружающая среда. Ресурс. 34, 179–204. doi:10.1146/annurev.environ.041008.093740

    Lollato, R.P., Edwards, J.T., Ochsner, T.E., 2017. Метеорологические пределы урожайности озимой пшеницы в США. С . юг Великих равнин. Ф. Урожай. Рез. 203, 212–226.https://doi.org/10.1016/j.fcr.2016.12.014

    Лоллато, Р.П., Руис Диас, Д.А., ДеВольф, Э., Кнапп, М., Петерсон, Д.Э. и Фриц, А.К., 2019. Агрономические методы сокращения разрывов в урожайности пшеницы: количественная оценка прогрессивных производителей. Crop Science, 59(1), 333-350.

    Мартинес-Ферия Р; Кастеллано М; Дитцель Р; Хелмерс М; Либман М; Хубер I; Archontoulis SV, 2018. Объединение подходов, основанных на выращивании и почве, для оценки эффективности использования азота в системе и компромиссов. Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда 256: 131-143

    Морелл Ф.Дж., Ян Х.С., Кассман К.Г., Ван Варт Дж., Элмор Р.В., Лихт М., Коултер Дж.А., Чампитти И.А., Питтельков С.М., Броудер С.М., Томисон П., Лауэр Дж., Грэм C, Massey R, Grassini P (2016) Можно ли использовать имитационные модели урожая для прогнозирования урожайности кукурузы на местном и региональном уровнях и общего производства в США.S. Кукурузный пояс? Исследования полевых культур (в печати) doi 10.1016/j.fcr.2016.04.004

    Николс, В., Ордоньес, Р.А., Кастеллано, М.Дж., Либман, М., Хэтфилд, Дж.Л., Хелмерс, М., … Архонтулис, С.В. (2019). Вертикальное распределение корней кукурузы и сои в Айове, США. Plant and Soil, 444, 225–238

    Ordóñez, RA, Castellano, MJ, Hatfield, JL, Helmers, MJ, Licht, MA, Liebman, M., Dietzel, R., Martinez-Feria, R., Iqbal, Дж., Пунтель Л.А., Кордова С.К., Тольятти К., Райт Э.Э., Архонтулис С.В., 2018. Скорость и максимальная глубина фронта корней кукурузы и сои в Айове, США. Полевые культуры Res. 215, 122-131.

    Payero, J.O., Klocke, N.L., Schneekloth, J.P., Davison, D.R., 2006. Сравнение стратегий орошения для кукурузы с поверхностным орошением в Западно-Центральной Небраске. ирриг. науч. 24, 817 257-265.

    Петерсон Г.А., Шлегель А.Дж., Танака Д.Л. и Джонс, О.Р., 1996. Эффективность использования осадков в зависимости от систем земледелия и обработки почвы. Журнал производственного сельского хозяйства, 9 (2), 180-186.

    Проберт, М.Е., Даймс, Дж.П., Китинг, Б.А., Далал, Р.К., и Стронг, В.М. (1998). Модули воды и азота APSIM и моделирование динамики воды и азота в паровых системах. Сельскохозяйственные системы, 56, 1–28.

    Куинн Д. и К. Стейнке. 2019. Мягкая красная и белая озимая пшеница Реакция на интенсивное управление. Агрономический журнал 111, вып. 1: 428-439.

    Ратталино Эдрейра, Дж.И., Муртцинис, С., Конли, С.П., Рот, А.С., Чампитти, И.А., Лихт, М., Кандел, Х., Киверига, П.М., Линдси, Л.Е., Мюллер, Д.С., Наив, С.Л., Нафцигер, Э., Шпехт, Дж.Э., Стэнли, Дж., Статон, М.Дж., Грассини, П., 2017. Оценка причин пробелы в урожайности в сельскохозяйственных районах с разнообразием климата и почв. Агр. Для. метеорол. 247, 170-180.

    Салмерон, М., Гбур, Э.Э., Бурланд, Ф.М., Бюринг, Н.В., Эрнест, Л., Фричи, Ф.Б., Голден, Б.Р., Хэткоут, Д., Лофтон, Дж., МакКлюр, А.Т., Миллер, Т.Д., Нили К., Шеннон Г., Удейгве Т.К., Вербри Д.А., Вориес Э.D., Wiebold, W.J., Purcell, L.C., 2016. Реакция урожайности на дату посева среди групп спелости сои для орошаемого производства на Среднем Юге США. Растениеводство. 56, 747–759.

    Soltani, A., Sinclair, T.R., 2012. Моделирование физиологии развития, роста и урожайности сельскохозяйственных культур. CAB International, Кембридж, Массачусетс.

    >Сотрудники по исследованию почвы, Служба охраны природных ресурсов, Министерство сельского хозяйства США. Веб-обзор почвы. Доступно на сайте http://websoilsurvey.nrcs.usda.gov/

    Sugg, Z., 2007. Оценка дренажа ферм в США: может ли ГИС дать более точную оценку степени подземного дренажа? Институт мировых ресурсов, Вашингтон, округ Колумбия [онлайн WWW]. Доступный URL-адрес: http://pdf.wri.org/assessing_farm_drainage.pdf

    Staggenborg, S.A., Whitney, D.A., Fjell, D.L. и Shroyer, J.P., 2003. Нормы высева и азота, необходимые для оптимизации урожайности озимой пшеницы после зернового сорго и сои. Агрономический журнал, 95 (2), 253-259.

    USDA–Национальная служба сельскохозяйственной статистики (NASS), 2000–2014 гг.Быстрая статистика 2.0. 843 Доступно по адресу: http://quickstats.nass.usda.gov/

    van Bussel, LGJ, Grassini, P., Van Wart, J., Wolf, J., Claessens, L., Yang, H., Boogaard , Х., де Гроот, Х., Сайто, К., Кассман, К.Г., Ван Иттерсум, М.К., 2015. От поля к атласу: масштабирование оценок разрыва урожайности в зависимости от местоположения. Полевые культуры Res, 117, 853 98-108.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.