一組超過(guò)150份來(lái)自美國(guó)及其他地區(qū)的數(shù)據(jù)顯示,以特定比例攝取關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)的生產(chǎn)系統(tǒng)可以帶來(lái)玉米的高產(chǎn)——氮和磷的比例是5:1,氮和鉀的比例是1:1,不考慮玉米的產(chǎn)地,高產(chǎn)與營(yíng)養(yǎng)元素?cái)z取比例直接相關(guān)。
“農(nóng)業(yè)科學(xué)家往往重視氮素的作用,將其視為增產(chǎn)的一種手段,但是這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了營(yíng)養(yǎng)均衡更為重要。”普渡大學(xué)農(nóng)學(xué)教授tonyvyn說(shuō),“如果不能提供充分均衡的營(yíng)養(yǎng),產(chǎn)量將無(wú)法持續(xù)增加,食品安全也將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。”
一直以來(lái),美國(guó)主要依賴氮肥來(lái)提高玉米的產(chǎn)量,在vyn看來(lái),種植者也不應(yīng)該輕視磷、鉀等其他營(yíng)養(yǎng)元素的作用。
“種植者應(yīng)該像關(guān)注氮素一樣關(guān)注玉米可獲得的鉀的數(shù)量,”vyn說(shuō),“玉米對(duì)氮和鉀的需求是一樣的,我們要關(guān)注氮和鉀的均衡。這是我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中最大的不足,特別是在東部玉米種植帶。”
美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)的農(nóng)學(xué)助理教授lgnaciociampitti說(shuō),在世界范圍內(nèi)縮小玉米產(chǎn)量的差距,即挖掘特定土壤和氣候條件下的生產(chǎn)潛力的最主要障礙在于,肥料的費(fèi)用高且難以獲取,以及缺乏土壤中固有營(yíng)養(yǎng)物。
“從全球來(lái)看,營(yíng)養(yǎng)均衡攝取對(duì)增產(chǎn)效果顯著,”ciampitti說(shuō),“美國(guó)之外的種植者也應(yīng)該重視建立兼顧最優(yōu)種植日期、種植密度和害蟲管理等因素的綜合管理系統(tǒng)。”
這項(xiàng)研究揭示了美國(guó)與其他地區(qū)在土壤的氮供給上的顯著差別。舉例來(lái)說(shuō),在沒(méi)有額外氮肥料供給的條件下,美國(guó)種植的玉米平均每英畝攝取120磅氮肥,相比之下,其他地區(qū)種植的玉米平均每英畝只攝取52磅氮肥。vyn認(rèn)為,美國(guó)土壤中氮的高含量與多種因素相關(guān),比如土壤中固有的較大量的有機(jī)物、玉米帶施肥的歷史以及超級(jí)玉米雜交品種的使用。
盡管美國(guó)土壤中氮的含量更高,但是美國(guó)的玉米在吸收氮肥料時(shí)并沒(méi)有比其他地區(qū)更有效率,氮素營(yíng)養(yǎng)效率這個(gè)測(cè)量植物(地表以上)吸收土壤中氮素多少的指標(biāo)在美國(guó)和其他地區(qū)都是48%。
vyn認(rèn)為,美國(guó)玉米的氮素營(yíng)養(yǎng)效率之所以不高于其他地區(qū),部分原因在于:越來(lái)越多的肥料使用量會(huì)導(dǎo)致“回報(bào)率下降”,肥料使用越多,從玉米中提取同比例的營(yíng)養(yǎng)也更困難。
“優(yōu)化氮肥使用的時(shí)間和發(fā)展氮素的替代資源或許能夠提高美國(guó)玉米生產(chǎn)系統(tǒng)的回報(bào)效率。”vyn說(shuō)。
1976年至2012年的數(shù)據(jù)顯示,雖然玉米以更高的密度種植,但是單個(gè)玉米吸收利用的氮素、鉀素和磷素的效率是相對(duì)穩(wěn)定的。
“從單個(gè)植株來(lái)看,相比于之前,玉米作物并沒(méi)有吸收更多的養(yǎng)分,”ciampitti說(shuō),“因?yàn)榉N植得更為緊密,它們可能還吸收了更少的養(yǎng)分,不過(guò)它們以同樣的養(yǎng)分?jǐn)z取生產(chǎn)了更多的果實(shí)。”
不過(guò),vyn表示,種植者需要注意收獲時(shí)節(jié)土壤中養(yǎng)分的減少,維持土壤養(yǎng)分的含量,確保未來(lái)的產(chǎn)量不受影響。
“種植者不應(yīng)該過(guò)于依賴現(xiàn)代基因技術(shù)來(lái)增產(chǎn),而應(yīng)花費(fèi)相當(dāng)?shù)呐θケ3种参锷L(zhǎng)季節(jié)中均衡營(yíng)養(yǎng)的獲取。”