Proc. Natl Acad. Sci.丨气候和作物栽培，而不是遗传学，支撑了最近在有利环境中玉米产量的增长

论文内容

研究背景：

目前，人口和经济的增长趋势将要求大幅提高现有生产区的主粮作物产量，以避免自然生态系统向农田的转变。然而，有证据表明，世界上一些高产种植系统的产量增长放缓，甚至出现产量停滞，包括中国和加利福尼亚州（美国）的水稻和西北欧的小麦。因此，了解近几十年来推动作物产量增长的因素对于为未来公共和私营部门在农业研发方面的投资提供信息，以实现适当的产量增长率至关重要。美国的玉米产量约占全球玉米产量的三分之一。由于育种和农艺管理的改进，美国玉米的平均产量在过去几十年中稳步增加。由于气候、管理实践、遗传育种及其相互作用的混杂影响，很难解释产量趋势的原因。因此本研究使用一种新的方法，将农民所报告的数据和作物建模相结合，以确定世界上最大的灌溉玉米生产领域中玉米产量增加的驱动因素。

研究内容：

在本研究中，采用了三个自然资源区（NRD）收集的数据：Lower Niobrara、Tri Basin和Upper Big Blue，试验数据是在2005-2018年内收集的，主要包括每日太阳辐射、温度、以及每个试验地点的年度数据（田地位置、玉米产量、氮肥用量、灌溉量和田间管理实践）。采用Hybrid-Maize model评估在管理良好的灌溉玉米作物中产量增加的驱动因素。最后，将遗传改良带来的产量增加评估计为整体技术产量增加与农艺管理带来的产量增加之间的差异。

结果表明，从2015-2018年，三个区域的产量潜力范围为15.3~16.3 Mg ha-1，气候驱动的产量增加占该时期总产量的48%，52%的产量增加是由改良后的遗传因素和农艺技术所驱动。对气候因素进行进一步的分析发现，在2005-2018年的研究期间，三个地区的产量趋势一致，灌浆期间的累积太阳辐射呈上升趋势（P<0.01），这在很大程度上解释了气候驱动的玉米产量增加。此外，随着时间的推移，灌浆期持续时间的稳定增加（P<0.01）导致更高的累积太阳辐射，而每日太阳辐射没有明显增加（P>0.05），较长的籽粒灌浆持续时间是由开花和/或籽粒灌浆期间Tmax的下降趋势和/或营养期Tmin和/或Tmax的上升趋势驱动的，从而导致营养期的持续时间较短。

研究结论：

研究发现，2005-2018年，近一半的产量增长归因于这一时期有利的气候趋势。此外，分析结果发现，另一半的产量增加与农艺管理技术和改良杂交品种的广泛使用有关，但玉米产量潜力的遗传改良增益率不到产量增益的三分之一，考虑到公共和私营部门对玉米遗传改良研究和开发的投资远大于其他作物，这一发现令人担忧。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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