افزایش تاریخی در عملکرد ذرت: این در ریشه است

یکی از مهم ترین پیشرفت ها در رشد کشاورزی در دوران مدرن، افزایش مستمر و قابل توجه عملکرد ذرت طی 80 سال گذشته در کمربند ذرت ایالات متحده بوده است.

این پیشرفت فوق‌العاده عملکرد هم با پرورش هیبریدهای بهبود یافته و هم با توانایی رشد آنها با تراکم افزایش یافته مرتبط است. در یک مطالعه جدید که در شماره ژانویه و فوریه مجله Crop Science منتشر شده است، محققان اهمیت تأثیر برگ ها و ریشه ها را بر این افزایش چشمگیر عملکرد در ایالات متحده بررسی کرده اند. S. Corn Belt، و دریافتند که ساختار ریشه ممکن است کلید درک چگونگی رشد موثر این محصولات باشد.

یکی از تغییرات مرتبط در ویژگی‌های این محصولات ذرت، زاویه برگ‌های صاف‌تر است که به دلیل ایجاد کارایی بیشتر در تبدیل نور فرودی به زیست توده شناخته شده است. در طول سال‌ها، مطالعات دقیق نشان داده‌اند که افزایش زیست توده کل انباشته شده از طریق فتوسنتز پایدار یکی از عوامل کلیدی توضیح دهنده افزایش بازده است.

با این حال، برخی مطالعات همچنین نشان داده اند که تغییرات در سیستم ریشه نیز تأثیر دارد، زیرا هیبریدهای جدیدتر در استخراج آب خاک از عمق نیمرخ خاک مؤثرتر به نظر می رسند. شواهدی وجود دارد که نشان می دهد هیبریدهایی با زاویه ریشه باریکتر این قابلیت را دارند. همچنین قابل قبول است که کاهش زاویه ریشه همراه با رشد گیاهان در تراکم بالاتر می تواند باعث افزایش تجمع زیست توده شود. سیستم های ریشه با اشغال بهتر خاک در عمق می توانند آب بیشتری برای حفظ افزایش زیست توده استخراج کنند.

تیمی از دانشمندان از استرالیا و ایالات متحده به رهبری پروفسور گریم هامر از دانشگاه کوئینزلند (UQ)، این مطالعه را بر روی برگ ها و ریشه های ذرت به عنوان بخشی از پروژه پیوند شورای تحقیقات استرالیا با پایونیر انجام دادند. Hi-Bred International. این پروژه شامل دانشمندانی از UQ، دپارتمان صنایع اولیه کوئینزلند و پایونیر بود.

رویکرد آنها شامل استفاده از فناوری‌های شبیه‌سازی رایانه گیاهی مجازی بود. آنها یک مدل محصول پیشرفته را برای در نظر گرفتن اثرات شناخته شده بر رشد محصول مرتبط با تغییر حالت برگ و/یا معماری سیستم ریشه اصلاح کردند. آنها سپس پیامدهای عملکرد را برای سایت‌های نماینده در کمربند ذرت ایالات متحده برای مجموعه‌ای از "هیبریدهای فرضی" که در ویژگی‌های برگ و ریشه متفاوت بودند، شبیه‌سازی کردند.

این مطالعه نشان داد که روند تاریخی عملکرد ذرت و ارتباط آن با تراکم بوته بالاتر به احتمال زیاد با تغییر در معماری سیستم ریشه مرتبط بود تا تغییر در نعوظ برگ.در حالی که انواع برگ‌های بلندتر می‌توانند در برخی موقعیت‌های پرمحصول به این اثر کمک کنند، تغییرات در سیستم‌های ریشه برای افزایش جذب آب خاک در عمق اثر غالب را داشت. نتایج شبیه‌سازی‌های انجام‌شده برای هیبریدهای فرضی که از نظر ویژگی‌های سیستم ریشه متفاوت بودند، با مجموعه‌ای از آزمایش‌های مزرعه‌ای که پاسخ عملکرد به تراکم را برای هیبریدهای آزاد شده در 20 سال گذشته گزارش کردند، مطابقت داشت.

هامر می‌گوید: «استفاده از مدل‌های محصول پویا به ما کمک کرد تا فراتر از تفاوت‌های آشکار بین هیبریدها در این سری زمانی افزایش عملکرد نگاه کنیم. "این ما را قادر ساخت تا بر روی فرآیندهای محرک رشد محصول تمرکز کنیم که باید مسئول این اثرات باشد. واضح است که همانطور که به جلو می رویم، باید بیشتر به سیستم های ریشه و نحوه جذب آب نگاه کنیم.»

در این مطالعه، مقدار اضافی آب مورد نیاز برای افزایش عملکرد تاریخی 6 تن در هکتار حدود 270 میلی متر برآورد شد. تحقیقات بیشتری لازم است تا مشخص شود که آیا این موضوع اکنون محصول ذرت را در نزدیکی محدودیت منابع آب قرار داده است یا اینکه فرصتی برای پیشرفت عملکرد با بهبود بیشتر در جذب آب وجود دارد.