内布拉斯加州中西部灌溉大豆和旱地玉米的播种建议
第1部分-灌溉大豆:种植日期、行距、播种率和氮肥管理
连续玉米是内布拉斯加州西南部最常见的灌溉作物序列。虽然轮种其他作物,如大豆,可以缓解连续玉米的一些生产问题,并经常提高明年的玉米产量,但在这一地区,大豆的大规模采用还不容易。根据美国农业部农业服务局的种植面积数据,内布拉斯加州西南部的农民平均每五年种植一次灌溉大豆。
内布拉斯加州西南部的农业文化是围绕着玉米发展的,这通常会阻止种植者在更理想的条件下种植大豆。例如,通常优先种植玉米,大豆以30英寸的行带状种植,播种率通常为160000粒/ac。此外,在没有充分了解何时何地需要氮(N)的情况下,用氮(N)进行的晚季化学研究非常普遍(Stepanovic等人,2018a)
本研究旨在探讨种植日期、行距、播种量和氮肥管理对内布拉斯加州西南部灌溉大豆产量和产量构成因素的影响。
两个研究地点的特点
该研究于2018年在珀金斯县的两个地点(Kemling和Stumpf农场)进行。Kemling农场的主要土壤类型为玫瑰花蕾壤土;在Stumpf农场,是Kuma淤泥壤土。在Kemling农场,在种植之前,整个田地都被翻成了圆盘;在Stumpf农场,大豆被免耕播种。在这两个地区,以前的作物都是玉米。除研究处理外,大豆的种植遵循UNL农艺和灌溉建议。
2018年的季节性降水量(5-10月)比30年平均值高6.5英寸,尤其是在季节初期(图1),导致结壳和大豆发芽问题。此外,两个地点都发生了两次冰雹事件。第一次冰雹发生在5月25日,导致早期种植大豆的林分减少。第二次冰雹事件发生在8月中旬,在Stumpf农场造成20%的冰雹伤害,在Kemling农场造成5%的冰雹伤害。
籽粒产量结果
总体而言,Stumpf农场的粮食产量低于Kemling农场,主要是由于土壤压实和冰雹伤害的影响更大。在Stumpf农场,凉爽潮湿的春天加上大豆直接播种(免耕)导致了侧壁压实、土壤结皮和早期生长发育问题。Kemling农场的圆盘土壤干得更快,创造了更好的播种条件,更少的侧壁压实,因此更少的结壳问题和早期季节植物生长(Jasa, 2010)。
在这两个地点,最好的大豆产量都是在种植早期(5月1日)和较窄的行距(15英寸)观察到的,而较高的播种率没有任何可测量的产量增加,无论地点和使用的做法如何。
在Kemling农场,早期种植的大豆受益于种植前以5吨/英亩的比例施用堆肥,产量高达107 bu/ac。然而,在种植后期,由于产量下降到28-41 bu/ac,没有观察到这种趋势。在Stumpf农场,在R5(起始种子)化学施用50磅N/ac并没有导致产量增加。
大豆产量构成因素是什么?它们为什么重要?
粮食产量由几个组成部分组成,如果单独分析,可以让我们更好地了解它们对整体粮食产量的贡献。尽管两个试验点的粮食产量存在差异,但产量与产量构成因素之间的关系基本一致。表1总结了各站点平均的相关系数。相关系数的符号r表示关系的性质(正或负),系数的大小(从0到1)表示线性关系的强度。
谷物产量与植株/ac、种子/pod和种子重量之间的相关性不显著(表1),表明:
- 植物种群的变化对粮食产量没有影响
- 籽粒产量的差异对种子/荚数和/或种子重量没有影响。
条款 | 粮食产量(bu/ac) | 种植日期 | 植物/英亩 | 节点/工厂 | 分支机构/工厂 | 豆荚/植物 | 种子/豆荚 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
种植日期 | -0.83* | ||||||
植物/英亩 | -0.01 | 0.32* | |||||
节点/工厂 | 0.58* | -0.58* | -0.28* | ||||
分支机构/工厂 | 0.50* | -0.52* | -0.30* | 0.41* | |||
豆荚/植物 | 0.42* | -0.62* | -0.62* | 0.54* | 0.61* | ||
种子/豆荚 | -0.14 | 0.21 | 0.07 | 0.04 | 0 | -0.30* | |
种子重量 | 0.19 | -0.1 | 0.02 | 0.09 | 0.28 | 0.14 | 0.14 |
*相关系数在5%水平上显著。系数的符号表示关系的性质(正+或负-),而系数的大小(从0到1)表示线性关系的强度。
为什么种植日期很重要
先前UNL对内布拉斯加州东部大豆的研究表明,5月1日后大豆种植每延迟一天,可能会发生0.25-0.63 bu/ac的产量损失,具体取决于年份。(Elmore等人,2014年;Specht等人,2012年)在我们在内布拉斯加州西南部进行的一年研究中,我们发现Kemling农场的日产量惩罚为1.40 bu/ac/天,Stumpf农场的日产量惩罚为0.64 bu/ac/天(图3)。
在产量构成中,节点/植株、分枝/植株和荚果/植株均与种植日期呈负相关(表1),表明随着种植日期的推迟,每株大豆植株产生的节点、分枝和荚果较少(图3)。
为什么行间距很重要
总的来说,大豆种植在较窄的行中产量更好。在Kemling农场,在早期种植时观察到15英寸行的8 bu/ac产量优势,而在后期种植时,窄行没有产量优势(图4)。在Stumpf农场,种植早期和后期行数较窄,产量优势分别为11和6 bu/ac。这在很大程度上与我们之前的农场研究结果一致,该研究表明,与30英寸行相比,3-13 bu/ac增加了15英寸(Stepanovic等人,2018b)。
窄播不影响大豆节的发育;然而,我们确实观察到分枝增强,因此每株植物的豆荚数量增加。位于侧枝上的额外豆荚极大地促进了较窄行的产量增加(数据未显示)。
为什么播种率不如其他因素重要
Kemling和Stumpf农场的大豆产量对植物种群的变化没有反应。尽管大豆以90000到140,000个活种子/ac的速度播种,但实际收获数量(植物/ac)在Kemling农场为30000到120,000株/ac,在Stumpf农场为20000到110,000株/ac。这两个地点的林分减少是由于早期季节结壳问题和冰雹伤害。
大豆产量对种群增长的响应不足可能是由于大豆植株之间竞争加剧。增加植株数量会导致大豆单株产生更少的分枝、豆荚和种子,从而降低产量(图5)。
这一切都是为了更有利可图
总之,当作物提前播种(0.64-1.40 bu/ac/天)和在较窄的行中播种(最高11 bu/ac产量优势)时,大豆产量潜力增加。这一产量潜力在较低的播种率和不补充晚季氮肥的情况下可以实现。
在内布拉斯加州西部,大豆播种被推迟到灌溉玉米种植后,并以160000粒/年的速度在30英寸的行中播种,这种情况并不少见。假设玉米晚播的产量惩罚低于大豆,通常种植的大豆英亩数较少,且大豆的市场价格(8.00美元/桶)价格高于玉米(3.30美元/桶),我们概述了采用以下做法的潜在节约:
- 大豆播种时间比传统播种时间提前10天,玉米播种时间也比传统播种时间提前10天——每公顷48 - 112美元;
- 在15英寸而不是30英寸的行中播种大豆,产量适度增加3 bu/ac–$24/ac;
- 将播种率从160000粒/英亩降至120000粒-每英亩15美元;和
- 用50磅N/ac消除后期化学污染–20美元/ac。
在这四个生产因素中,早期种植是该地区大豆种植者最容易忽视的一个因素,因此失去了大幅提高利润率的机会。因此,真正的问题是,我们应该首先在内布拉斯加州西南部种植什么:玉米还是大豆?答案是:大豆。
真正的问题是,为了在内布拉斯加州西南部实现最佳盈利,我们应该首先种植什么:玉米还是大豆?
答案是大豆。
我们可以从爱荷华州立大学的研究中寻找支持数据(Klein,2009)。4月20日至5月5日种植的玉米产量潜力达到100%。5月20日前种植的玉米仍能实现99%的产量潜力,这取决于年与年之间的变化。在这项为期三年的研究中,只有一次显著减产,即玉米种植日期延长到5月底或6月。在2018年的内布拉斯加州西南部研究中,我们观察到5月1日后种植的玉米的日产量惩罚为0.5-1.0 bu/ac/天(Stepanovic,2018;一年数据)。
我们强烈建议Nebraska西部的大豆种植者评估他们的播种和生育做法,并考虑实施可能导致更有利的作物产量的变化。
致谢
我要感谢我的实习生Nemanja Arsenijevic和Zaim Ugljic,以及我们的兼职技术员Justin Richardson在这个项目上的辛勤工作。我们也感谢吉姆和特洛伊·凯姆林,他们允许我们在他们的农场进行这项研究。最后,我们感谢内布拉斯加州大豆委员会。没有他们的财政支持,这个项目就不可能实现。
参考文献
Stepanovic Strahinja, Arsenijevic Nemanja, ugly jic Zaim. 2018a。内布拉斯加州西部灌溉大豆是否有必要进行晚季氮肥施肥?内布拉斯加作物扩展观察,链接://www.p-p-f.com/2018/late-season-n-soybeans
Stepanovic Strahinja,Thompson L.,Glewen K.2018b。行Spacng如何影响内布拉斯加州西南部的灌溉大豆。内布拉斯加州扩展作物观察,链接://www.p-p-f.com/2018/how-row-spacng-affects-irrigated-soybean-southwest-nebraska
Stepanovic Strahinja 2018 c。内布拉斯加州西部旱地玉米杂交选择、种植日期和播种率的影响。内布拉斯加作物扩展观察,链接://www.p-p-f.com/2018/dryland-corn-western-nebraska
Jasa保罗。2010。种植时避免侧壁压实的建议。内布拉斯加作物扩展观察,链接://www.p-p-f.com/unl-cropwatch-april-16-2010-recommendations-avoiding-sidewall-compaction-planting
Elmore Roger,Specht J.,Rees J.,Grassini P.,Glewen K.2014。为什么提早种植大豆可以提高产量潜力。内布拉斯加州扩展作物观察,链接://www.p-p-f.com/why-planting-soybean-early-improves-yield-potential
斯派克特·吉姆、里斯·J.、佐贝克·G.、格莱文·K.、范德维尔·B.、施耐德·J.、瓦尔纳·D.、维纳莱克·A。。2012大豆种植日期-时间和原因。内布拉斯加州支线Cicrular EC145,连接:http://extensionpublications.unl.edu/assets/pdf/ec145.pdf
克莱恩·鲍勃。2009玉米种植日期如何影响产量。内布拉斯加州扩展作物观察,链接://www.p-p-f.com/how-corn-planting-date-can-affect-yield
第2部分-旱地玉米:杂交选择、种植日期和播种率
在内布拉斯加州西部,玉米是旱地作物轮作的关键部分,通常作为连续玉米或冬小麦后种植,进行三年冬小麦-玉米休闲轮作。许多农民优先种植灌溉土地,通常将旱地玉米的种植推迟到美国农业部风险管理局的最终种植日期(5月25日)之后,以获得全额保险。
内布拉斯加州实行5月25日的种植截止。内布拉斯加州西部的许多玉米种植者认为这一政策是不公平的,因为种植期较短,而且后期种植的玉米通常产量较高。2017年早期旱灾期间,Chase县的许多农民失去了早期种植的旱地玉米(图1)。该地区的其他人报告说,晚播旱地玉米产量较高。
作为回应,这项为期两年的研究旨在评估种植日期对旱地玉米的影响,并检查杂交选择和播种率建议是否会随着种植日期的推迟而改变。
内布拉斯加州格兰特市斯顿普夫农场的农场地带试验
2018年和2019年生长季期间,在格兰特的亨利·J·斯通普夫国际小麦中心(Henry J.Stumpf International Wheat Center)在75英亩的土地上进行了条带试验。现场的主要土壤类型为Kuma粉砂壤土。试验采用UNL免耕措施和基于150 bu/ac产量目标的生育计划进行管理。2018年,以前的作物是玉米,而2019年以前的作物是冬小麦。
四家种子玉米公司提供了表现最好的旱地玉米杂交种:
- Dekalb DKC51-20RIB(101天)
- Croplan 4079SS(100天)
- 金色收获G03C84-5122-EZ1(103天)
- 先锋P0589AMXT(105天)
五岁时种了四个杂交种种植日期:
- 2018年5月1日、5月10日、5月20日、5月30日、6月10日
- 2019年5月4日、5月10日、5月16日、5月31日、6月6日
在种植日期内,杂交种在五点种植播种率:7、11、15、19和2.3万粒/ac。按播种日期和播种率组合的每个杂交种被复制三次,并种植到60 ft x 150 ft条带中。收获每个带中间12行(30英尺)的产量。
早播增产
无论杂交种和播种率如何,早期种植的玉米产量都更好(图3,表1和表2)。然而,由于8月和9月的降雨量高于平均水平,2019年5月种植玉米的产量损失要低得多(图2)。例如,2018年晚播的产量惩罚范围为0.5-1.0 bu/ac/天,2019年生长季仅为0.2-0.4 bu/ac/天(图3,表1和表2)。
六月份的种植导致粮食产量急剧下降。2018年5月31日至6月10日期间,收益率下降18-24 bu/ac,2019年下降8-10 bu/ac(表1和表2)。2018年较高的产量损失可能与8月和9月低于平均水平的降雨有关(图2)。
2018年5月25日(全面保险的截止日期)之后至5月31日之前种植的产量惩罚为0-5 bu/ac,2019年为0-2 bu/ac,具体取决于播种率(表1和表2)。
播种率(sseds/ac) | 种植日期 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
5月1日 | 5月6日至6日 | 5月11日 | 5月16日 | 5月21日 | 5月26日 | 5月31日 | 6月5日 | 6月10日 | |
23,000 | 114 | 113 | 110 | 109 | 106 | 104 | 99 | 88 | 75 |
21,000 | 111 | 110 | 109 | 107 | 105 | 104 | 99 | 87 | 73 |
19,000 | 107 | 108 | 107 | 106 | 105 | 103 | 98 | 86 | 71 |
17,000 | 103 | 104 | 105 | 103 | 103 | 101 | 97 | 84 | 68 |
15,000 | 98 | 99 | 100 | 98 | 99 | 97 | 93 | 80 | 64 |
13,000 | 92 | 92 | 93 | 91 | 90 | 90 | 87 | 75 | 60 |
11,000 | 84 | 84 | 84 | 81 | 79 | 81 | 79 | 69 | 55 |
9,000 | 74 | 74 | 73 | 71 | 69 | 71 | 71 | 62 | 49 |
7,000 | 63 | 63 | 62 | 60 | 59 | 62 | 62 | 54 | 43 |
播种率(sseds/ac) | 种植日期 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
5月1日 | 5月6日至6日 | 5月11日 | 5月16日 | 5月21日 | 5月26日 | 5月31日 | 6月5日 | 6月10日 | |
23,000 | 150 | 147 | 144 | 144 | 144 | 143 | 140 | 136 | 132 |
21,000 | 143 | 140 | 137 | 137 | 137 | 136 | 134 | 130 | 125 |
19,000 | 136 | 133 | 131 | 130 | 130 | 129 | 127 | 123 | 118 |
17,000 | 128 | 126 | 123 | 123 | 123 | 122 | 120 | 116 | 111 |
15,000 | 120 | 118 | 114 | 114 | 115 | 115 | 113 | 109 | 104 |
13,000 | 111 | 109 | 106 | 106 | 107 | 107 | 106 | 101 | 96 |
11,000 | 102 | 99 | 96 | 96 | 98 | 99 | 98 | 93 | 87 |
9,000 | 92 | 89 | 86 | 87 | 88 | 90 | 89 | 84 | 79 |
7,000 | 82 | 79 | 76 | 76 | 79 | 80 | 80 | 75 | 70 |
对较高播种率的良好反应
最佳播种率是指能够为投资(种子/种子价格)提供最佳回报(产量/利润)的播种率。因此,提高播种率超过最大净回报点将导致经济损失。这一点随着环境(即产量目标)的变化而变化,通常在玉米产量开始稳定的播种率下观察到。
假设种子玉米价格为每袋280美元(80000粒种子)和3.50美元(收获和运输为3.85-0.35美元)/bu市场玉米价格,将播种率提高2000粒种子/ac需要7美元/ac,并且需要提供大于2 bu/ac的产量增长,以证明经济合理性。
2018年,玉米对高播种率(>17000种子/ac)反应良好,尤其是在播种期早期(5月中旬),而在播种期后期,将播种率提高到17000种子/ac以上在经济上很少是合理的(图4,表1和表2)。
2019年,无论播种日期如何,每增加2000粒种子/ac,产量增加6-10 bu/ac,这表明经济上的最佳播种率超过了评估的最高播种率(23000粒种子/ac)。
杂种特异性反应
Dekalb、Croplan和Pioneer杂交种在2018年和2019年的总产量相似,而与其他三种杂交种相比,Golden Harvest在2018年表现不佳,2019年表现过度(图5)。
然而,玉米杂交品种的排名取决于种植日期和播种率(图6,表3和4)。2018年,Croplan在5月中旬播种和播种率> 15000粒/ac时表现最好;Dekalb在高播种量(> 15000粒/ac)的5月初播种和6月播种时产量最佳;先锋杂交种在5月份以低于15000粒/ac的低播种率种植时产量最佳。2019年,Pioneer在5月初以高播种率获得最佳产量,Dekalb在6月以高播种率获得最佳产量,Golden Harvest在所有其他情景中获得最佳产量。
带回家的信息
我们的数据强烈支持旱地玉米的早期种植。然而,革命军对内布拉斯加州西部农民政策的公平性还存在争议。在2018年和2019年两个生长季节,5月25日(全面作物保险的截止日期)至5月31日之间都发生了小幅度的产量损失,而在6月种植玉米时,产量急剧下降,特别是在2018年8月和9月的降雨量低于平均水平时。
对播种率高于目前建议的15000粒/ac有强烈的反应。内布拉斯加州推广专家鲍勃·克莱因和德鲁·里昂先前的模型研究表明,内布拉斯加州西部旱地玉米生产中,每英亩12500株的产量提供了最好的经济回报。由于2018年和2019年生长季的降水量都高于平均降水量,我们不愿推荐增加播种率> 15,000种子/ac。在受间断性干旱影响的半干旱地区,如内布拉斯加州西部,评估旱地玉米对干旱年份播种速率的响应将是必要的。
杂交选择再次证明是旱地玉米生产中最重要的决定之一。然而,更好地了解杂交种对种植日期和播种率的特定反应可能会造成很大的产量差异。多年评价将有助于更好地了解气候变量,使一个杂种的产量优于另一个。
播种率(sseds/ac) | 种植日期 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
5月1日 | 5月6日至6日 | 5月11日 | 5月16日 | 5月21日 | 5月26日 | 5月31日 | 6月5日 | 6月10日 | |
23,000 | D | D | D | C | C | C | C | C | D |
21,000 | D | D | D | C | C | C | C | D | D |
19,000 | D | D | D | C | C | C | C | D | D |
17,000 | D | D | D | C | C | C | D | D | D |
15,000 | P | P | P | P | P | D | D | D | D |
13,000 | P | P | P | P | P | P | D | D | D |
11,000 | P | P | P | P | P | P | D | D | D |
9,000 | P | P | P | P | P | P | P | D | D |
7,000 | P | P | P | P | P | P | P | P | P |
播种率(sseds/ac) | 种植日期 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
5月1日 | 5月6日至6日 | 5月11日 | 5月16日 | 5月21日 | 5月26日 | 5月31日 | 6月5日 | 6月10日 | |
23,000 | P | P | D | 生长激素 | 生长激素 | D | D | D | D |
21,000 | P | P | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | D | D |
19,000 | P | P | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | D |
17,000 | P | P | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 |
15,000 | P | P | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 |
13,000 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 |
11,000 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 |
9,000 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 |
7,000 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 | 生长激素 |