内布拉斯加州玉米和大豆种植进展回顾分析(1980-2022)

内布拉斯加州玉米和大豆种植进展回顾分析(1980-2022)

要点

  • 内布拉斯加州玉米种植进度延迟50%发生在5月12播种期对玉米产量没有明显影响。
  • 内布拉斯加州大豆播种进度50%的日期已被生产商从43年的历史平均值5月22日提前至预计日期5月14日2023赛季。
  • 内布拉斯加州大豆产量提前8天达到50%,这与灌溉区产量历史性地增加4桶/年和旱地产量历史性地增加2桶/年有关。
  • 内布拉斯加州大豆50%的进度日期预计将继续推进,因为生产者采用了更广泛的高速播种机,使玉米和大豆的种植速度更快。

自1980年以来,NASS一直在估算美国每周的作物种植进度。可查阅过去43年和2023年的全文报告在线.我们研究了内布拉斯加州玉米和大豆种植进度的历史年度记录,并在本文中提供了一些关于种植日期趋势及其对过去和未来产量的影响的见解。大约20年前,UNL研究内布拉斯加州的农场研究,加上后来的UNL研究该研究表明,大豆作物种植得越早,就能捕获更多早春太阳辐射用于光合作用,从而极大地优化其产量潜力。人们感兴趣的问题是,内布拉斯加州的生产者在过去40年里是否提前了玉米或大豆的种植日期。本文将分享内布拉斯加州玉米和大豆种植进展的分析概述。

内布拉斯加州玉米和大豆种植进展(以年为例)

两个堆叠的图1面板(顶部玉米;底部的大豆)显示了NASS过去四个显著年份(1982年-红色、2012年-黑色、2019年-绿色和2020年-蓝色)的每周种植进度估计(实线符号)。种植过程通常遵循s形曲线,从开始(0%)到完成(100%),因此可以使用Logistic方程建模(在图形文本框中描述)。进程最初缓慢,但逐渐加速,直到达到50%的进程拐点(在每个图中用粗的中央水平线表示),之后在接近最终完成时逐渐减速。

该方程用于计算Logistic Xm值-标记每个彩色曲线达到其50%进度点时的春季日期。当交叉发生时,彩色竖线指向一年中的某一天(图底轴)或月-日(上轴)。对每条曲线也估计了Logistic k率值。它是种植进度速度的数值指示。更陡的曲线是由更快的k速率生成的(例如1982年的大豆曲线),而更平坦的曲线是由更慢的k速率生成的(例如2019年的玉米和大豆曲线)。每条曲线的灰色带是统计95%置信区间(CI),反映了与种植进度估计相关的随机误差的内在程度。没有误差的趋势估计是不可能的,所以连续的数据点很少,如果有的话,完美地跟踪建模曲线趋势线。

选择图1中突出显示的四条曲线作为每种作物43年曲线集中最早、最晚、最快和最慢的代表(到目前为止)。例如,玉米进展的最晚50%日期在1982年缓慢的曲线上(5月24日)达到,而大豆进展的最晚50%日期在1982年最快的曲线上(6月12日)晚19天达到。另外,玉米最早在2012年(5月2日)和2020年(5月3日)曲线上达到50%,而大豆最早在2020年(5月10日)和2012年(5月12日)曲线上分别晚8至9天达到50%。

玉米,大豆,产量到播种日期图表
图1所示。值得注意的例子是玉米(上)和大豆(下)的种植进展年份。

玉米/大豆堆叠图表的4月份部分显示了这一点2020年5月3日,内布拉斯加州的玉米种植进度达到了50%,当年5月2日,内布拉斯加州的大豆种植进度达到了25%.大豆在2020年(以及2021年和2022年——见下图)的早期阶段取得的显著进展表明,内布拉斯加州的许多生产者(尽管还不是大多数)目前正在种植大豆田,然后才完成所有玉米田的种植。在这方面,我们注意到,上周一,NASS发布了其2023年4月30日播种进度估计内布拉斯加州的玉米和大豆的种植比例分别为25%和17%,这可能使2023年与前三年一样,成为大豆种植进度提前至50%的又一年。

内布拉斯加州玉米和大豆种植进展(1980-2022)

图2的堆叠面板显示了NASS每周种植进度估计的43年logistic模型曲线。前六年(1980-1985)与后六年(2017-2022)的不同曲线颜色有助于揭示,平均而言,“过去”与“现在”相比,种植进度达到50%的月份要晚得多。

这两个叠加图还提供了每种作物的43条曲线从左到右的“分散分布”的比较。除5个玉米发育曲线外,其余玉米发育曲线50%的日期集中在5月2日至12日(10天)的时间跨度内,而除8个大豆发育曲线外,其余大豆发育曲线50%的日期集中在5月12日至25日(13天)的时间跨度内。这两个各自的“种植窗口”之间的交错差异是内布拉斯加州的大多数生产者在种植大豆田之前首先种植所有玉米田的结果。

然而,这种“玉米优先”的情绪近年来有所缓和。事实上,相当一部分玉米-大豆生产者现在在种植玉米之前或与玉米同时种植大豆。从2020年、2021年和2022年大豆种植曲线的起始阶段和加速阶段的左移位置可以推断出这一点(见大豆图表的左下象限)。

值得注意的是,最近的大豆进展曲线形状不太陡峭(即k速率较慢)。最近较慢的进展速度似乎是违反直觉的,但这是因为内布拉斯加州的生产者更早开始种植大豆,而内布拉斯加州的许多生产者还没有承诺实施这一变化,因此他们更晚开始种植大豆(并完成种植)。结果,曲线的前半部分被前面的生产者向前推进,而曲线的后半部分则没有。这在数学上导致曲线不那么陡峭(即曲线k值较慢)。

玉米,大豆,产量到播种日期图表
图2。43年来玉米(上)和大豆(下)种植进展的历史记录。

1980-2022年内布拉斯加州玉米和大豆50%种植进度的趋势

图3的堆叠面板描绘了1980-2022年每年与logistic模型曲线相关的种植进度50%的春季日期(圆形符号)的图表。作为参考,每个作物图中的最大值、最小值和平均值显示为虚线。

在玉米图表中,很明显内布拉斯加州的玉米在过去的30年里没有进步50%。简单线性回归确实检测到统计学上显著,但非常小(-0.17天/年;绿虚线)玉米种植提前的趋势。然而,线性平台回归模型在统计上更有可能(基于赤池信息标准- AIC测试)。因此,1989年5月7日可以作为内布拉斯加州种植玉米的未来春季进展50%的有用基线预测日期。

在这方面,内布拉斯加州的生产商可以将5月7日作为基准的春季日期指导方针,相对于他们农场玉米种植完成50%的目标。然而,请注意,自2000年以来,50%玉米种植进度的春季日期从最早的5月2日(2012年)到最晚的5月13日(2019年)不等。今年,我们注意到NASS 5月7日对2023年内布拉斯加州玉米种植进度的估计将于下周一发布。

相反,大豆图表显示在过去的40年里,内布拉斯加州的生产商已经明显提前了50%的进度日期.简单线性回归表明,春季日期每年提前0.38天,导致2023年春季日期的预测为5月14日。可能性较小的线性平台模型(根据AIC检验)表明,春季日期提前更快(每年0.46天),但仅到2011年,此后导致未来大豆春季日期的平坦预测为5月17日。值得注意的是,如果将2019年春季末的日期视为极端异常数据点,并且从回归分析中省略,则线性平台模型拟合的可能性就更小了。

无论如何,内布拉斯加州的生产者可以选择将5月14日或5月17日作为未来的基准春季日期目标,以实现其农场大豆大田种植完成50%的目标,尽管再次注意到最早从5月10日(2020年)到最晚5月25日(2019年)的差异。同样,请看下周一发布的NASS 5月7日对2023年内布拉斯加州大豆种植进度的估计。

玉米,大豆,产量到播种日期图表
图3。43年来玉米(上)和大豆(下)种植进度的变化。

50%播种进度日期-能预测玉米/大豆产量吗?

图4面板显示的图形具有垂直的产量轴和水平的50%春季日期轴(一年中底部的一天,或顶部的一个月-一天)。在每个图表中显示了每年nass估计的内布拉斯加州灌溉-〇(蓝色)、雨养-〇(棕色)和两者-□(即,绿色表示的IR&RF组合)生产系统的作物产量与当年nass估计的50%种植进度日期的数据点。值得注意的是,这两张图是为了匹配底部的日期和顶部的月-日轴重合而构建的,以更清楚地突出在这43年的历史记录中,生产者通常分配给玉米(5月15日之前)和大豆(通常在5月15日之后)的春季种植窗口的差异。

在这两个图表中,只有2011年至2018年的IR数据点被标注了年份——读者可以很容易地直接向下看,找到相应的同年(未标注)RF和两个数据点。注:NASS在2018年之后停止提供IR和RF数据,因此2019年至2022年的年份标签仅用于描述这两个数据点。向下倾斜的IR, RF,两条实线趋势线均来自各自相同颜色数据点的线性回归分析(见右上角文本框)。

在玉米图中,红外趋势线表明,在50%进度日期延迟一天,预计红外玉米产量将减少统计上显著的3桶/ac,而射频趋势线显示,在50%日期延迟一天,(几乎)显著的1.8桶/ac。然而,当从回归分析中省略右下角玉米图中虚线框中包含的五个极晚的50%玉米种植日期年份(即1982-1984和1994-1995)(作为推测的异常值)时,所有三条重新计算的(虚线)趋势线(IR, RF, Both)被判定为不具有统计学意义(P>0.05)。

玉米,大豆,产量到播种日期图表
图4。协会43年来50%的种植进度与玉米(上)和大豆(下)产量有关。

这是什么意思?内布拉斯加州玉米在5月2日至12日播种期间推迟50%进度日期,似乎不会对玉米产量产生明显影响。我们内布拉斯加州的玉米发现并不是前所未有的,因为它在之前的作物观察中已经提到过文章.产量提高与5月中旬之前的玉米种植的最小关联也被记录在爱荷华州印第安纳州美国.尽管最早在4月15日种植玉米似乎不会对产量造成太大影响(见图3)报告),到目前为止,内布拉斯加州的玉米种植进度从未达到4月底的50%。

在大豆图中,向下倾斜的IR、RF和两条实线的r平方值比各自的玉米r平方值更大(即更具解释性回归能力)。红外趋势线表明,在50%的进度日期延迟一天,预计红外大豆产量将显著减少0.83桶/ac,而射频趋势线也表明,在50%的日期延迟一天,大豆产量将显著下降0.54桶/ac。当大豆图表中虚线框中的三个极晚的50%大豆日期年份(1982年和1994-1995年)从回归分析中省略(作为假设的异常值)时,重新计算的(虚线)趋势线(IR, RF, Both)仍然具有统计学意义。此外,重新计算的IR和两种趋势线显示,延迟一天的收益率分别下降0.99和0.92 bu/ac。虽然重新计算的RF趋势线几乎不显著(P=0.049),但它仍然显示了每天延迟约0.5 bu/ac的产量损失(注意:虚线隐藏在实线之下)。

大豆图表中另一个值得注意的特征是,内布拉斯加州的生产者将大豆50%的进度日期从43年的平均值5月22日(黑色竖线)提前了8天,到2023年的预计日期5月14日(绿色竖线)。内布拉斯加州将大豆种植时间提前8天,灌溉大豆生产者的产量将增加0.99 × 8 = ~ 8吨/吨,旱作大豆生产者的产量将增加0.54 × 8 = ~ 4吨/吨。如果将来内布拉斯加州大豆50%的进度日期提前到5月7日(目前预计玉米50%的进度日期),人们可能会预期上述产量数字翻倍。

上述大豆种植进展的发现与最近发表的大学研究结果一致吗?是的。在最近完成的NC-USA地区项目中,UNL和威斯康星大学的研究负责人发现,在所有被检查的大豆管理实践中,早期种植是最有效的记录作为在中西部大部分地区显著提高大豆产量潜力的最稳定手段。大豆种植也已经提前提升由私人种子贸易部门。尽管如此,为了在所有类型的田地中释放更多的早期种植所带来的更高产量潜力,大豆生产者还必须注意适当的植物矿物质营养(特别是磷),并确保充分控制线虫、疾病、昆虫和杂草。

对于提前播种将提高大豆产量的常规预期,最主要的警告是:8月份雨养大豆生产系统的意外干旱可能会显著降低(甚至消除)这种高产量预期,如图5所示报告.简而言之,旱作田产量潜力的早期种植优化可能会因大豆结荚期间土壤水分平衡不足而失效。这可能就是为什么内布拉斯加州的雨养生产者选择使用稍微晚一点的品种mg,以机会主义地试图赶上8月下旬的干旱结束降雨事件,而这对已经成熟的早期mg没有好处。

总结前面的回顾性分析,人们可能会问,相对于内布拉斯加州这两种主要作物的种植进展,未来可能预示着什么?生产者选择从旧的更新到a现代播种机有更多的播种机单元,能够更快的种植,这可能会使每天种植更多的玉米和大豆(即,更陡峭的作物种植进度曲线)。最终,将大豆种植窗口推进到更接近玉米种植窗口的位置可能是新兴技术的结果机器人种植园主技术。

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一片玉米田。