科学家们预计气候变化将显着降低玉米产量

到本世纪末，科学家们预计气候变化将显着降低玉米产量，一些人估计损失高达 28%。但这些计算忽略了一个可能进一步拖累玉米产量的关键因素：杂草。

更潮湿的春季和更热、更干燥的夏季已经成为玉米带的常态，在关键繁殖阶段给玉米带来压力，包括脱丝和灌浆。但是这些相同的天气条件可以使在恶劣环境中茁壮成长的杂草受益。

“恶劣的天气和杂草是作物生产的两个压力因素，但关于这两个因素的组合如何影响作物产量的研究很少。预测未来玉米产量的计算机模型假设无杂草条件，”马蒂威廉姆斯说，农业部农业研究服务生态学家，伊利诺伊州作物科学系副教授，全球变化生物学新研究的合著者。“如果我们管理杂草的方式没有重大转变，情况就不太可能发生。”

在实践中很少实现完全的杂草控制，特别是考虑到除草剂(用于消灭杂草的最常用工具)正在被抗性杂草取代。几种重要的杂草物种，包括水麻和帕默苋菜，可以摆脱多种除草剂的作用模式。由于没有新类别的除草剂接近在玉米中商业化，抗性杂草的化学防治前景继续黯淡。

然而，对水麻等杂草的晚季控制是影响玉米产量的最重要因素;比任何管理实践或与天气相关的因素都大。

为了得出这个结论，包括 U of I 作物科学家 Christopher Landau 和 Aaron Hager 在内的研究小组分析了代表伊利诺伊州 200 多个独特天气环境的 27 年除草剂评估试验。

“当农业研究人员想要以可控的方式观察天气变化和作物产量时，通常是在两个或三个环境中进行一项实验。如果这是一项大型研究，可能需要六个或八个环境，”威廉姆斯说。“我们的分析使我们能够查看包含数百个环境的历史数据集。这就是它真正的魅力所在。”

机器学习算法帮助研究人员理解庞大而复杂的数据集。他们研究了作物管理方面的考虑，包括种植日期、杂交选择和种植密度;多种杂草种类的杂草控制百分比;整个玉米生命周期关键生长阶段的天气数据;和产量。

分析表明，当晚季杂草得到最低限度的控制时，平均损失 50%。即使有相对强大的晚季杂草控制(高达 93%)，在炎热或干燥条件下，杂草也会加剧作物损失。

“杂草控制不完全和这些天气事件相结合，我们看到作物损失比单独因恶劣天气造成的损失大得多。在本季后期实现 94% 的杂草控制是一个很高的标准。如果有很多，我会感到惊讶田地定期达到杂草控制的目标，”威廉姆斯说。

研究人员知道，仲夏过度炎热和/或干旱会给玉米带来压力，使其对杂草的竞争力降低。但这并不是气候变化与杂草相互作用影响玉米产量的唯一方式。恶劣的天气影响田间工作条件和除草剂功效。例如，如果在施用芽前除草剂后不久就出现了一段时间的干旱，那么这种化学物质就不会发挥作用，并且初生的玉米可能会被早期的杂草吞没。

然而，由于春季潮湿，农民被迫推迟种植可能是幸运的。分析显示，在 4 月 29 日之后种植玉米时，产量损失减少了 18%。

“后期种植的优势与改善杂草控制有关，早期的杂草有时间在种植前出现并被杀死，”兰道说。“但这并不一定意味着它对作物是最好的。种植的玉米越晚，你就越有可能抓住开花期间天气过热或干燥的时间窗口。晚种可能有利于杂草管理，但它可能会使作物在繁殖过程中面临更大的高温或干旱胁迫风险。”

该分析强调了在气候变化下摆脱对简单杂草控制系统的依赖的必要性。威廉姆斯说，杂草正在适应现有的除草剂，而新产品不会是灵丹妙药。无论技术多么新颖，任何其他单一工具也不会。

“历史告诉我们，如果我们过于依赖某种全新工具，那么创新它没有任何好处。我们确实需要新工具。无论是收获杂草种子控制、基因工程方法、机器人除草机，还是其他进步“许多领域都取得了进展，但随着新工具的出现，我们需要多样化管理杂草的方式。不仅仅是使用已注册的除草剂，而是使用所有可用的策略，”威廉姆斯说。

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