การแปลเปเปอร์: แถวแคบเพิ่มผลผลิตเมล็ดข้าวโพดไม่ว่าความหนาแน่นของต้นจะเป็นอย่างไรในสภาพแวดล้อมเมดิเตอร์เรเนียน

ข้อมูลบทความ

• ชื่อเรื่อง: แถวแคบเพิ่มผลผลิตเมล็ดข้าวโพดไม่ว่าความหนาแน่นของต้นจะเป็นอย่างไรในสภาพแวดล้อมเมดิเตอร์เรเนียน
• ผู้แต่ง: Simona Bassu, Rosella Motzo, Maria Chiara Bertulu, Francesco Giunta
• สถาบัน: ภาควิชาวิทยาการเกษตร มหาวิทยาลัยซาสซารี ประเทศอิตาลี
• วารสาร: The Journal of Agricultural Science
• ปี: 2024

บทคัดย่อ

การกระจายตัวเชิงพื้นที่ของต้นข้าวโพดมีผลต่อจำนวนเมล็ดที่เกิดขึ้นต่อต้นโดยการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมด้านการฉายรังสีในช่วงเวลาวิกฤตสำหรับการกำหนดจำนวนเมล็ด การทดลองภาคสนาม 2 ปีได้ดำเนินการในซาร์ดิเนียเพื่อสำรวจว่าในสภาพแวดล้อมเมดิเตอร์เรเนียน การลดระยะห่างระหว่างแถวสามารถมีผลเชิงบวกต่อผลผลิตเมล็ดของข้าวโพดพันธุ์ไฮบริดเต็มฤดูกาลหรือไม่ และหากมี ผลกระทบนี้ยังได้รับอิทธิพลจากความหนาแน่นของต้นหรือไม่

วิธีการทดลอง

การทดลองเป็นการจัดเรียงแบบแฟกทอเรียลของ:

• ความหนาแน่นของต้น 3 ระดับ: 6, 8 และ 10 ต้นต่อตารางเมตร
• ระยะห่างระหว่างแถว 2 ระดับ: 35 และ 70 เซนติเมตร

ผลการทดลอง

• ผลผลิตเมล็ดและจำนวนเมล็ดได้ประโยชน์จากการลดระยะห่างระหว่างแถวจาก 70 เซนติเมตรแบบดั้งเดิมเป็น 35 เซนติเมตร โดยไม่ขึ้นกับความหนาแน่นของต้นและระดับผลผลิต
• ปี 2021: ผลผลิตเฉลี่ย 14.7 ตันต่อเฮกแตร์ (แถวแคบ) เทียบกับ 13.7 ตันต่อเฮกแตร์ (แถวปกติ)
• ปี 2022: ผลผลิตเฉลี่ย 9.9 ตันต่อเฮกแตร์ (แถวแคบ) เทียบกับ 8.8 ตันต่อเฮกแตร์ (แถวปกติ)

ผลกระทบต่อการดูดซับรังสี

• ระยะห่างระหว่างแถวไม่ส่งผลต่อค่าสัมประสิทธิ์การดูดซึมรังสีหรือการดูดซับรังสีที่ใช้ในการสังเคราะห์แสง (PAR) ในช่วงวิกฤตสำหรับการกำหนดจำนวนเมล็ด
• จำนวนเมล็ดที่มากขึ้นต่อหน่วยพื้นที่ที่ระยะห่างระหว่างแถวที่เล็กกว่าแปลงเป็นผลผลิตเมล็ดที่มากขึ้น ซึ่งไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการดูดซับรังสีและอัตราการเจริญเติบโตของพืชในช่วงการกำหนดจำนวนเมล็ดเพียงอย่างเดียว

ข้อสรุป

การลดระยะห่างระหว่างแถวลงครึ่งหนึ่งจากแบบดั้งเดิมเป็นตัวเลือกการจัดการที่มีคุณค่าสำหรับพันธุ์ไฮบริดเต็มฤดูกาลที่ปลูกในสภาพแวดล้อมเมดิเตอร์เรเนียนโดยไม่มีข้อจำกัดด้านไนโตรเจนและน้ำ เนื่องจากดูเหมือนจะสามารถเพิ่มผลผลิตเมล็ดผ่านการเพิ่มจำนวนเมล็ดต่อหน่วยพื้นที่ โดยไม่ขึ้นกับความหนาแน่นของต้นและระดับผลผลิต

บทนำ

ผลผลิตเมล็ดข้าวโพด (Zea mays L.) มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับจำนวนเมล็ดต่อหน่วยพื้นที่ ซึ่งเป็นฟังก์ชันของความหนาแน่นของต้นและจำนวนเมล็ดต่อฝัก ความหนาแน่นของต้นเป็นตัวเลือกการจัดการที่สำคัญสำหรับการได้รับผลผลิตเมล็ดสูงสุด เนื่องจากช่วยให้พืชใช้แสง น้ำ และปุ๋ยที่มีอยู่ได้ดีขึ้น แม้ว่าจำนวนต้นต่อหน่วยพื้นที่ที่มากเกินไปอาจส่งผลให้มีเมล็ดต่อต้นน้อยลง

การควบคุมจำนวนเมล็ด

การควบคุมจำนวนเมล็ดโดยจำนวนต้นต่อหน่วยพื้นที่เกี่ยวข้องกับอัตราการเจริญเติบโตของพืชในช่วงเวลาวิกฤตสำหรับการกำหนดความอุดมสมบูรณ์ของพืช ซึ่งขยายระหว่าง -227°Cd ถึง +100°Cd จากการออกไหม และขึ้นอยู่กับ:

• ปริมาณรังสีที่มีอยู่
• สัดส่วนที่ต้นแต่ละต้นดูดซับได้
• ประสิทธิภาพการใช้รังสี (RUE) ในช่วงนี้

ผลของสถาปัตยกรรมใบและความหนาแน่นของต้น

• สถาปัตยกรรมใบของต้นและความหนาแน่นของต้นส่งผลต่อสัดส่วนรังสีที่ดูดซับได้ในช่วงนี้
• สถาปัตยกรรมใบถูกควบคุมทางพันธุกรรมโดยมุมใบ
• บางพันธุ์ไฮบริดยังได้ประโยชน์จากกลไก 'การหลีกเลี่ยงร่มเงา' ที่ช่วยให้ปรับเปลี่ยนการวางแนวใบเพื่อจับครองพื้นที่ที่มีอยู่ได้ดีขึ้น

ผลของระยะห่างระหว่างแถว

สัดส่วนรังสีที่ดูดซับได้ในช่วงเวลาวิกฤตสำหรับการตั้งเมล็ดยังขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างแถวด้วย ผลของระยะห่างระหว่างแถวไม่เป็นอิสระจากความหนาแน่นของต้นหรือลักษณะทางพันธุกรรม

ผลการวิจัยที่ขัดแย้งกัน

มีการรายงานผลที่ขัดแย้งกันเกี่ยวกับผลของระยะห่างระหว่างแถวต่อการลดทอนแสงและผลผลิตเมล็ดในวรรณกรรม:

• บางการศึกษาพบผลเชิงบวกของการกระจายตัวของต้นที่สม่ำเสมอมากขึ้นจากระยะห่างระหว่างแถวที่เล็ก
• การศึกษาอื่นๆ พบผลเชิงบวกของระยะห่างระหว่างแถวที่เล็กกว่าเฉพาะเมื่อพิจารณาความหนาแน่นของต้นที่สูง
• บางการศึกษาไม่พบการปรับปรุงในผลผลิตเมล็ดเมื่อใช้อัตราการหว่านเชิงพาณิชย์ เนื่องจากผลกระทบเชิงลบของแถวที่ใกล้กันต่อ RUE

จุดมุ่งหมายของการศึกษา

การศึกษานี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อสำรวจว่าในสภาพแวดล้อมเมดิเตอร์เรเนียน การลดระยะห่างระหว่างแถวสามารถมีผลเชิงบวกต่อผลผลิตเมล็ดหรือไม่ และผลกระทบนี้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของต้นหรือไม่เมื่อปลูกพันธุ์ไฮบริดเต็มฤดูกาลโดยไม่มีข้อจำกัดด้านสารอาหารและน้ำ

วิธีการและวัสดุ

สถานที่และการออกแบบการทดลอง

• สถานที่: สถานีทดลองในโอริสตาโน่ (40° N; 8°E; 15 ม.จากระดับน้ำทะเล) ของมหาวิทยาลัยซาสซารี อิตาลี
• ปี: 2021 และ 2022
• ดิน: ดินเหนียวปนทรายลึกประมาณ 2 เมตร
• ลักษณะดิน:
  • ความชื้นดินโดยเฉลี่ยในชั้น 2 เมตรแรก: 38% ที่ความจุกักเก็บน้ำ, 19% ที่จุดเหี่ยวถาวร
  • ไนโตรเจนในดิน: ประมาณ 50 กก./เฮกแตร์ในชั้นดิน 0-2 เมตร
  • อินทรียวัตถุ: 1.1% ในชั้น 0.8 เมตรแรก

ภูมิอากาศ

• ลักษณะ: เมดิเตอร์เรเนียนทั่วไป
• ฝนตกเฉลี่ย: 575 ± 139 มม.ต่อปี ส่วนใหญ่ตกระหว่างเดือนตุลาคม-เมษายน
• ช่วงปลูกข้าวโพด: ปลายเดือนเมษายน - ปลายเดือนกันยายน

การจัดเรียงการทดลอง

• รูปแบบ: Strip-plot design พร้อม 3 blocks
• ปัจจัย:
  • ความหนาแน่นของต้น: 6, 8, 10 ต้นต่อตารางเมตร
  • ระยะห่างระหว่างแถว: 35 และ 70 เซนติเมตร
• ขนาดแปลง: 21 เมตรยาว
  • 4 แถวห่าง 70 ซม. หรือ 6 แถวห่าง 35 ซม.

การเตรียมดินและการปลูก

• การเตรียมดิน: ไถดินลึก 25 ซม. ตามด้วยการไถผิวดิน
• การปลูก:
  • 10 พฤษภาคม 2021 และ 4 พฤษภาคม 2022
  • อัตราการปลูกสูงกว่าความหนาแน่นเป้าหมาย
• พันธุ์: ไฮบริดเต็มฤดูกาล (FAO class 700)
• การปรับจำนวนต้น: เมื่อต้นมี 3 ใบ (V3)

การใส่ปุ๋ยและการดูแล

• ปุ๋ยไนโตรเจน: แบ่งเป็น 3 ครั้ง
  • 128 กก.N/เฮกแตร์ ตอนปลูก
  • 46 กก.N/เฮกแตร์ ตอน 10 ใบ (V10)
  • 46 กก.N/เฮกแตร์ ตอนออกไหม
• ปุ๋ยฟอสฟอรัส: 40 กก.P/เฮกแตร์ ตอนปลูก
• น้ำ: ระบบน้ำหยดจาก
• การควบคุม: วัชพืช แมลงศัตรูพืช และโรคพืชทางเคมี

การวัดผล

การวัดการเจริญเติบโต

• ระยะ V3: ติดป้ายต้นติดต่อกัน 10 ต้นต่อแปลงในแถวกลางของบล็อกที่ 2
• การตรวจสอบ: สัปดาห์ละ 2 ครั้ง เพื่อบันทึก
  • จำนวนใบทั้งหมดและใบที่มี ligule
  • ความยาวและความกว้างของใบ
  • จำนวนใบที่เหี่ยวแห้ง

การคำนวณพื้นที่ใบ

• สูตร: พื้นที่ใบ = 0.75 × ความยาว × ความกว้าง
• ดัชนีพื้นที่ใบเขียว (GLAI): พื้นที่ใบต่อต้น × จำนวนต้นต่อตารางเมตร

การเก็บตัวอย่างชีวมวล

• ช่วงเวลา: V12, ออกไหม, 15 วันหลังออกไหม, และสุกทางสรีรวิทยา
• วิธีการ: ตัดต้นที่ระดับพื้นดิน 4 ต้นต่อแปลง
• การแยกส่วน: แยกฝักกับส่วนอื่น ก่อนอบแห้งที่ 80°C เป็นเวลา 48 ชั่วโมง

การวัดผลผลิต

• พื้นที่ตัวอย่าง: 14 ตารางเมตร ในส่วนกลางของแต่ละแปลง
• การนับ: จำนวนต้นและจำนวนฝัก
• การชั่งน้ำหนัก: ตัวอย่างเมล็ด 100 เมล็ด จำนวน 5 ตัวอย่างต่อแปลง
• ความชื้น: คำนวณจากน้ำหนักแห้งหลังอบที่ 80°C เป็นเวลา 48 ชั่วโมง

การวัดรังสี

• เครื่องมือ: SunScan Canopy Analysis System SS1-UM-1.05
• เวลา: สัปดาห์ละครั้ง ในช่วงเที่ยงวัน (12:00 ± 30 นาที)
• ช่วง: จากงอกจนถึง 100°Cd หลังออกดอก
• การวัด: สัดส่วนรังสีที่ใช้ในการสังเคราะห์แสงที่ดูดซับโดยทรงพุ่ม (FIPAR)

ผลการทดลอง

สภาพอากาศ

• ปี 2022: ร้อนกว่าปี 2021 ยกเว้นเดือนกันยายน
• เดือนกรกฎาคม: อุณหภูมิสูงสุดเฉลี่ย 34.6°C (2022) เทียบกับ 32.9°C (2021)
• เดือนสิงหาคม: อุณหภูมิต่ำสุดเฉลี่ย 19.8°C (2022) เทียบกับ 17.9°C (2021)
• การฉายรังสี: สูงกว่าในเดือนกรกฎาคมและสิงหาคม 2022

ลักษณะทางสัณฐานวิทยาและปรากฏการณ์

• การปลูกเร็วขึ้น: ในปี 2022 (4 พฤษภาคม เทียบกับ 10 พฤษภาคม ในปี 2021)
• ออกไหมเร็วขึ้น: 1 กรกฎาคม (2022) เทียบกับ 12 กรกฎาคม (2021)
• ปัญหาในปี 2022: การโจมตีของไรแดง (Tetranychus urticae) เริ่มประมาณ 3 สัปดาห์หลังออกไหม

ผลของความหนาแน่นของต้น

• จำนวนใบสุดท้าย: ในปี 2022 ความหนาแน่นต่ำให้ใบน้อยกว่าประมาณ 1 ใบ
• ความสูงของต้น: ต่ำสุดที่ความหนาแน่นต่ำสุด (ทั้งปี 2021 และ 2022)
• ผลของระยะห่างระหว่างแถว: ในปี 2021 เท่านั้น ระยะห่างแคบกว่าให้จำนวนใบมากกว่า

การพัฒนาพื้นที่ใบและการดูดซับรังสี

• พื้นที่ใบแต่ละใบ: ความหนาแน่นของต้นส่งผลมากกว่าระยะห่างระหว่างแถว
• การแข่งขัน: เริ่มปรากฏจากใบที่ 12 ในปี 2021
• ดัชนีพื้นที่ใบเขียวสูงสุด:
  • 10 ต้น/ตร.ม.: ประมาณ 8 (2021), 9 (2022)
  • 8 ต้น/ตร.ม.: ประมาณ 7 (ทั้งสองปี)
  • 6 ต้น/ตร.ม.: ประมาณ 5.5 (ทั้งสองปี)

การกำหนดจำนวนเมล็ดและผลผลิต

• ปัจจัยที่ส่งผลต่อการกำหนดจำนวนเมล็ด: ความหนาแน่นของต้นมีผลมากที่สุด
• ความหนาแน่นต่ำสุด: มีการดูดซับ PAR ต่อต้นสูงสุด และ RUE ต่ำสุด
• จำนวนเมล็ดต่อต้น: ที่ความหนาแน่นต่ำสุด
  • 2021: สูงกว่าความหนาแน่นอื่น 24%
  • 2022: สูงกว่าความหนาแน่นอื่น 41%

ผลผลิตเมล็ด

• ผลผลิตเฉลี่ย: ปี 2022 ต่ำกว่าปี 2021 ถึง 38%
• สาเหตุ: การรวมกันของอุณหภูมิสูงและการโจมตีของไรแดงในปี 2022
• น้ำหนักเมล็ด: ลดลงประมาณ 28% ในปี 2022
• จำนวนเมล็ด: ไม่ได้รับผลกระทบ แม้กระทั่งสูงขึ้นเล็กน้อยในปี 2022

ผลของระยะห่างระหว่างแถว

• ผลผลิตเมล็ด: ดีกว่าที่ระยะห่าง 35 ซม.
  • 2021: สูงกว่า 7%
  • 2022: สูงกว่า 12%
• จำนวนเมล็ดต่อตารางเมตร:
  • 2021: มากกว่า 9% ที่ระยะห่างแคบกว่า
  • 2022: มากกว่า 10% ที่ระยะห่างแคบกว่า

การอภิปรายผล

กลไกการเพิ่มผลผลิต

การเปลี่ยนแปลงผลผลิตเมล็ดระหว่างการทดลองต่างๆ เกิดจากการเปลี่ยนแปลงจำนวนเมล็ดต่อหน่วยพื้นที่ ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดลองที่ดำเนินการในสถานที่อื่นๆ และใช้พันธุ์ไฮบริดที่แตกต่างกัน

ผลของการโจมตีของไรแดง

การโจมตีของไรแดงในปี 2022 ลดดัชนีพื้นที่ใบและสร้างข้อจำกัดด้านแหล่งที่มาหลังจากสิ้นสุดช่วงเวลาวิกฤตสำหรับการกำหนดจำนวนเมล็ด ส่งผลต่อน้ำหนักเมล็ดแต่ไม่ใช่จำนวนเมล็ด

การเปรียบเทียบกับการศึกษาอื่น

ผลเชิงบวกของการลดระยะห่างระหว่างแถวจาก 75 ซม. ต่อผลผลิตเมล็ดได้รับการสังเกตในการศึกษาอื่นๆ ด้วย การศึกษานี้ไม่พบปฏิสัมพันธ์ที่สำคัญระหว่างความหนาแน่นของต้นและระยะห่างระหว่างแถว

แบบจำลองทางสรีรวิทยา

ตามแบบจำลองทางสรีรวิทยาที่เสนอ ผลของระยะห่างระหว่างแถวต่อจำนวนเมล็ดและผลผลิตเมล็ดได้รับการวิเคราะห์โดยดูที่ช่วงเวลาวิกฤตสำหรับการกำหนดจำนวนเมล็ด ซึ่งในการทดลองนี้ขยายจากใบที่ 12 ปรากฏจนถึงประมาณ 1 สัปดาห์หลังออกไหม (รวม 23 วัน)

ค่าการดูดซับ PAR

ค่าการดูดซับ PAR ที่บันทึกได้ในช่วงนี้อยู่ในช่วง 210-350 MJ/m² ซึ่งสอดคล้องกับการศึกษาอื่นๆ ที่ละติจูดต่ำก