Ученые выявили факторы обуславливающие изменение урожайности при переработке кукурузы
Новый анализ, проведенный Университетом Иллинойса в Урбане-Шампейне и Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (ARS), выявил основные факторы, обуславливающие изменчивость урожайности при переработке сладкой кукурузы (используемой для консервированных и замороженных продуктов), в том числе один под контролем процессоров.
«Мы использовали очень надежный подход для учета урожайности сахарной кукурузы с использованием данных на уровне полей примерно на 16 000 полях за 27 лет. Год и регион производства были двумя наиболее важными переменными, что имеет логический смысл. Но третьим был источник семян: компания, которая разработала гибриды. Это интересно, потому что на самом деле это то, что у отрасли есть выбор», — сказал старший автор исследования Марти Уильямс, эколог ARS и доцент кафедры растениеводства Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук (ACES) Университета США. из И.
Анализ основан на конфиденциальных отраслевых данных по 67 переменным, связанным с генетикой сельскохозяйственных культур, управлением, погодой и почвенными факторами с полей Верхнего Среднего Запада и Тихоокеанского Северо-Запада, где выращивается большая часть перерабатывающей страны сахарной кукурузы. Уильямс и соавтор Далджит Даливал , получивший докторскую степень на факультете растениеводства, использовали методы машинного обучения, чтобы определить, какой из десятков факторов наиболее сильно коррелировал с урожайностью на протяжении почти 30 лет.
Уильямс сказал, что два верхних показателя — год и зона производства — отражают общую картину условий окружающей среды, влияющих на урожай во времени и пространстве. Третья компания, занимающаяся семенами, стала неожиданностью, поскольку исследователи по необходимости сгруппировали гибриды в девять компаний. Без группировки 100 с лишним гибридов каким-либо образом и без того громоздкий набор данных было бы еще сложнее анализировать и невозможно интерпретировать.
Однако вопрос на миллион долларов не имеет удовлетворительного ответа, поскольку анализ не дифференцирует и не ранжирует семенные компании. Уильямс сказал, что для этого есть причина, выходящая за рамки соглашения о конфиденциальности.
«Мы не знаем, выращивались ли гибриды каждой компании в условиях, идентичных условиям конкурентов», — сказал Уильямс. «У одной компании урожайность может быть выше, но может быть и так, что их гибриды выращивались только в более благоприятных условиях. Мы знаем, что процессоры предпочитают гибриды, которые хорошо работают в любых условиях, особенно в условиях, далеких от идеальных. Тем не менее, интересно, что источник семян тесно связан с урожайностью. Мы не можем сказать точно, почему, но источник семян — это единственное, что могут выбрать переработчики».
Еще одной поразительной переменной, стоящей чуть ниже семенной компании, была высокая ночная температура. Теплые, чем обычно, ночи усиливают дыхание, что нивелирует преимущества, достигнутые во время дневного фотосинтеза. Согласно анализу, урожайность сахарной кукурузы начинает падать при температуре выше 16 градусов по Цельсию (61 по Фаренгейту). Урожай полевой кукурузы, напротив, не начинает снижаться до тех пор, пока ночные температуры не превысят 21°C.
«Сладкая кукуруза — культура с более мелкой корневой системой. Это растение меньшего размера и в целом более нежное, чем полевая кукуруза. Так что в этом есть некоторый смысл», — сказал Уильямс. «Это может вызывать беспокойство, потому что, по крайней мере, на Среднем Западе, по прогнозам, у нас будут более высокие ночные температуры. Это корреляция, но она вызывает беспокойство».
Тот же набор данных уже показал, что сладкая кукуруза может оказаться в беде из-за потепления климата, но текущий анализ дает Уильямсу некоторую надежду, поскольку по крайней мере одна переменная находится под контролем переработчиков.
Исследование «Прогнозирование урожайности сахарной кукурузы с использованием моделей машинного обучения и данных полевого уровня» опубликовано в журнале Precision Agriculture [DOI: 10.1007/s11119-023-10057-1 ].
Источник: Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне
