Modelling crop yield using growth parameters and fall armyworm (Spodptera frugiperda J. E. Smith) leaf damage under different NPK regimes for Cameroon Highland Composite (CHC) maize

在喀麦隆的高地，那里空气凉爽，土壤肥沃，玉米不仅仅是一种作物，它更是一条生命线。几十年来，这种谷物已从一种简单的家庭烹饪主食，转变为喂养城市和工业的重要经济作物。然而，成功种植玉米是一个不断的平衡过程。农民必须管理土壤对养分（主要是氮、磷、钾）的渴求，同时还要保护他们的田地免受一个顽固敌人——草地贪夜蛾的侵害。这种蛾类的幼虫可以剥去整片叶子，威胁收成。多年来，农业领域一直存在着一种普遍的观点：给植物施更多的肥会让它长得更壮，但也会让它变得更有滋味，从而更吸引饥饿的昆虫。西北地区的研究人员面临的问题是，这种权衡对于当地农民种植的特定玉米品种是否成立，以及如果成立，它将如何影响最终的收获。

来自喀麦隆和冈比亚大学的一个科学家团队，决定在巴利镇附近的一项田间实验中测试这种关系。他们专注于四种被称为“喀麦隆高地复合体”（Cameroon Highland Composite）的特定玉米品种，这些品种三十年来一直是小规模农户的主食。研究人员将这些种子种植在一个精心组织的网格中，将田块划分为不同的部分，以测试不同量的肥料。有些植株完全没有接受肥料，而另一些则接受了小剂量、中剂量或大剂量的标准营养混合物。他们密切观察植物的生长情况，测量它们的高度、茎的粗细以及叶片的大小。他们还时刻关注着草地贪夜蛾，使用一套简单的评分系统来评估昆虫对叶片造成的破坏程度，评分范围从无可见损伤到严重破坏。

结果清晰地描绘了植物对土壤养分的反应。随着肥料剂量的增加，玉米长得更高、茎部更粗，并产生了更大的叶片。这对所有四个品种都是如此，表明植物渴望利用额外的食物来生长。然而，在植物实际存活到收获时，种子的类型比肥料更为重要。一种被称为 CHC202 的品种始终产生最多的植株以及最高、最健康的茎秆，无论肥料水平如何。它成为了该组中的佼佼者，在几乎所有的生长指标上都优于其他三个品种。

然而，肥料与害虫之间的关系则更为复杂。研究证实，随着肥料水平的上升，草地贪夜蛾造成的破坏也随之增加。昆虫似乎更偏好那些营养充足、生长茂盛的植物，最高的肥料剂量导致了最严重的叶片啃食。受损最严重的品种是 CHC204，在大量进食后，它的叶片看起来破烂不堪。然而，当研究人员观察最终收获时，出现了一个令人惊讶的转折。尽管遭受了严重的昆虫破坏，接受最多肥料的植株仍然产出了最多的谷物。CHC202 品种由于叶片受损最少且生长状况最好，其鲜玉米产量最高，达到了每公顷四吨。这比当地农场常见的产量有了显著提高。

随后，科学家们利用数学方法来理解究竟是什么驱动了收获。他们建立了几个模型，以观察是否可以根据植物的健康状况、存活植株的数量以及昆虫损伤程度来预测谷物的产量。他们发现，仅仅通过统计草地贪夜蛾造成的破坏量并不足以预测田间的总产量。事实上，仅凭损伤评分几乎无法告诉他们关于最终产量的任何信息。预测收获的最佳方式是观察综合因素：植物看起来多么强壮、有多少植株存活到了最后，以及来自昆虫损伤的一个微弱、几乎难以察觉的贡献。

研究结论指出，虽然给玉米施更多的肥确实会招致更多的昆虫攻击，但如果选择了正确的品种，这并不一定会毁掉收获。CHC202 品种证明了自己是一种具有韧性的选择，即使在有昆虫存在的情况下也能实现高产。研究人员建议，农民应该专注于种植这一特定品种并使用适当的肥料水平，而不是担心给作物施肥必然会导致损失。通过理解昆虫损伤本身并不是导致产量损失的主要驱动因素，农民可以做出更好的决策，从而在面对这些持久的害虫时保障自己的收成。