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　　解開土壤中的秘密，提高產(chǎn)量

美國(guó)PATTERN AG新的DNA土壤測(cè)試技術(shù)，揭示了隱藏的產(chǎn)量威脅。

潛伏在土壤中的饑餓害蟲和毀滅性疾病每年使玉米和大豆生產(chǎn)者損失數(shù)十億美元。無(wú)論是大豆胞囊線蟲 (SCN)、猝死綜合癥 (SDS) 還是玉米根蟲，保護(hù)作物的決定都可能代價(jià)高昂。

由于Paul Sittig通常不關(guān)心SDS，因此他通常不會(huì)為此進(jìn)行治療。因此，當(dāng)Pattern Ag的一份報(bào)告在他擁有的所有500英畝土地上檢測(cè)到真菌病害時(shí)，南達(dá)科他州的農(nóng)民感到震驚。

Pattern Ag由具有科學(xué)、技術(shù)和農(nóng)業(yè)背景的團(tuán)隊(duì)開發(fā)，旨在幫助確保農(nóng)民根據(jù)為關(guān)鍵作物決策提供信息的洞察力，充分發(fā)揮田地的產(chǎn)量潛力。2021年秋季，Sittig決定嘗試使用基于土壤DNA提供微生物見(jiàn)解的新平臺(tái)。

“當(dāng)我收到結(jié)果時(shí)，它表明我擁有的每一塊土地都有SDS?！盨ittig說(shuō)，“我和幾位農(nóng)藝師和種子公司談過(guò)，他們告訴我測(cè)試一定是錯(cuò)的，因?yàn)槲覀兊貐^(qū)沒(méi)有人做過(guò)。”

就產(chǎn)量損失而言，SDS是僅次于SCN的最有害的大豆病害之一。據(jù)美國(guó)大豆委員會(huì)稱，這種疾病每年在美國(guó)摧毀大約2500萬(wàn)蒲式耳的大豆。因?yàn)榫€蟲可以存在而不會(huì)在地面上引起明顯的癥狀，所以通常低估了歸因于SCN的產(chǎn)量損失。在Pattern Ag出現(xiàn)之前，沒(méi)有任何方法可以在種植前預(yù)測(cè)性地檢測(cè)SDS等病原體。

根據(jù)科學(xué)，Sittig決定每英畝投資10美元用于對(duì)Saltro進(jìn)行額外的種子處理。通常，他的大豆單產(chǎn)在60到70之間（每英畝蒲式耳）。處理后，他的農(nóng)場(chǎng)平均產(chǎn)量達(dá)到70多蒲式耳，有幾塊田地達(dá)到每英畝80多蒲式耳。

“在整個(gè)中西部，大約25%的大豆正在接受SDS主動(dòng)處理，”Pattern Ag的商業(yè)銷售負(fù)責(zé)人Michael Tweedy說(shuō)。“我們的數(shù)據(jù)顯示，大約65%的大豆需要處理。種植者每英畝損失大約5到10蒲式耳，而他們甚至都不知道?！?/p>

Pattern Ag成立于2018年，正在利用20多年來(lái)繪制人類基因組圖譜的過(guò)程——DNA測(cè)序來(lái)揭示土壤生物學(xué)中影響最高產(chǎn)量的元素。

“人們對(duì)土壤養(yǎng)分了解很多，但我們對(duì)土壤生物學(xué)知之甚少。它是地球上最復(fù)雜的微生物組。去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)分析的典型土壤樣本會(huì)捕獲大約10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。我們使用我們的技術(shù)在每個(gè)測(cè)序事件中收集 1000 萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，”Tweedy說(shuō)，他在伊利諾伊州南部的一個(gè)農(nóng)場(chǎng)長(zhǎng)大，并獲得了南伊利諾伊大學(xué)農(nóng)學(xué)和作物科學(xué)碩士學(xué)位?！拔覀儞斓降臇|西中有50%甚至還沒(méi)有被識(shí)別出來(lái)。這就是它的復(fù)雜性?！?/p>

該公司的新型壓力板可預(yù)測(cè)并防止最具破壞性的地下害蟲。它的專業(yè)營(yíng)養(yǎng)面板可構(gòu)建和平衡土壤養(yǎng)分，以確保最佳肥力。最后，性能面板可防止土傳病害并增強(qiáng)土壤生物肥力。

通過(guò)在線儀表板提供的預(yù)測(cè)分析可推動(dòng)管理決策，例如種子品種、性狀、雜交種和處理，以及殺蟲劑和殺菌劑建議、生物產(chǎn)品和放置、作物輪作、偵察頻率和播種前的耕作。

“過(guò)去，我從未進(jìn)行過(guò)作物保護(hù)和生物肥力土壤測(cè)試?！盨ittig說(shuō)，“作物保護(hù)部門幫助我在田間需要的地方使用特定的殺菌劑或作物品種。它還可以幫助我確定何時(shí)我不需要為玉米上的玉米地種植三層玉米，從而節(jié)省投入成本。

“生物肥力部分有助于田間的肥料穩(wěn)定和生物活性。”他繼續(xù)說(shuō)道，“這些數(shù)據(jù)有助于確定我是否需要使用穩(wěn)定劑來(lái)增強(qiáng)肥料，或者因?yàn)闆](méi)有必要而省錢。它還可以幫助我將生物制品放在需要的地方。”

在收集土壤樣本時(shí)，Pattern Ag喜歡在秋天跟隨聯(lián)合收割機(jī)離開田地。“這讓種植者有足夠的時(shí)間與他信任的顧問(wèn)坐下來(lái)討論他明年可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)，并獲得更好地管理這些風(fēng)險(xiǎn)所需的種子處理、品種和性狀?！盩weedy 說(shuō)，“如果有需要，我們也可以在早春取樣?！?/p>

每10英畝區(qū)域抽取12至16個(gè)巖芯，深度為6英寸。Tweedy說(shuō)這通常比典型的土壤采樣協(xié)議要密集一些?！拔覀円呀?jīng)測(cè)試過(guò)拉得更深，它不會(huì)改變你可以從樣本中提取的DNA數(shù)量?！彼f(shuō)，并補(bǔ)充說(shuō)他們的采樣器有一個(gè)非常具體的協(xié)議。

“我們通常為生產(chǎn)商取樣?！彼f(shuō)，“或者，如果經(jīng)銷商想要為客戶取樣，我們就會(huì)培訓(xùn)他。”

該公司不斷擴(kuò)大其數(shù)據(jù)庫(kù)，2023年新增了5種病原體。“將生物學(xué)轉(zhuǎn)化為千兆字節(jié)數(shù)據(jù)的好處在于信息永遠(yuǎn)存儲(chǔ)在云中。”Tweedy說(shuō)，“當(dāng)我們啟用新算法時(shí)，所有過(guò)去的報(bào)告也會(huì)自動(dòng)填充新病原體的存在?！?/p>

2023 年，Sittig 不僅計(jì)劃在他擁有的土地上再次使用Pattern Ag，還計(jì)劃在他租用的土地上使用Pattern Ag?！拔曳浅ｊP(guān)心信息和嘗試新事物以幫助我獲得額外的蒲式耳。”他說(shuō)，“他們的價(jià)格點(diǎn)非常合理，每年每一英畝的土地都是合理的。無(wú)論如何，你都要為土壤測(cè)試付費(fèi)，所以為什么不盡可能多地解鎖信息，找出如何更好地管理你的農(nóng)場(chǎng)呢？”

如果生產(chǎn)商同時(shí)選擇壓力面板和性能面板，Tweedy說(shuō)成本大約是一蒲式耳大豆的2/3。大約兩周后，種植者就會(huì)得到結(jié)果。該公司沒(méi)有直接向生產(chǎn)商推銷產(chǎn)品，而是與種植者值得信賴的顧問(wèn)合作，例如種子經(jīng)銷商、農(nóng)藝師、種子公司和投入品供應(yīng)商，他們利用該工具幫助他做出明智的決定。

“我們不了解我們放置種子的媒介。”Tweedy說(shuō)，“俗話說(shuō)，農(nóng)民有40年的時(shí)間來(lái)猜對(duì)。我們正在做出許多決定作物成敗的重要輸入決策，并以可預(yù)測(cè)的方式盡早提供這些決策，以便農(nóng)民做出更明智的決策。我堅(jiān)信，像對(duì)人類基因組所做的那樣解鎖和繪制土壤微生物組將導(dǎo)致下一次農(nóng)業(yè)革命。”