Навоз морских свинок + меньше химии: как получить больше кукурузы и качественнее на побережье Перу

Чрезмерная зависимость от минеральных удобрений при выращивании кукурузы вызывает экологические проблемы, что подчеркивает необходимость в более устойчивых альтернативах. В данном исследовании оценивалось влияние навоза морских свинок (Cavia porcellus L.) и внесения удобрений N, P и K на урожайность и питательное качество гибридной кукурузы, выращиваемой на центральном побережье Перу.

Методы: Был реализован метод расщепленных делянок с тремя повторениями, в котором тестировались четыре дозы навоза (0, 2, 5, 10 т/га) в сочетании с четырьмя уровнями минеральных удобрений (0, 50, 75 и 100% от рекомендуемых N, P и K).

Результаты: Обработка 5 т/га навоза + 75% минеральных удобрений достигла наибольшей урожайности (8,82 т/га), что представляет собой увеличение на 28,38% по сравнению с полной минеральной подкормкой, сопровождаясь массой зерна 152,80 г и массой початка 171,31 г. Пик питательного качества был отмечен при 5 т/га навоза + 100% минеральных удобрений: 7,85% белка и 363 ккал/100 г энергии. Многомерный анализ выявил сильные положительные корреляции между комбинированными органо-минеральными добавками и ключевыми параметрами продуктивности. Эти данные демонстрируют, что стратегическое внесение 5 т/га навоза морских свинок с сокращением минеральных удобрений на 25% (т.е. 75% от рекомендуемой дозы) повышает как урожайность зерна, так и питательную ценность.

Обсуждение: Такая комбинация предлагает практичный и экономически эффективный путь для мелких фермеров по улучшению производства желтой кукурузы в прибрежных условиях Перу при одновременном снижении зависимости от химических удобрений. Эти результаты демонстрируют четкое синергетическое взаимодействие между органическими и минеральными удобрениями, приводящее к повышению продуктивности сельскохозяйственных культур в условиях ограниченного содержания органического вещества в почвах прибрежного Перу. Данное открытие подтверждает использование навоза морских свинок в качестве устойчивого и экологически безопасного сельскохозяйственного ресурса.

Кукуруза (Zea mays L.) признана одним из трех важнейших зерновых злаков в мире, уступая только пшенице и рису (Kandil и др., 2020). Она играет фундаментальную роль в питании человека, кормлении животных и промышленном применении (Choudhary и др., 2021). В Перу кукуруза возделывается на площади 254 743 га, производя примерно 1,27 млн тонн ежегодно (Barandiarán, 2020). Однако 20% кукурузы, производимой в Амазонском регионе (INEI, 2022), недостаточно для удовлетворения внутреннего спроса, что приводит к зависимости от импорта и ставит под угрозу продовольственную безопасность. Эта проблема дополнительно усугубляется высокой потребностью культуры в питательных веществах. В условиях высокой урожайности (>16 т/га) кукурузе требуется 250–300 кг азота на гектар (Biswas и др., 2022), что часто приводит к чрезмерному использованию минеральных удобрений. Такая чрезмерная зависимость имеет хорошо документированные экологические последствия, включая деградацию почвы, выщелачивание нитратов (Liu B. и др., 2022) и снижение содержания органического вещества (Wang и др., 2019). Для решения этих проблем совместное использование органических и минеральных удобрений стало перспективным направлением (Etesami и др., 2023), в частности в прибрежных почвах, где сообщалось об улучшении физических свойств и микробиологической активности (Sheoran и др., 2019; Liu X. и др., 2022).

В то время как компост широко изучается и признан за его высокое содержание питательных веществ (2,84% N, 52,56% органического вещества, соотношение C/N 11,06) (Vallejos-Torres и др., 2022; Kandil и др., 2020), мало известно об агрономическом потенциале навоза морских свинок (Cavia porcellus L.) — обильного, но недостаточно используемого ресурса в Перу — несмотря на его исключительный состав. Преимущества навоза морских свинок как органического мелиоранта для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в значительной степени остаются неиспользованными, главным образом из-за ограниченной осведомленности производителей. Недавние анализы подчеркивают его высокое содержание органического вещества, от 52,56% до 72,77 ± 6,27% (Barreda-Del-Carpio и др., 2022; Calero-Rios и др., 2025), что предполагает высокий потенциал для сельскохозяйственного применения. Кукуруза является культурой ключевого социально-экономического значения во всем мире. Тем не менее, снижение плодородия почвы способствует снижению урожайности и значительному уменьшению общего производства (Kabré и др., 2025). Снижение продуктивности почвы из-за интенсивного возделывания, несбалансированного удобрения и последствий изменения климата представляет собой серьезную проблему для будущей продовольственной безопасности (Abbas и др., 2024).

Необходимость в альтернативных, доступных и недорогих источниках питательных веществ для улучшения плодородия почв на деградированных сельскохозяйственных землях стала ключевой проблемой для почвоведов, агрономов и местных фермеров (Hafez и др., 2021). Настоящее исследование было проведено в прибрежном регионе Перу, характеризующемся супесчаными почвами, щелочным pH (8,3) и умеренной электропроводностью (37,4 мСм/м). Эти эдафические условия накладывают агрономические ограничения, требующие решений, адаптированных к местным социально-экономическим и экологическим контекстам. В отличие от большинства существующих исследований, сосредоточенных на типовых органических мелиорантах (Abbas и др., 2024; Wang, J. и др 2025; Wang N. и др., 2025), это исследование является первым, в котором оценивается совместное действие различных доз навоза морских свинок (0, 2, 5 и 10 т/га) и уровней минерального удобрения (0, 50, 75 и 100% N, P и K) на агрономические показатели и питательное качество твердой желтой кукурузы.

В этом контексте мы выдвигаем общую гипотезу: стратегическое внесение навоза морских свинок в сочетании с сокращенным минеральным удобрением может одновременно улучшить урожайность и питательное качество коммерческого гибрида DEKALB® кукурузы, способствуя здоровью почвы и благополучию потребителей. Соответственно, были предложены три конкретные гипотезы: 1) Агрономические признаки и урожайность желтой кукурузы были подвержены влиянию навоза морских свинок и внесения удобрений N, P и K в условиях центрального побережья Перу, 2) Питательное качество зерна желтой кукурузы было подвержено влиянию навоза морских свинок и внесения удобрений N, P и K на центральном побережье Перу, и 3) Совместное действие навоза морских свинок и удобрений N, P и K было связано с улучшенной эффективностью использования питательных веществ и ассимиляцией питательных веществ у желтой кукурузы, выращенной на центральном побережье Перу.

Эти гипотезы подтверждаются данными, показывающими, что органическое управление повышает эффективность использования азота, снижает абиотический стресс (Zhai и др., 2024; Duan и др., 2023) и увеличивает продуктивность и экономическую отдачу — особенно для мелких фермерских хозяйств (Dubey и др., 2022). Кроме того, сельское хозяйство на основе органических ресурсов соответствует концепции устойчивых продовольственных систем и поддерживает принципы циркулярной экономики. В частности, данное исследование направлено на решение трех ключевых пробелов: во-первых, недостаток исследований местных отходов животноводства; во-вторых, отсутствие эффективных протоколов для сокращения использования минеральных удобрений при возделывании кукурузы; и в-третьих, ограниченная характеристика того, как управление питанием влияет на содержание белка и энергии в зерне кукурузы — ключевого фактора, определяющего его пригодность для кормления животных.

Целью данного исследования является получение надежных, контекстно-зависимых данных для поддержки жизнеспособных, устойчивых и экономически эффективных альтернатив производства кукурузы. Эти результаты нацелены на содействие улучшению систем земледелия и укреплению национальной продовольственной безопасности — насущной проблемы в текущем глобальном контексте.

2.1 Район исследования

Исследование было проведено на объектах Национального аграрного университета Ла Молина, расположенного в районе Ла Молина, провинции и департамента Лима, Перу. Экспериментальный участок географически расположен на долготе 76°56′21″ з.д. и широте 12°04′55″ ю.ш., на высоте 247 метров над уровнем моря. В период исследования на участке наблюдалась средняя температура 19,89 °C, относительная влажность 79,43% и минимальное количество осадков — всего 0,8 мм/ч. В этом регионе годовое количество осадков обычно составляет от 0,4 до 20,2 мм в год. Свойства почвы были проанализированы в Лаборатории почвы, воды и листьев (LABSAF) Национального института аграрных инноваций (INIA). Текстура почвы была определена с использованием метода Боуюкоса (AS-09) (RECNAT-2000, 2022). pH почвы измеряли по методу EPA 9045 (USEPA, 2004). Электропроводность определяли с использованием метода экстракта насыщенной пасты (AS-18). Емкость катионного обмена (CEC) определяли экстракцией ацетатом аммония (AS-12) (RECNAT-2000, 2022). Доступный фосфор (P) анализировали с использованием метода Олсена (AS-10), а доступный калий (K) — по протоколу AS-12 (RECNAT-2000, 2022). Органическое вещество (OM), общие карбонаты и органический углерод (OC) анализировали в соответствии с ISO 10694 (ISO 10694, 1995), тогда как общий азот (N) определяли в соответствии с ISO 13878 (ISO 11272, 2017). Кроме того, навоз морских свинок, использованный в этом исследовании, был получен из Национальной программы по морским свинкам Национального института аграрных инноваций (INIA).

Рацион морских свинок был основан преимущественно на зеленых кормах, в основном люцерне и кукурузном фураже. Корм подавался дважды в день, причем примерно 30–40% утром и 60–70% днем, предпочтительно в виде подвяленной травы для предотвращения расстройств пищеварения.

Физико-химические свойства почвы и навоза морских свинок представлены в Дополнительной таблице 1. Материалы имели pH 7,1, EC 832 мСм/м, OM 52,56% и общее содержание азота 2,84%, с содержанием K и P 2,51% и 1,01% соответственно.

2.2 Экспериментальная процедура

Почва, использованная в этом исследовании, была классифицирована как супесчаная и относится к энтисолям (молодые или песчаные/пустынные почвы). Кроме того, в Дополнительной таблице 1 представлен анализ свойств почвы на участке, где была заложена культура кукурузы, а также характеристики навоза морских свинок, использованного в этом исследовании. Полевой эксперимент следовал схеме расщепленных делянок с тремя повторениями. Основные делянки были отведены под четыре дозы внесения навоза морских свинок (0, 2, 5 и 10 т/га), в то время как подделянки получали четыре уровня гранулированного минерального удобрения (0, 50, 75 и 100%) на основе состава N, P и K. Уровень 100% минерального удобрения соответствовал 240 кг N/га, 120 кг P/га и 140 кг K/га, что соответствует потребностям в питательных веществах для высокоурожайного производства кукурузы в местных условиях. Этот факторный план привел к общей сложности 16 комбинациям обработок. Каждая основная делянка занимала площадь 120 м², а каждая подделянка имела размер 30 м² (Дополнительный рисунок 1).

2.3 Агрономическое управление

Перед посевом были выполнены стандартные практики подготовки почвы, включая предварительный полив, вспашку, боронование и нарезку борозд. Перед посадкой навоз вносился непосредственно в гребень борозды в соответствии с назначенной дозой для каждой экспериментальной единицы. Этой органической добавке давали стабилизироваться в почве в течение 15 дней, чтобы обеспечить ее надлежащую интеграцию и минимизировать потенциальные фитотоксические эффекты. Посев был проведен в течение первой недели июня 2023 года с использованием гибрида кукурузы DEKALB® B-7088. Схема посадки состояла из расстояния 0,30 м между гребнями и 0,80 м между бороздами. Общая экспериментальная площадь покрывала 1440 м², разделенных на 48 делянок по 30 м² (5 м × 6 м) каждая, с семью бороздами на делянку. Минеральное удобрение вносилось вручную через 30 дней после посева (DAS), что соответствует вегетативной стадии V4 кукурузы. Удобрения вносились путем выкапывания небольшой ямки в гребне ручной лопаткой, помещения удобрения и покрытия его тонким слоем почвы. Азот вносился двумя равными разделенными дозами: первая через 30 DAS вместе с фосфором (P) и калием (K), а вторая месяц спустя, на стадии V10. Диаммонийфосфат, мочевина и хлорид калия использовались в качестве источников фосфора, азота и калия соответственно.

Азот вносился из расчета 120 кг N/га. Во время первого внесения (30 DAS) весь фосфор был внесен с использованием Диаммонийфосфата (DAP, 18–46–0). Количество DAP, необходимое для обеспечения 120 кг P/га, одновременно вносило примерно 47 кг N/га. Оставшийся азот, необходимый для завершения первой дозы в 120 кг N/га, был добавлен с помощью мочевины (46–0–0). Вторая доза азота (60 DAS) вносилась исключительно с помощью мочевины для обеспечения оставшихся 120 кг N/га. Борьба с вредителями и болезнями в течение вегетационного цикла включала довсходовое применение гербицида против широколиственных сорняков, атразина (суспензионный концентрат 50%), и фунгицидной смеси азоксистробина (250 г/кг) и тебуконазола (500 г/кг). Борьба с насекомыми осуществлялась с использованием спинозада (12% растворимый концентрат) и эмамектинбензоата (19 г/л), оба вносились в виде внекорневых опрыскиваний.

2.4 Морфологические оценки и урожайность

Агрономические и питательные оценки проводились на стадии физиологической спелости (210 DAS, стадия R6), следуя методологии Calero-Rios и др. (2025). При сборе урожая измерялась высота растений, и после сбора початков регистрировались следующие признаки: длина и диаметр початка, количество рядов на початок, количество зерен в ряду, а также вес початка, зерен и стержня. Все веса были скорректированы до стандартизированной влажности 14% для оценки урожайности зерна с гектара. Урожайность рассчитывалась в соответствии с протоколом, описанным Verhulst и др. (2012).

Питательный состав кукурузы был проанализирован в Физико-химической лаборатории Института пищевых исследований. Белок определяли методом Кьельдаля, зола и жир оценивались в соответствии с Перуанскими техническими стандартами NTP 205.004 и 205.006 соответственно. Пищевые волокна были квантифицированы с использованием метода AOCS Ba-6. Содержание углеводов рассчитывали по разности, а общую энергию оценивали на основе коэффициентов пересчета Atwater для белка, жира и углеводов.

2.5 Эффективность использования питательных веществ N, P, K и оценка синергии

Эффективность использования азота (N), фосфора (P) и калия (K) была рассчитана для определения количества урожая кукурузы (т/га), произведенного на килограмм внесенного питательного вещества. Эффективность использования питательных веществ (E) рассчитывалась с использованием следующей формулы (Fageria и др., 2011).

где YTreatment — урожайность в удобренной обработке, а YControl — урожайность в неудобренном контроле.

Для оценки потенциальных взаимодействий питательных веществ был рассчитан индекс синергии с использованием уравнения Wen и др. (2016).

где YObserved — это урожайность, полученная от совместного внесения питательных веществ, а YExpected — это сумма урожайностей от индивидуального внесения питательных веществ.

2.6 Статистический анализ

Данные удовлетворяли допущениям о нормальности и однородности дисперсии, что было проверено с помощью критериев Шапиро–Уилка и Бартлетта (p< 0,05). Сравнение средних проводилось с использованием критерия Тьюки (p< 0,05), реализованного в пакете "agricolae" (Mendiburu, 2010). Анализ главных компонентов (PCA) был выполнен с использованием FactoMineR (Lê и др., 2008) и factoextra (Kassambara и Mundt, 2020). Кроме того, пакет corrplot (Wei и Simko, 2021) использовался для оценки взаимосвязей между переменными и создания графических представлений корреляционных матриц. Боксплоты были созданы с использованием пакета ggplot2. Все статистические анализы были выполнены в RStudio (R Core Team, 2024). Использовалась схема расщепленных делянок, где Фактор A: внесение навоза морских свинок (т/га) был отведен под основные делянки, а Фактор B: гранулированное минеральное удобрение (%) — под подделянки. Основные делянки были расположены в рандомизированной полной блочной схеме с тремя повторениями. Данные были проанализированы с использованием дисперсионного анализа (ANOVA) в соответствии со следующей линейной моделью (Montgomery, 2017):

Где: Yijk — переменная отклика; μ — общее среднее; ρk — эффект k-го блока; αi — эффект i-го уровня Фактора A; (ρα)ik — ошибка основной делянки (Ошибка a); βj — эффект j-го уровня Фактора B; (αβ)ij — эффект взаимодействия A×B; и ϵijk — ошибка подделянки (Ошибка b). Допущения о нормальности ошибок (критерий Шапиро–Уилка) и однородности дисперсий (критерий Левена) были проверены. Различия между средними сравнивались с использованием критерия Тьюки при уровне значимости 0,05.

3.1 Агрономические характеристики и урожайность

Наибольшая урожайность зерна была получена при комбинации 5 т/га навоза морских свинок и 75% минерального удобрения (8,82 т/га), за которой следовало 10 т/га навоза плюс 75% минерального удобрения (8,37 т/га). В целом, совместное внесение органических и минеральных удобрений увеличило урожайность твердой желтой кукурузы на 27,44% по сравнению с одним минеральным удобрением (Таблица 1). Среди оцениваемых переменных только урожайность зерна показала статистически значимые различия в ответ на минеральное удобрение, тогда как остальные переменные значимо не различались между обработками (Таблица 2).

Таблица 1 Агрономический состав и урожайность гибридной кукурузы DEKALB® в сочетании с навозом морских свинок и минеральным удобрением.

LM, длина початка; DM, диаметр початка; HM, рядность початка; NGM, количество зерен на початок; PM, вес початка; PC, вес стержня; PG, вес зерна; R, урожайность.

E0-F0, Контроль; F50, 50% минерального удобрения; F75, 75% минерального удобрения; F100, 100% минерального удобрения; E2, 2 т/га навоза морских свинок; E2-F50, 2 т/га навоза морских свинок + 50% минерального удобрения; E2-F75, 2 т/га навоза морских свинок + 75% минерального удобрения; E2-F100, 2 т/га навоза морских свинок + 100% минерального удобрения; E5-F50, 5 т/га навоза морских свинок + 50% минерального удобрения; E5-F75, 5 т/га навоза морских свинок + 75% минерального удобрения; E5-F100, 5 т/га навоза морских свинок + 100% минерального удобрения; E10-F50, 10 т/га навоза морских свинок + 50% минерального удобрения; E10-F75, 10 т/га навоза морских свинок + 75% минерального удобрения; E10-F100, 10 т/га навоза морских свинок + 100% минерального удобрения.

Таблица 2 Двухфакторные значения F и вероятности (p), исследующие эффекты комбинирования навоза морских свинок и гранулированного минерального удобрения на агрономический состав кукурузы.

LM, длина початка; DM, диаметр початка; HM, рядность початка; NGM, количество зерен на початок; PM, вес початка; PC, вес стержня; PG, вес зерна; R, урожайность. Уровни значимости: p < 0,05.

Анализ главных компонентов (PCA) (Рисунок 1A) показывает, что Фактор A соответствует внесенным дозам навоза морских свинок (0, 2, 5 и 10 т/га), демонстрируя четкую положительную связь, указывающую на то, что растения с более длинными и широкими початками, как правило, производят большее количество зерен. Аналогично, PG, PM и PC группируются вместе, располагаясь ближе к Dim2, но все еще хорошо представлены в Dim1, что предполагает, что эти переменные положительно связаны и в совокупности описывают компоненты продуктивности. Урожайность (R), представленная красной стрелкой, показывает сильную корреляцию с PG и PM, подчеркивая роль этих признаков как прямых предикторов продуктивности. Распределение отдельных наблюдений, окрашенных в соответствии с дозой навоза, показывает, что красный эллипс (10 т/га) группируется в правой части биплота, в том же направлении, что и переменные продуктивности (R, PM, PG). Эта закономерность предполагает положительную связь между самой высокой дозой навоза и ключевыми признаками, связанными с урожайностью. Напротив, обработки с 0 и 2 т/га (синий и оранжевый) более рассеяны в левой и центральной части графика, что указывает на более низкие показатели и сниженную продуктивность. Анализ главных компонентов (Рисунок 1B) иллюстрирует Фактор B, который соответствует уровням гранулированного минерального удобрения (0, 50, 75 и 100%), оцененным по агрономическим переменным, указывая на то, что эти переменные положительно коррелируют и сходным образом реагируют на уровни удобрения. Переменные PM (вес початка), PG (вес 100 зерен) и PC (вес зерна на початок) также группируются вместе, образуя более горизонтальную структуру, в то время как урожайность (R), представленная красной стрелкой, сильно связана с PG и PM, что предполагает, что на урожайность напрямую влияют эти связанные с весом компоненты. Что касается обработок, точки, соответствующие 100% удобрения (красный), группируются в правой части графика, в том же направлении, что и переменные, связанные с урожайностью, указывая на сильную положительную связь между полным удобрением и улучшенными показателями продуктивности. В целом, результаты PCA указывают на то, что повышение доз гранулированного минерального удобрения — в частности, полной рекомендуемой дозы (100%) — значительно улучшает признаки, связанные с урожайностью, подтверждая его ключевую роль как выжнейшего источника питательных веществ в производстве кукурузы.

Рисунок 1 Анализ главных компонентов между агрономическими переменными и урожайностью. (A) Опосредованный различными уровнями доз навоза морских свинок и (B) Гранулированного минерального удобрения в кукурузе (Zea mays L.). LM, длина початка; DM, диаметр початка; HM, рядность початка; NGM, количество зерен на початок; PM, вес початка; PC, вес стержня; PG, вес зерна; R, урожайность.

Анализ главных компонентов (Рисунок 2) позволяет визуализировать, как обработки одновременно влияют на множество агрономических признаков. Между тем, LM (длина початка), DM (диаметр початка) и NGM (количество зерен на початок) также вносят вклад в Dim1, но в более разрозненной структуре, отражая дополнительную информацию, связанную с морфологией початка. Что касается распределения обработок (представленных цветными кружками и границами), обработки, получающие более высокие дозы как навоза, так и минерального удобрения (например, E5–F100 и E10–F100), группируются в правой части биплота, в положительной области Dim1, указывая на четкую связь с более высокой урожайностью, весом зерна и большим размером початка.

Рисунок 2 Взаимодействие между минеральным удобрением и дозой навоза морских свинок на урожайность кукурузы.

3.2 Питательное качество зерна кукурузы

Наибольшее содержание золы (1,40%) было получено в обработке без навоза и минерального удобрения. Наибольшее содержание белка (8,42%) и клетчатки (2,70%) было зарегистрировано при внесении 2 т/га навоза в сочетании с 100% минеральным удобрением. Содержание жира (4,35%) и энергии (363 ккал/100 г) было самым высоким при обработке 5 т/га навоза + 100% минерального удобрения. Обработка с 2 т/га навоза и 100% минерального удобрения показала самые высокие значения энергии, полученной из белка и жира (E_prot и E_fat), со средними значениями 33,67% и 39 ккал/100 г соответственно. И наоборот, наибольшее содержание углеводов (74,13%) и энергии из углеводов (297,67 ккал/100 г) было получено при 2 т/га навоза (Таблица 3). Значимых различий не наблюдалось для золы, жира, клетчатки, энергии, E_fat или E_CHO. Однако гранулированное минеральное удобрение показало значимые эффекты на белок (Prot), углеводы (CHO) и энергию из белка (E_prot) (Таблица 4).

Таблица 3 Питательный состав кукурузы в сочетании с навозом морских свинок и минеральным удобрением.

Ash, Зола зерна; Fat, Жир зерна; Prot, Белок зерна; Fiber, Клетчатка зерна; CHOs, Углеводы зерна; Energy, Энергия зерна.

Таблица 4 Двухфакторные значения F и вероятности (p), исследующие эффекты комбинирования навоза морских свинок и гранулированного минерального удобрения на питательный состав кукурузы.

Анализ главных компонентов (Рисунок 3A) иллюстрирует распределение питательных признаков зерна при различных дозах навоза морских свинок, внесенных под культуру. Энергия, жир и белок — вместе с соответствующими производными индексами (E_fat и E_prot) — сильно коррелируют друг с другом и группируются в правом квадранте биплота, в частности в направлении обработки 10 т/га навоза (красный). Эта закономерность указывает на то, что более высокие дозы навоза связаны с повышенными концентрациями этих питательных компонентов. Напротив, углеводы (CHO) расположены на противоположной стороне биплота, в левом квадранте, что предполагает, что более высокие уровни углеводов встречаются в обработках без навоза или с низкими дозами внесения (синий и оранжевый). Анализ главных компонентов (Рисунок 3B) указывает, что переменные Fat, E_fat, Energy, Prot и E_prot сгруппированы в правом квадранте биплота, показывая высокий вклад в объясненную дисперсию и положительную корреляцию между ними. Напротив, углеводы (CHO) расположены на противоположной стороне, обнаруживая обратную связь с этими богатыми питательными веществами переменными. Наблюдая за эллипсами кластеризации, можно заметить, что обработки со 100% минеральным удобрением (красный эллипс) в основном расположены в области, связанной с более высокой концентрацией белка, жира и энергии, указывая на положительный эффект этой дозы на питательное качество зерна. И наоборот, неудобренные обработки (синий эллипс) сгруппированы ближе к вектору углеводов, что предполагает, что отсутствие удобрения благоприятствует их накоплению, но в ущерб другим питательным веществам. Промежуточные дозы (50 и 75%) занимают промежуточные положения в PCA, указывая на постепенный переход в питательном составе по мере увеличения удобрения.

Рисунок 3 Анализ главных компонентов между питательным качеством зерна кукурузы. (A) Опосредованный различными уровнями доз навоза морских свинок и (B) Гранулированного минерального удобрения в кукурузе (Zea mays L.). Fat, Жир зерна; Prot, Белок зерна; CHOs, Углеводы зерна; Energy, Энергия зерна.

Анализ главных компонентов (Рисунок 4) обнаруживает четкую взаимосвязь между обработками и питательными характеристиками. Например, векторы Fat и E_fat ориентированы в верхний правый квадрант, указывая, что образцы, расположенные в этой области, положительно связаны с более высоким содержанием жира и энергией, полученной из липидов. Эта закономерность наблюдается в основном в некоторых обработках с промежуточными и высокими дозами удобрений, таких как "5-100" и "10-100", что предполагает синергетическую реакцию культуры на комбинированное внесение питательных веществ. Аналогично, переменная Prot и соответствующая ей энергетическая переменная E_prot ориентированы в нижний правый квадрант, подразумевая, что обработки, расположенные в этой области, характеризуются более высокими уровнями белка. Такое поведение может быть связано с доступностью азота, поскольку белок растений тесно связан с метаболизмом азота, и обработки с более высоким внесением удобрений могут благоприятствовать этому синтезу. С другой стороны, векторы, относящиеся к CHO, спроецированы в левый квадрант графика, отражая обратную связь с другими переменными, в частности с липидами и белками. Обработки, расположенные в этой области, такие как "2-0" или "0-0", вероятно, представляют собой более низкую доступность питательных веществ. Важно отметить частичное разделение обработок вдоль главных осей, указывающее на структурные различия в питательном составе зерна при различных комбинациях удобрений. Эта дискриминация, хотя и не полностью категоричная, отражает чувствительность PCA к выявлению общих тенденций в данных и предполагает, что определенные обработки могут предлагать специфические преимущества в зависимости от интересующего питательного параметра, такого как содержание белка или энергии.

Рисунок 4 Взаимодействие между минеральным удобрением и дозой навоза морских свинок на питательное качество зерна кукурузы.

3.3 Эффективность использования питательных веществ и синергетические эффекты

3.3.1 Эффективность использования N, P и K

Эффективность использования питательных веществ (NUE) для N, P и K продемонстрировала стабильные и сравнимые агрономические реакции в различных обработках, как показано кривыми квадратичной регрессии на Рисунках 5A–C. Хотя эти питательные вещества анализировались индивидуально, их модели реакции были заметно сходными, что объясняется сильными корреляциями (r = 0,95–0,98) между общими количествами внесенных азота, фосфора и калия. Эта высокая степень ассоциации отражает факторную структуру комбинаций навоза морских свинок и минеральных удобрений, где увеличение дозы любого источника удобрения пропорционально увеличивало поставку всех трех питательных веществ, что приводило к связанной реакции культуры. Эффективность использования питательных веществ снижалась по мере увеличения общего внесения питательных веществ, на что указывают постепенно уплощающиеся наклоны кривых, отражая снижение предельной урожайности на каждую дополнительную единицу внесенного питательного вещества. Эти результаты указывают на то, что NUE максимизируется при промежуточных дозах внесения и что стратегически сбалансированные комбинации источников могут достигать высоких урожаев при одновременном снижении потребности во внесении удобрений на тонну зерна. Полиномиальные регрессионные модели предоставили реалистичную аппроксимацию нелинейной динамики почвы и растений, наблюдаемой в экспериментальных условиях, позволяя идентифицировать агрономические пороги, за пределами которых предельная выгода от добавления питательных веществ снижается. Следовательно, эти модели не только квантифицируют техническую эффективность системы, но и поддерживают разработку рациональных стратегий удобрения, направленных на оптимизацию эффективности использования ресурсов.

Рисунок 5 Кривые эффективности использования питательных веществ для (A) азота, (B) фосфора и (C) калия в различных оцененных обработках.

Эффективность использования питательных веществ (NUE) может быть определена из квадратичной кривой, такой как представленная в рукописи (Рисунки 5A–C), путем анализа формы и параметров уравнения регрессии.

Мгновенная агрономическая эффективность (IAE) получается путем взятия производной уравнения по x (dy/dx). Это показывает, сколько килограммов урожая кукурузы получается на каждый дополнительный килограмм внесенного N, P или K.

Для 240 кг N/га, внесенных в эксперименте, мы имеем: Внесено N (кг/га) = 240; IAE (кг зерна/кг N) = 4,1

Для 120 кг P/га, внесенных в эксперименте, мы имеем: Внесено P (кг/га) = 120; IAE (кг зерна/кг P) = 9,2

Для 140 кг K/га, внесенных в этом эксперименте, мы имеем: Внесено K (кг/га) = 140; IAE (кг зерна/кг K) = 6,2

Интегрированная квадратичная кривая отражает общую модель реакции на внесение N, P и K в различных обработках.

Эффективность использования азота (выраженная как килограммов произведенного зерна на килограмм внесенного N) была самой высокой при уровнях удобрения F50 и F75. Чрезмерное внесение азота (F100) заметно не увеличивало урожайность и может снижать эффективность, одновременно повышая экологические риски. Следовательно, F75, по-видимому, предоставляет наилучший компромисс между продуктивностью кукурузы и эффективностью использования азота. Аналогичная модель наблюдалась для фосфора: обработка F75 обеспечила оптимальный баланс между внесением минерального P и урожайностью кукурузы, указывая на то, что для раскрытия продуктивного потенциала культуры требуется по крайней мере умеренная доза P. В этом контексте важно оценивать не только абсолютную урожайность, но и килограммы произведенного зерна на килограмм внесенного P. Умеренные дозы минеральных удобрений (F50–F75) также показали наивысшую эффективность при интеграции с органическими добавками. Напротив, чрезмерное внесение минеральных удобрений (F100), будь то N, P или K, не приводило к дальнейшему увеличению урожайности, что предполагает убывающую отдачу и более низкую эффективность использования питательных веществ. Таким образом, для максимизации урожайности при обеспечении эффективного использования питательных веществ рекомендуется сбалансированная стратегия управления, включающая калийные и минеральные удобрения на умеренных уровнях.

Пространственное картирование агрономической синергии (Рисунок 6) дополнительно идентифицировало оптимальные области в матрице обработок. Наибольшая положительная синергия сгруппировалась в промежуточных комбинациях — в частности E2–F75, E5–F50 и E10–F50 — где интегрированные источники питательных веществ, по-видимому, запускали дополнительные эдафические и физиологические процессы, включая улучшенную структуру почвы, бoльшую способность удерживать влагу, стимуляцию полезных микробов и синхронизированную поставку питательных веществ. Напротив, экстремальные обработки, такие как E0–F0 (без внесения) и E10–F100 (максимальное внесение), дали близкую к нулю или отрицательную синергию, подчеркивая, что как дефицит питательных веществ, так и их чрезмерное внесение ограничивают реакцию культуры на урожайность. Частичная симметрия, наблюдаемая на поверхности синергии, предполагает, что, несмотря на присущую факторному плану коллинеарность между вносимыми N, P и K, определенные соотношения источников генерируют нелинейные, эмерджентные реакции, которые не могут быть предсказаны на основе однофакторных эффектов. Эта пространственная визуализация служит практическим инструментом поддержки принятия решений для разработки устойчивых и сбалансированных стратегий удобрения, которые максимизируют агрономическую отдачу, предотвращая нерациональное использование ресурсов.

Рисунок 6 Тепловая карта синергетических реакций для сравнения источников удобрения (минеральное удобрение против навоза морских свинок).

4.1 Агрономические характеристики и урожайность

Длина початка гибридной желтой кукурузы, полученная в этом исследовании, выращенной на супесчаной почве (pH 8,3) при средней температуре 19,89 °C, была меньше, чем значения, сообщенные Hossain и др. (2024) для гибридной кукурузы, выращенной в сравнительных эдафоклиматических условиях (27,55 °C, супесчаная почва, pH 7,27), где внесение органических добавок привело к средней длине початка 20,8 см. Аналогично, Thapa и др. (2024) сообщили о длине початка 20,57 см и 17,62 см при возделывании сахарной кукурузы в сходных условиях (20,25 °C, супесчаная почва, pH 6,89) с внесением навоза 448 кг N/га и 224 кг N/га соответственно. Напротив, Kandil и др. (2020) наблюдали среднюю длину початка 16,7 см у гибрида желтой кукурузы 'Pioneer SC 30N11' в условиях, сходных с настоящим исследованием (24 °C, супесчаная почва, pH 7,99), после внесения 5 т/га компоста. Диаметр початка, полученный в этом исследовании, согласуется с результатами Budiastuti и др. (2023), которые сообщили о среднем значении 4,74 см при внесении кукурузных стержней в качестве добавки в дозе 12,5 т/га. Аналогично, Calero-Rios и др. (2025) зарегистрировали средний диаметр 4,11 см при внесении 10 т/га навоза морских свинок в сочетании с 50% рекомендуемой дозы гранулированного минерального удобрения для кукурузы (гибрид INIA 619). Количество рядов зерен на початке, наблюдаемое в этом исследовании, согласуется с Gao и др. (2020), которые сообщили, что внесение удобрений увеличило среднее количество рядов зерен. Аналогично, Calero-Rios и др. (2025) сообщили о среднем значении 13,71 ряда зерен на початке при внесении 5 т/га навоза морских свинок под кукурузу (гибрид INIA 619), в то время как Shah и др. (2016) зафиксировали 18,13 ряда на початок у гибрида Dk-6724 с органическими добавками.

Наибольшие значения длины початка, диаметра початка и количества рядов зерен на початке были получены при внесении органической добавки — навоза морских свинок (GPM). Высокое содержание органического вещества в GPM, вероятно, способствовало этим результатам за счет повышения растворимости фосфатов и, следовательно, увеличения доступности фосфатов в почве для поглощения растениями (Qiu и др., 2022). Их использование, как было показано, увеличивает плодородие почвы и позволяет достичь более высоких урожаев (Abdelhameed и Metwally, 2019; Xu и др., 2024). Espejo и др. (2021) сообщили, что GPM увеличил содержание азота, фосфора и калия в почве более чем на 100% по сравнению с необработанными почвами. Аналогично, Murray-Núñez и др. (2023) зафиксировали содержание органического вещества 68,4%, общего азота 3,42% и pH 6,93 в GPM — значения, сравнимые с полученными в настоящем исследовании.

В 2023 году внесение 10 т/га компоста в сочетании с вермикулитом привело к максимальной высоте растений 189,1 см и длине початка 21,6 см, в то время как наивысшая урожайность зерна гибридной кукурузы — примерно 10 т/га — была достигнута при внесении 15 т/га NPK плюс компост. Это превысило урожайность контроля только с компостом (< 8 т/га). Эти результаты были получены на супесчаной почве (pH 7,0) на высоте 247 м над уровнем моря, со средней температурой 19,89 °C и относительной влажностью 79,43% (Hossain и др., 2024). В совокупности эти результаты демонстрируют, что интеграция органического компоста с минеральными удобрениями является эффективной стратегией для устойчивых систем сельскохозяйственного производства в различных регионах (Etesami и др., 2023). Органическое вещество компоста улучшает ключевые биологические и физико-химические свойства почвы, что, вероятно, объясняет значительные улучшения параметров роста кукурузы при внесении высоких доз компоста или при комбинировании компоста с химическими удобрениями вместо использования только минеральных удобрений (Nigussie и др., 2021). Кроме того, большее количество зерен, наблюдаемое при внесении 50% гранулированного минерального удобрения, подтверждает вывод о том, что минеральные удобрения остаются необходимыми для достижения максимальной урожайности кукурузы (Aguilar и др., 2016).

Essilfie и др. (2024) также сообщили, что, хотя внесение только NPK и интегрированное внесение NPK и куриного помета дали сравнимые вегетативные реакции, интегрированное удобрение привело к значительно более высокой урожайности зерна в двух агроэкологиях. Аналогично, Hossain и др. (2024) продемонстрировали, что как органические, так и минеральные удобрения улучшают рост и урожайность кукурузы по сравнению с контролем. В настоящем исследовании, однако, некоторые переменные, такие как урожайность и содержание белка, не продемонстрировали значимых различий между обработками. Это наблюдение согласуется с Jjagwe и др. (2020), которые сообщили об отсутствии статистически значимых различий в урожайности кукурузы в различных режимах удобрения. В другом исследовании внесение компоста улучшило вегетативный рост и урожайность (Imran и др., 2021), что подтверждает, что эффекты обработки могут варьироваться в зависимости от почвенных условий, состава компоста и характеристик гибрида.

Хотя наивысшая урожайность желтой кукурузы (8,82 т/га) была получена при обработке E5-F75 (5 т/га навоза морских свинок + 75% минерального удобрения), значимых различий в агрономических признаках или урожайности зерна между обработками не наблюдалось. Это отсутствие значимости может быть связано с некоторыми ограничениями, включая относительно небольшое количество повторностей. Это могло снизить статистическую мощность для обнаружения истинных различий между обработками. Кроме того, оценка проводилась в течение одного вегетационного сезона и на одном участке; следовательно, результаты не могут быть экстраполированы на другие эдафоклиматические условия или сельскохозяйственные циклы, что ограничивает их долгосрочную применимость. Кроме того, были оценены только специфические комбинации органического и минерального удобрения, и, следовательно, нельзя гарантировать, что эти дозы представляют собой оптимальную стратегию удобрения для максимизации урожайности желтой кукурузы.

4.2 Питательное качество зерна кукурузы

Что касается питательного качества зерен гибрида кукурузы DEKALB®, Yankah и др. (2020) сообщили о содержании золы 0,79%, в то время как Qamar и др. (2016) зафиксировали значения от 0,81% до 1,35% для того же гибрида. Аналогично, Langyan и др. (2022) зарегистрировали диапазон 0,73–1,93% со средним значением 1,33%, что сравнимо со значениями, полученными в этом исследовании. Сообщаемое в литературе содержание углеводов также близко соответствует нашим результатам: Kumar и др. (2016) сообщили о 74,3%, Saleh и др. (2013) — о 73,0%, а Yankah и др. (2020) — о 73,94%. Эти результаты подтверждают, что кукуруза местного производства остается богатым источником углеводов. Значения содержания белка, сообщенные Kumar и др. (2016) (9,4%) и Yankah и др. (2020) (8,90%), также согласуются с наблюдениями в настоящем исследовании. Изменчивость в составе жира в различных исследованиях может быть объяснена различиями в условиях хранения, послеуборочной обработке и методах переработки (Ahmed и др., 2014).

Hwang и др. (2016) и Nankar и др. (2020) сообщили о содержании жира в буром рисе от 1,70% до 5,77%. В текущем исследовании содержание жира в кукурузе составило 3,28% по сравнению с 4,70%, сообщенными Kumar и др. (2016), в то время как Yankah и др. (2020) также зафиксировали 3,28% в питательном составе кукурузы. Содержание клетчатки в рисе, согласно Enyi и др. (2025), составляло от 0,7 до 5,5%. Calero-Rios и др. (2025) сообщили о значениях клетчатки 2,50–2,56% в условиях применения 75 и 0% от рекомендуемой дозы гранулированного минерального удобрения. Что касается энергетической ценности, те же авторы получили 357,17–360,83 ккал/100 г для кукурузы, выращенной при этих схемах удобрения, в то время как Verma и Srivastav (2017) сообщили о среднем значении 365,23 ккал/100 г. Значимые эффекты добавок на основе навоза морских свинок (GPM) на некоторые питательные переменные могут быть объяснены способностью органических удобрений улучшать урожайность кукурузы за счет улучшения физико-химических свойств почвы и поглощения питательных веществ даже в условиях засухи (Shah и др., 2016). В этом исследовании GPM содержал 52,56% органического вещества, 2,84% азота, 2,51% калия и 1,01% пятиокиси фосфора, с pH 7,1; параметры, которые, вероятно, способствовали наблюдаемым улучшениям как питательного качества зерна кукурузы DEKALB®, так и связанных с ним свойств почвы.

Урожайность кукурузы достигла 8,82 т/га при внесении 5 т/га GPM в сочетании с 75% минерального удобрения, за которой последовало 8,37 т/га при внесении 10 т/га GPM плюс 75% минерального удобрения. Наименьшая урожайность, 6,40 т/га, была получена при внесении только 2 т/га GPM. Эти результаты подтверждают, что сочетание минерального удобрения с GPM в дозах 5–10 т/га и 75% от рекомендуемой дозы минерального удобрения значительно увеличивает урожайность твердой желтой кукурузы DEKALB® (Calero-Rios и др., 2025).

Кроме того, сокращение внесения минеральных удобрений на 25% за счет внесения 5 т/га органического удобрения поддерживает высокую продуктивность, подчеркивая важность сбалансированного управления питательными веществами для максимизации урожайности твердой желтой кукурузы DEKALB®. Чрезмерное использование минеральных удобрений в производстве кукурузы, направленное на обеспечение высоких урожаев, может привести к высоким производственным затратам, истощению плодородия почвы и загрязнению окружающей среды, тем самым ограничивая устойчивое сельскохозяйственное развитие. Такие практики также способствуют потерям азота в окружающей среде с нежелательными экологическими последствиями (Devi и др., 2025; Lv и др., 2020). Поэтому научно обоснованные стратегии удобрения должны одновременно учитывать продуктивность сельскохозяйственных культур и агроэкологическую устойчивость (He и др., 2022). Увеличение урожайности на 27,44%, достигнутое за счет совместного внесения органических и минеральных удобрений, согласуется с результатами Yang и др. (2021), которые сообщили о повышении урожайности и качества кукурузы при интеграции овечьего навоза с минеральным удобрением.

Питательный состав желтой кукурузы продемонстрировал явные различия между обработками. В частности, обработка E2 показала наивысшее содержание углеводов, E2–F100 — наивысшее содержание белка, а E5–F100 привела к наивысшему содержанию энергии в зерне. Эти вариации могут быть объяснены несколькими ограничениями, включая проведение оценки в течение одного вегетационного цикла и/или на одном участке. Реакция гибрида кукурузы с точки зрения накопления углеводов, белка и энергии может значительно варьироваться в различных условиях окружающей среды, тем самым ограничивая обобщаемость результатов. Более того, внутреннее перераспределение углерода и азота в процессе развития зерна затрудняет отнесение изменений в питании к одному фактору удобрения. Кроме того, еще одним ограничением, которое необходимо решить в будущих исследованиях, является оценка воздействия азоксистробина и тебуконазола на микробиоту навоза морских свинок и микробные сообщества, естественно присутствующие в этом органическом ресурсе.

4.3 Эффективность использования питательных веществ и синергетические эффекты

Наблюдаемые реакции на внесение азота (N) согласуются с предыдущими исследованиями, которые показали, что более высокие дозы N увеличивают урожайность зерна кукурузы (Dew и др., 2024; Sharma и др., 2024), при этом сравнимые реакции также сообщались для фосфора (P) и калия (K) (Drescher и др., 2021). Однако эффективность использования азота обычно максимизируется при промежуточных дозах внесения. Следовательно, превышение 176,8 кг N/га не будет представлять собой экономически эффективный вариант для производителей кукурузы. Этот результат согласуется с Gajula и др. (2025), которые сообщили, что внесение более 180 кг N/га не является экономически эффективным и может усугубить финансовые ограничения для фермеров. Частичная замена минеральных удобрений органическими источниками при условии, что оба вносятся в адекватных и сбалансированных пропорциях, представляет собой перспективную стратегию для поддержания высокой продуктивности при одновременном повышении стабильности производства (Selim, 2020). Эти результаты указывают на то, что наиболее сильные синергетические реакции происходят при промежуточных дозах внесения. В частности, когда органические и минеральные удобрения комбинировались, урожайность была выше, чем ожидалось от их индивидуальных эффектов. Эта синергия не только повышает урожайность кукурузы, но и способствует поддержанию долгосрочного плодородия почвы (Wang, F. и др., 2025).

Навоз морских свинок в сочетании с внесением N, P и K показал эффективную связь с точки зрения использования питательных веществ твердой желтой кукурузой; однако значимых различий между обработками не наблюдалось. Хорошо известно, что органический навоз улучшает структуру почвы, микробную активность и доступность питательных веществ. Более того, было показано, что микробные консорциумы, такие как арбускулярные микоризные грибы (AMF), вместе с внесением компоста оказывают положительное влияние на морфологическое развитие растений (Vallejos-Torres и др., 2019). Поэтому в течение одного вегетационного цикла величина этих эффектов может быть ограниченной. Кроме того, отсутствие анализа листьев или мониторинга питательных веществ в почве на протяжении всего вегетационного цикла ограничивает более полное понимание того, как и когда кукуруза ассимилирует питательные вещества. Рекомендуется проведение будущих исследований для оценки воздействия микробной активности и условий окружающей среды на производство навоза морских свинок.

При обработке без внесения навоза морских свинок или минерального удобрения (E0–F0) коэффициент выгоды к затратам достиг 1,022, указывая на предельный доход в размере 0,022 соля на каждый вложенный соль. Напротив, применение обработки E5–F75 увеличило коэффициент выгоды к затратам до 1,276, что соответствует доходу в размере 0,276 соля на соль, инвестированный в производство кукурузы, тем самым демонстрируя чистую экономическую выгоду. Эти результаты указывают на благоприятные экономические показатели на уровне 27,61% (Дополнительная таблица 2).

5 Выводы

Совместное внесение навоза морских свинок и минеральных удобрений заметно улучшило как агрономические показатели, так и питательное качество желтой кукурузы DEKALB®. В частности, обработки с 5 т/га навоза морских свинок плюс 100% рекомендуемой дозы минерального удобрения (E5-F100) и 10 т/га навоза со 100% минеральным удобрением (E10-F100) достигли наивысших урожаев, наряду с увеличенным весом зерна и большим размером початка. Эти результаты демонстрируют четкое синергетическое взаимодействие между органическим и минеральным удобрением, приводящее к улучшению агрономических признаков, напрямую связанных с продуктивностью. Кроме того, питательное качество зерна — в частности содержание белка, жира и энергии — значительно улучшилось с увеличением доз навоза, в то время как уровни углеводов снизились, указывая на благоприятный сдвиг в питательной плотности желтой кукурузы. Эти результаты подтверждают использование навоза морских свинок в качестве устойчивого, экономически эффективного и экологически безопасного ресурса, который дополняет, а не заменяет, минеральное удобрение в производстве кукурузы.

Будущие исследования должны изучить долгосрочное влияние на плодородие почвы с акцентом на микробные сообщества. Кроме того, рекомендуются испытания в различные сроки посадки и в различных эдафоклиматических регионах Перу для оценки воспроизводимости и масштабируемости этих результатов. Это способствует разработке контекстно-зависимых технических рекомендаций, которые способствуют устойчивому сельскому хозяйству и укрепляют национальную продовольственную безопасность.

Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fagro.2026.1761733/full#supplementary-material

1.    Abbas A., Naveed M., Shehzad K. K., Ashraf M., Siddiqui M. H., Abbas N., et al. (2024). The efficacy of organic amendments on maize productivity, soil properties and active fractions of soil carbon in organic-matter deficient soil. Span J. Soil Sci. 14. doi: 10.3389/sjss.2024.12814. CrossRef Google Scholar

2.    Abdelhameed R. E., Metwally R. A. (2019). Alleviation of cadmium stress by arbuscular mycorrhizal symbiosis. Int. J. Phytoremediation 21, 663–671. doi: 10.1080/15226514.2018.1556584. CrossRef Google Scholar

3.    Ahmed K., Shoaib M., Akhtar M. N., Iqbal Z. (2014). Chemical Analysis of Different Cereals to Access Nutritional Components Vital for Human Health. Int. J. Chem. Biochem. Sci. 6, 61–67. doi: 10.13140/RG.2.2.30783.43684. CrossRef Google Scholar

4.    Aguilar C., Escalante J. A. S., Aguilarl I., Mejía J. A., Conde V. F., Trinidad A. (2016). Eficiencia Agronómica, Rendimiento y Rentabilidad de Genotipos de Maíz En Función Del Nitrógeno. Terra Latinoam. 34, 419–429. Google Scholar

5.    Barandiarán M. (2020). Manual Técnico Del Cultivo de Maíz Amarillo Duro; 1; First (Perú: Instituto Nacional de Innovación Agraria). Google Scholar

6.    Barreda-Del-Carpio J. E., Ancco M. R., Núñez A. D., Aguirre C., Tejada K. P., Pacheco G. M. (2022). Co-Digestión de Tres Tipos de Estiércol (Vaca, Cuy y Cerdo) para Obtener Biogás en el Sur del Perú. Rev. Investigaciones Altoandinas Altoandin. 24, 174–181. doi: 10.18271/ria.2022.457. CrossRef Google Scholar

7.    Biswas R., Molla M. U., Faisal-E-Alam Md., Zonayet Md., Castanho R. A. (2022). Profitability analysis and input use efficiency of maize cultivation in selected areas of Bangladesh. Land 12, 23. doi: 10.3390/land12010023. CrossRef Google Scholar

8.    Budiastuti M. T. S., Purnomo D., Pujiasmanto B., Setyaningrum D. (2023). Response of maize yield and nutrient uptake to indigenous organic fertilizer from corn cobs. Agriculture 13, 309. doi: 10.3390/agriculture13020309. CrossRef Google Scholar

9.    Calero-Rios E., Borbor-Ponce M., Lastra S., Solórzano R. (2025). Guinea pig manure and mineral fertilizers enhance the yield and nutritional quality of hard yellow maize on the Peruvian coast. Agrochemicals 4, 6. doi: 10.3390/agrochemicals4020006. CrossRef Google Scholar

10. Choudhary M., Grover K., Singh M. (2021). Maize significance in Indian food situation to mitigate malnutrition. Cereal Chem. 98, 212–221. doi: 10.1002/cche.10368. CrossRef Google Scholar

11. Devi N. T., Devi A. S., Singh K. R. (2025). Impact of chemical fertilizer and composts application on growth and yield of rice in Northeast India. Sci. Rep. 15, 8575. doi: 10.1038/s41598-025-93684-0. CrossRef Google Scholar

12. Dew J., Li X., Oglesby C., Fox A. A., Sharma R. K., Singh G., et al. (2024). Assessing the effect of cultural practices on Mississippi corn production: 1. Grain yield. Crop Forage Turfgrass Manage. 10, e20267. doi: 10.1002/cft2.20267. CrossRef Google Scholar

13. Drescher G. L., Slaton N. A., Roberts T. L., Smartt A. D. (2021). Corn yield response to phosphorus and potassium fertilization in Arkansas. Crop Forage Turfgrass Manage. 7, e20120. doi: 10.1002/cft2.20120. CrossRef Google Scholar

14. Duan C., Li J., Zhang B., Wu S., Fan J., Feng H., et al. (2023). Effect of bio-organic fertilizer derived from agricultural waste resources on soil properties and winter wheat (Triticum aestivum L.) yield in semi-humid drought-prone regions. Agric. Water Manage. 289, 108539. doi: 10.1016/j.agwat.2023.108539. CrossRef Google Scholar

15. Dubey P. K., Singh A., Chaurasia R., Pandey K. K., Bundela A. K., Singh G. S., et al. (2022). Animal manures and plant residue-based amendments for sustainable rice-wheat production and soil fertility improvement in eastern Uttar Pradesh, North India. Ecol. Eng. 177, 106551. doi: 10.1016/j.ecoleng.2022.106551. CrossRef Google Scholar

16. Enyi C. U., Nwachukwu C. A., Ogbedeagu C. O., Okorie-Humphrey C. (2025). Nutritional compositions of rice varieties from different agro ecological zones of Nigeria. Discover Food 5, 100. doi: 10.1007/s44187-025-00379-6. CrossRef Google Scholar

17. Espejo S. S., Siesquen J. M., Castaneda B. A. E. (2021). Biofertilizer of Guinea pig manure for the recovery of a degraded loam soil. Chem. Eng. Trans. 86, 745–750. doi: 10.3303/CET2186125. CrossRef Google Scholar

18. Essilfie M. E., Darkwa K., Asamoah V. (2024). Growth and yield response of maize to integrated nutrient management of chicken manure and inorganic fertilizer in different agroecological zones. Heliyon 10, 1–13. doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e34830. CrossRef Google Scholar

19. Etesami H., Jeong B. R., Glick B. R. (2023). Potential use of bacillus spp. as an effective biostimulant against abiotic stresses in crops—A review. Curr. Res. Biotechnol. 5, 100128. doi: 10.1016/j.crbiot.2023.100128. CrossRef Google Scholar

20. Fageria N. K., Baligar V. C., Jones C. A. (2011). Growth and Mineral Nutrition of Field Crops. 3rd ed. Vol. 47. CRC Press, 574–574. doi: 10.1017/S0014479711000263. CrossRef Google Scholar

21. Gajula P., Dhillon J., Sharma R. K., Bryant C., Bheemanahalli R., Reed V., et al. (2025). Evaluating the impact of biostimulants at variable nitrogen rates in corn production. Eur. J. Agron. 167, 127554. doi: 10.1016/j.eja.2025.127554. CrossRef Google Scholar

22. Gao Z., Sun L., Ren J.-H., Liang X.-G., Shen S., Lin S., et al. (2020). Detasseling increases kernel number in maize under shade stress. Agric. For. Meteorol. 280, 107811. doi: 10.1016/j.agrformet.2019.107811. CrossRef Google Scholar

23. Hafez M., Popov A. I., Rashad M. (2021). Integrated use of bio-organic fertilizers for enhancing soil fertility--plant nutrition, germination status and initial growth of corn (Zea mays L.). Environ. Technol. Innovation 21, 101329. doi: 10.1016/j.eti.2020.101329. CrossRef Google Scholar

24. He H., Peng M., Lu W., Hou Z., Li J. (2022). Commercial organic fertilizer substitution increases wheat yield by improving soil quality. Sci. Total Environ. 851, 158132. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.158132. CrossRef Google Scholar

25. Hossain S., Al-Solaimani S. G. M., Alghabari F., Shahzad K., Rashid M. I. (2024). Enhancing maize yield through sustainable and eco-friendly practices: the impact of municipal organic waste compost and soil amendments. Cogent Food Agric. 10, 2307119. doi: 10.1080/23311932.2024.2307119. CrossRef Google Scholar

26. Hwang T., Ndolo V. U., Katundu M., Nyirenda B., Bezner-Kerr R., Arntfield S., et al. (2016). Provitamin A potential of landrace orange maize variety (Zea mays L.) grown in different geographical locations of central Malawi. Food Chemistry. 196, 1315–1324. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.10.067. CrossRef Google Scholar

27. Imran A., Sardar F., Khaliq Z., Nawaz M. S., Shehzad A., Ahmad M., et al. (2021). Tailored bioactive compost from agri-waste improves the growth and yield of chili pepper and tomato. Front. Bioengineering Biotechnol. 9. doi: 10.3389/FBIOE.2021.787764/FULL. CrossRef Google Scholar

28. Instituto Nacional de Estadística e Informática. INEI (2022). Encuesta nacional agropecuaria. Google Scholar

29. ISO 10694 (1995). Soil Quality - Determination of Organic and Total Carbon after Dry Combustion (Elementary Analysis) (Geneva, Switzerland). Google Scholar

30. ISO 11272 (2017). Soil quality-determination of dry bulk density. Google Scholar

31. Jjagwe J., Chelimo K., Karungi J., Komakech A. J., Lederer J. (2020). Comparative performance of organic fertilizers in maize (Zea mays L.) growth, yield, and economic results. Agronomy 10, 69. doi: 10.3390/agronomy10010069. CrossRef Google Scholar

32. Kabré B., Pagbo I., Dabiré K., Nitiema R. K., Pagny F. P. J. (2025). Assessing the effects of fertilizer formulations on the production of Zea mays L. for sustainable agriculture in Burkina Faso. Discov. Agric. 3, 127. doi: 10.1007/s44279-025-00296-3. CrossRef Google Scholar

33. Kandil E. E., Abdelsalam N. R., Mansour M. A., Ali H. M., Siddiqui M. H. (2020). Potentials of organic manure and potassium forms on maize (Zea mays L.) growth and production. Sci. Rep. 10, 8752. doi: 10.1038/s41598-020-65749-9. CrossRef Google Scholar

34. Kassambara A., Mundt F. (2020). Factoextra: extract and visualize the results of multivariate data analyses. Google Scholar

35. Kumar A., Metwal M., Kaur S., Gupta A. K., Puranik S., Singh S., et al. (2016). Nutraceutical value of finger millet [Eleusine coracana (L.) gaertn.], and their improvement using omics approaches. Front. Plant Sci. 7. doi: 10.3389/fpls.2016.00934. CrossRef Google Scholar

36. Langyan S., Bhardwaj R., Kumari J., Jacob S. R., Bisht I. S., Pandravada S. R., et al. (2022). Nutritional diversity in native germplasm of maize collected from three different fragile ecosystems of India. Front. Nutr. 9. doi: 10.3389/fnut.2022.812599. CrossRef Google Scholar

37. Lê S., Josse J., Husson F. (2008). FactoMineR: an R package for multivariate analysis. J. Stat Software 25, 1–18. doi: 10.18637/jss.v025.i01. CrossRef Google Scholar

38. Liu X., Wang H., Wu Y., Bi Q., Ding K., Lin X. (2022). Manure application effects on subsoils: abundant taxa initiate the diversity reduction of rare bacteria and community functional alterations. Soil Biol. Biochem. 174, 108816. doi: 10.1016/j.soilbio.2022.108816. CrossRef Google Scholar

39. Liu B., Xia H., Jiang C., Riaz M., Yang L., Chen Y., et al. (2022). 14 year applications of chemical fertilizers and crop straw effects on soil labile organic carbon fractions, enzyme activities and microbial community in rice-wheat rotation of middle China. Sci. Total Environ. 841, 156608. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.156608. CrossRef Google Scholar

40. Lv F., Song J., Giltrap D., Feng Y., Yang X., Zhang S. (2020). Crop yield and N2O emission affected by long-term organic manure substitution fertilizer under winter wheat-summer maize cropping system. Sci. Total Environ. 732, 139321. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.139321. CrossRef Google Scholar

41. Mendiburu F. (2010). Agricolae: Statistical procedures for agricultural research (R package version 1), 1–8. Google Scholar

42. Montgomery D. C. (2017). Design and analysis of experiments Arisona, State University. Ninth Edition (New York: John Wiley & Sons), 640. Google Scholar

43. Murray-Núñez R., Orozco-Benítez G., Martínez-Orozco S., Avila-Ramos F., Bautista-Trujillo G., Carmona-Gasca C., et al. (2023). Composición Química Del Excremento Entero, Composta y Lixiviado de la Cama de Cuyes Vol. 5 (Abanico Agroforestal) 5, 1–7. doi: 10.37114/abaagrof/2023.1. CrossRef Google Scholar

44. Nankar A. N., Scott M. P., Pratt R. C. (2020). Compositional analyses reveal relationships among components of blue maize grains. Plants 9, 1775. doi: 10.3390/plants9121775. CrossRef Google Scholar

45. Nigussie A., Haile W., Agegnehu G., Kiflu A. (2021). Nitrogen uptake of maize (Zea mays L.) and soil chemical properties, and responses to compost and nitrogen rates and their mixture on different textured soils: pot experiment. Appl. Environ. Soil Sci. 2021, 1–12. doi: 10.1155/2021/9931763. CrossRef Google Scholar

46. Norma Oficial Mexicana NOM-021-RECNAT-2000 (2022). Diario Oficial de la Federación. Norma Oficial Mexicana Que Establece Las Especificaciones de Fertilidad, Salinidad y Clasificación de Suelos (Estudios, Muestreo y Análisis). Google Scholar

47. Qamar S., Aslam M., Javed M. A. (2016). Determination of proximate chemical composition and detection of inorganic nutrients in maize (Zea mays L.). Materials Today: Proc. 3, 715–718. doi: 10.1016/j.matpr.2016.01.118. CrossRef Google Scholar

48. Qiu Y., Fall T., Su Z., Bortolozo F., Mussoline W., England G., et al. (2022). Effect of phosphorus fertilization on yield of chipping potato grown on high legacy phosphorus soil. Agronomy 12, 812. doi: 10.3390/agronomy12040812. CrossRef Google Scholar

49. R Core Team (2024). The R project for statistical computing. Google Scholar

50. Saleh A. S., Zhang Q., Chen J., Shen Q. (2013). Millet grains: Nutritional quality, processing, and potential health benefits. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 12(3), 281–295. doi: 10.1111/1541-4337.12012. CrossRef Google Scholar

51. Selim M. M. (2020). Introduction to the integrated nutrient management strategies and their contribution to yield and soil properties. Int. J. Agron. 2020, 2821678. doi: 10.1155/2020/2821678. CrossRef Google Scholar

52. Shah T. R., Prasad K., Kumar P. (2016). Maize- A potential source of human nutrition and health: A review. Cogent Food Agric. 2, 1166995. doi: 10.1080/23311932.2016.1166995. CrossRef Google Scholar

53. Sharma R. K., Dhillon J., Oglesby C., Gajula P., Bheemanahalli R., Li X., et al. (2024). Corn response to multiple rates of nitrogen and sulfur. Field Crops Res. 319, 109625. doi: 10.1016/j.fcr.2024.109625. CrossRef Google Scholar

54. Sheoran H. S., Kakar R., Kumar N., Seema S. (2019). Impact of organic and conventional farming practices on soil quality: A Global review. Appl. Ecol. Environ. Res. 17, 951–968. doi: 10.15666/aeer/1701_951968. CrossRef Google Scholar

55. Thapa B., Awal R., Fares A., Veettil A., Elhassan A., Rahman A., et al. (2024). Positive sweet corn response with selected climate-smart agricultural practices. Agrosystems Geosciences Environ. 7, e70011. doi: 10.1002/agg2.70011. CrossRef Google Scholar

56. USEPA (2004). SOIL AND WASTE pH 2004 (Washington, DC, USA: U.S. Environmental Protection Agency (EPA)). Google Scholar

57. Vallejos-Torres G., Arévalo L., Iliquin I., Solis R. (2019). Field response of coffee clones to inoculation with consortium of arbuscular mycorrhizal fungi in the Amazonas region, Peru. Información tecnológica 30, 73–84. doi: 10.4067/S0718-07642019000600073. CrossRef Google Scholar

58. Vallejos-Torres G., Torres S. C., Gaona-Jimenez N., Saavedra J., Tuesta J. C., Tuesta O. A., et al. (2022). The combined effect of arbuscular mycorrhizal fungi and compost improves growth and soil parameters and decreases cadmium absorption in cacao (Theobroma cacao L.) plants. J. Soil Sci. Plant Nutr. 22, 5174–5182. doi: 10.1007/s42729-022-00992-9. CrossRef Google Scholar

59. Verhulst N., Sayre K., Govaerts B. (2012). Manual de Determinación de Rendimiento. 1st ed (Texcoco, Mexico: Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT)). Google Scholar

60. Verma D. K., Srivastav P. P. (2017). Proximate composition, mineral content and fatty acids analyses of aromatic and non-aromatic Indian rice. Rice Sci. 24, 21–31. doi: 10.1016/j.rsci.2016.05.005. CrossRef Google Scholar

61. Wang X.-W., Cai H., Liu Y.-L., Li C.-L., Wan Y.-S., Song F.-P., et al. (2019). Addition of organic fertilizer affects soil nitrogen availability in a salinized fluvo-aquic soil. Environ. Pollutants Bioavailability 31, 331–338. doi: 10.1080/26395940.2019.1700827. CrossRef Google Scholar

62. Wang F., Guo Y., Li P., Wu X., Qiu H., Yin W., et al. (2025). Organic fertilizer substitution enhances maize yield and quality under reduced irrigation. J. Integr. Agric. 1–27. doi: 10.1016/j.jia.2025.05.025. CrossRef Google Scholar

63. Wang J., Yang X., Huang S., Wu L., Cai Z., Xu M. (2025). Long-term combined application of organic and inorganic fertilizers increases crop yield sustainability by improving soil fertility in maize--wheat cropping systems. J. Integr. Agric. 24(1), 290–305. doi: 10.1016/j.jia.2024.07.003. CrossRef Google Scholar

64. Wang N., Zhang T., Li Y., Cong A., Lian J., Feng K. (2025). Integrated application of fertilization increased maize (Zea mays L.) yield by improving soil quality, particularly under limited water conditions in a semi-arid sandy area. Agric. Water Manage. 309, 109334. doi: 10.1016/j.agwat.2025.109334. CrossRef Google Scholar

65. Wei T., Simko V. (2021). R package "Corrplot": visualization of a correlation matrix. Google Scholar

66. Wen Y., Wang H., Kong X., Yang J., Sun J., Zhang X. (2016). Combined applications of nitrogen and phosphorus fertilizers with manure increase maize yield and nutrient uptake via stimulating root growth in a long-term experiment. Pedosphere 26, 62–73. doi: 10.1016/S1002-0160(15)60024-4. CrossRef Google Scholar

67. Xu X., Yan S., Wang J., Niu Y., Wei W., Liu S. (2024). Organic amendment enhances maize yield through improved photosynthesis, endogenous hormones, and defense enzymes. Agronomy 14, 2816. doi: 10.3390/agronomy14122816. CrossRef Google Scholar

68. Yang C., Du W., Zhang L., Dong Z. (2021). Effects of sheep manure combined with chemical fertilizers on maize yield and quality and spatial and temporal distribution of soil inorganic nitrogen. Complexity 2021, 4330666. doi: 10.1155/2021/4330666. CrossRef Google Scholar

69. Yankah N., Intiful F. D., Tette E. M. A. (2020). Comparative study of the nutritional composition of local brown rice, maize (Obaatanpa), and millet-A baseline research for varietal complementary feeding. Food Sci. Nutr. 8, 2692–2698. doi: 10.1002/fsn3.1556. CrossRef Google Scholar

70. Zhai L., Zhang L., Cui Y., Zhai L., Zheng M., Yao Y., et al. (2024). Combined application of organic fertilizer and chemical fertilizer alleviates the kernel position effect in summer maize by promoting post-silking nitrogen uptake and dry matter accumulation. J. Integr. Agric. 23, 1179–1194. doi: 10.1016/j.jia.2023.05.003. CrossRef Google Scholar

Calero-Rios E, Cruz J, Solórzano R, Gaona-Jimenez N and Vallejos-Torres G (2026) Optimizing maize yield and nutritional quality through synergistic use of guinea pig manure and mineral fertilization: a sustainable approach for coastal Peru. Front. Agron. 8:1761733. doi: 10.3389/fagro.2026.1761733

Перевод статьи «Optimizing maize yield and nutritional quality through synergistic use of guinea pig manure and mineral fertilization: a sustainable approach for coastal Peru» авторов Calero-Rios E, Cruz J, Solórzano R, Gaona-Jimenez N and Vallejos-Torres G ., оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык

Фото: magnific