Mô hình lập trình môi trường và nông nghiệp, Cục Nghiên cứu Kinh tế – Bộ Nông nghiệp Mỹ dự báo rằng canh tác ngô liên tục (CC) – nghĩa là > 3 năm liên tục sẽ chiếm khoảng 30% diện tích ngô vào 2015, nếu tính theo kịch bản không dùng ngô làm nhiên liệu sinh học và sẽ chiếm khoảng 50% nếu tính theo kịch bản dùng ngô làm nhiên liệu sinh học. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng hơn 40 năm qua, năng suất ngô giảm khi độc canh ngô so với luân canh với đỗ tương.
Tổng kết 28 kết quả nghiên cứu ở Mỹ so sánh độc canh ngô so với luân canh ngô đỗ tương, E
rickson (2008) thấy 26 kết quả cho năng suất giảm từ 2-19%. Porter và CS (1997) kết hợp kết quả 29 địa điểm qua các năm ở phía Bắc thấy rằng năng suất ngô ở ruộng luân canh tăng 13% so với ruộng độc canh. Kết quả khác, qua 4 năm thực hiện ở phía Đông Nebraska trong điều kiện nhờ nước trời, Peterson và Varvel (1989) thấy rằng ngô luân canh tăng năng suất 29% so với độc canh. Ngoài ra, kết quả qua 16 năm thực hiện ở phía Nam Nebraska trong điều kiện nhờ nước trời, Wilhelm và Wortman (2004) cũng thấy ruộng luân canh ngô tăng năng suất 22% so với ruộng độc canh.
Phân đạm thường được cho là đóng vai trò chủ yếu trong việc quyết định năng suất ngô. Quản lý tàn dư cây ngô, là yếu tố ảnh hưởng đến mức độ giải phóng đạm trả lại đất, cũng là yếu tố hạn chế năng suất ngô. Tàn dư cây ngô với tỷ lệ C/N cao và lượng lớn sinh khối còn lại sau vụ thu hoạch so với sản xuất đỗ tương giải thích hiện tượng giảm sự khoáng hóa đạm trong đất ở ruộng độc canh ngô. Ngoài ra, tăng hàm lượng đạm cố định trong tàn dư và sai khác về thời gian cố định có thể giải thích sai khác về nhu cầu đạm giữa ruộng độc canh và ruộng luân canh với cây đỗ tương. Vì khó dự đoán được mức độ khoáng hóa của đạm vô cơ, người sản xuất thường bón thêm 45 kg N/ha để đảm bảo đủ đạm ở ruộng độc canh ngô.
Mặc dầu đạm là yếu tố quyết định trong hệ thống độc canh ngô, các yếu tố sau đây được thể hiện chứng tỏ tham gia vào quyết định năng suất ngô: Nẩy mầm kém, hoặc mọc kém hay các yếu tố tạo nên mật độ cây, tăng hoạt tính của vi sinh vật vùng quanh bộ rễ ngô, mức độ mẫn cảm với thời tiết bất thuận, và mức độ tự nhiễm độc. Một số nghiên cứu còn kết luận giảm bất thuận do sâu hại nhờ luân canh cũng góp phần tăng năng suất. Phòng trừ cỏ dại tốt và chuyển gen kháng lại côn trung ở ngô hiện đại bảo đảm không giảm năng suất ngô ở ruộng độc canh ngô.
Nhờ chọn giống hiện đại (mang tính trạng kháng thuốc trừ cỏ và kháng sâu) và các tiến bộ công nghệ nông nghiệp (Làm đất tối thiểu, công nghệ sự dụng thiết bị tiên tiến, giảm dùng hóa chất độc hại) có thể giúp sản xuất ngô độc canh ít bị giảm năng suất so với thập kỷ trước đây. Tuy nhiên, vẫn còn lo ngại về độc canh ngô, suy giảm chất lượng nước tưới ở ruộng độc canh ngô, vì ruộng độc canh ngô luôn cần bón thêm 45-60 kg N/ha so với ruộng luân canh với đỗ tương. Nhiều loại bệnh hại ngô (đốm xám, đốm lá nhỏ, đốm lá lớn, đốm than, thối cây con) thường thấy ở ruộng độc canh ngô, đặc biệt ở những ruộng tàn dư cây ngô tồn tại qua mùa đông năm sau. Cỏ dại là một trong những trở ngại đối với ruộng độc canh ngô so với ruộng luân canh đa dạng cây trồng, tức dùng thuốc trừ cỏ nhiều hơn. Ruộng độc canh ngô thường thấy giảm đa dạng sinh học đất, dẫn đến giảm hoặc mất hẳn tác dùng phòng trừ sinh học, và thuốc trừ sâu dùng nhiều hơn.
Sự cải tiến giống ngô lai, tăng mật độ trồng ngô, sử dụng đạm nhiều hơn và một số tiến bộ chăm sóc khác đã dẫn đến năng suất ngô tăng lên gần 7 lần so với năng suất của năm 1924 (Duvick, 2005). Hàng năng năng suất tăng 1,5% kể từ năm 1970 (Egli, 2008).
Mục tiêu của nghiên cứu này là làm sáng tỏ các yếu tố làm giảm năng suất ngô do độc canh (CCYP). Thí nghiệm được thực hiện từ 2005-2010 ở phía Đông Illinois, từ sau năm thứ 3 độc canh ngô (CC) hoặc luân canh ngô đỗ tương (SC), với 6 mức đạm. Trung bình qua các năm, năng suất ở mức đạm tối ưu đối với ruộng độc canh ngô đạt 8,84 tấn/ha và ở ruộng luân canh ngô đỗ tương đạt 10,20 tấn/ha, tức do CCYP mất 1,36 tấn/ha (biến động từ 0,47-2,23 tấn/ha). Ứng dụng mô hình hồi quy, 3 biến độc lập giải thích >99% độ biến động CCYP, đó là: năng suất ngô độc canh do không bón phân (0NCCYD), biến động theo năm do độc canh ngô (CCYRS), sai khác năng suất giữa CC và SC (Maximum năng suất – năng suất do không bón phân)(Deltadiff). Biến mạnh nhất, 0NCCYD, phản ánh sự khoáng hóa N trong đất thuần túy và cho kết quả giảm ở ruộng CC. CCYRS cũng lớn và tương quan thuận với CCYP, chỉ ra rằng CCYP tăng rõ ở năm thứ 7. Chúng tôi tin rằng CCYRS xác định ảnh hưởng của tàn dư tích lũy trong hệ CC. Cuối cùng, chúng tôi coi Deltadiff làm đại lượng tương tác giữa dạng thời tiết hàng năm và luân canh cây trồng, dẫn đến giảm năng suất ở ruộng CC so với SC trong điều kiện khô, nóng. Trong nghiên cứu này, kết luận rằng các yếu tố chủ yếu làm giảm năng suất do độc canh ngô là hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất, sự tích lũy tàn dư cây ngô và thời tiết.
Theo Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Nghiệp Miền Nam