Korzenie roślin są ważnym składnikiem ryzosfery, odgrywając kluczową rolę w transporcie wody i składników odżywczych do gleby. Ponadto produkcja biomasy nadziemnej w dużej mierze zależy od korzeni roślin. Wzrost i rozmieszczenie korzeni w glebie determinują zdolność rośliny do wchłaniania składników odżywczych i wody. Poprawa systemów korzeniowych roślin pozwala im lepiej wchłaniać wodę, składniki odżywcze i minerały z gleby. Około 49% wzrostu plonów przypisuje się ulepszonym praktykom zarządzania uprawami, a pozostałe 51% to efekt udoskonaleń genetycznych. Regulatory wzrostu roślin, które ograniczają wyleganie i zwiększają masę ziarna, są kluczowe dla zwiększenia plonów. Wyleganie ogranicza transport wody i składników odżywczych oraz fotosyntezę, co skutkuje niższymi plonami kukurydzy. Wskaźniki wylegania negatywnie wpływają również na liczbę ziaren kłosa i masę ziarna, obniżając jakość plonu. Wyleganie kukurydzy występuje głównie w trzecim węźle przysadki podczas fazy wypełniania ziarna, ponieważ to właśnie wtedy węglowodany z łodygi są transportowane do kłosa. Przedwczesne starzenie się i wyleganie kukurydzy są bezpośrednio związane ze wzrostem korzeni. Analiza systemu korzeniowego jest ważnym czynnikiem zwiększającym plony i ograniczającym wyleganie w kukurydzy.ląd suchysystemy rolnicze.13
Odpowiednia wilgotność gleby może znacząco zwiększyć gęstość suchej masy korzeni na jednostkę powierzchni. W porównaniu z tradycyjnymi metodami nawożenia, stosowanie regulatorów wzrostu roślin (PPR) może zwiększyć pobieranie wody i składników odżywczych z gleby przez korzenie. Ciśnienie korzeniowe jest wskaźnikiem przepływu i wydzielania soków korzeniowych. Wydzielanie soków korzeniowych zależy od jego intensywności, a aktywność korzeni zmienia się w zależności od wilgotności gleby, rodzaju uprawy i sezonu wegetacyjnego. W warunkach polowych dokładne zrozumienie zachowania się korzeni jest trudne, podczas gdy wydzielanie korzeniowe może być wykorzystane do przewidywania zachowania się korzeni oraz pobierania składników odżywczych i wody. Na wyleganie korzeni wpływa wiele czynników, w tym liczba korzeni, ich średnica i kierunek wzrostu. Zawartość ligniny jest kluczowym składnikiem łodyg i ma znaczący wpływ na tempo wylegania. Etefon jest skutecznym regulatorem wzrostu, który może zmniejszyć ryzyko wylegania. Etefon może być stosowany do zmniejszania wysokości korzeni kukurydzy, zwiększania wytrzymałości mechanicznej i poprawy adhezji korzeni. Etefon i chlorek chlormekwatu mogą skutecznie zwiększać odporność na wyleganie i endogenną sygnalizację hormonalną. DA-6 znacząco zmniejszyło wskaźnik wylegania, liczbę wiech i wysokość roślin oraz poprawiło penetrację łodygi. Dlatego rozwiązanie problemu wylegania w uprawach rolnych jest kluczem do osiągnięcia stabilnych i wysokich plonów.
Stawiamy hipotezę, że w regionach półpustynnych połączenie różnych praktyk uprawy roli z regulatorami wzrostu roślin może zmniejszyć ryzyko wylegania kukurydzy i zwiększyć plony. Aby zweryfikować tę hipotezę, w niniejszym eksperymencie zmierzono wpływ różnych praktyk uprawy roli w połączeniu z regulatorami wzrostu roślin na właściwości fizykochemiczne łodyg kukurydzy, morfologię korzeni, strukturę molekularną wiązek przewodzących, zawartość hormonów endogennych w soku korzeniowym oraz plon. Celem niniejszego badania jest dostarczenie podstaw teoretycznych do poprawy odporności kukurydzy na wyleganie i zwiększenia plonów w regionach półpustynnych. Stosowanie regulatorów wzrostu roślin jest korzystne dla zarządzania produkcją rolną.
Miesięczny rozkład opadów i temperatur na poletkach doświadczalnych w sezonach uprawy kukurydzy 2021 i 2022.
Stosując ten model, można obliczyć średnią szybkość wzrostu korzeni (Ć) w sezonie wegetacyjnym, korzystając z następującego wzoru:
W fazie formowania wiechy z każdej działki wybrano pięć roślin, a system korzeniowy usunięto ze środka rośliny, zachowując odległość między rzędami równą połowie szerokości i długości rośliny. Po opłukaniu korzeni, wilgotność powierzchniową osuszono bibułą filtracyjną i zliczono liczbę warstw korzeniowych. Świeże korzenie podbiału pospolitego suszono w temperaturze 80°C do uzyskania stałej masy, po czym mierzono ich suchą masę. Przepływ hormonów endogennych określono za pomocą testu immunoenzymatycznego (ELISA) (Wang i in.).
Wpływ różnych metod uprawy roli w połączeniu z regulatorami wzrostu roślin na gęstość korzeni na głębokości 0–100 cm w 2022 roku. Linie pionowe oznaczają błąd standardowy średniej (SEM) (n = 3). Małe litery oznaczają istotne różnice przy poziomie istotności P ≤ 0,05 (test LSD).
Wpływ różnych metod uprawy roli w połączeniu z regulatorami wzrostu roślin na gęstość masy korzeniowej na głębokości 0–100 cm w 2022 r. Linie pionowe oznaczają błąd standardowy średniej (SEM) (n = 3). Małe litery oznaczają istotne różnice przy poziomie istotności P ≤ 0,05 (test LSD).
Liczne zabiegi uprawowe w połączeniu z regulatorami wzrostu roślin znacząco wpłynęły na cechy morfologiczne ulepszonych korzeni w fazie kłoszenia (Tabela 6). W zabiegach EYD i EYR zwiększyła się średnica, objętość, kąt nachylenia i sucha masa ulepszonych korzeni, przy czym najlepszy efekt wykazała uprawa wirnikowa w połączeniu z regulatorami wzrostu roślin Jindel i Yuhuangjin. W obu latach badań stosowanie regulatorów wzrostu roślin zwiększyło średnicę, objętość, kąt nachylenia i suchą masę ulepszonych korzeni. W porównaniu z zabiegiem kontrolnym, liczba ulepszonych warstw korzeni w zabiegach EYD, EYR i EYB znacząco wzrosła w 2021 roku. Jednak w 2022 roku nie zaobserwowano istotnych różnic między zabiegami.
We wszystkich metodach uprawy roli, wskaźnik wylegania (EYD), wskaźnik wylegania (EYR), indeks wylegania (EH), współczynnik wylegania (EHC) i współczynnik wylegania (CG) kukurydzy w latach 2021 i 2022 były istotnie wyższe niż w pozostałych latach (Tabela 8). Różne metody uprawy roli istotnie poprawiły współczynnik wylegania i wskaźnik wylegania, podczas gdy zastosowanie regulatora wzrostu roślin Jindel + Yuhuangjin zwiększyło współczynnik wylegania. W 2016 r. nie było istotnych różnic w indeksie wylegania, współczynniku wylegania i współczynniku wylegania między dwoma latami badań. Korelacja między indeksem wylegania, współczynnikiem wylegania i współczynnikiem wylegania a innymi metodami uprawy roli istotnie wzrosła w metodach uprawy roli dla współczynnika wylegania i wskaźnika wylegania, co skutkowało poprawą wydajności wylegania.
W porównaniu z innymi metodami uprawy, regulatory wzrostu roślin mogą regulować wzrost roślin w zależności od potrzeb produkcyjnych,kontrolować morfologię roślin i zwiększać zawartość ligniny, poziom hormonów roślinnych i plon.Powszechnie wiadomo, że regulatory wzrostu roślin mają tę zaletę, że wymagają niskich kosztów produkcji.Obecnie, w porównaniu z grupą kontrolną, leczenie EYD wykazuje wyższą zawartość ligniny w trzecim międzywęźle. Zawartość ligniny jest istotnie dodatnio skorelowana z aktywnością endogennych sygnałów hormonalnych, co jest zgodne z wynikami wcześniejszych badań. Poprawa odporności na wyleganie jest głównie przypisywana wzrostowizawartośćligniny, celulozy, węglowodanów i czynników anatomicznych, takich jak grubość kory,numerwiązek naczyniowych i stopnia lignifikacji. W niniejszym badaniu stwierdzono, że grubość kory i liczba wiązek naczyniowych kukurydzy wzrosły wraz z zastosowaniem EYD. W przypadku zastosowania EYD małe wiązki naczyniowe były gęsto upakowane, a duże wiązki naczyniowe były dobrze rozwinięte. Wiązki naczyniowe roślin odgrywają również ważną rolę w transporcie wody i składników odżywczych.45 Przepuszczalność tkanki naczyniowych kukurydzy jest dodatnio skorelowana z liczbą wiązek naczyniowych.42 W przypadku zastosowania EYD, w porównaniu z grupą kontrolną, SLR zmniejszył się o 97%, RLR o 65%, a TLR o 74%.
Głównymi szlakami interakcji były wyciek soku korzeniowego i poziom hormonów endogennych. W przypadku zabiegu EYD, tempo wycieku soku korzeniowego było istotnie wyższe na wszystkich etapach wzrostu niż we wszystkich pozostałych zabiegach. Nie stwierdzono istotnych różnic w tempie wycieku soku korzeniowego między zabiegami ER i EYR, ani między zabiegami YB i EYB w żadnym etapie wzrostu. Ponadto, po 25 i 125 dniach od siewu, tempo wycieku soku korzeniowego było istotnie wyższe w zabiegach YD i EYD niż we wszystkich pozostałych zabiegach. Metoda uprawy roli istotnie wpłynęła na tempo wycieku soku korzeniowego. Rototillage istotnie zwiększyło wyciek soku korzeniowego, co istotnie poprawiło zdolność korzeni do pobierania składników odżywczych i plon.46Na etapie V7 i napełniania ziarna NIE−i NH4+transportbył istotnie wyższy w przypadku zastosowania metody EYD niż w jakimkolwiek innym sposobie. Transport jonów w soku korzeniowym był również istotnie wyższy w przypadku zastosowania metody EYD niż w jakimkolwiek innym sposobie na różnych etapach wzrostu. Wiązki przewodzące roślin są również kluczowe dla transportu wody, składników odżywczych i fotosyntezy.34Tkanki transportujące i wiązki przewodzące są dodatnio skorelowane w roślinach kukurydzy.38
Poprawa wytrzymałości łodygi i morfologii korzeni poprawiła zdolność rośliny do transportu wody, składników odżywczych i fotosyntezy, co pozytywnie wpłynęło na fazę napełniania nasion. Połączenie uprawy rotacyjnej z opryskiem regulatorami wzrostu roślin (PGR) z użyciem Kindle + Yuhuanghuang pozwoliło na maksymalizację parametrów korzeni poprzez zastosowanie zabiegów EYD i EYR. W 2021 roku liczba warstw korzeniowych znacząco wzrosła w zabiegach EYD, EYR i EYB, ale w 2022 roku różnica była nieistotna. Regulatory wzrostu roślin mogą poprawić pobieranie składników odżywczych przez korzenie poprzez poprawę ich morfologii. Efekty fizjologiczne zależą od względnych ilości poszczególnych hormonów, a nie od bezwzględnych ilości poszczególnych hormonów.
Zastosowanie regulatorów wzrostu roślin podczas uprawy roli może znacząco zmniejszyć ryzyko wylegania, przede wszystkim poprzez zwiększenie wytrzymałości mechanicznej łodygi. Nasze wyniki pokazują, że zastosowanie Jindel + Yuhuangjin w połączeniu z uprawą wirnikową znacząco zmniejszyło wskaźnik wylegania, poprawiło rozkład korzeni i suchą masę oraz poprawiło mikrostrukturę łodygi, zawartość ligniny, morfologię korzeni podporowych i plon kukurydzy. Zabieg EYD znacząco przyspieszył wzrost korzeni, zwiększył zawartość ligniny i wytrzymałość mechaniczną łodygi, jednocześnie znacząco zmniejszając wskaźnik wylegania. Ponadto, zawartości NO3- i NH4+ były znacząco wyższe w zabiegu EYD niż w zabiegach ED i YD. Szybkości transferu Zn, Fe, K, Mg, P i Ca osiągnęły swoje maksymalne wartości w zabiegach EYD i EYR. Zabieg EYD zwiększył kąt nachylenia korzeni, objętość suchej masy i średnicę korzeni podporowych. W porównaniu z zabiegami ED i YD, wartości Ć, cm i Wmax dla TRDW, ARD i TRL znacząco wzrosły w przypadku zabiegów EYD i EYR. Wyższe poziomy RLD, ARD i RDWD w przypadku zabiegu EYD sprzyjają rozwojowi korzeni, poprawiają wilgotność gleby i zwiększają pobieranie składników odżywczych, tym samym znacząco zwiększając odporność na wyleganie i stanowiąc skuteczną metodę ograniczania ryzyka dla upraw w regionach półpustynnych. Wyniki pokazują, że technologie te stanowią obiecujące narzędzia dla rolników w regionach półpustynnych, umożliwiając im utrzymanie wysokich plonów kukurydzy przy jednoczesnym ograniczeniu strat spowodowanych wyleganiem. Konieczne są jednak dalsze badania nad zastosowaniem regulatorów wzrostu roślin w rolnictwie zintegrowanym i ich mechanizmami kontroli w różnych odmianach kukurydzy.
Czas publikacji: 02-02-2026