Maanmuokkauskäytäntöjen yhdistäminen kasvunsäätelyaineisiin voi parantaa juurien kasvua, lakoutumiskestävyyttä ja maissin satoa puolikuivilla alueilla.

Kasvien juuret ovat tärkeä osa ritsosfääriä, ja niillä on ratkaiseva rooli veden ja ravinteiden kuljettamisessa maaperään. Lisäksi maanpäällisen biomassan tuotanto on vahvasti riippuvainen kasvien juurista. Juurten kasvu ja jakautuminen maaperässä määräävät sadon kyvyn imeä ravinteita ja vettä. Kasvien juuriston parantaminen antaa niille paremman kyvyn imeä vettä, ravinteita ja mineraaleja maaperästä. Noin 49 % sadon kasvusta johtuu parantuneista viljelykäytännöistä ja loput 51 % geneettisestä parannuksesta. Kasvunsäätelyaineet, jotka vähentävät lamaantumista ja lisäävät jyvän painoa, ovat avainasemassa sadon lisäämisessä. Lamaantuminen vähentää veden ja ravinteiden kuljetusta sekä fotosynteesiä, mikä johtaa alhaisempaan maissisatoon. Lamaantumisaste vaikuttaa myös negatiivisesti tähkien määrään ja jyvien painoon, mikä heikentää sadon laatua. Maissin lakoutuminen tapahtuu pääasiassa kolmannessa tyvisolmukkeessa jyvän täyttymisvaiheessa, koska silloin hiilihydraatit kulkeutuvat varresta tähkään. Maissin ennenaikainen vanheneminen ja lakoutuminen liittyvät suoraan juurien kasvuun. Juuriston analysointi on tärkeä tekijä sadon lisäämisessä ja lakoutumisen vähentämisessä.^{kuiva maa}maatalousjärjestelmät.13
Riittävä maaperän kosteus voi merkittävästi lisätä juurien kuiva-ainetiheyttä pinta-alayksikköä kohti. Perinteisiin lannoitteiden levitysmenetelmiin verrattuna kasvunsäätelijöiden (PPR) käyttö voi parantaa juurien veden ja ravinteiden ottoa maaperästä. Juuripaine on osoitus juurinesteen virtauksesta ja erityksestä. Juurien eritys riippuu sen voimakkuudesta, kun taas juurien aktiivisuus vaihtelee maaperän kosteusolosuhteiden, viljelykasvin ja kasvukauden mukaan. Pellolla on vaikea ymmärtää tarkasti juurien käyttäytymistä, kun taas juurien erityksen avulla voidaan ennustaa juurien käyttäytymistä sekä ravinteiden ja veden ottoa. Juurten lakoutumiseen vaikuttavat monet tekijät, kuten juurien lukumäärä, juuren halkaisija ja kasvusuunta. Ligniinipitoisuus on varsien keskeinen osa ja sillä on merkittävä vaikutus varsien lakoutumisnopeuteen. Etefoni on tehokas kasvunsäätely, joka voi vähentää lakoutumisriskiä. Etefonia voidaan käyttää maissin juurien korkeuden alentamiseen, mekaanisen lujuuden lisäämiseen ja juurien tarttumisen parantamiseen. Etefoni ja kloorimekvattikloridi voivat tehokkaasti parantaa lakoutumiskestävyyttä ja endogeenistä hormonaalista signalointia. DA-6 vähensi merkittävästi lakoutumisnopeutta, röyhyjen lukumäärää ja kasvin korkeutta sekä paransi varren tunkeutumista. Siksi maatalouskasvien lakoutumisongelmien ratkaiseminen on avainasemassa vakaan ja korkean sadon saavuttamiseksi.
Oletamme, että puolikuivilla alueilla erilaisten maanmuokkauskäytäntöjen yhdistäminen kasvunsäätelyaineisiin voi vähentää maissin lakoutumisriskiä ja lisätä satoa. Tämän hypoteesin testaamiseksi tässä kokeessa mitattiin erilaisten maanmuokkauskäytäntöjen ja kasvunsäätelyaineiden vaikutuksia maissinvarsien fysikaalis-kemiallisiin ominaisuuksiin, juurien morfologiaan, johtosolukkokimppujen molekyylirakenteeseen, juurimahlan endogeenisten hormonien pitoisuuteen ja satoon. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tarjota teoreettinen perusta maissin lakoutumiskestävyyden ja sadon parantamiselle puolikuivilla alueilla. Kasvunsäätelyaineiden käyttö on hyödyllistä maataloustuotannon kannalta.
Sademäärän ja lämpötilan kuukausittainen jakautuminen koekanaloilla maissin kasvukausina 2021 ja 2022.
Tämän mallin avulla kasvukauden keskimääräinen juurien kasvunopeus (Ć) voidaan laskea seuraavalla kaavalla:
Röyhyjen muodostumisvaiheessa jokaiselta koealalta valittiin viisi kasvia ja juuristo poistettiin kasvin keskeltä rivien välisen etäisyyden ollessa puolet kasvin leveydestä ja pituudesta. Juurien huuhtelun jälkeen pinnan kosteus kuivattiin suodatinpaperilla ja juurikerrosten lukumäärä laskettiin. Tuoreet leskenjuuret kuivattiin 80 °C:ssa vakiopainoon, minkä jälkeen niiden kuivapaino mitattiin. Endogeenisen hormonin virtaus määritettiin entsyymi-immunosorbenttimäärityksellä (ELISA) (Wang et al.).
Erilaisten maanmuokkausmenetelmien ja kasvunsäätelijöiden vaikutus juuristotiheyteen 0–100 cm syvyydessä vuonna 2022. Pystysuorat viivat edustavat keskiarvon standardivirhettä (SEM) (n = 3). Pienet kirjaimet osoittavat merkittäviä eroja merkitsevyystasolla P ≤ 0,05 (LSD-testi).
Erilaisten maanmuokkausmenetelmien ja kasvunsäätelijöiden vaikutus juurimassatiheyteen 0–100 cm syvyydessä vuonna 2022. Pystyviivat edustavat keskiarvon standardivirhettä (SEM) (n = 3). Pienet kirjaimet osoittavat merkittäviä eroja merkitsevyystasolla P ≤ 0,05 (LSD-testi).
Lukuisat maanmuokkauskäsittelyt yhdistettynä kasvunsäätelyaineisiin vaikuttivat merkittävästi parantuneiden juurien morfologisiin ominaisuuksiin kukkavaiheessa (taulukko 6). EYD- ja EYR-käsittelyissä parantuneiden juurien halkaisija, tilavuus, kaltevuuskulma ja kuivapaino kasvoivat, ja parhaan tehon osoitti kiertomuokkaus yhdistettynä Jindel- ja Yuhuangjin-kasvinsäätelyaineisiin. Molempina tutkimusvuosina kasvunsäätelyaineiden käyttö lisäsi parantuneiden juurien halkaisijaa, tilavuutta, kaltevuuskulmaa ja kuivapainoa. Kontrollikäsittelyyn verrattuna parantuneiden juurikerrosten määrä EYD-, EYR- ja EYB-käsittelyissä kasvoi merkittävästi vuonna 2021. Vuonna 2022 käsittelyjen välillä ei kuitenkaan havaittu merkittäviä eroja.
Kaikissa maanmuokkauskäsittelyissä maissin lakoutumisaste (EYD), lakoutumissuhde (EYR), lakoutumisindeksi (EH), lakoutumiskerroin (EHC) ja lakoutumiskerroin (CG) olivat vuosina 2021 ja 2022 merkittävästi korkeammat kuin muina vuosina (taulukko 8). Erilaiset maanmuokkauskäsittelyt paransivat merkittävästi lakoutumiskerrointa ja lakoutumisindeksiä, kun taas Jindel + Yuhuangjin -kasvinsäätelyaineen käyttö lisäsi lakoutumiskerrointa. Vuonna 2016 lakoutumisindeksissä, lakoutumiskertoimessa ja lakoutumiskertoimessa ei ollut merkittäviä eroja kahden tutkimusvuoden välillä. Lakoutumisindeksin, lakoutumiskertoimen ja lakoutumiskertoimen sekä muiden maanmuokkauskäsittelyjen välinen korrelaatio kasvoi merkittävästi eri maanmuokkauskäsittelyissä lakoutumiskertoimen ja lakoutumisindeksin osalta, mikä johti parempaan lakoutumiskykyyn.
Verrattuna muihin viljelymenetelmiin, kasvunsäätelyaineet voivat säädellä sadon kasvua tuotantotarpeiden mukaan.^,kontrolloida kasvien morfologiaa ja lisätä ligniinipitoisuutta, kasvihormonitasoja ja satoa^.On hyvin tunnettua, että kasvunsäätelyaineiden etuna on alhaiset tuotantopanoskustannukset.^.Tällä hetkellä, verrattuna kontrollikäsittelyyn, EYD-käsittely osoittaa korkeampaa ligniinipitoisuutta kolmannessa internodissa. Ligniinipitoisuus korreloi merkittävästi positiivisesti endogeenisten hormonaalisten signaalien aktiivisuuden kanssa, mikä on yhdenmukaista aiempien tutkimusten tulosten kanssa. Parantunut lakkauttumiskestävyys johtuu pääasiassa lisääntyneestä^sisällysligniinistä, selluloosasta, hiilihydraateista ja anatomisista rakennetekijöistä, kuten kuoren paksuudesta,^määräjohtosolukkokimppujen lukumäärä ja puumaisuusaste. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että maissin kuoren paksuus ja johtosolukkokimppujen lukumäärä kasvoivat EYD-käsittelyn myötä. EYD-käsittelyssä pienet johtosolukkokimput olivat tiheästi pakkautuneet ja suuret johtosolukkokimput olivat hyvin kehittyneitä. Kasvien johtosolukkokimput ovat myös tärkeitä veden ja ravinteiden kuljetuksessa.45 Maissin johtosolukon läpäisevyys korreloi positiivisesti johtosolukkokimppujen lukumäärän kanssa.42 EYD-käsittelyssä verrattuna kontrollikäsittelyyn SLR laski 97 %, RLR 65 % ja TLR 74 %.
Tärkeimmät vuorovaikutusreitit olivat juurimahlan eritys ja endogeeniset hormonitasot. EYD-käsittelyssä juurimahlan erittymisnopeus oli merkittävästi korkeampi kaikissa kasvuvaiheissa kuin kaikissa muissa käsittelyissä. Juurimahlan erittymisnopeudessa ei ollut merkittäviä eroja ER- ja EYR-käsittelyjen välillä eikä YB- ja EYB-käsittelyjen välillä missään kasvuvaiheessa. Lisäksi 25 ja 125 päivää kylvön jälkeen juurimahlan erittymisnopeus oli merkittävästi korkeampi YD- ja EYD-käsittelyissä kuin kaikissa muissa käsittelyissä. Muokkausmenetelmä vaikutti merkittävästi juurimahlan erittymisnopeuteen. Rotokylvö lisäsi merkittävästi juurimahlan erittymistä, mikä paransi merkittävästi juurien ravinteiden ottokykyä ja satoa.⁴⁶V7- ​​ja viljan täyttövaiheissa EI_⁻ja NH₄₊kuljetusoli EYD-käsittelyssä merkittävästi korkeampi kuin missään muussa käsittelyssä. Myös ionien kuljetus juurimahlassa oli merkittävästi korkeampi EYD-käsittelyssä kuin missään muussa käsittelyssä eri kasvuvaiheissa. Kasvien johtosolukkokimput ovat myös ratkaisevan tärkeitä veden, ravinteiden kuljetukselle ja fotosynteesille.³⁴Kuljetuskudokset ja johtosolukkokimput korreloivat positiivisesti maissikasveissa.38
Parantunut varren lujuus ja juurien morfologia paransivat kasvin kykyä kuljettaa vettä, ravinteita ja fotosynteesiä, mikä vaikutti positiivisesti siementen täyttymisvaiheeseen. Kun kiertomuokkaus yhdistettiin kasvunsäätelyaineella (PGR) ruiskutukseen Kindle + Yuhuanghuang -valmisteella, EYD- ja EYR-käsittelyt maksimoivat juuriparametrit. Vuonna 2021 juurikerrosten määrä kasvoi merkittävästi EYD-, EYR- ja EYB-käsittelyissä, mutta ero oli merkityksetön vuonna 2022. Kasvunsäätelyaineet voivat parantaa juurien ravinteiden ottoa parantamalla juurien morfologiaa. Fysiologiset vaikutukset määräytyvät eri hormonien suhteellisten pitoisuuksien perusteella, eivätkä pelkästään tiettyjen hormonien absoluuttisten pitoisuuksien perusteella.
Kasvunsäätelyaineiden käyttö maanmuokkauksen aikana voi vähentää merkittävästi lakoutumisriskiä, ​​pääasiassa lisäämällä varren mekaanista lujuutta. Tuloksemme osoittavat, että Jindel + Yuhuangjin -valmisteen käyttö yhdessä kiertomuokkauksen kanssa vähensi merkittävästi lakoutumisnopeutta, paransi juurien jakautumista ja kuiva-ainepitoisuutta sekä paransi varren mikrorakennetta, ligniinipitoisuutta, tukipuun juurien morfologiaa ja maissisatoa. EYD-käsittely edisti merkittävästi juurien kasvua, lisäsi ligniinipitoisuutta ja varren mekaanista lujuutta samalla kun se vähensi merkittävästi lakoutumisnopeutta. Lisäksi NO3- ja NH4+-pitoisuudet olivat merkittävästi korkeammat EYD-käsittelyssä kuin ED- ja YD-käsittelyissä. Zn:n, Fe:n, K:n, Mg:n, P:n ja Ca:n siirtymisnopeudet saavuttivat maksimiarvonsa EYD- ja EYR-käsittelyissä. EYD-käsittely lisäsi juurien kaltevuuskulmaa, kuiva-ainetilavuutta ja tukipuun juurien halkaisijaa. Verrattuna ED- ja YD-käsittelyihin, TRDW:n, ARD:n ja TRL:n Ć-, cm- ja Wmax-arvot kasvoivat merkittävästi EYD- ja EYR-käsittelyjen myötä. EYD-käsittelyn lisäämät RLD-, ARD- ja RDWD-tasot edistävät juurien kehitystä, parantavat maaperän kosteutta ja tehostavat ravinteiden ottoa, mikä parantaa merkittävästi lakoutumiskestävyyttä ja on tehokas menetelmä satoriskien lieventämiseksi puolikuivilla alueilla. Tulokset osoittavat, että nämä teknologiat ovat lupaavia työkaluja puolikuivien alueiden viljelijöille, sillä ne mahdollistavat korkeiden maissisatojen ylläpitämisen ja samalla lakoutumistappioiden vähentämisen. Kasvunsäätelyaineiden käytöstä integroidussa viljelyssä ja niiden torjuntamekanismeista eri maissilajikkeissa tarvitaan kuitenkin lisätutkimusta.