Коріння рослин є важливим компонентом ризосфери, відіграючи вирішальну роль у транспортуванні води та поживних речовин у ґрунт. Крім того, виробництво надземної біомаси значною мірою залежить від коренів рослин. Ріст та розподіл коренів у ґрунті визначають здатність культури поглинати поживні речовини та воду. Покращення кореневих систем рослин дозволяє їм краще поглинати воду, поживні речовини та мінерали з ґрунту. Приблизно 49% збільшення врожайності пояснюється покращеними методами управління сільськогосподарськими культурами, а решта 51% – генетичним удосконаленням. Регулятори росту рослин, які зменшують вилягання та збільшують вагу зерна, є ключовими для підвищення врожайності. Вилягання зменшує транспортування води та поживних речовин і фотосинтез, що призводить до зниження врожайності кукурудзи. Швидкість вилягання також негативно впливає на кількість зерен у качані та вагу зерна, знижуючи якість врожаю. Вилягання кукурудзи відбувається переважно на третьому базальному вузлі під час стадії наливу зерна, оскільки саме тоді вуглеводи зі стебла транспортуються до качана. Передчасне старіння та вилягання кукурудзи безпосередньо пов'язані з ростом коренів. Аналіз кореневої системи є важливим фактором підвищення врожайності та зменшення вилягання в...посушлива місцевістьсільськогосподарські системи.13
Достатня вологість ґрунту може значно збільшити щільність сухої речовини коренів на одиницю площі. Порівняно з традиційними методами внесення добрив, застосування регуляторів росту рослин (РРР) може покращити поглинання води та поживних речовин з ґрунту корінням. Кореневий тиск є показником кореневого сокороту та секреції. Коренева секреція залежить від її інтенсивності, тоді як активність коренів змінюється залежно від умов вологості ґрунту, типу культури та вегетаційного періоду. У польових умовах важко точно зрозуміти поведінку коренів, тоді як коренева секреція може бути використана для прогнозування поведінки коренів та поглинання поживних речовин і води. На вилягання коренів впливає багато факторів, включаючи кількість коренів, діаметр коренів та напрямок росту. Вміст лігніну є ключовим компонентом стебел і має значний вплив на швидкість вилягання стебел. Етефон є ефективним регулятором росту, який може зменшити ризик вилягання. Етефон можна використовувати для зменшення висоти коренів кукурудзи, підвищення механічної міцності та покращення адгезії коренів. Етефон та хлормекват хлорид можуть ефективно підвищити стійкість до вилягання та ендогенну гормональну сигналізацію. DA-6 значно зменшив швидкість вилягання, кількість волотей та висоту рослин, а також покращив проникнення стебел. Тому вирішення проблем вилягання сільськогосподарських культур є ключем до досягнення стабільних і високих врожаїв.
Ми висуваємо гіпотезу, що в напівпосушливих регіонах поєднання різних методів обробітку ґрунту з регуляторами росту рослин може зменшити ризик вилягання кукурудзи та збільшити врожайність. Для перевірки цієї гіпотези в цьому експерименті вимірювався вплив різних методів обробітку ґрунту в поєднанні з регуляторами росту рослин на фізико-хімічні властивості стебел кукурудзи, морфологію коренів, молекулярну структуру судинних пучків, вміст ендогенних гормонів у кореневому соку та врожайність. Метою цього дослідження є забезпечення теоретичної основи для покращення стійкості кукурудзи до вилягання та врожайності в напівпосушливих регіонах. Використання регуляторів росту рослин є корисним для управління сільськогосподарським виробництвом.
Щомісячний розподіл опадів та температури на експериментальних ділянках протягом вегетаційних періодів кукурудзи 2021 та 2022 років.
Використовуючи цю модель, середню швидкість росту коренів (Ć) протягом вегетаційного періоду можна розрахувати за такою формулою:
На етапі формування волоті з кожної ділянки відбирали по п'ять рослин, кореневу систему видаляли з центру рослини, при цьому відстань між рядами становила половину ширини та довжини рослини. Після промивання коренів поверхневу вологу висушували фільтрувальним папером та підраховували кількість кореневих шарів. Свіже коріння мати-й-мачухи сушили при 80°C до постійної ваги, після чого вимірювали їх суху масу. Потік ендогенних гормонів визначали за допомогою імуноферментного аналізу (ІФА) (Wang et al.).
Вплив різних методів обробітку ґрунту в поєднанні з регуляторами росту рослин на щільність кореневої системи на глибині 0–100 см у 2022 році. Вертикальні лінії представляють стандартну похибку середнього значення (SEM) (n = 3). Малі літери позначають значущі відмінності при рівні значущості P ≤ 0,05 (LSD-тест).
Вплив різних методів обробітку ґрунту в поєднанні з регуляторами росту рослин на щільність кореневої маси на глибині 0–100 см у 2022 році. Вертикальні лінії представляють стандартну похибку середнього значення (SEM) (n = 3). Малі літери позначають значущі відмінності при рівні значущості P ≤ 0,05 (LSD-тест).
Численні методи обробітку ґрунту в поєднанні з регуляторами росту рослин суттєво вплинули на морфологічні характеристики покращених коренів на стадії колосіння (Таблиця 6). У методах EYD та EYR діаметр, об'єм, кут нахилу та суха маса покращених коренів збільшилися, причому ротаційний обробіток ґрунту в поєднанні з регуляторами росту рослин Jindel та Yuhuangjin показав найкращий ефект. В обидва роки дослідження використання регуляторів росту рослин збільшило діаметр, об'єм, кут нахилу та суху масу покращених коренів. Порівняно з контрольним методом, кількість покращених кореневих шарів у методах EYD, EYR та EYB значно зросла у 2021 році. Однак у 2022 році суттєвих відмінностей між методами не спостерігалося.
За всіх варіантів обробітку ґрунту коефіцієнт вилягання (EYD), коефіцієнт вилягання (EYR), індекс вилягання (EH), коефіцієнт вилягання (EHC) та коефіцієнт вилягання (CG) кукурудзи у 2021 та 2022 роках були значно вищими, ніж в інші роки (Таблиця 8). Різні варіанти обробітку ґрунту значно покращили коефіцієнт вилягання та індекс вилягання, тоді як застосування регулятора росту рослин Jindel + Yuhuangjin збільшило коефіцієнт вилягання. У 2016 році не було суттєвих відмінностей в індексі вилягання, коефіцієнті вилягання та коефіцієнті вилягання між двома роками дослідження. Кореляція між індексом вилягання, коефіцієнтом вилягання та коефіцієнтом вилягання та іншими варіантами обробітку ґрунту значно зросла за варіантами обробітку ґрунту щодо коефіцієнта вилягання та індексу вилягання, що призвело до покращення показників вилягання.
Порівняно з іншими методами культивування, регулятори росту рослин можуть регулювати ріст культури відповідно до потреб виробництва,контролювати морфологію рослин та збільшувати вміст лігніну, рівень рослинних гормонів та врожайність.Загальновідомо, що регулятори росту рослин мають перевагу низьких витрат..Наразі, порівняно з контрольним варіантом, обробка EYD показує вищий вміст лігніну в третьому міжвузлі. Вміст лігніну суттєво позитивно корелює з активністю ендогенних гормональних сигналів, що узгоджується з результатами попередніх досліджень. Покращена стійкість до вилягання головним чином пояснюється збільшеннямзмістлігніну, целюлози, вуглеводів та анатомічних структурних факторів, таких як товщина кори,числосудинних пучків та ступінь лігніфікації. У цьому дослідженні було виявлено, що товщина кори та кількість судинних пучків кукурудзи збільшувалися після обробки EYD. При обробці EYD дрібні судинні пучки були щільно упаковані, а великі судинні пучки були добре розвинені. Судинні пучки рослин також важливі для транспортування води та поживних речовин.45 Проникність судинної тканини кукурудзи позитивно корелює з кількістю судинних пучків.42 При обробці EYD, порівняно з контрольною обробкою, SLR зменшився на 97%, RLR – на 65%, а TLR – на 74%.
Основними шляхами взаємодії були виділення кореневого соку та рівень ендогенних гормонів. При застосуванні EYD швидкість виділення кореневого соку була значно вищою на всіх стадіях росту, ніж при всіх інших методах. Не було виявлено суттєвих відмінностей у швидкості виділення кореневого соку між методами ER та EYR, або між методами YB та EYB на будь-якій стадії росту. Крім того, через 25 та 125 днів після посіву швидкість виділення кореневого соку була значно вищою при методах YD та EYD, ніж при всіх інших методах. Спосіб обробітку ґрунту суттєво вплинув на швидкість виділення кореневого соку. Ротаційний обробіток значно збільшив виділення кореневого соку, що значно покращило здатність коренів до поглинання поживних речовин та врожайність.46На стадіях V7 та наповнення зерна, НІ−і Нью-Гемпшир4+транспортбув значно вищим при обробці EYD, ніж при будь-якому іншому методі. Іонний транспорт у кореневому соку також був значно вищим при обробці EYD, ніж при будь-якому іншому методі на різних стадіях росту. Судинні пучки рослин також відіграють вирішальну роль у транспортуванні води, поживних речовин та фотосинтезі.34Транспортні тканини та судинні пучки позитивно корелюють у рослин кукурудзи.38
Покращена міцність стебла та морфологія коренів покращили здатність рослини транспортувати воду, поживні речовини та фотосинтезувати, що позитивно вплинуло на стадію наливу насіння. Коли ротаційний обробіток ґрунту поєднувався з обприскуванням регулятором росту рослин (PGR) за допомогою Kindle + Yuhuanghuang, обробка EYD та EYR максимізувала параметри кореневої системи. У 2021 році кількість кореневих шарів значно збільшилася при обробці EYD, EYR та EYB, але різниця була незначною у 2022 році. Регулятори росту рослин можуть покращити поглинання поживних речовин коренями, покращуючи морфологію коренів. Фізіологічні ефекти визначають відносна кількість різних гормонів, а не абсолютна кількість конкретних гормонів.
Застосування регуляторів росту рослин під час обробітку ґрунту може значно зменшити ризик вилягання, головним чином шляхом збільшення механічної міцності стебла. Наші результати показують, що застосування Jindel + Yuhuangjin у поєднанні з ротаційним обробітком ґрунту значно знизило швидкість вилягання, покращило розподіл коренів та суху масу, а також покращило мікроструктуру стебла, вміст лігніну, морфологію опорних коренів та врожайність кукурудзи. Обробка EYD значно сприяла росту коренів, збільшила вміст лігніну та механічну міцність стебла, водночас значно зменшуючи швидкість вилягання. Крім того, вміст NO3- та NH4+ був значно вищим при обробці EYD, ніж при обробці ED та YD. Швидкість перенесення Zn, Fe, K, Mg, P та Ca досягла своїх максимальних значень при обробці EYD та EYR. Обробка EYD збільшила кут нахилу коренів, об'єм сухої маси та діаметр опорних коренів. Порівняно з обробкою ED та YD, значення Ć, cm та Wmax для TRDW, ARD та TRL значно збільшилися при обробці EYD та EYR. Підвищені рівні RLD, ARD та RDWD при обробці EYD сприяють розвитку кореневої системи, покращують вологість ґрунту та посилюють поглинання поживних речовин, тим самим значно підвищуючи стійкість до вилягання та являючи собою ефективний метод зменшення ризиків для врожаю в напівпосушливих регіонах. Результати показують, що ці технології є перспективними інструментами для фермерів у напівпосушливих регіонах, дозволяючи їм підтримувати високу врожайність кукурудзи, одночасно зменшуючи втрати від вилягання. Однак, необхідні подальші дослідження щодо використання регуляторів росту рослин в інтегрованому землеробстві та механізмів їх контролю у різних сортах кукурудзи.
Час публікації: 02 лютого 2026 р.