Le radici delle piante sono una componente importante della rizosfera e svolgono un ruolo fondamentale nel trasporto di acqua e nutrienti nel suolo. Inoltre, la produzione di biomassa fuori terra dipende fortemente dalle radici delle piante. La crescita e la distribuzione delle radici nel suolo determinano la capacità della coltura di assorbire nutrienti e acqua. Il miglioramento degli apparati radicali delle piante consente loro di assorbire meglio acqua, nutrienti e minerali dal suolo. Circa il 49% dell'aumento della resa è attribuito a migliori pratiche di gestione delle colture, mentre il restante 51% è dovuto al miglioramento genetico. I fitoregolatori che riducono l'allettamento e aumentano il peso della granella sono fondamentali per aumentare la resa. L'allettamento riduce il trasporto di acqua e nutrienti e la fotosintesi, con conseguente riduzione delle rese del mais. I tassi di allettamento influiscono negativamente anche sul numero di chicchi nella spiga e sul peso della granella, riducendo la qualità della resa. L'allettamento del mais si verifica prevalentemente al terzo nodo basale durante la fase di riempimento della spiga, poiché è in questa fase che i carboidrati vengono trasportati dal fusto alla spiga. La senescenza precoce e l'allettamento del mais sono direttamente correlati alla crescita delle radici. L'analisi dell'apparato radicale è un fattore importante per aumentare la resa e ridurre l'allettamento.terrafermasistemi agricoli.13
Un'adeguata umidità del suolo può aumentare significativamente la densità di sostanza secca delle radici per unità di superficie. Rispetto ai metodi tradizionali di applicazione dei fertilizzanti, l'applicazione di fitoregolatori (PPR) può migliorare l'assorbimento di acqua e nutrienti dal suolo da parte delle radici. La pressione radicale è un indicatore del flusso e della secrezione della linfa radicale. La secrezione radicale dipende dalla sua intensità, mentre l'attività radicale varia in base alle condizioni di umidità del suolo, al tipo di coltura e alla stagione di crescita. In campo, è difficile comprendere con precisione il comportamento delle radici, mentre la secrezione radicale può essere utilizzata per prevedere il comportamento delle radici e l'assorbimento di nutrienti e acqua. L'allettamento delle radici è influenzato da molti fattori, tra cui il numero di radici, il diametro delle radici e la direzione di crescita. Il contenuto di lignina è un componente chiave degli steli e ha un effetto significativo sul tasso di allettamento degli stessi. L'etefon è un efficace regolatore di crescita in grado di ridurre il rischio di allettamento. L'etefon può essere utilizzato per ridurre l'altezza delle radici del mais, aumentare la resistenza meccanica e migliorare l'adesione delle radici. L'etefon e il cloruro di clormequat possono migliorare efficacemente la resistenza all'allettamento e la segnalazione ormonale endogena. Il DA-6 ha ridotto significativamente il tasso di allettamento, il numero di pannocchie e l'altezza della pianta, migliorando al contempo la penetrazione nel fusto. Pertanto, affrontare i problemi di allettamento nelle colture agricole è fondamentale per ottenere rese elevate e stabili.
Ipotizziamo che nelle regioni semi-aride, la combinazione di diverse pratiche di lavorazione del terreno con l'uso di fitoregolatori possa ridurre il rischio di allettamento del mais e aumentare la resa. Per verificare questa ipotesi, questo esperimento ha misurato gli effetti di diverse pratiche di lavorazione del terreno combinate con l'uso di fitoregolatori sulle proprietà fisico-chimiche degli stocchi di mais, sulla morfologia delle radici, sulla struttura molecolare dei fasci vascolari, sul contenuto di ormoni endogeni nella linfa radicale e sulla resa. L'obiettivo di questo studio è fornire una base teorica per migliorare la resistenza all'allettamento del mais e la resa nelle regioni semi-aride. L'uso di fitoregolatori è vantaggioso per la gestione della produzione agricola.
Distribuzione mensile delle precipitazioni e della temperatura nelle parcelle sperimentali durante le stagioni di coltivazione del mais del 2021 e del 2022.
Utilizzando questo modello, è possibile calcolare il tasso medio di crescita delle radici (Ć) durante la stagione di crescita mediante la seguente formula:
Nella fase di formazione della pannocchia, sono state selezionate cinque piante da ogni parcella e l'apparato radicale è stato rimosso dal centro della pianta, con una distanza tra le file pari a metà della larghezza e della lunghezza della pianta. Dopo aver risciacquato le radici, l'umidità superficiale è stata asciugata con carta da filtro ed è stato contato il numero di strati radicali. Le radici fresche di farfara sono state essiccate a 80 °C fino a peso costante, dopodiché è stato misurato il loro peso secco. Il flusso ormonale endogeno è stato determinato utilizzando un test immunoenzimatico (ELISA) (Wang et al.).
Effetto di diverse tecniche di lavorazione del terreno in combinazione con fitoregolatori sulla densità radicale a una profondità di 0-100 cm nel 2022. Le linee verticali rappresentano l'errore standard della media (SEM) (n = 3). Le lettere minuscole indicano differenze significative a un livello di significatività di P ≤ 0,05 (test LSD).
Effetto di diverse tecniche di lavorazione del terreno in combinazione con fitoregolatori sulla densità della massa radicale a una profondità di 0-100 cm nel 2022. Le linee verticali rappresentano l'errore standard della media (SEM) (n = 3). Le lettere minuscole indicano differenze significative a un livello di significatività di P ≤ 0,05 (test LSD).
Numerosi trattamenti di lavorazione del terreno combinati con fitoregolatori hanno influenzato significativamente le caratteristiche morfologiche delle radici migliorate allo stadio di spigatura (Tabella 6). Nei trattamenti EYD e EYR, il diametro, il volume, l'angolo di inclinazione e il peso secco delle radici migliorate sono aumentati, con la lavorazione rotativa combinata con i fitoregolatori Jindel e Yuhuangjin che ha mostrato l'effetto migliore. In entrambi gli anni dello studio, l'uso di fitoregolatori ha aumentato il diametro, il volume, l'angolo di inclinazione e il peso secco delle radici migliorate. Rispetto al trattamento di controllo, il numero di strati di radici migliorate nei trattamenti EYD, EYR e EYB è aumentato significativamente nel 2021. Tuttavia, non sono state osservate differenze significative tra i trattamenti nel 2022.
In tutti i trattamenti di lavorazione del terreno, il tasso di allettamento (EYD), il rapporto di allettamento (EYR), l'indice di allettamento (EH), il coefficiente di allettamento (EHC) e il coefficiente di allettamento (CG) del mais nel 2021 e nel 2022 sono stati significativamente più alti rispetto agli altri anni (Tabella 8). I vari trattamenti di lavorazione del terreno hanno migliorato significativamente il coefficiente di allettamento e l'indice di allettamento, mentre l'applicazione del regolatore di crescita vegetale Jindel + Yuhuangjin ha aumentato il coefficiente di allettamento. Nel 2016, non c'erano differenze significative nell'indice di allettamento, nel coefficiente di allettamento e nel coefficiente di allettamento tra i due anni di studio. La correlazione tra l'indice di allettamento, il coefficiente di allettamento e il coefficiente di allettamento e gli altri trattamenti di lavorazione del terreno è aumentata significativamente nei trattamenti di lavorazione del terreno per il coefficiente di allettamento e l'indice di allettamento, determinando un miglioramento delle prestazioni di allettamento.
Rispetto ad altri metodi di coltivazione, i regolatori di crescita delle piante possono regolare la crescita delle colture in base alle esigenze di produzione,controllare la morfologia delle piante e aumentare il contenuto di lignina, i livelli di ormoni vegetali e la resa.È risaputo che i regolatori della crescita delle piante hanno il vantaggio di avere bassi costi di produzione..Attualmente, rispetto al trattamento di controllo, il trattamento EYD mostra un contenuto di lignina più elevato nel terzo internodo. Il contenuto di lignina è significativamente correlato positivamente con l'attività dei segnali ormonali endogeni, il che è coerente con i risultati di studi precedenti. La migliore resistenza all'allettamento è principalmente attribuita all'aumento delcontenutodi lignina, cellulosa, carboidrati e fattori strutturali anatomici come lo spessore della corteccia, ilnumerodei fasci vascolari e il grado di lignificazione. In questo studio, si è riscontrato che lo spessore della corteccia e il numero di fasci vascolari del mais aumentavano con il trattamento EYD. Nel trattamento EYD, i piccoli fasci vascolari erano densamente compatti e i grandi fasci vascolari erano ben sviluppati. I fasci vascolari delle piante sono anche importanti per il trasporto di acqua e nutrienti.45 La permeabilità del tessuto vascolare del mais è positivamente correlata al numero di fasci vascolari.42 Nel trattamento EYD, rispetto al trattamento di controllo, l'SLR è diminuito del 97%, l'RLR del 65% e il TLR del 74%.
Le principali vie di interazione sono state l'essudazione della linfa radicale e i livelli ormonali endogeni. Nel trattamento EYD, il tasso di essudazione della linfa radicale è risultato significativamente più elevato in tutte le fasi di crescita rispetto a tutti gli altri trattamenti. Non sono state riscontrate differenze significative nei tassi di essudazione della linfa radicale tra i trattamenti ER ed EYR, né tra i trattamenti YB ed EYB in nessuna fase di crescita. Inoltre, a 25 e 125 giorni dalla semina, il tasso di essudazione della linfa radicale è risultato significativamente più elevato nei trattamenti YD ed EYD rispetto a tutti gli altri trattamenti. Il metodo di lavorazione ha influenzato significativamente il tasso di essudazione della linfa radicale. La fresatura ha aumentato significativamente l'essudazione della linfa radicale, migliorando significativamente la capacità di assorbimento dei nutrienti da parte delle radici e la resa.46Nelle fasi V7 e riempimento del grano, NO−e NH4+trasportoera significativamente più alto nel trattamento EYD rispetto a qualsiasi altro trattamento. Anche il trasporto ionico nella linfa radicale era significativamente più alto nel trattamento EYD rispetto a qualsiasi altro trattamento nelle diverse fasi di crescita. I fasci vascolari delle piante sono inoltre cruciali per il trasporto di acqua, nutrienti e fotosintesi.34I tessuti di trasporto e i fasci vascolari sono correlati positivamente nelle piante di mais.38
Il miglioramento della robustezza del fusto e della morfologia radicale ha potenziato la capacità della pianta di trasportare acqua e nutrienti e di effettuare la fotosintesi, con un impatto positivo sulla fase di riempimento dei semi. Quando la lavorazione rotativa del terreno è stata combinata con l'irrorazione di regolatori di crescita vegetale (PGR) utilizzando Kindle + Yuhuanghuang, i trattamenti EYD e EYR hanno massimizzato i parametri radicali. Nel 2021, il numero di strati radicali è aumentato significativamente nei trattamenti EYD, EYR e EYB, ma la differenza è risultata insignificante nel 2022. I regolatori di crescita vegetale possono migliorare l'assorbimento di nutrienti da parte delle radici migliorandone la morfologia. Gli effetti fisiologici sono determinati dalle abbondanze relative dei vari ormoni, piuttosto che dalle abbondanze assolute di ormoni specifici.
L'applicazione di fitoregolatori durante la lavorazione del terreno può ridurre significativamente il rischio di allettamento, principalmente aumentando la resistenza meccanica del fusto. I nostri risultati mostrano che l'applicazione di Jindel + Yuhuangjin in combinazione con la lavorazione rotativa ha ridotto significativamente il tasso di allettamento, migliorato la distribuzione delle radici e la massa secca, e migliorato la microstruttura del fusto, il contenuto di lignina, la morfologia delle radici a contrafforte e la resa del mais. Il trattamento EYD ha promosso significativamente la crescita delle radici, aumentato il contenuto di lignina e la resistenza meccanica del fusto, riducendo significativamente il tasso di allettamento. Inoltre, i contenuti di NO3- e NH4+ erano significativamente più elevati nel trattamento EYD rispetto ai trattamenti ED e YD. I tassi di trasferimento di Zn, Fe, K, Mg, P e Ca hanno raggiunto i loro valori massimi nei trattamenti EYD e EYR. Il trattamento EYD ha aumentato l'angolo di inclinazione delle radici, il volume della massa secca e il diametro delle radici a contrafforte. Rispetto ai trattamenti ED e YD, i valori di Ć, cm e Wmax per TRDW, ARD e TRL sono aumentati significativamente con i trattamenti EYD e EYR. L'aumento dei livelli di RLD, ARD e RDWD con il trattamento EYD promuove lo sviluppo radicale, migliora l'umidità del suolo e aumenta l'assorbimento dei nutrienti, incrementando significativamente la resistenza all'allettamento e rappresentando un metodo efficace per mitigare i rischi di danneggiamento delle colture nelle regioni semi-aride. I risultati dimostrano che queste tecnologie sono strumenti promettenti per gli agricoltori delle regioni semi-aride, consentendo loro di mantenere elevate rese di mais riducendo al contempo le perdite dovute all'allettamento. Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche sull'uso dei regolatori di crescita vegetale nell'agricoltura integrata e sui loro meccanismi di controllo nelle diverse varietà di mais.
Data di pubblicazione: 02-02-2026