שילוב של שיטות עיבוד עם מווסתי צמיחת צמחים יכול לשפר את צמיחת השורשים, את עמידותם בפני שכיבה ואת יבול התירס באזורים צחיחים למחצה.

שורשי צמחים הם מרכיב חשוב בריזוספרה, וממלאים תפקיד קריטי בהובלת מים וחומרי הזנה לקרקע. יתר על כן, ייצור ביומסה עילית מסתמך במידה רבה על שורשי צמחים. צמיחת השורשים ופיזורם בקרקע קובעים את יכולתו של הגידול לספוג חומרי הזנה ומים. שיפור מערכות השורשים של הצמחים מאפשר להם לספוג טוב יותר מים, חומרים מזינים ומינרלים מהקרקע. כ-49% מגידול היבול מיוחס לשיפור שיטות ניהול הגידולים, ו-51% הנותרים נובעים משיפור גנטי. מווסתי צמיחת צמחים המפחיתים את חוסר היבול ומגדילים את משקל הגרעינים הם המפתח להגדלת היבול. חוסר היבול מפחית את הובלת המים והחומרים הזנים ואת הפוטוסינתזה, וכתוצאה מכך יבולי תירס נמוכים יותר. שיעורי חוסר היבול משפיעים לרעה גם על ספירת גרעיני השיער ומשקל הגרעינים, ומפחיתים את איכות היבול. חוסר היבול מתרחש בעיקר בצומת הבסיס השלישי במהלך שלב מילוי הגרעינים, שכן זה הזמן שבו פחמימות מהגבעול מועברות לשיער. הזדקנות מוקדמת וחוסר היבול של תירס קשורים ישירות לצמיחת השורשים. ניתוח מערכת השורשים הוא גורם חשוב בהגדלת היבול ובהפחתת חוסר היבול ב...^{אֲדָמָה חֲרֵבָה}מערכות חקלאיות.13
לחות קרקע מספקת יכולה להגדיל משמעותית את צפיפות החומר היבש של השורשים ליחידת שטח. בהשוואה לשיטות דשן מסורתיות, יישום של מווסתי צמיחת צמחים (PPRs) יכול לשפר את ספיגת המים והחומרים המזינים מהקרקע על ידי השורשים. לחץ השורשים הוא אינדיקטור לזרימת והפרשת מוהל השורשים. הפרשת השורשים תלויה בעוצמתה, בעוד שפעילות השורשים משתנה בהתאם לתנאי לחות הקרקע, סוג הגידול ועונת הגידול. בשטח קשה להבין במדויק את התנהגות השורשים, בעוד שניתן להשתמש בהפרשת השורשים כדי לחזות את התנהגות השורשים וספיגת חומרים מזינים ומים. שקיעה בשורשים מושפעת מגורמים רבים, כולל מספר השורשים, קוטר השורשים וכיוון הצמיחה. תכולת הליגנין היא מרכיב מפתח בגבעולים ובעלת השפעה משמעותית על קצב השקיעה של הגבעולים. אתפון הוא מווסת צמיחה יעיל שיכול להפחית את הסיכון לשקיעה. ניתן להשתמש באתפון כדי להפחית את גובה שורש התירס, להגדיל את החוזק המכני ולשפר את הידבקות השורשים. אתפון וכלורמקוואט כלוריד יכולים לשפר ביעילות את עמידות השקיעה ואת האיתות ההורמונלי האנדוגני. DA-6 הפחית משמעותית את קצב השקיעה, את מספר הפניקלים ואת גובה הצמח, ושיפר את חדירת הגבעול. לכן, טיפול בבעיות לינה בגידולים חקלאיים הוא המפתח להשגת יבולים יציבים וגבוהים.
אנו משערים שבאזורים צחיחים למחצה, שילוב של שיטות עיבוד שונות עם ווסת צמיחת צמחים יכול להפחית את הסיכון לשקיעה בתירס ולהגדיל את היבול. כדי לבחון השערה זו, ניסוי זה מדד את ההשפעות של שיטות עיבוד שונות בשילוב עם ווסת צמיחת צמחים על התכונות הפיזיקוכימיות של גבעולי התירס, מורפולוגיה של השורשים, המבנה המולקולרי של צרורות כלי הדם, תכולת ההורמונים האנדוגניים במוהל השורש והיבול. מטרת מחקר זה היא לספק בסיס תיאורטי לשיפור עמידות התירס לשקיעה והיבול באזורים צחיחים למחצה. השימוש בווסתים של צמיחת צמחים מועיל לניהול הייצור החקלאי.
התפלגות חודשית של משקעים וטמפרטורה בחלקות ניסוי במהלך עונות גידול התירס 2021 ו-2022.
באמצעות מודל זה, ניתן לחשב את קצב צמיחת השורשים הממוצע (Ć) במהלך עונת הגידול באמצעות הנוסחה הבאה:
בשלב היווצרות הפניקלים, נבחרו חמישה צמחים מכל חלקה, ומערכת השורשים הוסרה ממרכז הצמח, כאשר המרחק בין השורות הוא מחצית מרוחב ואורך הצמח. לאחר שטיפת השורשים, יובשה לחות פני השטח בעזרת נייר סינון, ומספר שכבות השורש נספרו. שורשי כף הרגל הטריים יובשו ב-80 מעלות צלזיוס למשקל קבוע, ולאחר מכן נמדד משקלם היבש. שטף ההורמונים האנדוגניים נקבע באמצעות בדיקת ELISA (אנזים-קשור אימונוסורבנט) (Wang et al.).
השפעת שיטות עיבוד שונות בשילוב עם מווסתי צמיחת צמחים על צפיפות השורשים בעומק של 0-100 ס"מ בשנת 2022. קווים אנכיים מייצגים את סטיית התקן של הממוצע (SEM) (n = 3). אותיות קטנות מציינות הבדלים משמעותיים ברמת מובהקות של P ≤ 0.05 (מבחן LSD).
השפעת שיטות עיבוד שונות בשילוב עם מווסתי גדילה של צמחים על צפיפות מסת השורשים בעומק 0-100 ס"מ בשנת 2022. קווים אנכיים מייצגים את סטיית התקן של הממוצע (SEM) (n = 3). אותיות קטנות מציינות הבדלים משמעותיים ברמת מובהקות של P ≤ 0.05 (מבחן LSD).
טיפולי עיבוד רבים בשילוב עם ווסת צמיחת צמחים השפיעו באופן משמעותי על המאפיינים המורפולוגיים של שורשים משופרים בשלב הצמיחה (טבלה 6). בטיפולי EYD ו-EYR, הקוטר, הנפח, זווית הנטייה והמשקל היבש של השורשים המשופרים גדלו, כאשר עיבוד סיבובי בשילוב עם ווסת צמיחת הצמחים Jindel ו-Yuhuangjin הראה את ההשפעה הטובה ביותר. בשתי שנות המחקר, השימוש בווסת צמיחת צמחים הגדיל את הקוטר, הנפח, זווית הנטייה והמשקל היבש של השורשים המשופרים. בהשוואה לטיפול הביקורת, מספר שכבות השורשים המשופרות בטיפולי EYD, EYR ו-EYB גדל משמעותית בשנת 2021. עם זאת, לא נצפו הבדלים משמעותיים בין הטיפולים בשנת 2022.
בכל טיפולי העיבוד, שיעור הלינה (EYD), יחס הלינה (EYR), מדד הלינה (EH), מקדם הלינה (EHC) ומקדם הלינה (CG) של התירס בשנים 2021 ו-2022 היו גבוהים משמעותית מאשר בשנים אחרות (טבלה 8). טיפולי עיבוד שונים שיפרו משמעותית את מקדם הלינה ואת מדד הלינה, בעוד שיישום של מווסת צמיחת הצמחים Jindel + Yuhuangjin הגביר את מקדם הלינה. בשנת 2016, לא נמצאו הבדלים משמעותיים במדד הלינה, במקדם הלינה ובמקדם הלינה בין שתי שנות המחקר. המתאם בין מדד הלינה, מקדם הלינה ומקדם הלינה לבין טיפולי עיבוד אחרים גדל משמעותית בטיפולי העיבוד עבור מקדם הלינה ומדד הלינה, וכתוצאה מכך לשיפור בביצועי הלינה.
בהשוואה לשיטות גידול אחרות, מווסתי צמיחת צמחים יכולים לווסת את צמיחת הגידולים בהתאם לצורכי הייצור.^,לשלוט במורפולוגיה של הצמח, ולהגדיל את תכולת הליגנין, רמות הורמוני הצמח והיבול^.ידוע היטב כי לווסתי גידול צמחים יש יתרון של עלויות קלט נמוכות.^.נכון לעכשיו, בהשוואה לטיפול הביקורת, טיפול EYD מראה תכולת ליגנין גבוהה יותר בתוך האינטרוד השלישי. תכולת הליגנין נמצאת בקורלציה חיובית משמעותית עם פעילות האותות ההורמונליים האנדוגניים, דבר התואם את תוצאות מחקרים קודמים. השיפור בעמידות ללינה מיוחסת בעיקר לעלייה ב-^תוֹכֶןשל ליגנין, תאית, פחמימות וגורמים מבניים אנטומיים כגון עובי הקליפה, ה^{מִספָּר}של צרורות כלי דם, ומידת הליגניפיקציה. במחקר זה, נמצא כי עובי הקליפה ומספר צרורות כלי הדם של תירס גדלו עם טיפול EYD. בטיפול EYD, צרורות כלי דם קטנים היו צפופים, וצרורות כלי דם גדולים היו מפותחים היטב. צרורות כלי דם צמחיים חשובים גם להובלת מים וחומרים מזינים.45 החדירות של רקמת כלי הדם של תירס נמצאת בקורלציה חיובית עם מספר צרורות כלי הדם.42 בטיפול EYD, בהשוואה לטיפול הביקורת, SLR ירד ב-97%, RLR ב-65% ו-TLR ב-74%.
מסלולי האינטראקציה העיקריים היו הפרשת שורש ורמות הורמונים אנדוגניים. בטיפול EYD, קצב הפרשת שורש היה גבוה משמעותית בכל שלבי הצמיחה מאשר בכל הטיפולים האחרים. לא נמצאו הבדלים משמעותיים בקצב הפרשת שורש בין טיפולי ER ו-EYR, או בין טיפולי YB ו-EYB בכל שלב צמיחה אחר. יתר על כן, 25 ו-125 ימים לאחר הזריעה, קצב הפרשת שורש היה גבוה משמעותית בטיפולי YD ו-EYD מאשר בכל הטיפולים האחרים. שיטת העיבוד השפיעה משמעותית על קצב הפרשת שורש. עיבוד גרגירי קרקע הגביר משמעותית את הפרשת שורש, מה ששיפר משמעותית את יכולת ספיגת החומרים המזינים של השורשים ואת היבול.⁴⁶בשלבי V7 ומילוי גרגירים, לא_⁻ו-NH₄₊תַחְבּוּרָההיה גבוה משמעותית בטיפול EYD מאשר בכל טיפול אחר. גם ההובלה היונית במוהל השורש הייתה גבוהה משמעותית בטיפול EYD מאשר בכל טיפול אחר בשלבי גדילה שונים. צרורות כלי דם של צמחים חיוניים גם הם להובלת מים, חומרים מזינים ופוטוסינתזה.³⁴רקמות תובלה וצרורות כלי דם נמצאים בקורלציה חיובית בצמחי תירס.38
שיפור חוזק הגבעול ומורפולוגיית השורשים שיפרו את יכולתו של הצמח להעביר מים, חומרים מזינים וליצור פוטוסינתזה, מה שהשפיע לטובה על שלב מילוי הזרעים. כאשר שילוב של עיבוד סיבובי עם ריסוס מווסת צמיחת צמחים (PGR) באמצעות Kindle + Yuhuanghuang, טיפולי EYD ו-EYR מקסמו את פרמטרי השורש. בשנת 2021, מספר שכבות השורש גדל משמעותית בטיפולי EYD, EYR ו-EYB, אך ההבדל היה חסר משמעות בשנת 2022. מווסתי צמיחת צמחים יכולים לשפר את ספיגת חומרי המזון של השורשים על ידי שיפור מורפולוגיית השורשים. השפע היחסי של הורמונים שונים, ולא השפע המוחלט של הורמונים ספציפיים, קובעים את ההשפעות הפיזיולוגיות.
יישום של מווסתי צמיחת צמחים במהלך עיבוד אדמה יכול להפחית משמעותית את הסיכון לשקיעה, בעיקר על ידי הגברת החוזק המכני של הגבעול. תוצאותינו מראות כי יישום של Jindel + Yuhuangjin בשילוב עם עיבוד סיבובי הפחית משמעותית את קצב השקיעה, שיפר את פיזור השורשים ואת המסה היבשה, ושיפר את המיקרו-מבנה של הגבעול, את תכולת הליגנין, את מורפולוגיית שורשי התומך ואת תנובת התירס. טיפול EYD קידם משמעותית את צמיחת השורשים, הגביר את תכולת הליגנין ואת החוזק המכני של הגבעול, תוך הפחתה משמעותית של קצב השקיעה. יתר על כן, תכולת ה-NO3- וה-NH4+ הייתה גבוהה משמעותית בטיפול EYD מאשר בטיפולי ED ו-YD. קצבי ההעברה של Zn, Fe, K, Mg, P ו-Ca הגיעו לערכים המקסימליים שלהם בטיפולי EYD ו-EYR. טיפול EYD הגדיל את זווית נטיית השורש, נפח המסה היבשה וקוטר שורש התומך. בהשוואה לטיפולי ED ו-YD, ערכי Ć, cm ו-Wmax עבור TRDW, ARD ו-TRL עלו משמעותית עם טיפולי EYD ו-EYR. רמות מוגברות של RLD, ARD ו-RDWD עם טיפול EYD מקדמות התפתחות שורשים, משפרות את לחות הקרקע ומשפרות את ספיגת החומרים המזינים, ובכך משפרות משמעותית את עמידות הגידולים ללקיחת קרקע ומייצגות שיטה יעילה להפחתת סיכוני גידולים באזורים צחיחים למחצה. התוצאות מראות כי טכנולוגיות אלו הן כלים מבטיחים עבור חקלאים באזורים צחיחים למחצה, המאפשרים להם לשמור על יבולי תירס גבוהים תוך הפחתת אובדן ליקוי צמחים. עם זאת, יש צורך במחקר נוסף על השימוש בווסתים של צמיחת צמחים בחקלאות משולבת ומנגנוני הבקרה שלהם בזני תירס שונים.