Pflanzenwurzeln sind ein wichtiger Bestandteil der Rhizosphäre und spielen eine entscheidende Rolle beim Transport von Wasser und Nährstoffen in den Boden. Darüber hinaus ist die oberirdische Biomasseproduktion stark von den Pflanzenwurzeln abhängig. Wurzelwachstum und -verteilung im Boden bestimmen die Fähigkeit der Kulturpflanze, Nährstoffe und Wasser aufzunehmen. Die Verbesserung des Wurzelsystems ermöglicht es den Pflanzen, Wasser, Nährstoffe und Mineralien besser aus dem Boden zu absorbieren. Etwa 49 % des Ertragsanstiegs sind auf verbesserte Anbaumethoden zurückzuführen, die restlichen 51 % auf genetische Verbesserungen. Pflanzenwachstumsregulatoren, die das Lagern reduzieren und das Korngewicht erhöhen, sind entscheidend für höhere Erträge. Lagern beeinträchtigt den Wasser- und Nährstofftransport sowie die Photosynthese, was zu geringeren Maiserträgen führt. Lagerneigung wirkt sich zudem negativ auf die Anzahl der Körner pro Kolben und das Korngewicht aus und mindert somit die Ertragsqualität. Maislager tritt vorwiegend am dritten basalen Knoten während der Kornfüllungsphase auf, da in dieser Phase Kohlenhydrate aus dem Stängel in den Kolben transportiert werden. Vorzeitige Alterung und Lagern von Mais stehen in direktem Zusammenhang mit dem Wurzelwachstum. Die Analyse des Wurzelsystems ist ein wichtiger Faktor für die Ertragssteigerung und die Reduzierung von Lagern.TrockenlandLandwirtschaftliche Systeme.13
Ausreichende Bodenfeuchtigkeit kann die Wurzeltrockenmasse pro Flächeneinheit deutlich erhöhen. Im Vergleich zu herkömmlichen Düngemethoden kann die Anwendung von Pflanzenwachstumsregulatoren (PPR) die Wasser- und Nährstoffaufnahme aus dem Boden durch die Wurzeln verbessern. Der Wurzeldruck ist ein Indikator für den Wurzelsaftfluss und die Wurzelsekretion. Die Wurzelsekretion hängt von ihrer Intensität ab, während die Wurzelaktivität mit der Bodenfeuchtigkeit, der Kulturart und der Vegetationsperiode variiert. Im Feld ist es schwierig, das Wurzelverhalten genau zu erfassen, die Wurzelsekretion kann jedoch zur Vorhersage des Wurzelverhaltens sowie der Nährstoff- und Wasseraufnahme genutzt werden. Die Lagerung von Wurzeln wird von vielen Faktoren beeinflusst, darunter Wurzelanzahl, Wurzeldurchmesser und Wachstumsrichtung. Der Ligningehalt ist ein wichtiger Bestandteil von Stängeln und hat einen signifikanten Einfluss auf deren Lagerungsrate. Ethephon ist ein effektiver Wachstumsregulator, der das Lagerungsrisiko verringern kann. Ethephon kann eingesetzt werden, um die Wurzelhöhe von Mais zu reduzieren, die mechanische Festigkeit zu erhöhen und die Wurzelhaftung zu verbessern. Ethephon und Chlormequatchlorid können die Lagerresistenz und die endogene Hormonsignalisierung effektiv verbessern. DA-6 reduzierte die Lagerneigung, die Anzahl der Rispen und die Pflanzenhöhe signifikant und verbesserte die Stängeldurchdringung. Daher ist die Bekämpfung von Lagerproblemen bei landwirtschaftlichen Kulturen entscheidend für die Erzielung stabiler und hoher Erträge.
Wir vermuten, dass in semiariden Regionen die Kombination verschiedener Bodenbearbeitungsmethoden mit Pflanzenwachstumsregulatoren das Lagerrisiko von Mais verringern und den Ertrag steigern kann. Um diese Hypothese zu überprüfen, wurden in diesem Experiment die Auswirkungen verschiedener Bodenbearbeitungsmethoden in Kombination mit Pflanzenwachstumsregulatoren auf die physikochemischen Eigenschaften der Maisstängel, die Wurzelmorphologie, die molekulare Struktur der Leitbündel, den Gehalt an endogenen Hormonen im Wurzelsaft und den Ertrag untersucht. Ziel dieser Studie ist es, eine theoretische Grundlage für die Verbesserung der Lagerresistenz und des Ertrags von Mais in semiariden Regionen zu schaffen. Der Einsatz von Pflanzenwachstumsregulatoren ist vorteilhaft für das landwirtschaftliche Produktionsmanagement.
Monatliche Verteilung von Niederschlag und Temperatur auf Versuchsflächen während der Maisanbausaisons 2021 und 2022.
Mithilfe dieses Modells kann die durchschnittliche Wurzelwachstumsrate (Ć) während der Vegetationsperiode mit folgender Formel berechnet werden:
Im Rispenbildungsstadium wurden aus jedem Versuchsfeld fünf Pflanzen ausgewählt und das Wurzelsystem aus der Mitte der Pflanze entnommen. Der Reihenabstand entsprach dabei der halben Breite und Länge der Pflanze. Nach dem Abspülen der Wurzeln wurde die Oberflächenfeuchtigkeit mit Filterpapier entfernt und die Anzahl der Wurzelschichten bestimmt. Frische Huflattichwurzeln wurden bei 80 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und anschließend ihr Trockengewicht gemessen. Der endogene Hormonfluss wurde mittels eines Enzym-Immunoassays (ELISA) bestimmt (Wang et al.).
Der Einfluss verschiedener Bodenbearbeitungsmethoden in Kombination mit Pflanzenwachstumsregulatoren auf die Wurzeldichte in einer Tiefe von 0–100 cm im Jahr 2022. Die vertikalen Linien stellen den Standardfehler des Mittelwerts (SEM) dar (n = 3). Kleinbuchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede auf einem Signifikanzniveau von P ≤ 0,05 (LSD-Test).
Der Einfluss verschiedener Bodenbearbeitungsmethoden in Kombination mit Pflanzenwachstumsregulatoren auf die Wurzelmassendichte in 0–100 cm Tiefe im Jahr 2022. Die vertikalen Linien stellen den Standardfehler des Mittelwerts (SEM) dar (n = 3). Kleinbuchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede auf einem Signifikanzniveau von P ≤ 0,05 (LSD-Test).
Zahlreiche Bodenbearbeitungsmaßnahmen in Kombination mit Pflanzenwachstumsregulatoren beeinflussten die morphologischen Merkmale der verbesserten Wurzeln im Ährenschieben signifikant (Tabelle 6). Bei den Behandlungen EYD und EYR nahmen Durchmesser, Volumen, Neigungswinkel und Trockengewicht der verbesserten Wurzeln zu, wobei die Rotationsbodenbearbeitung in Kombination mit den Pflanzenwachstumsregulatoren Jindel und Yuhuangjin die beste Wirkung zeigte. In beiden Untersuchungsjahren erhöhte der Einsatz von Pflanzenwachstumsregulatoren Durchmesser, Volumen, Neigungswinkel und Trockengewicht der verbesserten Wurzeln. Im Vergleich zur Kontrollbehandlung war die Anzahl der verbesserten Wurzelschichten bei den Behandlungen EYD, EYR und EYB im Jahr 2021 signifikant erhöht. Im Jahr 2022 wurden jedoch keine signifikanten Unterschiede zwischen den Behandlungen beobachtet.
Bei allen Bodenbearbeitungsmethoden waren die Lagerneigung (EYD), das Lagerverhältnis (EYR), der Lagerindex (EH), der Lagerkoeffizient (EHC) und der Lagerkoeffizient (CG) von Mais in den Jahren 2021 und 2022 signifikant höher als in den anderen Jahren (Tabelle 8). Verschiedene Bodenbearbeitungsmethoden verbesserten den Lagerkoeffizienten und den Lagerindex signifikant, während die Anwendung des Pflanzenwachstumsregulators Jindel + Yuhuangjin den Lagerkoeffizienten erhöhte. Im Jahr 2016 gab es keine signifikanten Unterschiede im Lagerindex, Lagerkoeffizienten und Lagerkoeffizienten zwischen den beiden Untersuchungsjahren. Die Korrelation zwischen dem Lagerindex, Lagerkoeffizienten und Lagerkoeffizienten und anderen Bodenbearbeitungsmethoden erhöhte sich bei den Bodenbearbeitungsmethoden für den Lagerkoeffizienten und den Lagerindex signifikant, was zu einer verbesserten Lagerfestigkeit führte.
Im Vergleich zu anderen Anbaumethoden können Pflanzenwachstumsregulatoren das Pflanzenwachstum entsprechend den Produktionsanforderungen steuern.,Kontrolle der Pflanzenmorphologie und Erhöhung des Ligningehaltes, des Pflanzenhormonspiegels und des Ertrags.Es ist bekannt, dass Pflanzenwachstumsregulatoren den Vorteil niedriger Inputkosten haben..Aktuell zeigt die EYD-Behandlung im Vergleich zur Kontrollbehandlung einen höheren Ligningehalt im dritten Internodium. Der Ligningehalt korreliert signifikant positiv mit der Aktivität endogener Hormonsignale, was mit den Ergebnissen vorheriger Studien übereinstimmt. Die verbesserte Lagerresistenz ist hauptsächlich auf die Zunahme derInhaltaus Lignin, Zellulose, Kohlenhydraten und anatomischen Strukturfaktoren wie der Rindendicke,NummerDie Rindendicke und die Anzahl der Leitbündel sowie der Verholzungsgrad wurden in dieser Studie untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Rindendicke und die Anzahl der Leitbündel bei Mais durch die EYD-Behandlung zunahmen. Kleine Leitbündel waren dicht gepackt, große Leitbündel hingegen gut entwickelt. Pflanzliche Leitbündel sind wichtig für den Transport von Wasser und Nährstoffen.45 Die Permeabilität des Mais-Leitgewebes korreliert positiv mit der Anzahl der Leitbündel.42 Im Vergleich zur Kontrollgruppe sanken bei der EYD-Behandlung die SLR um 97 %, die RLR um 65 % und die TLR um 74 %.
Die wichtigsten Interaktionswege waren die Wurzelsaftexsudation und der endogene Hormonspiegel. In der EYD-Behandlung war die Wurzelsaftexsudationsrate in allen Wachstumsstadien signifikant höher als in allen anderen Behandlungen. Zwischen den Behandlungen ER und EYR sowie zwischen den Behandlungen YB und EYB bestanden in keinem Wachstumsstadium signifikante Unterschiede in der Wurzelsaftexsudationsrate. Darüber hinaus war die Wurzelsaftexsudationsrate 25 und 125 Tage nach der Aussaat in den Behandlungen YD und EYD signifikant höher als in allen anderen Behandlungen. Die Bodenbearbeitungsmethode beeinflusste die Wurzelsaftexsudationsrate signifikant. Die Bodenbearbeitung mit Fräse erhöhte die Wurzelsaftexsudation signifikant, was die Nährstoffaufnahmekapazität der Wurzeln und den Ertrag signifikant verbesserte.46Im V7- und Kornfüllungsstadium, NO−und NH4+TransportDie Werte waren in der EYD-Behandlung signifikant höher als in allen anderen Behandlungen. Auch der Ionentransport im Wurzelsaft war in der EYD-Behandlung in verschiedenen Wachstumsstadien signifikant höher als in allen anderen Behandlungen. Pflanzliche Leitbündel sind zudem entscheidend für den Transport von Wasser, Nährstoffen und für die Photosynthese.34Transportgewebe und Leitbündel korrelieren in Maispflanzen positiv.38
Eine verbesserte Stängelstärke und Wurzelmorphologie steigerten die Fähigkeit der Pflanze, Wasser und Nährstoffe zu transportieren und Photosynthese zu betreiben, was sich positiv auf die Kornfüllungsphase auswirkte. Die Kombination von Rotationsbodenbearbeitung und der Anwendung von Pflanzenwachstumsregulatoren (PGR) mit Kindle + Yuhuanghuang führte bei den Varianten EYD und EYR zu maximalen Wurzelparametern. Im Jahr 2021 erhöhte sich die Anzahl der Wurzelschichten bei den Varianten EYD, EYR und EYB signifikant, der Unterschied war jedoch im Jahr 2022 nicht mehr signifikant. Pflanzenwachstumsregulatoren können die Nährstoffaufnahme durch die Wurzeln verbessern, indem sie deren Morphologie optimieren. Die physiologischen Effekte werden durch die relative Häufigkeit verschiedener Hormone bestimmt, nicht durch deren absolute Konzentration.
Der Einsatz von Pflanzenwachstumsregulatoren bei der Bodenbearbeitung kann das Lagerrisiko deutlich verringern, vor allem durch die Erhöhung der mechanischen Stängelfestigkeit. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Anwendung von Jindel + Yuhuangjin in Kombination mit Rotationsbodenbearbeitung die Lagerrate signifikant senkte, die Wurzelverteilung und die Trockenmasse verbesserte sowie die Stängelmikrostruktur, den Ligningehalt, die Morphologie der Brettwurzeln und den Maisertrag steigerte. Die EYD-Behandlung förderte das Wurzelwachstum signifikant, erhöhte den Ligningehalt und die mechanische Stängelfestigkeit und reduzierte gleichzeitig die Lagerrate signifikant. Darüber hinaus waren die NO₃⁻- und NH₄⁺-Gehalte in der EYD-Behandlung signifikant höher als in den ED- und YD-Behandlungen. Die Transferraten von Zn, Fe, K, Mg, P und Ca erreichten in den EYD- und EYR-Behandlungen ihre Maximalwerte. Die EYD-Behandlung erhöhte den Wurzelneigungswinkel, das Trockenmassevolumen und den Durchmesser der Brettwurzeln. Im Vergleich zu den Behandlungen ED und YD stiegen die Werte für Ć, cm und Wmax für TRDW, ARD und TRL bei den Behandlungen EYD und EYR signifikant an. Erhöhte Werte für RLD, ARD und RDWD bei der Behandlung EYD fördern die Wurzelentwicklung, verbessern die Bodenfeuchtigkeit und steigern die Nährstoffaufnahme. Dadurch wird die Lagerresistenz deutlich erhöht, was eine effektive Methode zur Minderung von Ernteausfällen in semiariden Regionen darstellt. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Technologien vielversprechende Instrumente für Landwirte in semiariden Regionen sind, die es ihnen ermöglichen, hohe Maiserträge zu erzielen und gleichzeitig Lagerverluste zu reduzieren. Weitere Forschung ist jedoch erforderlich, um den Einsatz von Pflanzenwachstumsregulatoren im integrierten Anbau und deren Wirkungsmechanismen in verschiedenen Maissorten zu untersuchen.
Veröffentlichungsdatum: 02.02.2026