إن الجمع بين ممارسات الحراثة ومنظمات نمو النبات يمكن أن يحسن نمو الجذور ومقاومة الرقاد وإنتاجية الذرة في المناطق شبه القاحلة.

تُعدّ جذور النباتات عنصرًا هامًا في منطقة الجذور، حيث تلعب دورًا حاسمًا في نقل الماء والمغذيات إلى التربة. علاوة على ذلك، يعتمد إنتاج الكتلة الحيوية فوق سطح الأرض اعتمادًا كبيرًا على جذور النباتات. ويُحدد نمو الجذور وتوزيعها في التربة قدرة المحصول على امتصاص المغذيات والماء. ويُتيح تحسين أنظمة جذور النباتات لها امتصاص الماء والمغذيات والمعادن من التربة بشكل أفضل. يُعزى ما يقرب من 49% من زيادة المحصول إلى تحسين ممارسات إدارة المحاصيل، بينما تُعزى النسبة المتبقية البالغة 51% إلى التحسين الوراثي. وتُعدّ منظمات نمو النبات التي تُقلل من رقاد النباتات وتزيد من وزن الحبوب عنصرًا أساسيًا لزيادة المحصول. يُقلل الرقاد من نقل الماء والمغذيات وعملية التمثيل الضوئي، مما يؤدي إلى انخفاض محصول الذرة. كما تؤثر معدلات الرقاد سلبًا على عدد حبوب الكوز ووزنها، مما يُقلل من جودة المحصول. يحدث رقاد الذرة بشكل رئيسي عند العقدة القاعدية الثالثة خلال مرحلة امتلاء الحبوب، حيث يتم في هذه المرحلة نقل الكربوهيدرات من الساق إلى الكوز. يرتبط الشيخوخة المبكرة ورقاد الذرة ارتباطًا مباشرًا بنمو الجذور. يُعدّ تحليل نظام الجذور عاملًا مهمًا في زيادة المحصول وتقليل الرقاد.^{أرض جافة}النظم الزراعية.13
يمكن أن تؤدي رطوبة التربة الكافية إلى زيادة ملحوظة في كثافة المادة الجافة للجذور لكل وحدة مساحة. وبالمقارنة مع طرق التسميد التقليدية، فإن استخدام منظمات نمو النبات يُحسّن امتصاص الماء والمغذيات من التربة بواسطة الجذور. يُعد ضغط الجذر مؤشرًا على تدفق عصارة الجذور وإفرازها. وتعتمد شدة إفرازات الجذور على كثافتها، بينما يختلف نشاطها باختلاف رطوبة التربة ونوع المحصول وموسم النمو. يصعب في الحقل فهم سلوك الجذور بدقة، بينما يمكن استخدام إفرازات الجذور للتنبؤ بسلوكها وامتصاصها للمغذيات والماء. يتأثر رقاد الجذور بعوامل عديدة، منها عدد الجذور وقطرها واتجاه نموها. يُعد محتوى اللجنين مكونًا أساسيًا في السيقان وله تأثير كبير على معدل رقادها. الإيثيفون منظم نمو فعال يُقلل من خطر الرقاد. يمكن استخدام الإيثيفون لتقليل ارتفاع جذور الذرة، وزيادة قوتها الميكانيكية، وتحسين التصاقها. كما يُمكن للإيثيفون وكلوريد الكلورميكوات تعزيز مقاومة الرقاد والإشارات الهرمونية الداخلية بشكل فعال. أدى استخدام صنف DA-6 إلى انخفاض ملحوظ في معدل الرقاد، وعدد السنابل، وطول النبات، كما حسّن من اختراق الساق. لذا، يُعدّ معالجة مشاكل الرقاد في المحاصيل الزراعية أمرًا أساسيًا لتحقيق غلة عالية ومستقرة.
نفترض أن الجمع بين ممارسات الحراثة المختلفة ومنظمات نمو النبات في المناطق شبه القاحلة يُمكن أن يُقلل من خطر رقاد الذرة ويزيد من المحصول. ولاختبار هذه الفرضية، قاس هذا البحث تأثير ممارسات الحراثة المختلفة، بالإضافة إلى منظمات نمو النبات، على الخصائص الفيزيائية والكيميائية لسيقان الذرة، وشكل الجذور، والبنية الجزيئية للحزم الوعائية، ومحتوى الهرمونات الداخلية في عصارة الجذور، والمحصول. يهدف هذا البحث إلى توفير أساس نظري لتحسين مقاومة رقاد الذرة وزيادة المحصول في المناطق شبه القاحلة. ويُعد استخدام منظمات نمو النبات مفيدًا لإدارة الإنتاج الزراعي.
التوزيع الشهري لهطول الأمطار ودرجة الحرارة في قطع الأراضي التجريبية خلال موسمي زراعة الذرة 2021 و2022.
باستخدام هذا النموذج، يمكن حساب متوسط ​​معدل نمو الجذور (Ć) خلال موسم النمو باستخدام الصيغة التالية:
في مرحلة تكوين السنبلة، تم اختيار خمس نباتات من كل قطعة أرض، وأُزيل نظام الجذور من مركز النبات، مع مراعاة أن تكون المسافة بين الصفوف مساوية لنصف عرض النبات وطوله. بعد غسل الجذور، جُففت الرطوبة السطحية باستخدام ورق ترشيح، ثم حُسب عدد طبقات الجذور. جُففت جذور حشيشة السعال الطازجة عند درجة حرارة 80 درجة مئوية حتى ثبات الوزن، ثم قُيس وزنها الجاف. حُدد تدفق الهرمونات الداخلية باستخدام مقايسة الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) (وانغ وآخرون).
تأثير طرق الحراثة المختلفة مع منظمات نمو النبات على كثافة الجذور على عمق 0-100 سم في عام 2022. تمثل الخطوط الرأسية الخطأ المعياري للمتوسط ​​(SEM) (n = 3). تشير الأحرف الصغيرة إلى وجود فروق معنوية عند مستوى معنوية P ≤ 0.05 (اختبار LSD).
تأثير طرق الحراثة المختلفة مع منظمات نمو النبات على كثافة كتلة الجذور على عمق 0-100 سم في عام 2022. تمثل الخطوط الرأسية الخطأ المعياري للمتوسط ​​(SEM) (n = 3). تشير الأحرف الصغيرة إلى وجود فروق معنوية عند مستوى معنوية P ≤ 0.05 (اختبار LSD).
أثرت العديد من عمليات الحراثة، بالإضافة إلى استخدام منظمات نمو النبات، بشكل ملحوظ على الخصائص المورفولوجية للجذور المحسّنة في مرحلة الإزهار (الجدول 6). في المعاملتين EYD وEYR، ازداد قطر الجذور المحسّنة وحجمها وزاوية ميلها ووزنها الجاف، مع إظهار الحراثة الدورانية المقترنة بمنظمات نمو النبات Jindel وYuhuangjin أفضل النتائج. في كلا عامي الدراسة، أدى استخدام منظمات نمو النبات إلى زيادة قطر الجذور المحسّنة وحجمها وزاوية ميلها ووزنها الجاف. بالمقارنة مع المعاملة الضابطة، ازداد عدد طبقات الجذور المحسّنة في المعاملات EYD وEYR وEYB بشكل ملحوظ في عام 2021. ومع ذلك، لم تُلاحظ فروق ذات دلالة إحصائية بين المعاملات في عام 2022.
في جميع معاملات الحراثة، كانت معدلات الرقاد (EYD)، ونسبة الرقاد (EYR)، ومؤشر الرقاد (EH)، ومعامل الرقاد (EHC)، ومعامل الرقاد (CG) للذرة في عامي 2021 و2022 أعلى بكثير من السنوات الأخرى (الجدول 8). وقد حسّنت معاملات الحراثة المختلفة معامل الرقاد ومؤشر الرقاد بشكل ملحوظ، بينما أدى استخدام منظم نمو النبات Jindel + Yuhuangjin إلى زيادة معامل الرقاد. في عام 2016، لم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية في مؤشر الرقاد، ومعامل الرقاد، ومعامل الرقاد بين عامي الدراسة. وقد ازداد الارتباط بين مؤشر الرقاد، ومعامل الرقاد، ومعامل الرقاد ومعاملات الحراثة الأخرى بشكل ملحوظ في معاملات الحراثة الخاصة بمعامل الرقاد ومؤشر الرقاد، مما أدى إلى تحسين أداء الرقاد.
بالمقارنة مع طرق الزراعة الأخرى، يمكن لمنظمات نمو النبات تنظيم نمو المحاصيل وفقًا لاحتياجات الإنتاج.^,التحكم في شكل النبات، وزيادة محتوى اللجنين، ومستويات الهرمونات النباتية، والمحصول^.من المعروف أن منظمات نمو النبات تتميز بانخفاض تكاليفها.^.حالياً، بالمقارنة مع المعالجة الضابطة، تُظهر المعالجة بـ EYD محتوى أعلى من اللجنين في العقدة الثالثة. يرتبط محتوى اللجنين ارتباطاً إيجابياً قوياً بنشاط الإشارات الهرمونية الداخلية، وهو ما يتوافق مع نتائج الدراسات السابقة. يُعزى تحسن مقاومة الرقاد بشكل رئيسي إلى زيادة...^{محتويات}من اللجنين والسليلوز والكربوهيدرات، وعوامل التركيب التشريحي مثل سمك اللحاء،^رقمعدد الحزم الوعائية ودرجة التخشب. في هذه الدراسة، وُجد أن سمك اللحاء وعدد الحزم الوعائية في الذرة يزدادان مع المعالجة بـ EYD. في هذه المعالجة، كانت الحزم الوعائية الصغيرة متراصة بكثافة، بينما كانت الحزم الوعائية الكبيرة متطورة بشكل جيد. تُعد الحزم الوعائية النباتية مهمة أيضًا لنقل الماء والمغذيات.⁴⁵ ترتبط نفاذية الأنسجة الوعائية في الذرة ارتباطًا طرديًا بعدد الحزم الوعائية.⁴² في المعالجة بـ EYD، مقارنةً بالمعالجة الضابطة، انخفض معدل نمو الأوراق بنسبة 97%، ومعدل نمو الأوراق بنسبة 65%، ومعدل نمو الأوراق الكلي بنسبة 74%.
كانت مسارات التفاعل الرئيسية هي إفراز عصارة الجذور ومستويات الهرمونات الداخلية. في المعاملة EYD، كان معدل إفراز عصارة الجذور أعلى بشكل ملحوظ في جميع مراحل النمو مقارنةً بجميع المعاملات الأخرى. لم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية في معدلات إفراز عصارة الجذور بين المعاملتين ER وEYR، أو بين المعاملتين YB وEYB في أي مرحلة من مراحل النمو. علاوة على ذلك، بعد 25 و125 يومًا من الزراعة، كان معدل إفراز عصارة الجذور أعلى بشكل ملحوظ في المعاملتين YD وEYD مقارنةً بجميع المعاملات الأخرى. أثرت طريقة الحراثة بشكل ملحوظ على معدل إفراز عصارة الجذور. فقد زادت الحراثة الدوارة بشكل ملحوظ من إفراز عصارة الجذور، مما أدى إلى تحسين ملحوظ في قدرة الجذور على امتصاص العناصر الغذائية وزيادة المحصول.⁴⁶في مرحلتي V7 وملء الحبوب، لا_^-وNH₄₊ينقلكان معدل نقل الأيونات في عصارة الجذور أعلى بشكل ملحوظ في المعالجة بـ EYD مقارنةً بأي معالجة أخرى. كما كان أعلى بشكل ملحوظ في المعالجة بـ EYD مقارنةً بأي معالجة أخرى في مختلف مراحل النمو. وتُعد الحزم الوعائية النباتية ضرورية لنقل الماء والمغذيات وعملية التمثيل الضوئي.³⁴توجد علاقة إيجابية بين الأنسجة الناقلة والحزم الوعائية في نباتات الذرة.38
أدى تحسين قوة الساق وشكل الجذر إلى تعزيز قدرة النبات على نقل الماء والمغذيات والقيام بعملية التمثيل الضوئي، مما أثر إيجابًا على مرحلة امتلاء البذور. عند دمج الحراثة الدوارة مع رش منظمات نمو النبات (PGR) باستخدام مزيج Kindle + Yuhuanghuang، حققت المعاملتان EYD وEYR أعلى مستويات كفاءة الجذور. في عام 2021، ازداد عدد طبقات الجذر بشكل ملحوظ في المعاملات EYD وEYR وEYB، بينما كان الفرق ضئيلاً في عام 2022. تُحسّن منظمات نمو النبات امتصاص العناصر الغذائية من خلال تحسين شكل الجذر. وتُحدد الوفرة النسبية للهرمونات المختلفة، وليس الوفرة المطلقة لهرمونات محددة، التأثيرات الفسيولوجية.
يُمكن لتطبيق منظمات نمو النبات أثناء الحراثة أن يُقلل بشكلٍ كبير من خطر رقاد النبات، وذلك بشكلٍ أساسي عن طريق زيادة القوة الميكانيكية للساق. تُظهر نتائجنا أن تطبيق مزيج جيندل ويوهوانغجين مع الحراثة الدورانية قد قلل بشكلٍ ملحوظ من معدل رقاد النبات، وحسّن توزيع الجذور وكتلتها الجافة، وعزز البنية المجهرية للساق، ومحتوى اللجنين، وشكل الجذور الداعمة، وإنتاجية الذرة. عززت معاملة EYD بشكلٍ ملحوظ نمو الجذور، وزادت من محتوى اللجنين، والقوة الميكانيكية للساق، مع تقليل معدل رقاد النبات بشكلٍ ملحوظ. علاوةً على ذلك، كان محتوى النترات (NO3-) والأمونيوم (NH4+) أعلى بشكلٍ ملحوظ في معاملة EYD مقارنةً بمعاملتي ED وYD. بلغت معدلات انتقال الزنك والحديد والبوتاسيوم والمغنيسيوم والفوسفور والكالسيوم أقصى قيمها في معاملتي EYD وEYR. زادت معاملة EYD من زاوية ميل الجذر، وحجم الكتلة الجافة، وقطر الجذور الداعمة. بالمقارنة مع المعاملتين ED وYD، زادت قيم Ć وcm وWmax لكل من TRDW وARD وTRL بشكل ملحوظ مع المعاملتين EYD وEYR. وتعزز المستويات المرتفعة من RLD وARD وRDWD مع المعاملة EYD نمو الجذور، وتحسن رطوبة التربة، وتزيد من امتصاص العناصر الغذائية، مما يعزز بشكل كبير مقاومة الرقاد، ويمثل طريقة فعالة للحد من مخاطر المحاصيل في المناطق شبه القاحلة. وتُظهر النتائج أن هذه التقنيات أدوات واعدة للمزارعين في المناطق شبه القاحلة، إذ تمكنهم من الحفاظ على إنتاجية عالية من الذرة مع تقليل خسائر الرقاد. ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث حول استخدام منظمات نمو النبات في الزراعة المتكاملة وآليات التحكم بها في أصناف الذرة المختلفة.