L'association de techniques de travail du sol et de régulateurs de croissance des plantes peut améliorer la croissance racinaire, la résistance à la verse et le rendement du maïs dans les régions semi-arides.

Les racines des plantes constituent un élément important de la rhizosphère, jouant un rôle crucial dans le transport de l'eau et des nutriments vers le sol. De plus, la production de biomasse aérienne dépend fortement des racines. La croissance et la distribution des racines dans le sol déterminent la capacité de la culture à absorber les nutriments et l'eau. L'amélioration des systèmes racinaires permet une meilleure absorption de l'eau, des nutriments et des minéraux du sol. Environ 49 % de l'augmentation du rendement est attribuable à l'amélioration des pratiques culturales, et les 51 % restants à l'amélioration génétique. Les régulateurs de croissance qui réduisent la verse et augmentent le poids des grains sont essentiels à l'augmentation du rendement. La verse réduit le transport de l'eau et des nutriments ainsi que la photosynthèse, ce qui entraîne une baisse des rendements de maïs. Les taux de verse ont également un impact négatif sur le nombre de grains dans l'épi et sur le poids des grains, réduisant ainsi la qualité du rendement. La verse du maïs se produit principalement au niveau du troisième nœud basal pendant la phase de remplissage des grains, car c'est à ce moment que les glucides de la tige sont transportés vers l'épi. La sénescence prématurée et la verse du maïs sont directement liées à la croissance racinaire. L'analyse du système racinaire est un facteur important pour augmenter le rendement et réduire la verse.^{terres arides}systèmes agricoles.13
Une humidité du sol adéquate peut augmenter significativement la densité de matière sèche racinaire par unité de surface. Comparée aux méthodes traditionnelles de fertilisation, l'application de régulateurs de croissance des plantes (RCP) peut améliorer l'absorption d'eau et de nutriments du sol par les racines. La pression racinaire est un indicateur de la circulation et de la sécrétion de sève. La sécrétion racinaire dépend de son intensité, tandis que l'activité racinaire varie selon l'humidité du sol, le type de culture et la saison de croissance. Sur le terrain, il est difficile de comprendre précisément le comportement des racines, alors que la sécrétion racinaire peut être utilisée pour prédire ce comportement ainsi que l'absorption d'eau et de nutriments. La verse est influencée par de nombreux facteurs, notamment le nombre de racines, leur diamètre et leur direction de croissance. La teneur en lignine est un composant clé des tiges et a un impact significatif sur leur taux de verse. L'éthéphon est un régulateur de croissance efficace qui peut réduire le risque de verse. Il peut être utilisé pour réduire la hauteur des racines du maïs, augmenter leur résistance mécanique et améliorer leur adhérence. L'éthéphon et le chlorure de chlorméquat peuvent améliorer efficacement la résistance à la verse et la signalisation hormonale endogène. Le DA-6 a considérablement réduit la verse, le nombre de panicules et la hauteur des plantes, tout en améliorant la pénétration dans la tige. Par conséquent, la résolution des problèmes de verse chez les cultures agricoles est essentielle pour obtenir des rendements élevés et stables.
Nous formulons l'hypothèse que, dans les régions semi-arides, l'association de différentes pratiques culturales à l'utilisation de régulateurs de croissance végétale peut réduire le risque de verse du maïs et augmenter le rendement. Afin de tester cette hypothèse, cette expérience a mesuré les effets de diverses pratiques culturales combinées à l'utilisation de régulateurs de croissance végétale sur les propriétés physico-chimiques des tiges de maïs, la morphologie racinaire, la structure moléculaire des faisceaux vasculaires, la teneur en hormones endogènes de la sève racinaire et le rendement. L'objectif de cette étude est de fournir une base théorique pour l'amélioration de la résistance à la verse et du rendement du maïs dans les régions semi-arides. L'utilisation de régulateurs de croissance végétale est bénéfique pour la gestion de la production agricole.
Répartition mensuelle des précipitations et des températures sur les parcelles expérimentales au cours des saisons de culture du maïs 2021 et 2022.
En utilisant ce modèle, le taux de croissance racinaire moyen (Ć) pendant la saison de croissance peut être calculé à l'aide de la formule suivante :
Au stade de la formation des panicules, cinq plantes ont été sélectionnées dans chaque parcelle. Le système racinaire a été prélevé au centre de chaque plante, l'écart entre les rangs correspondant à la moitié de la largeur et de la longueur de la plante. Après rinçage des racines, l'humidité superficielle a été éliminée par séchage sur papier filtre, et le nombre de couches racinaires a été compté. Les racines fraîches de tussilage ont été séchées à 80 °C jusqu'à obtention d'un poids constant, puis leur masse sèche a été mesurée. Le flux d'hormones endogènes a été déterminé par dosage immuno-enzymatique (ELISA) (Wang et al.).
Effet de différentes méthodes de travail du sol combinées à des régulateurs de croissance végétale sur la densité racinaire à une profondeur de 0 à 100 cm en 2022. Les barres verticales représentent l'erreur standard de la moyenne (SEM) (n = 3). Les lettres minuscules indiquent des différences significatives au seuil de signification de P ≤ 0,05 (test LSD).
Effet de différentes méthodes de travail du sol combinées à des régulateurs de croissance végétale sur la densité racinaire à une profondeur de 0 à 100 cm en 2022. Les barres verticales représentent l'erreur standard de la moyenne (SEM) (n = 3). Les lettres minuscules indiquent des différences significatives au seuil de signification de P ≤ 0,05 (test LSD).
De nombreux traitements de travail du sol, associés à des régulateurs de croissance, ont influencé significativement les caractéristiques morphologiques des racines améliorées au stade d'épiaison (Tableau 6). Dans les traitements EYD et EYR, le diamètre, le volume, l'angle d'inclinaison et la masse sèche des racines améliorées ont augmenté, le travail du sol rotatif combiné aux régulateurs de croissance Jindel et Yuhuangjin présentant les meilleurs résultats. Au cours des deux années d'étude, l'utilisation de régulateurs de croissance a permis d'accroître le diamètre, le volume, l'angle d'inclinaison et la masse sèche des racines améliorées. Comparé au traitement témoin, le nombre de strates racinaires améliorées dans les traitements EYD, EYR et EYB a augmenté significativement en 2021. Cependant, aucune différence significative n'a été observée entre les traitements en 2022.
Pour tous les traitements de travail du sol, le taux de verse (EYD), le ratio de verse (EYR), l'indice de verse (EH), le coefficient de verse (EHC) et le coefficient de verse (CG) du maïs en 2021 et 2022 étaient significativement plus élevés que les autres années (Tableau 8). Différents traitements de travail du sol ont significativement amélioré le coefficient de verse et l'indice de verse, tandis que l'application du régulateur de croissance Jindel + Yuhuangjin a augmenté le coefficient de verse. En 2016, aucune différence significative n'a été observée pour l'indice de verse, le coefficient de verse et le coefficient de verse entre les deux années d'étude. La corrélation entre l'indice de verse, le coefficient de verse et le coefficient de verse et les autres traitements de travail du sol a significativement augmenté pour les traitements ayant amélioré le coefficient de verse et l'indice de verse, ce qui a permis d'améliorer la résistance à la verse.
Comparativement à d'autres méthodes de culture, les régulateurs de croissance végétale permettent de réguler la croissance des cultures en fonction des besoins de production.^,contrôler la morphologie des plantes et augmenter la teneur en lignine, les niveaux d'hormones végétales et le rendement^.Il est bien connu que les régulateurs de croissance des plantes présentent l'avantage de faibles coûts d'intrants.^.Actuellement, comparativement au traitement témoin, le traitement EYD présente une teneur en lignine plus élevée dans le troisième entre-nœud. Cette teneur est significativement et positivement corrélée à l'activité des signaux hormonaux endogènes, ce qui concorde avec les résultats d'études antérieures. L'amélioration de la résistance à la verse est principalement attribuée à l'augmentation de la teneur en lignine.^contenude lignine, de cellulose, de glucides et de facteurs structuraux anatomiques tels que l'épaisseur de l'écorce,^nombreDans cette étude, il a été constaté que l'épaisseur de l'écorce et le nombre de faisceaux vasculaires du maïs augmentaient avec le traitement EYD. Sous ce traitement, les petits faisceaux vasculaires étaient densément regroupés et les grands faisceaux bien développés. Les faisceaux vasculaires des plantes sont également importants pour le transport de l'eau et des nutriments.⁴⁵ La perméabilité du tissu vasculaire du maïs est positivement corrélée au nombre de faisceaux vasculaires.⁴² Dans le traitement EYD, comparativement au traitement témoin, le SLR a diminué de 97 %, le RLR de 65 % et le TLR de 74 %.
Les principales voies d'interaction étaient l'exsudation de sève racinaire et les niveaux d'hormones endogènes. Dans le traitement EYD, le taux d'exsudation de sève racinaire était significativement plus élevé à tous les stades de croissance que dans tous les autres traitements. Aucune différence significative n'a été observée dans les taux d'exsudation de sève racinaire entre les traitements ER et EYR, ni entre les traitements YB et EYB, quel que soit le stade de croissance. De plus, 25 et 125 jours après le semis, le taux d'exsudation de sève racinaire était significativement plus élevé dans les traitements YD et EYD que dans tous les autres traitements. La méthode de travail du sol a influencé significativement le taux d'exsudation de sève racinaire. Le rotocultivage a significativement augmenté l'exsudation de sève racinaire, ce qui a significativement amélioré la capacité d'absorption des nutriments par les racines et le rendement.⁴⁶Aux stades V7 et de remplissage des grains, NON_⁻et NH₄₊transportLa concentration en ions ioniques dans la sève racinaire était significativement plus élevée dans le traitement EYD que dans tous les autres traitements, et ce, à différents stades de croissance. Les faisceaux vasculaires des plantes sont également essentiels au transport de l'eau, des nutriments et à la photosynthèse.³⁴Chez le maïs, les tissus de transport et les faisceaux vasculaires sont positivement corrélés.38
L'amélioration de la vigueur de la tige et de la morphologie racinaire a optimisé la capacité de la plante à transporter l'eau et les nutriments, ainsi qu'à réaliser la photosynthèse, ce qui a eu un impact positif sur le remplissage des graines. L'association du travail rotatif du sol et de la pulvérisation d'un régulateur de croissance végétale (RCV) à l'aide de Kindle + Yuhuanghuang a permis, avec les traitements EYD et EYR, d'optimiser les paramètres racinaires. En 2021, le nombre de couches racinaires a augmenté significativement dans les traitements EYD, EYR et EYB, mais cette différence était négligeable en 2022. Les régulateurs de croissance végétale peuvent améliorer l'absorption des nutriments par les racines en optimisant leur morphologie. Ce sont les concentrations relatives des différentes hormones, et non leurs concentrations absolues, qui déterminent les effets physiologiques.
L'application de régulateurs de croissance végétale lors du travail du sol peut réduire significativement le risque de verse, principalement en augmentant la résistance mécanique de la tige. Nos résultats montrent que l'application de Jindel + Yuhuangjin, combinée au travail du sol rotatif, a significativement réduit le taux de verse, amélioré la distribution racinaire et la masse sèche, et optimisé la microstructure de la tige, la teneur en lignine, la morphologie des racines contreforts et le rendement du maïs. Le traitement EYD a significativement favorisé la croissance racinaire, augmenté la teneur en lignine et la résistance mécanique de la tige, tout en réduisant significativement le taux de verse. De plus, les teneurs en NO₃⁻ et NH₄⁺ étaient significativement plus élevées dans le traitement EYD que dans les traitements ED et YD. Les taux de transfert de Zn, Fe, K, Mg, P et Ca ont atteint leurs valeurs maximales dans les traitements EYD et EYR. Le traitement EYD a augmenté l'angle d'inclinaison des racines, le volume de matière sèche et le diamètre des racines contreforts. Comparées aux traitements ED et YD, les valeurs de Ć, cm et Wmax pour la masse sèche totale (TRDW), la masse sèche racinaire (ARD) et le diamètre des racines contreforts (TRL) ont significativement augmenté avec les traitements EYD et EYR. L'augmentation des niveaux de RLD, ARD et RDWD associée au traitement EYD favorise le développement racinaire, améliore l'humidité du sol et optimise l'absorption des nutriments, renforçant ainsi significativement la résistance à la verse et constituant une méthode efficace pour atténuer les risques de verse dans les régions semi-arides. Les résultats démontrent que ces technologies représentent des outils prometteurs pour les agriculteurs de ces régions, leur permettant de maintenir des rendements élevés de maïs tout en réduisant les pertes dues à la verse. Toutefois, des recherches supplémentaires sont nécessaires sur l'utilisation des régulateurs de croissance végétale en agriculture intégrée et sur leurs mécanismes de contrôle chez différentes variétés de maïs.