11 Růst kořenů v systémech konzervačního obdělávání půdy
Konzervační obdělávání půdy je definováno jako jakýkoli postup obdělávání půdy, jehož cílem je minimalizovat nebo snížit ztráty půdy a vody; z provozního hlediska se jedná o kombinaci obdělávání půdy nebo obdělávání půdy a setí, která ponechává na povrchu půdy 30 % nebo více rostlinných zbytků (Soil Science Society of America, 2008). Přínosem konzervačního zpracování půdy je snížení půdní eroze, zachování půdní vlhkosti, zamezení výkyvů teploty půdy v hloubce ornice a snížení nákladů na přípravu půdy. Kromě toho je používání konzervačního zpracování půdy podporováno jako součást strategie snižování ztrát C ze zemědělské půdy (Kern a Johnson, 1993). Rychlost rozkladu je při bezorebném zpracování půdy obecně pomalejší než při konvenčním zpracování půdy, při kterém je rozklad půdní organické hmoty podporován promícháváním půdy a změnami půdního mikroklimatu (Parton et al., 1996). Holland a Coleman (1987) naznačili, že retence C je při bezorebném zpracování půdy vyšší, protože povrchové zbytky jsou primárně rozkládány houbami, které mají vyšší asimilační účinnost než bakterie, které dominují rozkladným procesům zbytků vmíchaných do půdy. Gale a Cambardella (2000) uvádějí, že existuje zřetelný rozdíl v rozdělení C z povrchových zbytků a C pocházejícího z kořenů během rozkladu, a naznačují, že příznivé účinky no-tillu na akumulaci organického C v půdě jsou způsobeny především zvýšeným zadržováním C pocházejícího z kořenů v půdě. Znalosti o tom, jak rostou kořenové systémy rostlin při konzervačním obdělávání půdy, jsou důležité, protože tento postup je široce rozšířen v mnoha zemích světa, především v zemích, jako jsou Spojené státy, Brazílie, Argentina, Kanada a Austrálie (Bolliger et al., 2006). Odhaduje se, že 45 % celkové obdělávané půdy v Brazílii je nyní obhospodařováno pomocí konzervačního obdělávání půdy, ačkoli v jižní Brazílii toto číslo údajně přesahuje 80 % (Bolliger et al., 2006).
Konzervační obdělávání půdy snižuje erozi půdy, šetří půdní vlhkost, šetří energii, zvyšuje obsah organické hmoty v půdě a následně i její kvalitu. Konzervační zpracování půdy však může zhutnit povrchové půdní horizonty a může vést ke špatnému růstu kořenů. Nepříznivé účinky zhutnění půdy na produkci plodin jsou známy již mnoho let. Cato starší (234-149 př. n. l.) napsal, že první zásadou dobrého pěstování plodin je dobře zorat a druhou zásadou je znovu zorat, pravděpodobně proto, aby bylo zajištěno „měkké“ (dobře provzdušněné) seťové lůžko (Unger a Kaspar, 1994). Konzervační zpracování půdy zvyšuje objemovou hmotnost půdy (Martino a Shaykewich, 1994), což může bránit růstu kořenů v horní části půdního profilu (Cannell, 1985; Lampurlanes et al., 2001), což snižuje příjem živin a růst rostlin (Peterson et al., 1984). Qin et al. (2004) uvedli, že hustota délky kořenů pšenice, průměrný průměr kořenů a procento kořenů s malým průměrem byly nižší při bezorebném zpracování půdy než při konvenčním zpracování půdy. Průměr kořenů může vypovídat o vlivu pevnosti půdy na růst kořenů a ovlivňuje využití živin v půdě. Sidiras et al. (2001) zaznamenali silnější kořeny ječmene při konvenčním zpracování půdy než při bezorebném zpracování půdy. Obecně platí, že objemová hmotnost, která brání růstu kořenů, je 1,55 Mg m- 3 pro jílovité hlíny, 1,65 Mg m- 3 pro jílovité hlíny, 1,80 Mg m- 3 pro písčité hlíny a 1,85 Mg m- 3 pro hlinité jemné písky (Miller, 1986).
Rozdíly ve stavu živin v půdě způsobené obděláváním půdy mohou mít také významný vliv na růst kořenů (Qin et al., 2004). Konzervační zpracování půdy často vede k rozvrstvení půdních živin, zejména imobilních živin, jako je P (Crozier et al., 1999; Holanda et al., 1998; Logan et al., 1991). To způsobuje větší úrodnost půdy v blízkosti jejího povrchu, což na rozdíl od výše popsaných účinků zhutnění způsobuje při konzervačním zpracování půdy zvýšení hustoty kořenů v blízkosti povrchu půdy (Cannell a Hawes, 1994; Gregory, 1994). Často je růst kořenů od 0 do 5 cm větší v systémech konzervačního a bezorebného zpracování půdy než v systémech konvenčního zpracování půdy (Chan a Mead, 1992; Rasmussen, 1991; Wulfsohn et al.,
Radikální bobtnání kořenů bylo zaznamenáno u lupiny úzkolisté (Lupinus angustifolius L.) pěstované ve zhutněné půdě (Atwell, 1989), u ječmene (H. vulgare L.) při mechanickém bránění (Wilson et al., 1977) a u hořčice (Brassica sp.) ve vysychající půdě (Vartanian, 1981). Studie prodlužování kořenů bavlníku v závislosti na síle půdy a obsahu vody v půdě ukázaly, že prodlužování kořenů je citlivější na sílu půdy než na obsah vody (Taylor a Ratliff, 1969). Objem kořenů byl ovlivněn méně než délka, což svědčí o zvětšení průměru kořenů (Ball et al., 1994). Chassot et al. (2001) uvedli, že konzervační zpracování půdy snižuje teplotu půdy, a to může být hlavní příčinou slabého růstu kořenů a výhonů sazenic kukuřice ve srovnání s konvenčním zpracováním půdy v podmínkách mírného vlhka.
Vzhledem k mnoha výhodám konzervačního zpracování půdy ve srovnání s konvenčním zpracováním půdy lze minimalizovat účinky zhutnění půdy způsobené konzervačním zpracováním půdy. Unger a Kaspar (1994) uvádějí, že pěstování hlubokokořenných plodin v rotaci pomůže zabránit zhutnění nebo ho zmírnit, zlepší rozložení kořenů a zvýší hloubku zakořenění. Tito autoři také uvedli, že povětrnostní podmínky a vlhkost půdy mohou zesílit nebo zeslabit účinky zhutnění na růst kořenů. I když zhutnění omezuje růst kořenů, následné povětrnostní události mohou buď zesílit, nebo zeslabit vliv omezení růstu kořenů na růst plodin. První autor provedl polní pokusy v rotaci rýže a suchých fazolí v horských oblastech s využitím konzervačního obdělávání půdy na brazilských oxisolech. Kořenový systém rýže v horských oblastech byl nepříznivě ovlivněn a výnosy rýže byly nízké (přibližně 2 000 kg ha- 1), což je přibližně polovina výnosů očekávaných v polním pokusu s běžnou přípravou půdy a příznivými podmínkami prostředí. Výnosy suchých fazolí však byly vyšší než 3000 kg ha- 1 (Fageria, 2008; Fageria a Stone, 2004). Proto je důležitý výběr vhodné plodiny
.