11 Root Growth in Conservation Tillage Systems
Conservation tillage defineres som enhver jordbearbejdningssekvens, hvis formål er at minimere eller reducere tab af jord og vand; operationelt set en jordbearbejdning eller en kombination af jordbearbejdning og plantning, der efterlader et dække af afgrøderester på 30 % eller mere på overfladen (Soil Science Society of America, 2008). Fordelene ved konserverende jordbearbejdning er at reducere jorderosionen, bevare jordens fugtighed, undgå udsving i jordtemperaturen i den dyrkbare jorddybde og reducere omkostningerne ved jordbearbejdning. Desuden tilskyndes brugen af bevarende jordbearbejdning som en del af en strategi til at reducere C-tabet fra landbrugsjord (Kern og Johnson, 1993). Nedbrydningshastigheden er generelt langsommere ved pløjefri jordbearbejdning end ved konventionel jordbearbejdning, hvor nedbrydningen af organisk materiale i jorden fremmes af omrøring af jorden og ændringer i jordens mikroklima (Parton et al., 1996). Holland og Coleman (1987) foreslog, at C-retentionen øges ved pløjefri jordbearbejdning, fordi overfladeaffaldet primært nedbrydes af svampe, som har en højere assimilationseffektivitet end bakterierne, som dominerer nedbrydningsprocesserne af affald, der er blandet i jorden. Gale og Cambardella (2000) rapporterede, at der var en klar forskel i fordelingen af overfladeaffaldet og det rodafledte C under nedbrydningen, og de antyder, at de positive virkninger af dyrkningsfri jordbearbejdning på tilvæksten af organisk C i jorden primært skyldes den øgede tilbageholdelse af rodafledt C i jorden. Viden om, hvordan planternes rodsystemer vokser under konserverende jordbearbejdning, er vigtig, fordi denne praksis er udbredt i mange lande rundt om i verden, især i lande som USA, Brasilien, Argentina, Canada og Australien (Bolliger et al., 2006). Det anslås, at 45 % af den samlede dyrkede jord i Brasilien nu forvaltes med konserverende jordbearbejdning, selv om dette tal i det sydlige Brasilien rapporteres at overstige 80 % (Bolliger et al., 2006).
Konserverende jordbearbejdning reducerer jorderosion, bevarer jordens fugtighed, sparer energi, øger indholdet af organisk materiale i jorden og dermed jordkvaliteten. Bevarende jordbearbejdning kan imidlertid komprimere jordoverfladens horisont og kan føre til dårlig rodvækst. De negative virkninger af jordpakning på afgrødeproduktionen har været kendt i mange år. Cato den Ældre (234-149 f.Kr.) skrev, at det første princip for god planteavl er at pløje godt, og at det andet princip er at pløje igen, formentlig for at skabe et “blødt” (veludluftet) såbed (Unger og Kaspar, 1994). Bevarende jordbearbejdning øger jordens massefylde (Martino og Shaykewich, 1994), hvilket kan hæmme rodvæksten i den øverste del af jordprofilen (Cannell, 1985; Lampurlanes et al., 2001), hvilket reducerer næringsstofoptagelsen og plantevæksten (Peterson et al., 1984). Qin et al. (2004) rapporterede, at tætheden af hvedens rodlængde, den gennemsnitlige roddiameter og procentdelen af rødder med lille diameter var lavere i ubearbejdet jordbearbejdning end i konventionel jordbearbejdning. Roddiameteren kan være en indikation af virkningerne af jordens styrke på rodvækst og påvirker udnyttelsen af næringsstoffer i jorden. Sidiras et al. (2001) rapporterede om tykkere bygrødder under konventionel jordbearbejdning end under no-till. Generelt er rumtætheder, der hindrer rodvækst, 1,55 Mg m- 3 for lerjord, 1,65 Mg m- 3 for siltjord, 1,80 Mg m- 3 for sandjord og 1,85 Mg m- 3 for leret fint sand (Miller, 1986).
Bearbejdningsinducerede forskelle i jordens næringsstofstatus kan også have en betydelig indvirkning på rodvækst (Qin et al., 2004). Bevarende jordbearbejdning resulterer ofte i en lagdeling af jordnæringsstoffer, især af immobile næringsstoffer som P (Crozier et al., 1999; Holanda et al., 1998; Logan et al., 1991). Dette giver større frugtbarhed i jorden nær jordoverfladen, hvilket i modsætning til de ovenfor beskrevne virkninger af komprimering medfører en forøgelse af rodlængde-tætheden nær jordoverfladen under konserverende jordbearbejdning (Cannell og Hawes, 1994; Gregory, 1994). Ofte er rodvæksten større fra 0 til 5 cm i systemer med og uden jordbearbejdning end i systemer med konventionel jordbearbejdning (Chan og Mead, 1992; Rasmussen, 1991; Wulfsohn et al, 1996).
Radial rodsvulst er blevet rapporteret for lupiner (Lupinus angustifolius L.) dyrket i komprimeret jord (Atwell, 1989), for byg (H. vulgare L.) under mekanisk impedans (Wilson et al., 1977) og for sennep (Brassica sp.) i tørrende jord (Vartanian, 1981). Undersøgelser af rodforlængelse hos bomuld som en funktion af jordens styrke og vandindhold i jorden viste, at rodforlængelsen er mere følsom over for jordens styrke end vandindholdet (Taylor og Ratliff, 1969). Rodvolumen blev mindre påvirket end længde, hvilket indikerer en stigning i roddiameteren (Ball et al., 1994). Chassot et al. (2001) rapporterede, at konserverende jordbearbejdning nedsætter jordtemperaturen, og dette kan være hovedårsagen til den dårlige vækst af majsfrøplanters rødder og skud sammenlignet med konventionel jordbearbejdning under tempererede fugtige forhold.
I betragtning af de mange fordele ved konserverende jordbearbejdning sammenlignet med konventionel jordbearbejdning kan virkningerne af jordpakning, der produceres ved konserverende jordbearbejdning, minimeres. Unger og Kaspar (1994) rapporterede, at dyrkning af afgrøder med dybe rødder i rotation vil bidrage til at undgå eller afhjælpe komprimering, forbedre rodfordelingen og øge roddybden. Disse forfattere rapporterede også, at vejrforhold og jordfugtighed kan forstærke eller mindske virkningerne af komprimering på rodvækst. Selv om komprimering begrænser rodvæksten, kan efterfølgende vejrbegivenheder enten øge eller mindske virkningen af rodbegrænsningen på afgrødevæksten. Den første forfatter har gennemført feltforsøg med et rotationsskifte mellem ris og tørre bønner i højlandet ved hjælp af bevarende jordbearbejdning på brasilianske oxisoler. Rissystemet på højlandet blev negativt påvirket, og risudbyttet var lavt (ca. 2000 kg ha- 1), ca. halvdelen af det forventede udbytte i et markforsøg med konventionel jordbehandling og gunstige miljøforhold. Udbyttet af tørre bønner var imidlertid større end 3000 kg ha- 1 (Fageria, 2008; Fageria og Stone, 2004). Derfor er det vigtigt at vælge den rette afgrøde.