11 Root Growth in Conservation Tillage Systems
Conservation tillage is defined as any tillage sequence, which the object of the object of the minimalize or reduce of loss of soil and water; operationally, a tillage or tillage and planting combination that leaves a 30% or more covered of crop residue on the surface (Soil Science Society of America, 2008). A konzerváló talajművelés előnyei a talajerózió csökkentése, a talajnedvesség megőrzése, a talajhőmérséklet ingadozásának elkerülése a művelhető talaj mélységében, valamint a talajelőkészítés költségeinek csökkentése. Emellett a konzerváló talajművelés alkalmazását a mezőgazdasági talajok C-veszteségének csökkentésére irányuló stratégia részeként is ösztönzik (Kern és Johnson, 1993). A bomlási sebesség általában lassabb a talajművelés nélküli talajművelésnél, mint a hagyományos talajművelésnél, ahol a talaj szervesanyag-bomlását a talaj felkeverése és a talaj mikroklímájának megváltozása elősegíti (Parton et al., 1996). Holland és Coleman (1987) szerint a talajművelés nélküli talajművelés során a C-visszatartás azért fokozódik, mert a felszíni maradékot elsősorban gombák bontják, amelyeknek nagyobb az asszimilációs hatékonyságuk, mint a baktériumoknak, amelyek a talajba kevert maradék bomlási folyamataiban dominálnak. Gale és Cambardella (2000) arról számolt be, hogy a felszíni maradék és a gyökerekből származó C bomlás során történő megoszlása egyértelműen különbözik, és arra utal, hogy a talajművelés nélküli talajművelésnek a talaj szerves C-felhalmozódására gyakorolt kedvező hatása elsősorban a gyökerekből származó C talajban való fokozott visszatartásának köszönhető. A növényi gyökérrendszerek növekedésének ismerete a konzerváló talajművelés során azért fontos, mert ezt a gyakorlatot a világ számos országában széles körben alkalmazzák, különösen az Egyesült Államokban, Brazíliában, Argentínában, Kanadában és Ausztráliában (Bolliger et al., 2006). Becslések szerint Brazíliában jelenleg az összes megművelt földterület 45%-át kezelik konzerváló talajműveléssel, bár Brazília déli részén ez az arány a jelentések szerint meghaladja a 80%-ot (Bolliger et al., 2006).
A konzerváló talajművelés csökkenti a talajeróziót, megőrzi a talajnedvességet, energiát takarít meg, növeli a talaj szervesanyag-tartalmát, és ennek következtében a talaj minőségét. A konzerváló talajművelés azonban tömörítheti a felszíni talajhorizontokat, és gyenge gyökérnövekedéshez vezethet. A talajtömörödésnek a növénytermesztésre gyakorolt kedvezőtlen hatásait már évek óta ismerik. Az idősebb Cato (i. e. 234-149) azt írta, hogy a jó növénytermesztés első alapelve a jó szántás, a második alapelv pedig az ismételt szántás, feltehetően a “puha” (jól levegőztetett) magágy biztosítása érdekében (Unger és Kaspar, 1994). A konzerváló talajművelés növeli a talaj ömlesztett sűrűségét (Martino és Shaykewich, 1994), ami gátolhatja a gyökérnövekedést a talajprofil felső részén (Cannell, 1985; Lampurlanes et al., 2001), ami csökkenti a tápanyagfelvételt és a növények növekedését (Peterson et al., 1984). Qin és munkatársai (2004) arról számoltak be, hogy a búza gyökérhossz-sűrűsége, átlagos gyökérátmérője és a kis átmérőjű gyökerek százalékos aránya alacsonyabb volt a talajművelés nélküli talajművelésnél, mint a hagyományos talajművelésnél. A gyökérátmérő a talaj szilárdságának a gyökérnövekedésre gyakorolt hatását jelezheti, és befolyásolja a talajban lévő tápanyagok hasznosulását. Sidiras és munkatársai (2001) vastagabb árpa gyökerekről számoltak be hagyományos talajművelés mellett, mint talajművelés nélkül. Általában a gyökérnövekedést akadályozó térfogatsűrűség 1,55 Mg m- 3 agyagos vályogoknál, 1,65 Mg m- 3 iszapos vályogoknál, 1,80 Mg m- 3 homokos vályogoknál és 1,85 Mg m- 3 agyagos finom homokoknál (Miller, 1986).
A talaj tápanyag-állapotában a talajművelés okozta különbségek szintén jelentős hatással lehetnek a gyökérnövekedésre (Qin et al., 2004). A konzerváló talajművelés gyakran a talaj tápanyagainak rétegződését eredményezi, különösen az olyan immobil tápanyagokét, mint a P (Crozier et al., 1999; Holanda et al., 1998; Logan et al., 1991). Ez nagyobb talajtermékenységet eredményez a talajfelszín közelében, ami – a tömörítés fent leírt hatásaival ellentétben – a talajfelszín közelében a gyökérhossz-sűrűség növekedését okozza a konzerváló talajművelés során (Cannell és Hawes, 1994; Gregory, 1994). Gyakran előfordul, hogy a gyökérnövekedés 0 és 5 cm között nagyobb a konzerváló és a talajművelés nélküli rendszerekben, mint a hagyományos talajművelési rendszerekben (Chan és Mead, 1992; Rasmussen, 1991; Wulfsohn et al, 1996).
Radialis gyökérduzzadást jelentettek tömörített talajon termesztett csillagfürtök (Lupinus angustifolius L.) esetében (Atwell, 1989), árpa (H. vulgare L.) esetében mechanikai impedancia alatt (Wilson et al., 1977) és mustár (Brassica sp.) esetében kiszáradó talajon (Vartanian, 1981). A gyapot gyökérnyúlásával kapcsolatos vizsgálatok a talaj szilárdságának és a talaj víztartalmának függvényében azt mutatták, hogy a gyökérnyúlás érzékenyebb a talaj szilárdságára, mint a víztartalomra (Taylor és Ratliff, 1969). A gyökértérfogat kevésbé volt hatással, mint a hossz, ami a gyökérátmérő növekedésére utal (Ball et al., 1994). Chassot et al. (2001) arról számolt be, hogy a konzerváló talajművelés csökkenti a talaj hőmérsékletét, és ez lehet a fő oka a kukoricacsemeték gyökereinek és hajtásainak gyenge növekedésének a hagyományos talajműveléshez képest mérsékelten nedves körülmények között.
A konzerváló talajművelés számos előnyét figyelembe véve a hagyományos talajműveléshez képest, a konzerváló talajművelés által okozott talajtömörödés hatása minimalizálható. Unger és Kaspar (1994) arról számolt be, hogy a mélyen gyökerező növények vetésforgóban történő termesztése segít elkerülni vagy enyhíteni a tömörödést, javítja a gyökéreloszlást és növeli a gyökérzet mélységét. Ezek a szerzők arról is beszámoltak, hogy az időjárási viszonyok és a talajnedvesség fokozhatja vagy csökkentheti a tömörödés gyökérnövekedésre gyakorolt hatását. Még ha a tömörödés korlátozza is a gyökérnövekedést, a későbbi időjárási események fokozhatják vagy csökkenthetik a gyökérkorlátozásnak a növények növekedésére gyakorolt hatását. Az első szerző szántóföldi kísérleteket végzett egy felvidéki rizs-szárazbab vetésforgóban, amely a brazíliai Oxisolokon alkalmazott konzerváló talajművelést alkalmazta. A felvidéki rizs gyökérzetét hátrányosan befolyásolták, és a rizstermés alacsony volt (kb. 2000 kg/ha-1), körülbelül fele annak, amit a hagyományos talajelőkészítéssel és kedvező környezeti feltételekkel végzett szántóföldi kísérletben vártak. A szárazbab terméshozama azonban meghaladta a 3000 kg ha- 1-t (Fageria, 2008; Fageria és Stone, 2004). Ezért fontos a megfelelő kultúra kiválasztása.