11 Root Growth in Conservation Tillage Systems
保全耕起とは、土壌と水の損失を最小化または削減することを目的としたあらゆる耕起順序、作業的には、表面に30％以上の作物残留物のカバーを残す耕起または耕起と植付けの組み合わせである（アメリカ土壌学会、2008年）。 保全耕起の利点は、土壌侵食の低減、土壌水分の保存、耕地深の地温変動の回避、土壌改良のコスト削減である。 さらに、農地土壌からのCの損失を減らす戦略の一環として、保全耕起の利用が奨励されている（Kern and Johnson, 1993）。 不耕起では、土壌の撹拌と土壌微気候の変化によって土壌有機物の分解が促進される慣行耕起に比べて、一般的に分解速度が遅い（Partonら、1996）。 Holland and Coleman（1987）は，不耕起栽培では，土壌に混ぜられた残渣の分解プロセスを支配するバクテリアよりも，同化効率の高い菌類によって主に表面残渣が分解されるため，C保持量が増加することを示唆した。 Gale and Cambardella（2000）は，分解過程における表面残渣と根由来のCの分配に明確な違いがあることを報告し，土壌有機C発生に対する不耕起の有益な効果は，主に根由来のCの土壌への保持が増加することに起因すると示唆している。 保全耕起は世界各国で広く採用されており，特に米国，ブラジル，アルゼンチン，カナダ，オーストラリアなどの国々では，植物の根系がどのように成長するかについての知識は重要である（Bolliger et al.，2006）。 ブラジルの全耕作地の45％が現在保全耕起で管理されていると推定されるが、ブラジル南部ではこの数字は80％を超えると報告されている（Bolliger et al. しかし，保全耕起は土壌の表層を圧縮し，根の生育を悪くする可能性がある。 土壌の圧縮が作物生産に及ぼす悪影響は、長年にわたって認識されてきた。 Cato the Elder（紀元前 234-149）は、良い作物栽培の第一原則はよく耕すこと、第二原則は再び耕すことであると書いており、おそらく「まろやかな」（よく空気を含んだ）種床を提供するためであろう（Unger and Kaspar、1994）。 保全耕起は土壌のかさ密度を高め（Martino and Shaykewich, 1994）、土壌プロフィールの上部の根の成長を阻害し（Cannell, 1985; Lampurlanes et al, 2001）、養分の吸収と植物の成長を抑える可能性がある（ Peterson et al, 1984）。 Qin ら（2004）は，小麦の根長密度，平均根径，小径根の割合は，慣行耕起よりも不耕起の方が低いと報告している。 根の直径は，土壌の強度が根の生長に及ぼす影響を示すと考えられ，土壌中の養分の利用に影響を及ぼすと考えられる。 Sidiras ら（2001）は，慣行耕起では不耕起よりも大麦の根が太いことを報告している。 一般に，根の成長を妨げるかさ密度は，粘土ロームでは 1.55 Mg m- 3，シルトロームでは 1.65 Mg m- 3，砂質ロームでは 1.80 Mg m- 3，そしてローム細砂では 1.85 Mg m- 3 である (Miller, 1986) 。
耕起による土壌栄養状態の違いも根の成長に大きな影響を与えているかもしれない (Qin et al., 2004)． 保全耕起は，しばしば土壌養分，特にPのような非移動性養分の成層化をもたらす（Crozierら，1999；Holandaら，1998；Loganら，1991）。 このため、土壌表面付近の肥沃度が高くなり、上述の圧縮の効果とは対照的に、保全耕起では土壌表面付近の根長密度が増加する（Cannell and Hawes, 1994; Gregory, 1994）。 しばしば、根の成長は、慣行耕起システムよりも保全耕起システムや不耕起システムの方が 0 ～ 5cm で大きい（Chan and Mead, 1992; Rasmussen, 1991; Wulfsohn et al…）。 1996）。
根の膨張は，圧縮土壌で栽培されたルパン（Lupinus angustifolius L.）で（Atwell，1989），機械的インピーダンス下で大麦（H. vulgare L. ）で（Wilsonら，1977），乾燥土壌でカラシ（Brassica sp. ）で報告されている（Vartanian，1981）。 土壌強度と土壌水分量の関数としての綿の根の伸長に関する研究は，根の伸長は水分量よりも土壌強度に敏感であることを示した（Taylor and Ratliff, 1969）。 根の体積は長さよりも影響を受けず、根の直径が増加することが示された（Ball et al.、1994）。 Chassotら（2001）は，保全耕起が土壌温度を低下させ，これが温帯湿潤条件下で慣行耕起と比較してトウモロコシ苗の根と芽の成長が悪い主因であると報告している。
慣行耕起と比較して保全耕起が持つ多くの利点を考慮すると，保全耕起で生じる土壌圧縮の影響は最低限に抑えることが可能であると考えられる。 UngerとKaspar（1994）は，根の深い作物を輪作することで，コンパクションを回避または緩和し，根の分布を改善し，根の深さを増加させることができると報告している。 これらの著者はまた、天候と土壌水分によって、根の成長に対するコンパクションの影響が強まったり弱まったりすることもあると報告している。 コンパクションが根の成長を制限しても、その後の天候によって根の制限の作物成長への影響が強まったり弱まったりすることがある。 筆者は、ブラジルのオキシソルで保全耕うんを用いた陸稲-乾燥豆の輪作に関する圃場実験を実施した。 その結果，陸稲の根系は悪影響を受け，米の収量は低く（約2000 kg ha-1），従来の土づくりと良好な環境条件による圃場実験での予想の半分程度であった。 しかし、乾燥豆の収量は 3000 kg ha- 1 を上回った（Fageria, 2008; Fageria and Stone, 2004）。 したがって、適切な作物を選択することが重要である。
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