11 Root Growth in Conservation Tillage Systems
Conservation Tillage wordt gedefinieerd als elke grondbewerkingsequentie die tot doel heeft het verlies aan bodem en water te minimaliseren of te verminderen; in de praktijk een grondbewerking of grondbewerking en beplantingcombinatie die een bedekking van 30% of meer van de gewasresten achterlaat op het oppervlak (Soil Science Society of America, 2008). De voordelen van conservation tillage zijn het verminderen van bodemerosie, het behoud van bodemvocht, het vermijden van schommelingen van de bodemtemperatuur in de akkerbouwdiepte, en het verminderen van de kosten voor bodembewerking. Bovendien wordt het gebruik van conservation tillage aangemoedigd als onderdeel van een strategie om het verlies van C uit landbouwgronden te verminderen (Kern en Johnson, 1993). De afbraak verloopt over het algemeen langzamer bij NKG dan bij conventionele grondbewerking, waarbij de afbraak van organisch materiaal in de bodem wordt bevorderd door het in beweging brengen van de bodem en veranderingen in het microklimaat van de bodem (Parton et al., 1996). Holland en Coleman (1987) suggereerden dat C-retentie toeneemt in no-till omdat het oppervlakteresidu voornamelijk wordt afgebroken door schimmels, die een hogere assimilatie-efficiëntie hebben dan de bacteriën, die de afbraakprocessen van in de bodem gemengd residu domineren. Gale en Cambardella (2000) rapporteerden dat er een duidelijk verschil was in de verdeling van C van oppervlakteresten en van wortels afkomstige C tijdens de afbraak en impliceren dat de gunstige effecten van no-till op de opbouw van organische C in de bodem hoofdzakelijk te danken zijn aan de verhoogde retentie van van wortels afkomstige C in de bodem. Kennis over hoe plantenwortelsystemen groeien bij conserverende grondbewerking is belangrijk omdat deze praktijk op grote schaal wordt toegepast in vele landen over de hele wereld, met name in landen als de Verenigde Staten, Brazilië, Argentinië, Canada en Australië (Bolliger et al., 2006). Naar schatting wordt vijfenveertig procent van de totale landbouwgrond in Brazilië bewerkt met conserverende grondbewerking, hoewel in het zuiden van Brazilië meer dan 80% van de grond wordt bewerkt (Bolliger et al., 2006).
Besparende grondbewerking vermindert bodemerosie, houdt de bodemvochtigheid in stand, bespaart energie, verhoogt het gehalte aan organische stof in de bodem en bijgevolg de bodemkwaliteit. Bodembeschermende grondbewerking kan echter de bodemhorizonten aan het oppervlak verdichten en kan leiden tot een slechte wortelgroei. De nadelige effecten van bodemverdichting op de gewasproductie worden al vele jaren onderkend. Cato de Oudere (234-149 v. Chr.) schreef dat het eerste principe van een goede gewasverzorging is om goed te ploegen en het tweede principe is om opnieuw te ploegen, vermoedelijk om een “mellow” (goed geventileerd) zaaibed te verkrijgen (Unger en Kaspar, 1994). Door conserverende grondbewerking neemt de bulkdichtheid van de bodem toe (Martino en Shaykewich, 1994), wat de wortelgroei in het bovenste deel van het bodemprofiel kan remmen (Cannell, 1985; Lampurlanes et al., 2001), waardoor de opname van voedingsstoffen en de plantengroei afnemen (Peterson et al., 1984). Qin et al. (2004) rapporteerden dat de worteldichtheid, gemiddelde worteldiameter en het percentage wortels met een kleine diameter bij tarwe lager waren bij NKG dan bij conventionele grondbewerking. Worteldiameter kan een indicatie zijn van de effecten van de bodemsterkte op wortelgroei en beïnvloedt de benutting van nutriënten in de bodem. Sidiras et al. (2001) rapporteerden dikkere gerstwortels bij conventionele grondbewerking dan bij grondbewerking zonder grondbewerking. In het algemeen zijn bulkdichtheden die wortelgroei belemmeren 1,55 Mg m- 3 voor kleileem, 1,65 Mg m- 3 voor siltleem, 1,80 Mg m- 3 voor zandleem, en 1,85 Mg m- 3 voor lemig fijn zand (Miller, 1986).
Door grondbewerking veroorzaakte verschillen in de nutriëntenstatus van de bodem kunnen ook een aanzienlijke invloed hebben op wortelgroei (Qin et al., 2004). Conservation tillage resulteert vaak in de gelaagdheid van bodemnutriënten, vooral van immobiele nutriënten zoals P (Crozier et al., 1999; Holanda et al., 1998; Logan et al., 1991). Dit leidt tot een grotere bodemvruchtbaarheid aan het bodemoppervlak, wat, in tegenstelling tot de hierboven beschreven effecten van verdichting, bij conserverende grondbewerking leidt tot een grotere dichtheid van de wortellengte aan het bodemoppervlak (Cannell en Hawes, 1994; Gregory, 1994). Vaak is de wortelgroei van 0 tot 5 cm bij conserverende en niet grondbewerkingssystemen groter dan bij conventionele grondbewerkingssystemen (Chan en Mead, 1992; Rasmussen, 1991; Wulfsohn et al, 1996).
Radiale wortelzwelling is gerapporteerd voor lupinen (Lupinus angustifolius L.) geteeld in verdichte grond (Atwell, 1989), voor gerst (H. vulgare L.) onder mechanische impedantie (Wilson et al., 1977), en voor mosterd (Brassica sp.) in uitdrogende grond (Vartanian, 1981). Onderzoek naar de wortelstrekking van katoen als functie van de bodemsterkte en het bodemvochtgehalte toonde aan dat de wortelstrekking gevoeliger is voor de bodemsterkte dan voor het watergehalte (Taylor en Ratliff, 1969). Wortelvolumes werden minder beïnvloed dan de lengte, wat wijst op een toename van de worteldiameter (Ball et al., 1994). Chassot et al. (2001) rapporteerden dat conserverende grondbewerking de bodemtemperatuur verlaagt, en dit kan de belangrijkste reden zijn voor de slechte groei van de wortels en scheuten van maïszaailingen in vergelijking met conventionele grondbewerking onder gematigde vochtige omstandigheden.
Gezien de vele voordelen van conserverende grondbewerking in vergelijking met conventionele grondbewerking, kunnen de effecten van bodemverdichting die door conserverende grondbewerking worden veroorzaakt, worden geminimaliseerd. Unger en Kaspar (1994) meldden dat het telen van diepwortelende gewassen in wisselbouw verdichting zal helpen voorkomen of verlichten, waardoor de wortelverdeling verbetert en de bewortelingsdiepte toeneemt. Deze auteurs meldden ook dat weersomstandigheden en bodemvocht de effecten van verdichting op wortelgroei kunnen versterken of verminderen. Zelfs als verdichting de wortelgroei beperkt, kunnen latere weersomstandigheden het effect van de wortelbeperking op de gewasgroei versterken of verminderen. De eerste auteur heeft veldexperimenten uitgevoerd met een wisselteelt van rijst en droge bonen op Braziliaanse Oxisols, waarbij gebruik werd gemaakt van conserverende grondbewerking. Het wortelsysteem van de hooglandrijst werd nadelig beïnvloed en de rijstopbrengst was laag (ongeveer 2000 kg ha- 1), ongeveer de helft van wat verwacht werd in een veldexperiment met conventionele grondbewerking en gunstige milieuomstandigheden. De opbrengst van droge bonen was echter groter dan 3000 kg ha- 1 (Fageria, 2008; Fageria en Stone, 2004). De keuze van het geschikte gewas is dus belangrijk.