11 Creșterea rădăcinilor în sistemele de lucrare conservativă a solului
Lucrarea conservativă a solului este definită ca fiind orice secvență de lucrare a solului, al cărei scop este de a minimiza sau de a reduce pierderile de sol și apă; din punct de vedere operațional, o combinație de lucrare a solului sau de lucrare a solului și plantare care lasă la suprafață o acoperire de 30% sau mai mare de reziduuri de cultură (Soil Science Society of America, 2008). Beneficiile prelucrării conservative a solului sunt reducerea eroziunii solului, conservarea umidității solului, evitarea fluctuațiilor de temperatură a solului în adâncimea solului arabil și reducerea costurilor de pregătire a solului. În plus, utilizarea lucrărilor de conservare a solului este încurajată ca parte a unei strategii de reducere a pierderilor de C din solurile agricole (Kern și Johnson, 1993). Ratele de descompunere sunt, în general, mai lente în cazul cultivării fără lucrări de sol decât în cazul cultivării convenționale, în care descompunerea materiei organice din sol este favorizată de agitarea solului și de alterarea microclimatului solului (Parton et al., 1996). Holland și Coleman (1987) au sugerat că retenția de C este mai mare în cazul semănatului direct, deoarece reziduurile de la suprafață sunt descompuse în principal de ciuperci, care au o eficiență de asimilare mai mare decât bacteriile, care domină procesele de descompunere a reziduurilor amestecate în sol. Gale și Cambardella (2000) au raportat că a existat o diferență clară în ceea ce privește împărțirea reziduurilor de suprafață și a C derivat din rădăcini în timpul descompunerii și sugerează că efectele benefice ale semănatului direct asupra acumulării de C organic în sol se datorează în primul rând retenției crescute de C derivat din rădăcini în sol. Cunoașterea modului în care cresc sistemele radiculare ale plantelor în condiții de cultivare conservativă a solului este importantă, deoarece această practică este adoptată pe scară largă în multe țări din întreaga lume, în special în țări precum Statele Unite, Brazilia, Argentina, Canada și Australia (Bolliger et al., 2006). Se estimează că, în prezent, patruzeci și cinci la sută din totalul terenurilor cultivate din Brazilia sunt gestionate cu lucrări de conservare, deși în sudul Braziliei, se raportează că această cifră depășește 80% (Bolliger et al., 2006).
Lucrarea conservativă a solului reduce eroziunea solului, conservă umiditatea solului, conservă energia, crește conținutul de materie organică a solului și, în consecință, calitatea solului. Cu toate acestea, lucrarea de conservare a solului poate compacta orizonturile de suprafață ale solului și poate duce la o creștere slabă a rădăcinilor. Efectele negative ale compactării solului asupra producției vegetale au fost recunoscute de mulți ani. Cato cel Bătrân (234-149 î.Hr.) a scris că primul principiu al unei bune agriculturi este de a ara bine, iar al doilea principiu este de a ara din nou, probabil pentru a asigura un pat de însămânțare „moale” (bine aerisit) (Unger și Kaspar, 1994). Lucrarea conservativă a solului crește densitatea aparentă a solului (Martino și Shaykewich, 1994), ceea ce poate inhiba dezvoltarea rădăcinilor în partea superioară a profilului solului (Cannell, 1985; Lampurlanes et al., 2001), reducând absorbția nutrienților și creșterea plantelor (Peterson et al., 1984). Qin et al. (2004) au raportat că densitatea lungimii rădăcinilor de grâu, diametrul mediu al rădăcinilor și procentajul rădăcinilor cu diametru mic au fost mai mici în cazul cultivării fără semănat decât în cazul cultivării convenționale. Diametrul rădăcinilor poate fi un indicator al efectelor rezistenței solului asupra creșterii rădăcinilor și afectează utilizarea nutrienților din sol. Sidiras et al. (2001) au raportat rădăcini de orz mai groase în cazul cultivării convenționale decât în cazul cultivării directe. În general, densitățile aparente care împiedică creșterea rădăcinilor sunt de 1,55 Mg m- 3 pentru argilele argiloase, 1,65 Mg m- 3 pentru argilele nisipoase, 1,80 Mg m- 3 pentru argilele nisipoase și 1,85 Mg m- 3 pentru nisipurile fine argiloase (Miller, 1986).
Diferențele induse de lucrare în starea nutrienților din sol pot avea, de asemenea, un impact semnificativ asupra creșterii rădăcinilor (Qin et al., 2004). Lucrarea conservativă a solului duce adesea la stratificarea nutrienților din sol, în special a nutrienților imobili, cum ar fi P (Crozier et al., 1999; Holanda et al., 1998; Logan et al., 1991). Acest lucru produce o mai mare fertilitate a solului în apropierea suprafeței solului care, spre deosebire de efectele compactării descrise mai sus, determină o creștere a densității lungimii rădăcinilor în apropierea suprafeței solului în cazul cultivării conservative (Cannell și Hawes, 1994; Gregory, 1994). În mod frecvent, creșterea rădăcinilor este mai mare de la 0 la 5 cm în sistemele de conservare și fără lucrare a solului decât în sistemele convenționale de lucrare a solului (Chan și Mead, 1992; Rasmussen, 1991; Wulfsohn et al, 1996).
S-a raportat umflarea radială a rădăcinilor pentru lupin (Lupinus angustifolius L.) cultivat în sol compactat (Atwell, 1989), pentru orz (H. vulgare L.) în condiții de impedanță mecanică (Wilson et al., 1977), și pentru muștar (Brassica sp.) în sol uscat (Vartanian, 1981). Studiile privind alungirea rădăcinilor de bumbac în funcție de rezistența solului și de conținutul de apă din sol au arătat că alungirea rădăcinilor este mai sensibilă la rezistența solului decât la conținutul de apă (Taylor și Ratliff, 1969). Volumele rădăcinilor au fost mai puțin afectate decât lungimea, ceea ce indică o creștere a diametrului rădăcinilor (Ball et al., 1994). Chassot et al. (2001) au raportat că lucrarea de conservare scade temperatura solului, iar acesta poate fi principalul motiv pentru creșterea slabă a rădăcinilor și lăstarilor răsadurilor de porumb în comparație cu lucrarea convențională în condiții de umiditate temperată.
Considerând numeroasele avantaje ale lucrării de conservare în comparație cu lucrarea convențională, efectele compactării solului produse de lucrarea de conservare pot fi minimizate. Unger și Kaspar (1994) au raportat că cultivarea în rotație a culturilor cu rădăcini adânci va ajuta la evitarea sau atenuarea compactării, îmbunătățind distribuția rădăcinilor și crescând adâncimea de înrădăcinare. Acești autori au raportat, de asemenea, că condițiile meteorologice și umiditatea solului pot spori sau diminua efectele compactării asupra creșterii rădăcinilor. Chiar dacă compactarea limitează creșterea rădăcinilor, evenimentele meteorologice ulterioare pot spori sau diminua efectul limitării rădăcinilor asupra creșterii culturilor. Primul autor a efectuat experimente pe teren privind o rotație orez-făină uscată pe terenuri înalte, folosind o lucrare de conservare a solului pe oxisolurile braziliene. Sistemul radicular al orezului de câmpie a fost afectat în mod negativ, iar randamentul orezului a fost scăzut (în jur de 2000 kg ha- 1), aproximativ jumătate din cel așteptat în cadrul unui experiment de câmp cu pregătire convențională a solului și condiții de mediu favorabile. Cu toate acestea, producțiile de fasole uscată au fost mai mari de 3000 kg ha- 1 (Fageria, 2008; Fageria și Stone, 2004). Prin urmare, este importantă selectarea culturii adecvate.
.