11 Root Growth in Conservation Tillage Systems
Conservation Tillage definieras som en jordbearbetningssekvens vars syfte är att minimera eller minska förlusten av jord och vatten; operativt sett en jordbearbetning eller en kombination av jordbearbetning och plantering som lämnar ett minst 30-procentigt täckningsområde för grödrester på ytan (Soil Science Society of America, 2008). Fördelarna med konservativ jordbearbetning är att minska jorderosionen, bevara markfuktigheten, undvika fluktuationer i marktemperaturen i det odlingsbara jorddjupet och minska kostnaderna för markberedning. Dessutom uppmuntras användningen av bevarande bearbetning som en del av en strategi för att minska C-förlusten från jordbruksmark (Kern och Johnson, 1993). Nedbrytningshastigheten är i allmänhet långsammare vid plöjningsfri jordbearbetning än vid konventionell jordbearbetning, där nedbrytningen av organiskt material i marken främjas av omrörning av jorden och förändringar i markens mikroklimat (Parton et al., 1996). Holland och Coleman (1987) menade att C-bindningen ökar vid plöjningsfri odling eftersom ytresterna i första hand bryts ner av svampar, som har högre assimileringseffektivitet än de bakterier som dominerar nedbrytningsprocesserna i de rester som blandas in i jorden. Gale och Cambardella (2000) rapporterade att det fanns en tydlig skillnad i fördelningen av ytrester och rotbaserat C under nedbrytningen och menar att de positiva effekterna av plöjningsfri odling på ackumuleringen av organiskt C i marken i första hand beror på den ökade retentionen av rotbaserat C i marken. Kunskap om hur växternas rotsystem växer under konservativ jordbearbetning är viktig eftersom denna metod är allmänt använd i många länder runt om i världen, framför allt i länder som USA, Brasilien, Argentina, Kanada och Australien (Bolliger et al., 2006). Fyrtiofem procent av den totala odlade marken i Brasilien beräknas nu förvaltas med konservativ jordbearbetning, även om denna siffra i södra Brasilien rapporteras överstiga 80 procent (Bolliger et al., 2006).
Konservativ jordbearbetning minskar jorderosionen, bevarar markfuktigheten, sparar energi, ökar innehållet av organiskt material i marken och därmed markkvaliteten. Bevarande bearbetning kan dock komprimera ytliga jordhorisonter och kan leda till dålig rottillväxt. De negativa effekterna av markpackning på växtproduktionen har varit kända i många år. Cato den äldre (234-149 f.Kr.) skrev att den första principen för god växtodling är att plöja väl och att den andra principen är att plöja igen, förmodligen för att ge en ”mjuk” (väl luftad) såbädd (Unger och Kaspar, 1994). Bevarande bearbetning ökar jordens bulkdensitet (Martino och Shaykewich, 1994), vilket kan hämma rottillväxten i den övre delen av markprofilen (Cannell, 1985; Lampurlanes et al., 2001), vilket minskar näringsupptaget och växttillväxten (Peterson et al., 1984). Qin et al. (2004) rapporterade att vetets rotlängdstäthet, genomsnittlig rotdiameter och andelen rötter med liten diameter var lägre vid plöjningsfri bearbetning än vid konventionell bearbetning. Rotdiametern kan vara en indikation på effekterna av markens hållfasthet på rottillväxten och påverkar utnyttjandet av näringsämnen i marken. Sidiras et al. (2001) rapporterade tjockare kornrötter under konventionell jordbearbetning än under plöjningsfri jordbearbetning. I allmänhet är skrymdensiteter som hindrar rottillväxt 1,55 Mg m- 3 för lerjordar, 1,65 Mg m- 3 för siltjordar, 1,80 Mg m- 3 för sandiga lerjordar och 1,85 Mg m- 3 för lerig finsand (Miller, 1986).
Olika skillnader i markens näringsstatus som orsakas av jordbearbetning kan också ha en betydande inverkan på rottillväxten (Qin et al., 2004). Bevarande av jordbearbetning resulterar ofta i en skiktning av markens näringsämnen, särskilt av immobila näringsämnen som P (Crozier et al., 1999; Holanda et al., 1998; Logan et al., 1991). Detta ger större markbördighet nära markytan som, i motsats till de effekter av kompaktering som beskrivs ovan, orsakar en ökning av rotlängdstätheten nära markytan vid konservativ jordbearbetning (Cannell och Hawes, 1994; Gregory, 1994). Ofta är rottillväxten större från 0 till 5 cm i system med bevarad och obearbetad jordbearbetning än i konventionella jordbearbetningssystem (Chan och Mead, 1992; Rasmussen, 1991; Wulfsohn m.fl, 1996).
Radial rotförsvällning har rapporterats för lupiner (Lupinus angustifolius L.) som odlats i komprimerad jord (Atwell, 1989), för korn (H. vulgare L.) under mekanisk impedans (Wilson et al., 1977) och för senap (Brassica sp.) i torkande jord (Vartanian, 1981). Studier av rotförlängningen hos bomull som en funktion av markens hållfasthet och markens vattenhalt visade att rotförlängningen är mer känslig för markens hållfasthet än för vattenhalten (Taylor och Ratliff, 1969). Rotvolymerna påverkades mindre än längden, vilket tyder på en ökning av rotdiametern (Ball et al., 1994). Chassot et al. (2001) rapporterade att konservativ jordbearbetning sänker marktemperaturen, och detta kan vara huvudorsaken till den dåliga tillväxten av rötter och skott hos majsfröplantor jämfört med konventionell jordbearbetning under tempererade, fuktiga förhållanden.
Med tanke på de många fördelarna med konservativ jordbearbetning jämfört med konventionell jordbearbetning kan effekterna av den markkompaktering som produceras av konservativ jordbearbetning minimeras. Unger och Kaspar (1994) rapporterade att odling av grödor med djupa rötter i växelbruk bidrar till att undvika eller lindra kompaktering, vilket förbättrar rotfördelningen och ökar rotningsdjupet. Dessa författare rapporterade också att väderförhållanden och markfuktighet kan förstärka eller minska effekterna av kompaktering på rottillväxten. Även om kompaktering begränsar rottillväxten kan efterföljande väderhändelser antingen förstärka eller minska effekten av rotbegränsningen på grödans tillväxt. Den första författaren har genomfört fältförsök med en växtföljd av ris och torra bönor på höglandet med hjälp av bevarande av jordbearbetning på brasilianska oxisoler. Rotsystemet för ris på höglandet påverkades negativt, och risavkastningen var låg (cirka 2 000 kg ha- 1), ungefär hälften av vad som förväntades i ett fältförsök med konventionell markberedning och gynnsamma miljöförhållanden. Avkastningen av torra bönor var dock större än 3 000 kg ha- 1 (Fageria, 2008; Fageria och Stone, 2004). Därför är det viktigt att välja lämplig gröda.