Poljoprivrednici većinu svog vremena provode gledajući - u lišće, cvijeće i plodove -, ali dio biljke koji u konačnici određuje prinos i otpornost raste ispod zemlje. Korijenje je skrivena polovica usjeva, a u modernim proizvodnim sustavima visoke-inputa, visoke-gustoće, njihov razvoj često je ograničavajući faktor, a ne sorta ili program gnojiva. Usjev sa slabim, plitkim korijenskim sustavom ne može u potpunosti iskoristiti vodu i hranjive tvari koje se već nalaze u tlu, osjetljiviji je na sušu i polijeganje te ima tendenciju ranog starenja tijekom nalijevanja zrna. Suprotno tome, dubok, dobro-razgranat korijenski sustav s obiljem aktivnih korijenskih dlačica hvata više resursa, bolje podnosi stres i učinkovitije pretvara gnojivo i vodu u prinos. Kako se poljoprivredna gospodarstva kreću prema većoj gustoći sadnje, smanjenoj obradi tla i sve promjenjivijem vremenu, ulaganje u zdravlje korijena postalo je jedna od-odluka o upravljanju najvećim povratom koju uzgajivač može donijeti.
Što Roots zapravo radi
Korijenje obavlja nekoliko funkcija koje su neophodne za rad usjeva. Najočitiji je unos vode i hranjivih tvari: korijenje, a posebno tisuće sitnih korijenovih dlačica koje izlaze iz epiderme korijena, osiguravaju površinu preko koje biljka uzima vodu i otopljene minerale. Same dlačice korijena mogu činiti otprilike polovicu ukupne apsorpcije vode biljke i posebno su važne za nepokretne hranjive tvari kao što je fosfor, koji se ne kreće daleko u otopini tla i mora biti presretnut rastom korijena. Korijenje također učvršćuje biljku u tlu, odupirući se poleganju od vjetra i kiše - što je glavni čimbenik-gubitka prinosa kod žitarica i uljarica. Oni služe kao tvornica hormona, proizvodeći citokinine i druge signale koji reguliraju rast mladica, starenje lišća i reakcije na stres. U mnogim usjevima korijenje skladišti ugljikohidrate i hranjive tvari koje se remobiliziraju tijekom reproduktivnog rasta. Konačno, korijenje oblikuje rizosferu - tanki sloj tla oko korijena - izlučujući organske spojeve koji hrane korisne mikrobe, uključujući mikorizne gljive i-rast-biljki koje potiču-rizobakterije, što zauzvrat povećava dostupnost hranjivih tvari i otpornost na bolesti.
Korijenska arhitektura i hvatanje resursa
Nisu svi korijenski sustavi jednaki. Arhitektura korijenskog sustava - prostorni raspored primarnih korijena, bočnih korijena, adventivnih korijena i korijenovih dlačica - određuje koliko učinkovito usjev istražuje profil tla. Duboki korijenski sustav sa strmim kutovima rasta može pristupiti vodi i dušiku pohranjenom u dubljim slojevima tla, što je kritično tijekom-sušnih razdoblja i za smanjenje ispiranja dušika. Plitak, vrlo razgranat korijenski sustav s gustim korijenovim dlakama učinkovitiji je u hvatanju fosfora i kalija iz gornjeg sloja tla, gdje se te hranjive tvari imaju tendenciju nakupljanja. Suvremeni uzgoj i upravljanje sve više ciljaju na specifične arhitektonske značajke: dublje ukorjenjivanje za okruženja-sklona suši, više korijenskih dlaka i bočno grananje za tla niske-plodnosti i aerenhim (zračni kanali u korijenu) za uvjete natopljene vodom. Biljka aktivno preoblikuje svoju korijensku arhitekturu kao odgovor na lokalne uvjete - proliferirajući bočno korijenje i korijenove dlake u-mjestimicama bogatim hranjivim tvarima, usporavajući primarni rast korijena pod tvrdim tlom i prilagođavajući hidrauličku vodljivost pod sušom - putem signalnih mreža hormona koje uključuju auksin, etilen i apscizinsku kiselinu.
Korijeni i otpornost na stres
Razvoj korijena je prva linija obrane od gotovo svakog abiotskog stresa s kojim se usjev suočava. Tolerancija na sušu uvelike ovisi o dubini ukorijenjenja i hidrauličkoj vodljivosti korijena: usjev s korijenjem koji doseže 1,5 metara može crpiti vodu iz slojeva koje usjev s plitkim{2}}korijenom nikada ne doseže, održavajući fotosintezu i punjenje zrna kada je gornji sloj tla suh. Otpornost na polijeganje određena je i snagom korijena i širenjem korijena - široka, duboko ukorijenjena baza korijena odolijeva udarima vjetra daleko bolje nego plitka, vlaknasta prostirka. Tolerancija na nakupljanje vode oslanja se na korijenje koje formira aerenhim za prijenos kisika od izdanka do vrha korijena, sprječavajući smrt korijena u zasićenom tlu. Stres hranjivih tvari je ublažen plastičnošću korijena: pod niskim sadržajem fosfora, biljke proizvode više i duže korijenove dlake, izlučuju organske kiseline kako bi otopile vezani fosfor i jače se povezuju s arbuskularnim mikoriznim gljivama, čije hife višestruko proširuju djelotvorni doseg korijena. U svakom slučaju, sposobnost korijenskog sustava da raste, istražuje i prilagođava određuje hoće li usjev preživjeti stres ili će pretrpjeti nepovratan gubitak prinosa.
Skrivena polovica: Ograničenja u modernoj proizvodnji
Unatoč njihovoj važnosti, korijenski sustavi u modernoj poljoprivredi suočavaju se sa sve većim ograničenjima. Zbijanje tla - uzrokovano teškim strojevima, ponovljenim prometom kotača i stvaranjem tvrde rane na dubini od 15-30 cm - možda je najrašireniji-ograničavajući čimbenik korijena. Zbijeno tlo ima visoku mehaničku impedanciju, nisku poroznost i slabu aeraciju; korijenje ne može prodrijeti u nju, pa je ograničeno na plitki sloj gdje se voda i hranjive tvari brzo troše. Istraživanja pokazuju da duboka obrada tla u kombinaciji s organskim gnojivom može smanjiti zbijanje podtla za otprilike 18% i povećati gustoću duljine korijena u sloju od 15-30 cm za oko 10%, s odgovarajućim dobicima u unosu vode i hranjivih tvari. Degradacija tla - gubitak organske tvari, razgradnja strukture tla, erozija i zakiseljavanje - dodatno ograničava rast korijena smanjenjem prostora pora, smanjenjem dostupnosti hranjivih tvari i povećanjem toksičnog aluminija i mangana u kiselim tlima. Visoka gustoća sadnje, dok povećava potencijal prinosa, intenzivira natjecanje korijena za vodu i hranjive tvari, zahtijevajući sorte i postupke upravljanja koji održavaju učinkovitost korijena u uvjetima gužve. Klimatske varijabilnosti, s češćim sušama i intenzivnim padalinama, stavljaju prednost na korijenske sustave koji mogu doseći duboku vodu i tolerirati privremenu zasićenost.
Izgradnja boljih korijenskih sustava
Poboljšanje razvoja korijena moguće je postići kombinacijom upravljanja tlom, ishrane, bioloških inputa i zaštite usjeva. Poboljšanje tla je temeljno: primjena organskog gnojiva i vraćanje strništa usjeva povećava organsku tvar u tlu, poboljšava stabilnost agregata i povećava snagu korijena, žilavost i raspon distribucije; duboko rahljenje ili podrivanje razbija zbijene slojeve i omogućuje dublje prodiranje korijena. Uravnotežena prehrana je važna jer određene hranjive tvari izravno utječu na rast korijena - fosfor potiče grananje korijena i rani razvoj korijena, cink i drugi mikronutrijenti podupiru aktivnost korijenskog meristema, a kalcij održava cjelovitost stanica korijena. Biološki dodaci kao što su arbuskularne mikorizne gljive i-rast-biljke koje potiču-rizobakterije proširuju učinkovito područje apsorpcije korijena, otapaju fosfor i proizvode hormone koji stimuliraju rast korijena. Tretmani sjemena i sadnica sredstvima za ukorjenjivanje - uključujući auksine kao što su IBA i NAA, huminske kiseline, ekstrakti morskih algi i korisni mikrobi - daju mladim biljkama brži i snažniji početak korijenja, što je posebno vrijedno u rano proljeće kada hladna, vlažna tla usporavaju prirodni rast korijena. Prakse upravljanja vodom kao što je nedovoljno navodnjavanje ili kontrolirano sušenje tijekom ranog rasta mogu potaknuti dublje ukorijenjivanje (učinak "treninga"), dok navodnjavanje kapanjem učinkovitije stavlja vodu i hranjive tvari u zonu korijena. Konačno, izbor sorti za svojstva korijena - dublje ukorijenjenost, jače učvršćenje korijena, više korijenskih dlaka - sve je više dostupan kroz moderne programe uzgoja.
Zaključak
Razvoj korijena temelj je produktivnosti usjeva, ali ostaje najnedovoljnije-upravljani dio moderne proizvodnje. Dubok, dobro-razgranat, aktivan korijenski sustav hvata više vode i hranjivih tvari, otporan je na sušu i polijeganje, podnosi nakupljanje vode i stres hranjivih tvari te održava fotosintezu i punjenje zrna kroz kritično reproduktivno razdoblje. U današnjem proizvodnom okruženju - koje karakterizira zbijanje tla, smanjenje organske tvari, velika gustoća sadnje i sve promjenjivije vrijeme - korijenski je sustav često usko grlo koje ograničava prinos, bez obzira koliko se gnojiva ili vode primijenilo. Izgradnja boljeg korijenja zahtijeva integrirani pristup: poboljšanje strukture tla kroz organsku tvar i duboku obradu tla, uravnoteženje prehrane, korištenje bioloških inputa i sredstava za ukorjenjivanje, upravljanje vodom za poticanje dubokog ukorijenjivanja i odabir sorti s povoljnom strukturom korijena. Povrat ove investicije nije samo veći prinos u dobrim godinama, već stabilniji prinos i niži troškovi inputa u teškim godinama - što je upravo ono što moderna proizvodnja usjeva treba.
