Poljoprivrednici provode većinu svog vremena gledajući gore - u lišće, cvijeće i plodove -, ali dio biljke koji na kraju određuje prinos i otpornost raste ispod zemlje. Korijenje je skrivena polovina usjeva, au modernim sistemima proizvodnje sa visokim-inputima i visokom gustinom{4}}korijenje njihov razvoj je često ograničavajući faktor, a ne sorta ili program gnojiva. Usev sa slabim, plitkim korenovim sistemom ne može u potpunosti da iskoristi vodu i hranljive materije koji se već nalaze u tlu, osetljiviji je na sušu i poležavanje i ima tendenciju da rano stari tokom punjenja zrna. Suprotno tome, dubok, dobro{7}}razgranat korijenov sistem sa obiljem aktivnih korijenskih dlačica hvata više resursa, bolje podnosi stres i efikasnije pretvara gnojivo i vodu u prinos. Kako se farme kreću prema većoj gustini sadnje, smanjenoj obradi tla i promjenljivijim vremenskim prilikama, ulaganje u zdravlje korijena postalo je jedna od najvećih-odluka o upravljanju povratom koju uzgajivač može donijeti.
Šta Roots zapravo radi
Korijeni obavljaju nekoliko funkcija koje su neophodne za učinak usjeva. Najočiglednije je upijanje vode i hranjivih tvari: korijenje, a posebno hiljade sitnih korijenskih dlačica koje izlaze iz korijenske epiderme, osiguravaju površinu kroz koju biljka preuzima vodu i otopljene minerale. Samo korijenske dlake mogu činiti otprilike polovinu ukupne apsorpcije vode biljke i posebno su važne za nepokretne hranjive tvari kao što je fosfor, koji se ne pomiče daleko u otopini tla i mora biti prekinut rastom korijena. Korijeni također učvršćuju biljku u tlu, odupirući se polijeganju od vjetra i kiše - što je glavni faktor gubitka prinosa-u žitaricama i uljaricama. Oni služe kao tvornica hormona, proizvodeći citokinine i druge signale koji reguliraju rast izdanaka, starenje listova i reakcije na stres. U mnogim usjevima, korijenje pohranjuje ugljikohidrate i hranjive tvari koje se remobiliziraju tijekom reproduktivnog rasta. Konačno, korijenje oblikuje rizosferu - tanki sloj tla oko korijena - izlučujući organska jedinjenja koja hrane korisne mikrobe, uključujući mikorizne gljive i{10}}rast biljaka-koje podstiču rizobakterije, što zauzvrat povećava dostupnost hranjivih tvari i otpornost na bolesti.
Root arhitektura i hvatanje resursa
Nisu svi korijenski sistemi jednaki. Arhitektura korijenskog sistema - prostorni raspored primarnih korijena, bočnih korijena, adventivnih korijena i korijenskih dlačica - određuje koliko efikasno usev istražuje profil tla. Duboki korijenski sistem sa strmim uglovima rasta može pristupiti vodi i dušiku pohranjenom u dubljim slojevima tla, što je kritično tokom suše srednje{4}}sezone i za smanjenje ispiranja azota. Plitak, jako razgranat korijenov sistem sa gustim korijenskim dlačicama je efikasniji u hvatanju fosfora i kalija iz gornjeg sloja tla, gdje se ovi hranjivi sastojci akumuliraju. Savremeni uzgoj i upravljanje sve više ciljaju na specifične arhitektonske osobine: dublje ukorjenjivanje za okruženja sklona suši-, više korijenskih dlačica i bočnih grananja za nisko{8}}plodna tla, i aerenhim (vazdušni kanali u korijenu) za vlažne uslove. Biljka aktivno remodelira svoju arhitekturu korijena kao odgovor na lokalne uvjete - proliferirajući bočne korijene i korijenske dlake u dijelovima bogatim hranjivim tvarima-, usporavajući rast primarnog korijena pod tvrdim tlom i prilagođavajući hidrauličku provodljivost pod sušom - putem signalnih mreža hormona koje uključuju auksin, absciinsku kiselinu i.
Korijeni i tolerancija na stres
Razvoj korijena je prva linija odbrane od gotovo svakog abiotskog stresa s kojim se usjev suočava. Tolerancija na sušu u velikoj mjeri ovisi o dubini ukorjenjivanja i hidrauličkoj provodljivosti korijena: usjev s korijenom koji doseže 1,5 metara može crpiti vodu iz slojeva do kojih plitki-usjevi s ukorijenjenim nikada ne dosegnu, održavajući fotosintezu i punjenje zrna kada je gornji sloj tla suv. Otpor na polaganje je određen i jačinom korijena i širenjem korijena - široka, duboko usidrena baza korijena je otpornija na udar vjetra daleko bolje od plitke, vlaknaste prostirke. Tolerancija na zalijevanje se oslanja na korijenje koje formira aerenhim za transport kisika od izdanka do vrha korijena, sprječavajući smrt korijena u zasićenom tlu. Hranljivi stres se ublažava plastičnošću korijena: pod niskim sadržajem fosfora, biljke proizvode više i duže korijenske dlake, izlučuju organske kiseline kako bi rastvorile vezani fosfor i jače se povezuju s arbuskularnim mikoriznim gljivama, čije hife višestruko proširuju djelotvoran doseg korijena. U svakom slučaju, sposobnost korijenskog sistema da raste, istražuje i prilagođava se određuje da li će kultura preživjeti stres ili će pretrpjeti nepovratan gubitak prinosa.
Skrivena polovina: Ograničenja u modernoj proizvodnji
Uprkos njihovoj važnosti, korijenski sistemi u modernoj poljoprivredi suočavaju se sa sve većim ograničenjima. Zbijanje tla - uzrokovano teškim mašinama, ponovljenim prometom kotača i formiranjem tvrdog plužnog korita na dubini od 15–30 cm - je možda najrasprostranjeniji korijen-ograničavajući faktor. Zbijeno tlo ima visoku mehaničku impedanciju, nisku poroznost i lošu aeraciju; korijenje ne može prodrijeti u njega, pa je ograničeno na plitki sloj gdje se voda i hranjive tvari brzo iscrpljuju. Istraživanja pokazuju da dubinska obrada tla u kombinaciji s organskim gnojivom može smanjiti zbijanje tla za otprilike 18% i povećati gustinu dužine korijena u sloju od 15-30 cm za oko 10%, uz odgovarajuće povećanje u unosu vode i hranjivih tvari. Degradacija tla - gubitak organske tvari, raspad strukture tla, erozija i acidifikacija - dodatno ograničava rast korijena smanjujući prostor pora, smanjujući dostupnost hranjivih tvari i povećavajući toksični aluminij i mangan u kiselim zemljištima. Visoka gustina sadnje, uz povećanje potencijala prinosa, pojačava konkurenciju korena za vodu i hranljive materije, zahtevajući sorte i postupke upravljanja koji održavaju efikasnost korena u uslovima gužve. Klimatska varijabilnost, sa češćim sušama i intenzivnim padavinama, daje prednost korijenskim sistemima koji mogu doseći duboku vodu i tolerisati privremeno zasićenje.
Izgradnja boljih korijenskih sistema
Poboljšanje razvoja korijena postiže se kombinacijom upravljanja zemljištem, ishrane, bioloških inputa i zaštite usjeva. Poboljšanje tla je temeljno: primjena organskog đubriva i vraćanje strništa povećava organsku tvar u tlu, poboljšava stabilnost agregata i povećava snagu, žilavost i raspon distribucije korijena; Duboko rahljenje ili potkopavanje razbija zbijene slojeve i omogućava korijenu da prodre dublje. Uravnotežena ishrana je važna jer specifične hranljive materije direktno utiču na rast korena - fosfor stimuliše grananje korena i rani razvoj korena, cink i drugi mikronutrijenti podržavaju aktivnost korenovog meristema, a kalcijum održava integritet ćelija korena. Biološki inputi kao što su arbuskularne mikorizne gljive i rizobakterije koje -pospješuju rast- proširuju područje efektivne apsorpcije korijena, rastvaraju fosfor i proizvode hormone koji stimulišu rast korijena. Tretmani sjemena i sadnica agensima za ukorjenjivanje - uključujući auksine kao što su IBA i NAA, huminske kiseline, ekstrakte morskih algi i korisnih mikroba - daju mladim biljkama brži i snažniji početak korijena, što je posebno vrijedno u rano proljeće kada hladna, vlažna tla usporavaju prirodni rast korijena. Prakse upravljanja vodom kao što su navodnjavanje deficita ili kontrolisano sušenje tokom ranog rasta mogu stimulisati dublje ukorjenjivanje (efekat "treninga"), dok navodnjavanje kap po kap efikasnije stavlja vodu i hranljive materije u zonu korena. Konačno, selekcija sorti za osobine korijena - dublje ukorjenjivanje, jače učvršćivanje korijena, više korijenskih dlačica - je sve dostupnija kroz moderne programe oplemenjivanja.
Zaključak
Razvoj korijena je temelj produktivnosti usjeva, a ipak ostaje najslabiji dio moderne proizvodnje. Duboki, dobro-razgranati, aktivni korijenski sistem hvata više vode i hranjivih sastojaka, otporan je na sušu i polaganje, toleriše prelijevanje vode i stres nutrijenata, te održava fotosintezu i punjenje zrna kroz kritični reproduktivni period. U današnjem proizvodnom okruženju - koje karakterizira zbijenost tla, opadanje organske tvari, visoka gustina sadnje i sve promjenjivije vremenske prilike - korijenski sistem je često usko grlo koje ograničava prinos, bez obzira na količinu gnojiva ili vode. Izgradnja boljeg korijenja zahtijeva integrirani pristup: poboljšanje strukture tla kroz organsku materiju i duboku obradu tla, balansiranje ishrane, primjenu bioloških inputa i agenasa za ukorjenjivanje, upravljanje vodom kako bi se podstaklo duboko ukorjenjivanje i odabir sorti s povoljnom arhitekturom korijena. Povrat na ovu investiciju nije samo veći prinos u dobrim godinama, već stabilniji prinos i niži ulazni troškovi u teškim godinama - što je upravo ono što je potrebno modernoj biljnoj proizvodnji.
