Фермерите прекарват по-голямата част от времето си, гледайки - листата, цветята и плодовете -, но частта от растението, която в крайна сметка определя добива и устойчивостта, расте под земята. Корените са скритата половина на реколтата и в съвременните производствени системи с висока-вложеност и висока{4}}гъстота тяхното развитие често е ограничаващият фактор, а не разнообразието или програмата за торене. Култура със слаба, плитка коренова система не може напълно да използва водата и хранителните вещества, които вече са в почвата, по-уязвима е на суша и полягане и има тенденция да остарява рано по време на напълване на зърното. Обратно, дълбоката, добре-разклонена коренова система с изобилие от активни коренови власинки улавя повече ресурси, издържа по-добре на стреса и преобразува тора и водата в добив по-ефективно. Тъй като стопанствата преминават към по-висока гъстота на засаждане, намалена обработка на почвата и по-променливо време, инвестирането в здравето на корените се превърна в едно от решенията за управление на възвръщаемостта с най-висока-производител, които един производител може да вземе.
Какво всъщност правят корените
Корените изпълняват няколко функции, които са незаменими за производителността на реколтата. Най-очевидното е усвояването на вода и хранителни вещества: корените и особено хилядите малки коренови власинки, които излизат от кореновия епидермис, осигуряват повърхността, през която растението поема вода и разтворени минерали. Кореновите косми сами по себе си могат да представляват приблизително половината от общата абсорбция на вода от растението и са особено важни за неподвижните хранителни вещества като фосфора, който не се движи далеч в почвения разтвор и трябва да бъде прихванат от растежа на корените. Корените също закрепват растението в почвата, като издържат на полягане от вятър и дъжд - основен фактор-загуба на добив при зърнени и маслодайни семена. Те служат като фабрика за хормони, произвеждайки цитокинини и други сигнали, които регулират растежа на издънките, стареенето на листата и реакциите на стрес. В много култури корените съхраняват въглехидрати и хранителни вещества, които се ремобилизират по време на репродуктивния растеж. И накрая, корените оформят ризосферата - тънкия слой почва около корена - чрез отделяне на органични съединения, които хранят полезни микроби, включително микоризни гъбички и-растежа-на растенията, насърчаващи ризобактерии, които от своя страна повишават наличността на хранителни вещества и устойчивостта към болести.
Основна архитектура и улавяне на ресурси
Не всички коренови системи са еднакви. Архитектура на кореновата система - пространственото разположение на първичните корени, страничните корени, допълнителните корени и кореновите власинки - определя колко ефективно една култура изследва почвения профил. Дълбоката коренова система със стръмни ъгли на растеж има достъп до вода и азот, съхранявани в по-дълбоките слоеве на почвата, което е критично по време на-суша в средата на сезона и за намаляване на измиването на азот. Плитката, силно разклонена коренова система с гъсти коренови власинки е по-ефективна при улавянето на фосфор и калий от горния слой на почвата, където тези хранителни вещества са склонни да се натрупват. Съвременното отглеждане и управление все повече се насочват към специфични архитектурни черти: по-дълбоко вкореняване за-податливи на суша среди, повече коренови косми и странично разклоняване за ниско-плодородни почви и аеренхим (въздушни канали в корена) за преовлажнени условия. Растението активно ремоделира своята коренова архитектура в отговор на местните условия - пролифериращи странични корени и коренови власинки в-богати на хранителни вещества петна, забавяйки първичния растеж на корените под твърда почва и регулирайки хидравличната проводимост при суша - чрез хормонални сигнални мрежи, включващи ауксин, етилен и абсцизова киселина.
Корени и устойчивост на стрес
Развитието на корените е първата линия на защита срещу почти всеки абиотичен стрес, пред който е изправена културата. Устойчивостта на суша зависи в голяма степен от дълбочината на вкореняване и хидравличната проводимост на корените: култура с корени, достигащи 1,5 метра, може да черпи вода от слоеве, които плитко{2}}вкоренената култура никога не достига, поддържайки фотосинтезата и запълването на зърната, когато горният почвен слой е сух. Устойчивостта на полягане се определя както от силата на корените, така и от разпространението на корените - широката, дълбоко закотвена основа на корена издържа на вятъра далеч по-добре от плитка, влакнеста подложка. Устойчивостта на преовлажняване разчита на корени, които образуват аеренхим за транспортиране на кислород от издънката до върха на корена, предотвратявайки смъртта на корена в наситена почва. Хранителният стрес се смекчава от пластичността на корена: при нисък фосфор растенията произвеждат повече и по-дълги коренови власинки, отделят органични киселини, за да разтворят свързания фосфор и се свързват по-силно с арбускуларни микоризни гъби, чиито хифи разширяват ефективния обхват на корена многократно. Във всеки случай способността на кореновата система да расте, изследва и да се адаптира определя дали културата оцелява при стрес или претърпява необратима загуба на добив.
Скритата половина: Ограничения в съвременното производство
Въпреки важността си, кореновите системи в съвременното земеделие са изправени пред нарастващи ограничения. Уплътняването на почвата -, причинено от тежки машини, повтарящо се движение с колела и образуването на твърд плуг на дълбочина 15–30 cm - е може би най-разпространеният-ограничаващ фактор за корените. Уплътнената почва има висок механичен импеданс, ниска порьозност и лоша аерация; корените не могат да проникнат в него, така че те са ограничени до плитък слой, където водата и хранителните вещества бързо се изчерпват. Изследванията показват, че дълбоката обработка на почвата, комбинирана с органичен тор, може да намали уплътняването на почвата с приблизително 18% и да увеличи гъстотата на дължината на корените в слоя 15–30 cm с около 10%, със съответните печалби във водата и усвояването на хранителни вещества. Деградацията на почвата - загуба на органична материя, разрушаване на структурата на почвата, ерозия и подкисляване - допълнително ограничава растежа на корените чрез намаляване на пространството на порите, понижаване на наличността на хранителни вещества и увеличаване на токсичния алуминий и манган в киселите почви. Високата гъстота на засаждане, като същевременно повишава потенциала за добив, засилва конкуренцията на корените за вода и хранителни вещества, изисквайки сортове и практики за управление, които поддържат ефективността на корените при струпване. Променливостта на климата, с по-чести засушавания и интензивни валежи, отдава предимство на кореновите системи, които могат едновременно да достигнат дълбоки води и да понесат временно насищане.
Изграждане на по-добри коренови системи
Подобряването на развитието на корените е постижимо чрез комбинация от управление на почвата, хранене, биологични добавки и защита на културите. Подобряването на почвата е основополагащо: прилагането на органичен оборски тор и връщането на стърнищата на културите увеличават органичното вещество в почвата, подобряват стабилността на агрегатите и повишават здравината на корените, издръжливостта и диапазона на разпространение; дълбокото разрохкване или подпочването разбива уплътнените слоеве и позволява на корените да проникнат по-дълбоко. Балансираното хранене има значение, тъй като специфични хранителни вещества влияят пряко върху растежа на корените - фосфорът стимулира разклоняването на корените и ранното развитие на корените, цинкът и други микроелементи поддържат активността на кореновата меристема, а калцият поддържа целостта на кореновите клетки. Биологични добавки като арбускуларни микоризни гъби и-растежа-на растенията ризобактерии разширяват ефективната абсорбционна площ на корена, разтварят фосфора и произвеждат хормони, които стимулират растежа на корена. Третирането на семена и разсад с агенти за вкореняване - включително ауксини като IBA и NAA, хуминови киселини, екстракти от морски водорасли и полезни микроби - дават на младите растения по-бързо и по-енергично вкореняване, което е особено ценно през ранна пролет, когато студените и влажни почви забавят естествения растеж на корените. Практики за управление на водата като дефицитно напояване или контролирано изсушаване по време на ранен растеж могат да стимулират по-дълбоко вкореняване (ефект на "обучение"), докато капковото напояване поставя вода и хранителни вещества в зоната на корените по-ефективно. И накрая, изборът на сортове за характеристиките на корена - по-дълбоко вкореняване, по-силно закрепване на корена, повече коренови косми - е все по-достъпен чрез съвременните програми за развъждане.
Заключение
Развитието на корените е в основата на производителността на културите, но въпреки това остава най-недо{0}}управляваната част от съвременното производство. Дълбоката, добре -разклонена, активна коренова система улавя повече вода и хранителни вещества, издържа на суша и полягане, толерира преовлажняване и хранителен стрес и поддържа фотосинтезата и напълването на зърната през критичния репродуктивен период. В днешната производствена среда -, характеризираща се с уплътняване на почвата, намаляване на органичното вещество, висока гъстота на засаждане и все по-променливо време - кореновата система често е тясното място, което ограничава добива, без значение колко тор или вода се прилагат. Изграждането на по-добри корени изисква интегриран подход: подобряване на структурата на почвата чрез органична материя и дълбока обработка на почвата, балансиране на храненето, използване на биологични добавки и средства за вкореняване, управление на водата за насърчаване на дълбоко вкореняване и избор на сортове с благоприятна архитектура на корените. Възвръщаемостта на тази инвестиция е не само по-висок добив в добри години, но по-стабилен добив и по-ниски разходи за вложени ресурси в трудни години -, което е точно това, от което се нуждае съвременното растениевъдство.
