Letní škola Hostětín 2014 Jan Hladký Vliv kořenového systému na půdu
Kořeny Kořeny jsou podzemní orgány, které zajišťují zásobování rostlin vodou a v ní obsaženými minerálními látkami, případně organickými látkami. Kořenový systém rostlin se začal vyvíjet před 400 mil lety.
Kořeny Kořeny rostou geotropicky. Každý kořen má teoreticky neomezený růst do délky. Omezení délky kořene je však způsobeno: Druhem rostliny Vlastnostmi půdy Hladinou podzemní vody
Tvar kořenového systému
Morfologie kořene Morfologie kořene Morfologie klíční rostlinky hrachu setého (Pisum sativum)
Morfologie kořene Vzrostný vrchol (apex) kořene je chráněn kořenovou čepičkou (kalyptrou) před poškozením při pronikání půdou. Vnější buňky kalyptry slizovatí a usnadňují tím pronikání kořene půdou.
Morfologie kořene Morfologie kořene Morfologie klíční rostlinky hrachu setého (Pisum sativum)
Morfologie kořene kořenová čepička (kalyptra)
Morfologie kořene kořenová čepička (kalyptra) Jak to, že kořeny rostou kolmo k zemskému jádru? Ve střední části čepičky - ve sloupku - se nachází přesýpavý škrob, který slouží percepci zemské tíže. To způsobuje, že kořeny rostlin rostou geotropicky. Zároveň však kořen sleduje vyšší parciální tlak (= jde za vyšší vlhkostí).
Kořenové vlásky Jejich množství je velmi závislé na stavu půdy. Čím menší vlhkost půdy, tím více kořenových vlásků => šlechtění odrůd s hustou sítí kořenových vlásků.
Morfologie kořene V určité vzdálenosti od apikálního meristému (pletivo nacházející se mimo jiné na povrchu kořenové špičky) hlavního kořene vznikají postranní kořeny.
Morfologie kořene Morfologie kořene Morfologie klíční rostlinky hrachu setého (Pisum sativum)
Morfologie kořene Apex kořene (vrchol) má zřetelný inhibiční vliv na růst postranních kořenů, což souvisí s tvorbou fytohormonů (cytokininů a kyseliny abscisové) v kořenové špičce.
Morfologie kořene Růst postranních kořenů prvního řádu je víceméně kolmý na působení zemské tíže, postranní kořeny dalších řádů jsou na gravitaci necitlivé.
Morfologie kořene
Význam kořenového systému Kořeny rostlin mají dvě významné funkce ve vztahu k rostlině: Zajišťují příjem vody a živin pro rostlinu Upevňují rostlinu v půdě
Význam kořenového systému Kořen je centrum dusíkatého metabolismu rostliny. Vznikají zde aminokyseliny, alkaloidy a rostlinné hormony.
Význam kořenů Některé rostliny mají nadzemní kořeny, které slouží buď k lepšímu upevnění rostliny v půdě (např. kukuřice), nebo k dýchání. Kořeny některých rostlin jsou schopné pronikat do pletiv jiných rostlin.
Význam kořenového systému Kořen je dále zásobním místem rostliny, místem syntézy rostlinných hormonů a rozmnožovacím orgánem.
Interakce kořenů (rostliny s půdou) Jedná se o vzájemnou interakci, do které vstupují i mikroorganismy. Všechny vzájemné vazby a mechanismy těchto vazeb nejsou dosud známy.
Interakce rostliny půdy - mikroorganismů
Studium kořenového systému rostlin Velikost a struktura kořenového systému rostlin je studována od počátků růstu kořenů až po jejich fyziologické odumření.
Studium kořenového systému rostlin Kořenové systémy jsou předmětem studia několika oborů: botaniky, fyziologie rostlin, anatomie rostlin a pedologie.
Studium kořenového systému rostlin Získané poznatky jsou využívané v zemědělství s cílem vyšlechtit rostliny s vyšším výnosem, odolností k suchu, s lepším příjmem vody a vyšší odolností k toxickým látkám Tím získáváme odrůdy, které jsou odolné proti stresovým jevům, které se v posledních letech vyskytují (dlouhé období bez srážek).
Kořenový systém - zajímavosti Biomasa kořenového systému může tvořit až 70 % z celkové biomasy rostliny. Do hloubky 30 cm je cca 70 % objemu kořenového systému (v této vrstvě je nejvíce vody i živin a je nejvíce provzdušněna). V kořenovém systému je uloženo až 60 % uhlíku z celkového množství v rostlině.
Půda - kořen Vlhkost Je limitujícím faktorem růstu kořenů a potažmo i celé rostliny. Kořeny však na nedostatek vláhy velmi rychle reagují. Při snížení sacího tlaku velmi rychle pronikají hlouběji do půdy za vyšším sacím tlakem (= za vodou). Kořeny jsou pak mnohem rozvinutější do hloubky i do stran.
Půda - kořen Zpracování půdy Z pohledu růstu kořenů a následné využitelnosti pro rostliny je nejlepší tradiční orba. Minimalizace způsobuje již v hloubce kolem 12-15 cm silně utuženou vrstvu, kterou kořeny rostlin nedokáží porušit. Kořeny pak rostou do stran v mělké vrstvě několika málo cm. Efekt utužení má větší následky v době sucha voda obsažena v hlubších vrstvách je nepřístupná.
Půda - kořen Živiny Většina rostlin přijímá nejvíce živin z hloubky do 30 cm. Kořeny se koncentrují právě v této hloubce. Silnější než potřeba vody.
Půda - kořen Teplota půdy Ve vztahu s utužením. Optimální teploty jsou pro různé rostliny různé, nejsou dobré extrémy vlivem nadměrného utužení.
Půda - kořen Provzdušnění půdy Opět vazba s utužením půdy Kořeny rostou směrem k místům s vyšší koncentrací kyslíku => problém se zásobováním vodou, ta bývá hlouběji
Rostliny nejsou jen pasivní hráči Rostlina aktivně ovlivňuje své okolí. Pomocí uvolněných protonů dokáže okyselit půdu => lepší dostupnost živin. Uvolňují organické kyseliny (např. citrónovou), které slouží jako chelatační činidla => rostliny mohou získat živiny z jiných chemických vazeb v půdě.
Rostliny nejsou jen pasivní hráči Železo je ve většině případů pro rostliny nedostupné. Kořeny uvolňují amynokyseliny, které vytváří sloučeniny se železem, které může rostlina následně přijmout. Kořen uvolňuje enzymy, které štěpí organické sloučeniny a tím dojde k uvolnění fosforu pro potřeby rostliny.
Rostliny nejsou jen pasivní hráči Kořeny vylučují tzv. exudáty, které mohou rostliny použít v boji se svým sousedem => získají tak prostor, vodu živiny.
Změna ph v blízkosti kořenů
Osevní postupy Jsou praktickou aplikací výše zmíněných teoretických poznatků.
Osevní postupy Vhodným osevním postupem lze udržet, případně zlepšit přirozenou úrodnost půdy, stabilitu agregátů, zvýšit obsah humusu, zlepšit fyzikální stav půdy, zvýšit využitelnost vody a živin, potlačit napadení škůdci a výskyt chorob, omezit konkurenci plevele a celkově posílit stabilitu agroekosystému.
Osevní postupy Nedodržení osevních postupů vede ke snížení výnosů a to až o 20 % (první rok jeho porušení). Ovlivněna je i kvalita nepotravinářská pšenice.
Osevní postupy
Osevní postupy Zvlášť důležité v ekologickém zemědělství => případné škody jsou mnohem větší, než v konvenčním zemědělství.
Osevní postupy Zásady střídání plodin v EZ -Přednostně jeteloviny, luskoviny, nebo jejich směsky -Osevní postup musí umožnit využít zeleného hnojení -Vegetační kryt musí trvat co nejdéle (i přes zimu) -Obilniny po sobě mohou následovat nejvýše 2 roky -Plodiny s malou konkurencí vůči plevelům se musí střídat s plodinami s velkou odolností -Mělce kořenící plodiny se střídají s hluboce kořenícími -Plodiny zhoršující kvalitu půdy, musí střídat plodiny půdu zlepšující
Význam některých plodin Jeteloviny Jsou zdrojem humusu, dodávají dusík do půdy (symbióza s hlízkovými bakteriemi) Působí fytosanitárně (hubí rostlinné parazity, škůdce a choroby v půdě), díky hluboko zasahujícím kořenům vynášejí na povrch vodu a živiny, zlepšují fyzikální stav půdy. Doporučuje se jeteloviny zařadit na první místo osevního postupu zejména při přechodu na EZ.
Význam některých plodin Luskoviny Podobné jako jeteloviny Mají výborný hnojivý efekt a hubí plevele Okopaniny Zařadíme-li je po jetelotrávě či jeteli, není třeba je hnojit a zvýší se antifytopatogenní potenciál osevního postupu
Význam některých plodin Obilniny Mělce koření, odčerpávají z ornice vláhu a živiny, zanechávají v půdě malé množství nekvalitních posklizňových zbytků. Odolnost vůči plevelům je nízká. Před obilninou okopaniny či jetel
Příklady osevních postupů Jetelotravní směska Jetelotravní směska Ozimá pšenice (podsev jetel plazivý) Oves či luskoviny na zrno Brambory či krmná řepa Žito (podsev jetelotravní směska)
Příklady osevních postupů Jetelotravní směs Ozimá pšenice (podsev jetel plazivý) Směs oves a hrách Luskoviny na zrno Ozimý ječmen
Osevní postupy Lze dodržet osevní postupy, jestliže není vyvážená živočišná a rostlinná výroba?
Má dnes osevní postup význam? Má a to nejen v ekologickém zemědělství. Jedná se o historicky vyzkoušené a ověřené metody jak dosáhnout stabilních výnosů Výzkumy potvrzují, že dodržení osevního postupu vede k vyšším výnosům Lepší stav půdy => mimoprudkční funkce (snížení eroze, zadržení více vody, zadržení uhlíku v humusu )
Význam kořenového systému Kořenový systém některých plodin (zejména jetelovin a luskovin) lze využít například k melioračním účelům: Zlepšení fyzikálního stavu půdy Zlepšení struktury půdy Protierozní funkce Zvýšení biologické činnosti Zvýšení obsahu humusu Remediace
Fyzikální vlastnosti půdy
Fyzikální vlastnosti půdy
Fyzikální vlastnosti půdy
Fyzikální vlastnosti půdy
Protierozní funkce
Protierozní funkce
Protierozní funkce
Zvýšení biologické činnosti
Zvýšení biologické činnosti Ve zdravé půdě žije až 10 mil. organismů v 1 gramu
Zvýšení biologické činnosti
Tvorba humusu
Fytoremediace
Děkuji za pozornost Jan Hladký Mendelova Univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Jan.hladky@mendelu.cz