Rotutveckling och funktion

Orsakerna till att dålig syretillgång i marken är skadlig för växterna är mycket komplexa. Dels behöver rötterna syre för sin andning och därmed för sin tillväxt, dels inverkar syretillgången på bildningen av olika tillväxtreglerande ämnen i rötterna och dessas spridning till resten av växten. Vidare kan olika markorganismer bilda ämnen som är skadliga för rötternas funktion. Kemisk omvandling av olika näringsämnen och andra ämnen sker också.

Gasutbytet i marken sker såväl genom diffusion som genom s.k. massflöde och beror därför både av diffusionskoefficienten och luftgenomsläppligheten. Båda dessa minskar i hög grad om jorden packas, vilket exemplifieras i Fig. 20 respektive Tabell 4. I packad och våt jord är det inte ovanligt att syrehalten i markluften sjunker till låmgt under 10 %, d.v.s. till betydligt mindre än hälften av halten i atmosfären, samtidigt som koldioxidhalten stiger till uppemot 10 %.

Gasutbytet i marken bestäms i hög grad av markens luftfyllda porvolym. Hur stor luftfylld porvolym som krävs för fullgott gasutbyte är olika på olika jordar och vid olika strukturtillstånd. Ändå har det visat sig, att den kritiska gränsen i det årligen bearbetade lagret på våra åkerjordar ofta ligger vid ungefär samma värde, nämligen vid en luftfylld porvolym av ca. 10 % av jordens totala volym (St@pniewski m.fl., 1994). Under denna gräns blir syretillgången vanligen för dålig. På lerjordar i god struktur har det grova (luftfyllda) porsytemet bättre kontinuitet än i övriga jordar och där ligger den kritiska gränsen ibland något lägre. På sandjordar har det grova porsystemet dålig kontinuitet och där ligger den kritiska gränsen ofta betydligt över 10 % (Lindström, 1990). Det senare tycks också gälla en del mulljordar. I ostörda marklager (i alven eller i matjordslager som inte bearbetats under några år) har det luftfyllda porsystemet bättre kontinuitet än i lager som bearbetats årligen och detta gynnar gasutbytet. Den kritiska gränsen sänks därför men hur mycket den sänks varierar mellan jordarna.

De mest lättframkomliga vägarna för rötterna i marken och de där rottillväxten mot djupet går snabbast är grova, sammanhängande porer i form av vertikala sprickor och bioporer, t.ex. maskkanaler och gamla rotkanaler. Grödorna får därför störst rotdjup på jordar som har ett rikt och sammanhängande system av sådana porer till stort djup (faktaruta 9). Packning minskar s åväl det grova porsystemets totala volym som dess kontinuitet och därigenom minskar rötternas tillväxthastighet.

I regel är det endast en del av rötterna hos en gröda, som hittar sådana grova, sammanhängande porer, där de kan tillväxa obehindrat, och i en del jordar saknas sådana porer eller är mycket osammanhängande. Åtminstone inom vissa delsträckor måste många rötter därför tränga fram genom en förhållandevis homogen jordmassa. Detta är dock inte enbart av ondo, eftersom åtminstone några av rötterna behöver ha mera intim kontakt med jorden än vad de får i stora, öppna porer. Vid alltför dålig kontakt mellan rötter och jord har det visat sig att rötternas upptagning av vatten och näringsämnen försvåras. Rötterna behöver därför kunna penetrera jorden också i områdena mellan de grova porerna och där får jordens penetrationsmotstånd inte vara alltför högt ens om det finns ett rikt och sammanhängande system av grova porer.

Jordens penetrationsmotstånd kan mätas med en s.k. penetrometer (faktaruta 10). En sådan har visat sig ge användbara relativvärden på jordens motstånd mot rötternas tillväxt och i många undersökningar har man visat, att när penetrationsmotståndet ökar så minskar rottillväxten. Boone m.fl. (1994) angav att ett penetrationsmotstånd av 3 MPa ofta är en kritisk gräns, över vilken rottillväxten blir mycket ringa, och redan vid halva detta värde blir rötternas tillväxthastighet vanligen klart nedsatt. Den kritiska gränsen för penetrationsmotståndet kan emellertid vara något olika för olika växtslag och beror också av jordarten och strukturtillståndet. På sådana lerjordar, som har ett tämligen sammanhängande system av sprickor, gamla rotkanaler, maskkanaler o.d., ligger den kritiska gränsen högre än på sandjordar och andra jordar som saknar ett sådant system.

Flertalet grödor utvecklar rötter till stort djup i marken, om penetrationsmotståndet inte är för stort. Rötterna hos flertalet svenska jordbruksgrö dor har en djuptillväxt av 23 cm per dygn (ca. 1 mm per timme), om marktemperaturen är gynnsam, marken väl luftad, penetrationsmotståndet lågt och växterna väl försörjda med vatten och näring. Vårstråsädens rötter tillvä xer då mot djupet med denna hastighet fram till tiden för axgång och når under gynnsamma förhållanden ett djup av 130150 cm. Höstsådda grödors rötter har längre tid på sig och hinner ner till ännu större djup. Figuren nedtill t.v. ger ett exempel på rotutvecklingen i en korngröda på en lera i gott strukturtillstånd.

I alven är rottätheten mycket mindre än i matjorden men under torrperioder hinner grödan ändå utnyttja huvuddelen av det växttillgängliga vatten som finns inom rotzonen. Minskar rotdjupet så minskar det vattenmagasin som växterna kan utnyttja och grödans torkkänslighet ökar.

När markens penetrationsmotstånd ökar, så avtar rötternas tillväxthastighet. Penetrationsmotståndet mä ts ofta med en s.k. penetrometer (faktaruta 10). Vid ett penetrationsmotstånd över 1,5 MPa blir rötternas tillväxthastighet ofta påtagligt nedsatt. I många jordar upphör rottillväxten helt vid ett penetrationsmotstånd av 3 3,5 MPa, i en del enkelkornjordar redan vid 2,5 MPa. Finns det ett sammanhängande system av torksprickor, maskkanaler, gamla rotkanaler o.d. i alven, vilket främst är fallet på lerorna, så kan rötterna tillväxa mot djupet i dessa även om penetrationsmotståndet i jordmassan i övrigt är stort. I det senare fallet försvåras dock rö tternas förgrening.

I lättare mineraljordar saknas ofta sammanhängande grova porer i alven. Rottillväxten måste då ske genom en mera homogen jordmassa, där penetrationsmotståndet ofta är 1,5 MPa eller högre. Detta leder till nedsatt tillväxthastighet och litet rotdjup. Figuren nedtill t.h. är ett exempel på detta. I en del jordar, främst jordar med stort innehåll av mellansand, upphör rottillväxten redan ett par cm under plöjningsdjupet.

Ibland har andra förklaringar till dålig rotutveckling i alven på sandjordarna framförts, såsom torkspärrar eller för lågt näringsinnehåll. Dessa förklaringar tycks dock inte stämma. Däremot kan syrebrist i jorden hämma rottillväxten eller skada rötterna på nästan alla typer av jordar. Detsamma gäller låga pHvärden, vilket hämmar rotutvecklingen främst på en del mull och gyttjejordar.