Starostlivosť o kukuricu siatu sa sústreďuje prevažne na nadzemnú časť rastliny, s cieľom vytvoriť a udržať dostatočnú listovú plochu ako zdroj fotosyntézy pre produkciu biomasy a úrody. Korene a koreňová sústava sú pojmy často vnímané akosi automaticky. Nepochybne je však tvorba koreňovej sústavy zaujímavá problematika, prebiehajúca od semena až po zrelú rastlinu, i keď voľným okom prakticky neviditeľná.
Vyvinutý koreňový systém je vitálny orgán, ktorý je kľúčový pre výkonnosť rastlín. Zodpovedá za ukotvenie rastliny v pôde, musí si poradiť s nedostatkom alebo nedostupnosťou živín, deficitom, ale aj nadbytkom vlahy, aj nápormi vetra na steblo a tiež rôznymi fyzikálnymi vlastnosťami pôdy. Dôležitá vlastnosť koreňového systému je plasticita a schopnosť reagovať na podmienky prostredia a prispôsobiť sa im, čím zásadne prispieva k výkonnosti rastlín.
Moderné šľachtenie viedlo k zvýšeniu produktivity kukurice a k výrazným zmenám v niektorých znakoch a vlastnostiach nadzemnej časti rastliny, ale korešpondujúce zmeny na koreňovej sústave nie sú preskúmané a dostatočne známe. Behom času boli vyvinuté rôzne metódy, ktoré aspoň čiastočne umožňujú sledovať dôležité vlastnosti koreňovej sústavy. Vhodnou kombináciou deštruktívnych a nedeštruktívnych zobrazovacích metód sa dajú získať zaujímavé výsledky. V súčasnosti sa najčastejšie využíva extrakcia pôdnych jadier z rôznych hĺbok s objemom v cm3 až dm3. Tieto sa buď premývajú a následne hodnotia pomocou 2D obrazovej analýzy, alebo sa snímajú na RTG a CT prístrojoch, ktoré vytvoria 3D obraz vzorky so všetkými zachovanými živými a neživými štruktúrami. Jednoduché a široké použitie majú aj špeciálne konštruované pôdne skenery a rhizotróny, ktorých priamym výstupom je 2D snímka reálneho stavu pôdy s koreňmi, pôdnymi pórmi a makrofaunou. Tiež sa vyhodnocujú pomocou obrazovej analýzy.
6. deň po sejbe, Borovce, 2017.
Pri pozdĺžnom reze kukuričného zrna sú vidieť základy vegetatívnych orgánov. Na jednej strane je budúce steblo so základmi listov pokryté koleoptylou a na protiľahlej strane základ korienka s koreňovou čiapočkou pokrytý tenkou blanou tzv. koleorízou. Samotné makroskopické klíčenie znamená vlastne množenie buniek a rast jednotlivých štruktúr a jeho rýchlosť súvisí s príjmom vody.
Pri dostatočnom objeme vody v zrne a dostatočnej teplote pôdy ako prvá začína rásť koleoríza. Jej úlohou je preraziť oplodie a dostať sa von zo zrna. Zároveň sa aktivuje aj základ hlavného primárneho koreňa. Ten pokračuje v raste, aj keď koleoríza už prestane byť aktívna a preniká cez ňu do voľnej pôdy. Na opačnom póle zrna vyrastá veľmi podobným spôsobom smerom nahor koleoptyla a vzápätí z nej hneď steblo, resp. prvý list.
21. deň po sejbe, Piešťany, 2017.
Súčasťou primárnej koreňovej sústavy kukurice sú aj ďalšie embryonálne korene, ktoré sa objavujú veľmi krátko po vyklíčení hlavného koreňa. Potom, ako prerastú cez oplodie, rastú najprv smerom nahor, ale rýchlo sa stáčajú nadol pôsobením gravitropizmu. Kým sa na povrch pôdy dostane prvý list a rozbehne sa fotosyntéza a tvorba asimilátov (obr.1), koreňová sústava už plní svoju funkciu a ďalej pokračuje v raste a kolonizácii pôdneho profilu.
Jej vetvenie vytvára laterálne korene, ktoré sa znova a znova vetvia. Nielen rast do dĺžky, ale práve rýchle vetvenie koreňov má značný význam, pretože zväčšuje makroskopickú plochu koreňa a spolu s koreňovými vláskami zohráva dôležitú úlohu pri absorpcii živín a vody. V tomto období sú rastliny zraniteľné. Studená pôda bráni rastu koreňov a vytvára stresové podmienky. Pri pestovaní kukurice je preto sejba do zohriatej pôdy dôležitá, aj keď je to často v rozpore so snahou o zachytenie pôdnej vlahy skoršou sejbou.
Približne dva týždne po klíčení sa začína rozvíjať sekundárna koreňová sústava. Je tvorená adventívnymi koreňmi, ktoré sa zakladajú v praslenoch okolo prvých 6 bazálnych uzlov stebla ešte pod povrchom pôdy (obr.2). Počet a priemer adventívnych koreňov v jednotlivých praslenoch sa zvyšuje s rastúcou hrúbkou stebla. Tieto korene sa v pôde vetvia a uplatňujú sa v stratégii získavania vody z povrchových vrstiev. Najmä v druhej polovici vegetačného obdobia efektívne zachytávajú rosu, ktorá sa vyzráža na listoch a stečie po steble až na zem (obr.3). Vyššie nadzemné prasleny sú tvorené už vzdušnými koreňmi. Objavujú sa až o niekoľko týždňov neskôr. V našej oblasti sú väčšinou v počte 2 – 3, málokedy viac (obr.4). Tropické materiály majú prasleny vzdušných koreňov až do výšky 5. – 7. internódia (obr.5). Plnia hlavne mechanickú funkciu. Sú oporou pre rastlinu a do určitej miery bránia poľahnutiu, lebo spevňujú steblo ako vonkajšia kostra. Absorbčnú funkciu začnú plniť až vtedy, keď sa dostanú do pôdy a rozvetvia sa. Bez kontaktu s pôdou sa nevetvia.
Distribúcia koreňov v pôde determinuje schopnosť kukurice získavať nové zdroje pre metabolizmus a úspešný rast a vývin. Súvisí s množstvom faktorov
- vo vzťahu k steblu – vývinové štádium rastliny,
- vo vzťahu k pôde – pôdny druh, štruktúra, objemová hmotnosť pôdy, prítomnosť utuženej vrstvy, distribúcia vody,
- vo vzťahu k agronomickým zásahom – zaradenie v osevnom postupe, typ hnojiva a spôsob aplikácie, objem a spôsob závlahy, obrábanie pôdy,
- vo vzťahu k biotickým faktorom prostredia – škodcovia, choroby, medzidruhová a vnútrodruhová konkurencia rastlín.
Rosa je tiež zdrojom vody.
Rast stebla a koreňovej sústavy v priaznivých podmienkach tesnejšie koreluje na vertikálnej osi než horizontálnej. V rámci monitoringu distribúcie počtu koreňov naprieč pôdnym profilom v nemeckej štúdii sa skúmal vplyv pokusného ročníka, vývinového štádia nadzemnej časti kukurice a hĺbky koreňovej sústavy. Najmenej výrazný vplyv na počet jednotlivých koreňov mal pokusný ročník, pretože podmienky boli vyrovnané a bez extrémov v podobe teplotných a vodných stresov. Kľúčové bolo vývinové štádium rastliny. Počet koreňov sa zdvojnásobil medzi rastovou fázou 3 a 6 plne vyvinutých listov a znova medzi fázou 6 a 9 plne vyvinutých listov. Tomuto prudkému rozvoju zodpovedá obdobie prihnojovania kukurice. Dodané živiny sú teraz najefektívnejšie využité. V neskorších fázach už zvyšovanie počtu koreňov nebolo také výrazné. Rovnako veľmi významný vplyv na počet koreňov vykazovala hĺbka. Ich počet prudko narastal od hĺbky 50 mm do 0,25 m, potom postupne klesal. Najnižší počet koreňov bol zaznamenaný v hĺbke pod 1,0 m. Dnešné hybridy, v porovnaní so situáciou približne pred storočím, potrebujú oveľa viac vody na tvorbu úrody, pretože aj tá je dnes oveľa vyššia. Zmena schopnosti kukurice získať vodu nie je ani tak veľmi podmienená zmenou distribúcie hmoty a početnosti koreňov v pôdnom profile. Súvisí so zmenami v architektúre koreňov. Uhol vetvenia je ostrejší, takže korene smerujú viac nadol ako do šírky, čo im umožňuje získať extra priestor vo vertikálnom smere a dosiahnuť tak nové zdroje vody. Táto schopnosť sa uplatňuje najmä v podmienkach deficitu zrážok. Hybridy, ktoré touto vlastnosťou disponujú, sú schopné dosahovať vyššie úrody aj v suchých rokoch.
Vzdušné korene.
Horizontálna distribúcia koreňov v rámci riadkov a medziriadkov okrem iného súvisí s výsevkom, resp. hustotou rastlín. Najvyšší počet koreňov majú okrajové rastliny a smerom do vnútra uniformnej parcely ich počet klesá. Pokles je najvýraznejší na krátkom úseku 0 – 0,5 m a vo vrchnej vrstve pôdneho profilu (asi do 0,25 m). V hlbších vrstvách pôdy a vo vnútorných častiach parcely je už distribúcia koreňov bez signifikantných zmien. Na úrovni nadzemnej časti kukurice tento fakt korešponduje s tzv. okrajovým efektom, kedy na krajných rastlinách veľmi často dozrieva viacero plne vyvinutých šúľkov.
Priestor, kde korene kukurice môžu získať potrebné živiny, je obmedzený. Najfrekventovanejšia je zóna do 0,25 – 0,30 m hĺbky, kde najaktívnejšie prebieha mineralizácia, dochádza k interakcii s aplikovanými hnojivami, zrážkami, ev. závlahou. Obrovským konkurentom v tejto oblasti sú buriny. Ich koreňová sústava sa rozvíja veľmi rýchlo a v čase pred zapojením porastu kukurice vedia odčerpať veľké množstvo živín. Niektoré druhy svojimi výlučkami inhibujú rast ostatných druhov. Kontrola tohto faktora má veľký význam nielen pre rozvoj koreňovej sústavy kukurice, ale najmä pre budúcu úrodu.
Autor: Ing. K. Hrčková, VÚRV Piešťany
