圧縮土壌における野生植物種による根圏土壌間隙構造の再編成

Reorganisation of rhizosphere soil pore structure by wild plant species in compacted soils.

• Jasmine E Burr-Hersey
• A Glyn Bengough
• Karl Ritz
• Sacha J Mooney

抄録

土壌の圧密化は植物の生育を妨げる大きな要因であるが、野生植物は非農業環境下では高嵩密度土壌でよく生育していることが観察されている。我々は、自然環境では圧縮土壌で生育していることが多い3つの非栽培植物種の根の成長を分析した。1.8g cm-3の砂質ローム土を1.55MPaの浸透抵抗を持つ土壌で28日間生育させた。播種後 14 日目と 28 日目の根圏気孔率の変化（分解能 35 μm）を可視化するために X 線コンピュータトモグラフィーを使用した。土壌の気孔率は、根の表面から 420 μm までの 4 つのインクリメンタルゾーン内で分析した。すべての種において、根圏の気孔率は根に最も近いところで最大となり、根面からの距離とともに減少した。3種間では根圏気孔率に有意な差があり、Cirsiumの植物はすべての根圏ゾーンで最大の構造形成を示していた。このような気孔空間の形成は、植物が根圏の局所的な構造再編成を介して圧縮された土壌を自己修復できることを示しており、これは植物と土壌の両方に機能的な意味を持つ可能性がある。

Soil compaction represents a major impediment to plant growth, yet wild plants are often observed thriving in high bulk density soil in non-agricultural settings. We analysed the root growth of three non-cultivated plant species often found growing in compacted soils in the natural environment. Ribwort plantain (Plantago lanceolata), dandelion (Taraxacum officinale) and spear thistle (Cirsium vulgare) plants were grown for 28 days in a sandy loam soil compacted to 1.8 g cm-3 with a penetration resistance of 1.55 MPa. X-ray Computed Tomography was used to observe root architecture in situ and visualise changes in rhizosphere porosity (at a resolution of 35 μm) at 14 and 28 days after sowing. Porosity of the soil was analysed within four incremental zones up to 420 μm from the root surface. In all species, the porosity of the rhizosphere was greatest closest to the root and decreased with distance from the root surface. There were significant differences in rhizosphere porosity between the three species, with Cirsium plants exhibiting the greatest structural genesis across all rhizosphere zones. This creation of pore space indicates plants can self-remediate compacted soil via localised structural reorganisation in the rhizosphere, which has potential functional implications for both plant and soil.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Society for Experimental Biology.