The effect of a ploughpan in marine loam soils on potato growth. 1. Physical properties and rooting patterns

Summary

The ploughpans studied on old land had a very small number of large pores, a large penetration resistance and a diminished aeration. On recently reclaimed land a very weak ploughpan was present but a severe ploughpan with similar characteristics as on old land could be established relatively easily. A too high mechanical impedance has to be considered as the primary factor severely hampering root growth in these ploughpans. Especially in a relatively dry growing season, water supply to the root system, therefore, was clearly suboptimal. Removal of the ploughpan on old land only slightly increased the effective rooting depth because of a hardly rootable subsoil. Roots easily penetrated the subsoil on new land.

Zusammenfassung

Die Kartoffelerträge im kürzlich in Kultur genommenen Polder O. Flevoland sind höher als in den bekannten Kartoffelanbaugebieten im Südwesten der Niederlande. Eine Untersuchung zeigte, dass Kartoffeln im neuen Land tiefer wurzelten und dass in altem Land vielfach eine Pflugsohle vorhanden war. Deshalb wurde die Auswirkung einer Pflugsohle auf bodenphysikalische Eigenschaften und nachfolgendes Wurzel- und Kartoffelwachstum in beiden Gebieten in Modellversuchen untersucht (Tab. 1). Die Behandlungen umfassten: eine natürliche (1973 und 1974) oder künstlich induzierte (1976 und 1977) Pflugsohle (P), lockerer Boden fast ohne oder mit einer beseitigten Pflugsohle (L) und Beregnung (PI und LI).

Auf altem Land (1973 und 1974) war die Pflugsohle sehr dicht (Tab. 2), sie hatte einen sehr geringe Zahl grosser Poren (Tab. 3), einen grossen Eindringungswiderstand und eine verminderte Durchlüftung. Auf neuem Land (1976 und 1977) war eine schwache Pflugsohle vorhanden, es liess sich jedoch relativ leicht eine schwere Pflugsohle mit ähnlichen Merkmalen wie im alten Land errichten. Für alle Bodenstrukturen und alle vier Versuchsfelder wurden zwischen der Porenfläche mit einem Durchmesser von >30 μm und der Porenfläche mit verschiedenen Grössenklassen das gleiche Verhältnis gefunden (Abb. 1). Eine ähnliche verdichtende Behandlung im alten Land ergab jedoch eine kleinere Fläche Poren >3000 μm als in neuem Land. Bei Bodenverdichtung wird ein weiter Bereich von Poren gleichzeitig beeinflusst (Abb. 2).

Bei allen schweren Pflugsohlen war das Wurzelwachstum erheblich behindert (Abb. 3 bis 6). Es wird konkludiert, dass ein starker mechanischer Widerstand der primäre Faktor für die Behinderung des Wurzelwachstums ist. In einer relativ trockenen Wachstumsperiode wirkte die Pflugsohle als absolute Barriere; keine Wurzeln drangen in den Unterboden vor, sodass die Wasserversorgung des Wurzelsystems suboptimal war. In einer relativ nassen Wachstumsperiode war es einigen Wurzeln möglich, in den Unterboden einzudringen. Bei wiederholter Beregnung oder in nassen Wachstumsperioden mit längerem Regenfall wird ungenügende Durchlüftung ein zusätzlicher behindernder Faktor.

Die Entfernung der Pflugsohle im alten Land erhöhte die effektive Wurzeltiefe nur geringfügig, weil die Wurzeln nur selten den Unterboden durchdringen konnten. Das Argument für die Wichtigkeit der Pflugsohle und des Unterbodens als mechanische Barriere für Kartoffelwurzeln wurde unterstützt durch die Kombination mikromorphologischer Daten mit Beobachtungen der Dimensionen von Kartoffelwurzeln. Auf neuem Land durchdrangen die Wurzeln den Unterboden leicht. Auf solchem Boden sollten Pflugsohlen so weit wie möglich vermieden werden.

Résumé

Les rendements en pommes de terre sont plus élevés dans le nouveau polder O. Flevoland que dans les zones reconnues de grande production du Sud-Ouest des Pays-Bas. Une enquête a montré que les pommes de terre s'enracinaient plus profondément dans les nouvelles terres et qu'une semelle de labour était souvent observée dans les anciennes terres. L'effet d'une semelle de labour sur les propriétés physiques du sol et ses conséquences sur la croissance et l'enracinement des pommes de terre ont été étudiés dans des champs d'essais de ces deux régions (tabl. 1). Les traitements comprenaient: une semelle de labour (P) naturelle (1973 et 1974) ou artificiellement créée (1976, 1977) et un sol non tassé sans semelle ou décompacté (L), avec ou sans irrigation (PI et LI).

Dans les anciennes terres (1973 et 1974), la semelle était très compacte (tabl. 2), le nombre de macropores peu élevé (tabl. 3), la résistance à la pénétration importance et l'aération réduite. Une légère semelle existait dans les nouvelles terres (1976 et 1977); toutefois, celle-ci pouvait être facilement compactée et avoir des caractéristiques semblables à celle des anciennes terres. Pour toutes les structures de sol des quatre parcelles expérimentales, une relation de même nature a été observée entre la surface des pores d'un diamètre >30 μm et la surface des pores correspondant aux différentes classes par diamètre (fig. 1). Un compactage équivalent dans les vieilles terres donnait cependant une surface de pores >3000 μm plus faible que dans les nouvelles terres. Le compactage du sol influe sur la répartition des différentes classes (fig. 2).

Dans tous les cas de semelles compactes, l'enracinement de la pomme de terre était sévèrement contrarié (fig. 3–6). La forte résistance mécanique s'avère donc être le principal obstacle au développment des racines. En période de végétation relativement sèche, la semelle de labour devient une véritable barrière et aucune racine ne pénètre dans la couche sous-jacente; l'alimentation en eau par le système racinaire est alors inférieure à l'optimum. En période relativement humide, certaines racines peuvent par contre pénétrer dans l'horizon inférieur. En cas d'irrigations fréquentes ou de périodes très humides avec des pluies prolongées, l'aération insuffisante du sol devient un obstacle additionel.

Le sous-solage des anciennes terres n'augmente que faiblement la profondeur d'enracinement effective car les racines pénètrent rarement dans la couche sous-jacente. L'argument en faveur de l'importance de la semelle de labour et de la couche sousjacente en tant qu'obstacle mécanique à l'enracinement est renforcé par l'étude des données micromorphologiques associées aux dimensions des racines. Les racines pénètrent plus facilement en profondeur dans les nouvelles terres. Par conséquent les semelles doivent être évitées dans la mesure du possible, dans ce type de sol.