Jakojuuriviljelyn vaikutus kasvihuonekurkun (Cucumis sativus L.) kasvuun ja kehitykseen

Kasvit ottavat vettä parhaiten kasteluravinneliuoksesta, jonka ravinnepitoisuus on pieni. Intensiivisessä kasvihuonetuotannossa käytetään silti kastelulannoituksessa usein korkeita ravinnepitoisuuksia ravinnepuutosten ja satotappioiden välttämiseksi. Jakojuuriviljelyssä kasvin juuriston annetaan kasvaa kahteen erilliseen kasvualustaosioon. Tällöin toiselle puolelle annetaan johtokyvyltään väkevää ja toiselle puolelle laimeaa ravinneliuosta. Erityisesti kasvihuonekurkun, joka on herkkä kasvualustan suolaisuuden aiheuttamille vedensaantiongelmille, on todettu hyötyvän tästä tekniikasta, mikä näkyy kasvaneina satoina. Tämän MTT Piikkiössä toteutetun kasvihuonekurkun jakojuuriviljelytutkimuksen tavoitteena oli tarkentaa tekniikkaa erityisesti kasteluliuosten johtokyvyn osalta. Yhtenäisjuuriviljelyn ja perinteisen jakojuuriviljelyn lisäksi kokeessa oli kaksi jakojuuriviljelykäsittelyä, joissa ravinneliuosväkevyyksiä vaihdettiin väliajoin juuriston toimintakyvyn parantamiseksi. Erillisessä osakokeessa tutkittiin erilaisten johtokyky-yhdistelmien vaikutusta kasvihuonekurkun vegetatiiviseen kasvuun maanpäällisten ja -alaisten kasvinosien välillä sekä juurten morfologiaan ja anatomiaan. Tulokset osoittivat, että jakojuuriviljely lisäsi kasvihuonekurkun sadontuottoa jopa 16 %, mutta ei vaikuttanut koko viljelykauden veden tai ravinteiden ottoon. Yhtenäisjuuriviljelyssä muodostui eniten piikkikärkisiä hedelmiä, mikä viittaa vedensaantiongelmiin haihdutustarpeen ollessa suurin. Viljelytekniikalla ei ollut vaikutusta kasvien vegetatiiviseen kasvuun tai kasvuston rakenteeseen. Lehtiruodeista tehdyt nitraatti- ja kaliummittaukset osoittivat, ettei kasteluliuosten ravinnepitoisuuksilla ollut vaikutusta juurten ravinteiden ottoon. Erilaisilla johtokyky-yhdistelmillä oli huomattavampi vaikutus kasvihuonekurkun juurten painoon kuin verson painoon tai varren pituuskasvuun. Lehtiruotianalyysit viittasivat ravinteiden erilaiseen allokointiin eri johtokyky-yhdistelmissä. Korkeiden johtokykyjen aiheuttama osmoottinen stressi johti muutoksiin juurten morfologiassa ja anatomiassa. Tulosten perusteella jakojuuriviljely paransi kehittyvien hedelmien kohdevahvuutta suhteessa muihin kohteisiin vaikuttamatta vegetatiiviseen kasvuun. Kun laimean ja väkevän ravinneliuoksen puolia vaihdettiin, juuristo otti joustavasti vettä ja ravinteita olosuhteiden määräämästä edullisemmasta johtokyvystä, jolloin kasvihuonekurkun viljelyssä saavutettiin merkittävä satoetu. Juuriston jakaminen vaikuttanee kasvien hormoniaineenvaihduntaan ja voi heikentää juuriston kasvua heikentämättä sen toimintakykyä, jolloin yhteyttämistuotteita kohdennetaan tehokkaammin maanpäällisten osien kasvuun.

Plants absorb water best from fertigation solution with low nutrient concentration. Yet, in intensive greenhouse production high nutrient concentrations are used in fertigation to avoid nutrient deficiencies and decrease in yields. In split-root cultivation the root system of a plant is separated into two growing medium compartments, in which case the other half receives fertigation solution with high EC (electrical conductivity) and the other with low EC. Especially greenhouse cucumber, susceptible to water supply problems caused by salinity of growing medium, is found to benefit from this technique in increased yields. The objective of this study of split-root cultivation of greenhouse cucumber conducted in MTT Agrifood Research Finland was to improve the technique especially in respect of EC of fertigation solutions. In addition to single-root and traditional split-root cultivation there were two split-root treatments in which fertigation solution concentrations were reversed in intervals to improve functioning of root systems. Effects of different EC combinations on vegetative growth between above- and underground parts of greenhouse cucumber and morphology and anatomy of roots were studied in a separate experiment. Results demonstrated that split-root cultivation increased cucumber yields up to 16% but had no effect on uptake of water or nutrients over the whole cultivation period. The most of spiked fruits were formed in single-root cultivation which refers to water supply problems during the highest need for transpiration. The technique didn’t affect plants’ vegetative growth or structure. Petiole sap nitrate and potassium analyses indicated that nutrient concentrations of fertigation solutions had no effect on nutrient uptake of roots. Different EC combinations had a greater effect on root weight than on shoot weight or stem growth in greenhouse cucumber. Petiole sap analyses suggested that nutrients were allocated variously in different EC combinations. The osmotic stress caused by high ECs led to changes in root morphology and anatomy. Results indicated that split-root cultivation enhanced the sink strength of developing fruits in relation to other sinks without affecting vegetative growth. When sides of fertigation solutions of low and high EC were switched during cultivation, the root system was able to take water and nutrients flexibly and economically, in which case significant yield increases were achieved in greenhouse cucumber production. Splitting root system probably affects plants’ hormone metabolism and can impair growth of roots without impairing their functioning, whereupon assimilates are allocated more efficiently to the growth of aboveground plant parts.