土壌 の 物理 性 第 68号p . 37∼ 43 (199 3) 説 植 物 根 の直 径 の 変動 と土 壌 の物理 性 飯 嶋盛 雄 D y n am ic A s p e c t s o f P l a n t R o o t D i a m e t e r a n d S o i l M o rio I ijim a 鮎h oo l of A g ricu lture ,N agoy a U n iv ersity Key w o r d s : R o o t d i a m e t e r , R o o t s y s t e m d e v e l o p m e n t , S o i (S o il P h y s . C o nd . P la n tG ro w t h , Jp n , 37 − 4 3 ,19 9 3 ) 1 . は じめ に 土 壌 中 に 生 育 す る植 物 板 の 養 水 分 吸 収 機 能 を 研 究 す る 場合 に は , 個 々 の 限 の 機 能 に 加 え て , 根 系 の 土 壌 中 で の 分布 や 板 と土 壌 と の 接 触 な ど の 生 態 学 的 な 観 点 か ら み た 機能 が 重 要 で あ る 。 板 系 の 分 布 に つ い て は , 土 車 中 で の 縦方 向 や 横 方 向 の 広 が りを 定 量 的 に 捉 え る 上 で , 単 位 土 壌体 揖 当 り の 板 長 (根 長 密 度 ) が 多 くの 研 究 で 調 べ ら れ 第1 節板 てい る 。 一 方 , 板 と土 壌 の 接 触 の 状 態 を定 量 的 に 表 示 す るた め に , 多 くの 場 合 , 限 の 表 面 積 が 指 標 と し て 用 い ら ′′ / ′ / れる が , 研 究 報 告 は 前 者 に 比 べ 圧 倒 的 に 少 い 。 そ の 理 由 帝菓節板 − − − → として 表 面 積 の 推 定 に は 根 の 長 さ と 直 径 が 必 要 で あ る が , この 直 径 を 測 定 す る こ と が き わ め て 煩 雑 で あ る こ と が 挙 中茎 板 一 一 う げら れ る 。 ま た , 板 長 と 同 程 度 の 精 度 で 直 径 を 捉 え 得 る かど うか に つ い て の 疑 問 も あ る 。 さ ら に , 板 と 土 筆 が 実 際に 接 触 し て い る 面 積 を 定 量 化 す る試 み に 至 っ て は , 板 の直 径 の 問 題 を さ ら に 深 く掘 り下 げ て 調 査 す る 必 要 が あ 1 次鵬 S 型ノ り, 限 ら れ た 研 究 報 告 し か 見 あ た ら な い 。 本 稿 で は , 土 茅 7 フ「 7 ̄7  ̄ファ 相葉節 ← ・・ 2 次側 板 L 型 / 7 1 次側板 L 型 壌中 で 生 育 す る 植 物 板 の 直 径 の 問 題 に 関 して , と くに そ 粒子敬 一→ の様 々 な 変 動 に 焦 点 を 当 て , 土 壌 の 物 理 性 と の 関 わ り か ら議 論 を 展 開 す る 。 図− 1 2 .ニ 板の 直径 の測 定法 イ ネ 科 植 物 の板 系 は 様 々 な種 塀 の 要素 か ら構 成 さ れ (図 − 1 ) , 一 般 に そ れ ら の 直 径 は 数 十 〝m か ら 数 m m の単 位 ま で あ る (例 . 表 − 1 ) 。 従 来 , こ れ ら の 直 径 は , 実体 解 剖 覇 教 鏡 下 で , 個 々 の 限 に つ い て 直 接 測 定 さ れ て きた 。 最 近 の 試 み と し て は , 中 性 子 ラ ジ オ グ ラ フ イ ー を 応用 した 根 の 直 径 の 測 定 法 吼41), 画 像 解 析 シ ス テ ム を 用 名古 畳 大学 農 学 部 キー ワ ー ド : 板 の 直 径 , 根 系 発 達 , 土 壌 の 物 理 的 ス トレ ス イネ科 作 物 の板 系構 成 要 素 板糸 構 成 要 素 の 名 称 に は 様 々 な もの が あ り, 統 一 さ れ て いな い 。 本 稿 で は , 次 の よ う な 名 称 を 選 ん だ 。 種 子 か ら 発根 す る根一 種 子 根 。 種子 と斡 菓 節 との間 (中 茎 部 ) か ら発 根 す る板一 中茎 板 。輪 業 節 か ら発根 す る択一 鞘 菓節 板。 第 1 節 か ら発 根 す る板 一 第 1 節 板 。 節 位 が 上 が る に つれ 順 次 , 第 2 , 第 3 , ・ ・ ・ 節 板 。 こ れ ら の 板 の 総 称 一主 軸 板 。 主軸 板 か ら発根 す る根− 1 次側 板 。 板 和 上 に さ ら に 高 次 の 側 板 を 発 生 す る 側 板 ・ L 塾 側 板 , 発 生 しな い側 板− S 型側 板 , 1 次側 根 上 に発 根 す る側 板− 2 次 側 板, 分 枝 次 元 が 上 が る に つ れ 順 次 , 3 次 , 4 次 ・ ・ ・ 側 板。 土壌 の 物理 性 第 朗 号 (1993 ) 表 − 1 土壌 圧 縮 に よ るイ ネ科 作物 板 の直 径変 化 ( Iijim a and Kono,19911‘〉より一部のデータを引用) 陸 稲 (c v . 農林 11 号 ) 輪業節板 中茎 板 ギ モ ロ コ シ ロ コ シ ( cv . R o bu st30 −7 1) 肥大率 対照 区 肥大率 対照 区 肥大率 対照 区 肥 大率 (%) (m m ) (% ) (m m ) (% ) (m m ) (% ) 0 . 51 13 3 0 . 39 97 沃) 1 . 25 94 0 . 8 2 0 .8 3 93 0 . 34 0 .80 89 0 .88 91 0 .1 7 118 0 .30 1 13 0 .11 0. 12 118 127 0 .23 12 6 0 .23 13 4 0( .娼 1 17 0 .1 4 14 3 1讃) 2 次側板 L 型 S 型 計 ト ウ モ (c v . 埼 玉) 00 45 即 乃 神 曲 67 40 S 型 計 ム (m ) 0 . 61 1 次側板 L 型 ト (c v . 京都 ) 対照 区 種子 不 定 棍 * 種子板 ハ 3 次側板 1 . 05 10 4 0 . 64 10 2 0 . 86 92 1 .1 4 1 17 0 .38 1(娼 0 .2 7 148 0 .2 9 142 0 .15 167 各デ ー タ は, 2 週 齢 の 板 系 上 に 発 生 した根 の 直 径 (M 液 で 固 定 した もの) の 平 均 値 。 主 軸 板 (種 子 板 , 種 子 不 定 根 , 中茎 板 , 斡 菓 節 根 ) の 直 径 に つ い て は , 視 軸 に沿 っ て 5 m ¶ 1間 隔 で 測 定 した。 側 板 に つ い て は, 種 子 板 軸 上 に 発 生 し た各 側板 に つ い て 板 軸 上 を 3 − 5 点 測 定 し, 各 々 の側 板 に つ い て 平 均 直 径 を求 め た 。 側 板 は , L 型 (そ の 板 軸 上 に さ ら に高 次の 側 板 を発 生 L た 板 ) と S 型 (高 次 側 枚 を発 生 しな か っ た 板 ) に分 析 して 測 定 した 。 肥 大 率 は , 対 照 区 に対 す る圧 縮 区の割 合 を% で 示 した 。 供 試 土 壌 (額 質 砂 土 ) の容 積垂 は, 対 照 区 1 . 3 3 g / m F, 圧 桁 区 1 .甜 g / ロけ。 *種 子 不 定 板 :一 般 に は種 子 板 と呼 ば れ て い る が , 種 子根 よ り僅 か に遅 れ て 出 現 す る主 軸 板 で あ り, 胚 内 の胚 軸 上 か ら発 生 す る根 7) 。 いて 板 の 太 さ 別 に 板 長 を 測 定 す る 方 法 お ̄盟), な ど が あ る 。 くな る ほ ど , 板 端 の 直 径 の 減 少 率 が 大 き く な る こ と か ら , 前者 に つ い て は , 特 殊 な 装 置 を 必 要 と す る こ とや , 測 定 根長 が 減 少 す る よ う な ス ト レ ス 田 子 と直 径 の 増 減 と の 関 精度 (5 0 / J m ) の 点 な ど か ら現 在 の と こ ろ 一 般 に は 用 い 係を 調 査 す る よ う な 場 合 に は , 根 端 の 測 定 の み で は 問 題 られ る こ と が 少 な い 。 律 者 に つ い て も , と く に 直 径 を があ る と す る 見 解 も あ る 1)。 し か し 板 軸 の 部 位 に よ っ て 1 70 / J m 毎 に 分 級 訂)した 板 の 長 さ を 求 め る こ と に 力 点 が 直径 が 変 動 す る に し ろ , 根 の 基 部 あ る い は 板 端 か ら 一 定 おか れ の岸巨離 を も っ て 直 径 と 見 な して い る場 合 が 多 い 。 直 径 測 定 の 精 度 と い う点 で 今 後 の 研 究 が 待 た れ る。 一 方 , 根 の 直 径 を 直 撃 測 定 せ ず に , 板 の 太 さ 要 因 を 推定 す る 方 法 も あ る 。 そ れ は 板 長 と 板 重 か ら , 比 板 長 3 . 土 壌 の 物 理 的 ス トレス と 根 の 直 径 (板長 / 板 重 ,乾 物 重 当 りの長 さ) を求 め ,根 系 全 体 の 太さ 的 パ ラ メ ー タ を 得 る 方 法 … ・9)で あ る 。 し か し , 例 えば 比 板 長 が 大 き い 根 系 は , は た して 個 々 の 扱 が 細 く な っ たの か , あ る い は 分 枝 次 元 の 高 い , つ ま り , よ り細 い 側 板が 増 加 した の か は 判 定 で き な い 。 した が って 現 在 で も , ( 1) 土壌 の物 理 的 ス トレス 土境 の物 理 的 ス トレス には, 乾 燥 ,嫌 気,機 械 的 抵抗 , 高温 , 低 温 ス ト レ ス な ど が あ る 。 植 物 板 は , 各 々 の ス ト レ ス に 応 じて 肥 大 あ る い は 収 縮 す る。 例 え ば , 嫌 気 川 ), 実体解 剖 顕 微鏡 下 で直 線 , 板 の 直径 を測定 す るのが , 唯 機械 的 抵 抗 16・詔)に 関 して い え ば , 板 は 一 般 に 肥 大 す る 。 一正 確 な 方 法 で あ ろ う。 同様 に 高 温 泊)や 低 温 盟)ス ト レ ス に お い て も , 板 は 肥 大 す 直 径 を直 接 測定 す る場 合 , 根 の ど の部位 を もって 直 径 ると い う見 解 が 一 般 的 で あ る が , 肥 大 の 程 度 や 測 定 方 法 とす る か に つ い て も 問 題 が あ る 。 例 え ば , 後 述 す る よ う を疑 問 視 す る 見 解 も あ る 1)。 一 方 , 乾 燥 ス ト レ ス に つ い に最 も測 定 の 簡 易 な 主 軸 板 に して も一 本 の 板 の 部 位 に よ っ ては , 逆 に 板 は 一 般 に 収 縮 す る 3川 )。 こ れ ら の 物 理 的 ス て大 き な 変 異 が あ る。 通 常 , ス ト レ ス 因 子 が 働 か な い 場 合, イ ネ 科 作 物 根 は 根 端 に 向 か う ほ ど 直 径 が 減 少 す る 場 ト レ ス で ,・と くに 機 棟 的 抵 抗 に つ い て は , 土 壌 中 で は 乾 燥や 嫌 気 ス ト レ ス と 同 時 に ス ト レ ス 因 子 に な り易 く, 複 合が 多 い 1礼 伯)。 例 え ば , イ ネ に お い て 基 部 の 直 径 が 等 合ス トレ ス を 形 成 す る こ と が 多 い 15)。 従 っ て , 嫌 気 と磯 し い 主 軸 現 に つ い て も, 板 軸 の 基 部 か ら 先 端 に 向 か っ て 械的 抵 抗 に つ い て は , 両 者 と も に 根 を 肥 大 さ せ る方 向 に 徐々 に 先 細 りす る も の , 基 部 近 く で 急 激 に 直 径 が 減 少 す スト レ ス が 働 き, 一 方 , 乾 燥 と 機 械 的 抵 抗 に つ い て は 収 る も の , 直 径 の 減 少 が 少 な い も の な ど の タ イ プ が あ る2 )。 縮と 肥 大 と い う 逆 方 向 に ス ト レ ス が 働 く こ と に な る 。 こ と くにイ ネ科 作 物 に つ い て は, 生 育 が進 んで 板長 が 大 き のよ う な , 複 合 ス トレ ス 下 の 根 の 直 径 の 変 化 量 を 評 価 す 3 9 解説 :植物 板 の 直径 の変 動 と土壌 の物 理 性 るた め に は , 各 々 の ス トレ ス の 程 度 を 把 握 す る必 要 が 生 排除 し孔 牒 空 間 を 押 し広 げ る 際 に , 土 壌 の 機 械 的 抵 抗 を じ る 。 受け る。 実際 の 閉場 条 件 下 で は, 土 筆 粒 子 が 不 規則 に配 置す る だ け に と ど ま ら ず , 粒 子 の 密 度 も 様 々 で あ り, し ( 2) 直 径 変化 の形 態 的特 性 かも 土 壌 水 分 条 件 が 時 間 と と も に 変 化 す る こ と か ら, 板 機 械 的 抵 抗 乱心)や 乾 燥 19)ス ト レ ス に よ っ て 引 き 起 こ さ れる 板 の 直 径 変 化 は , 主 に 皮 膚 組 織 の 厚 さ が 変 化 す る こ は変 化 に 富 ん だ 機 械 的 抵 抗 を 経 験 す る 。 著 者 ら は , こ の 機械 的抵 抗 の土壌 中で の 空 間 的 な分 布 と,板 の肥 大 生 長 とに 起 因 す る 。 中 心 柱 直 径 は , こ れ らの ス トレ ス 下 で は , との 関 連 性 を 定 性 化 す る こ と を 試 み た 17)。 板 箱 土 壌 で 2 さほ ど 変 化 しな い 。 一 方 , 低 温 条 件 下 で は , 中 心 柱 直 径 週間 生 育 した 陸 稲 に つ い て , 下 方 に ま っ す ぐ伸 長 し た 種 は増 加 し13), と くに 中 心 柱 直 径 が 根 の 直 径 と 同 程 度 に 増 子板 を 取 り出 し, 板 軸 と 全 て の 1 次 側 板 の 直 径 を 部 位 別 加した , す な わ ち 中 心 柱 や 皮 膚 等 の 組 織 に 分 け 隔 て な く に求 め , 自 作 した 針 型 (直 径 2 . 3 m m ) の 貫 入 硬 度 計 18) 直径 の 増 加 が 同 程 度 に 起 こ っ た と す る報 告 加)も あ る 。 植 物板 の皮 層組織 の厚 さは, 根 が機 械 的な障 害 に出会 っ を用 い て 得 た 土 寮 の 機 械 的 抵 抗 の 微 細 な 変 異 と の 関 係 を 調べ た ( 図 一 2 ) 。 そ の 結 果 , と くに 圧 縮 土 壌 条 件 下 に た場 合 に , 大 き く変 化 す る。 例 え ば , 板 は 金 網 や ガ ラ ス おい て 棟 械 的 抵 抗 の 土 壌 深 度 別 の 変 異 の パ タ ー ン と , 板 管の 様 な 障 害 物 に 対 して , そ の 直 径 を ほ ぼ 中 心 柱 の 直 径 の直 径 の 変 動 パ タ ー ン が 良 く一 致 す る こ と を 見 い だ した 。 近くま で 減 少 さ せ る , す な わ ち , 皮 膚 を 非 常 に 薄 く さ せ この こ と は , 扱 が 伸 長 し て い く過 程 で 根 端 が 経 験 した 土 る能 力 を 持 っ て い る 加)。 皮 膚 組 織 が あ る 程 度 自 由 に 変 形 壌の 機 械 的 抵 抗 の 大 き さ が , 板 の 肥 大 生 長 の 履 歴 と して する こ と に よ っ て , 三 角 形 11)や 長 方 形 10)の 形 状 を した 板 板軸 上 に 記 録 され た こ と を 意 味 す る。 別 の 見 方 を す る と , も見 ら れ る 。 板の 直 径 を 調 査 す る こ と に よ っ て , 土 畢 の 機 械 的 ス ト レ スの 変 動 を あ る 程 度 把 握 す る こ と も で き よ う。 こ の 実 験 ( 3) 土筆 中で の機 械 的 抵抗 の分 布 と板 の直 径 にお いて は ,容 積 垂 の比 較 的 小 さな対 照 土 串 で は , 土壌 植 物 板 は ,土 壌 中 を伸 長 して い く過 程 で, 土 車 粒子 を ( 1) の機 械 的 抵 抗 の 大 き さ と 根 の 肥 大 程 度 と の 対 応 関 係 を 明 ( 2) 0 0 0 1 L ゝ ミ ≒ 加 氾 ︵∈0 ︶咄 杜 ♯ ↓ E 糖 蜜 1 0 2 0 瓜 4 0 1 .0 2 .0 3 .0 貫入抵抗値 (M P a) 4 . 0 り忘 ⊥ ̄」⊥  ̄ ⊥了計 」」 りト」■ ■ ■ ■ ■ ⊥一 ‘ ■ ■ ■ 」■ ⊥ 1∝) 50 0 1 次側板 種子坂 」■ 」」 80 0 根 の 直 径( 〝m ) − 図− 2 , 対 照 区 ;・ ・ ・− ,圧鮨区 土 額 の機 械的 抵 抗 と陸稲 板 の 直径 の土 壌 深 度別 変 動 パ ター ン (I ij im a ら , 1 9 9 0 17)よ り 引 用 ) ( 1) 板 箱(深 さ4 0 c m x 幅2 4 c m x 厚 さ 2 c m )内 に壌 質砂 土 を充填 し, 湛 水 1 週 間 後 の 貫 入抵 抗 値 を 土寮 深 度 1 c m 毎 に 針 型 貫 入硬 度 計 で測 定 した 。 土壌 容 積重 は , 対照 区 が 1 . 3 3 g /c m 3, 圧 縮 区 が1 . 50 g /c m 3。 ( 2)2 遇 齢 の陸 稲 板 系 の種 子 根軸 と種子 板 軸上 の 1 次側 板 の 直径 の 変軌 種子 板 軸 の 直径 は 5 m m 間 隔 で測 定 した 。 ま た , 1 次 側 板 は , そ れ ぞ れ の 板 に つ い て 3 ∼ 5 点 計 測 し, 種 子 根 軸 1 c m 間 隔 で , そ の 上 に 発 生 した 側 板 の 平 均 直 径 を 表 示 した 4 0 土壌 の 物理 性 第 朗 号 (1993) 確に 捉 え る こ と が で き な か っ た が , さ ら に 詳 細 な 調 査 を に肥 大 す る卸 。 日]中 (19 7 1) は , マ メ 科 作 物 16 種 の 主 軸 する こ と に よ っ て , 通 常 の 機 械 的 抵 抗 条 件 下 に お い て も , 根の 肥 大 の 様 相 を 調 査 し, そ の 肥 大 程 度 か ら肥 大 型 , 基 板軸 が あ る 程 度 の 履 歴 を 残 す 可 能 性 が あ る も の と 考 え て 部肥 大 型 , 小 肥 大 型 の 3 つ の タ イ プ に 大 別 しお), さ ら に これ ら の タ イ プ と側 板 の 肥 大 と の 間 に 密 接 な 関 連 性 を 見 いる 。 図 − 2 の圧 縮 条件 にお け る板 の 直径 を板 軸 に沿 って み いだ し た 刑 。 こ の こ と は , マ メ 科 作 物 板 の 第 2 次 肥 大 生 ま 長に 関 して , 明 確 な 遺 伝 的 差 異 を 示 す も の で あ る 。 従 っ での 変 異 が あ る 。 こ の よ うに 一 本 の 視 軸 に し て も , ど の て, 土 壌 の 物 理 的 ス ト レ ス と マ メ 科 作 物 根 の 肥 大 と の 関 部位 の 直 径 を 代 表 値 と す る か で 得 ら れ る値 が 異 な る こ と 係を論 じ る 場 合 に は , こ の 様 な 遺 伝 的 差 異 も 考 慮 に 入 れ にな る。 先 に 板 の 基 部 や 板 端 か ら 一 定 の 距 離 の 部 位 の 直 るこ と が 重 要 で あ ろ う 。 ると , 長 さ1 0 c m た らず の 間 で も , 約 5 20 か ら 8 0 0 / Jm 径を も っ て 代 表 値 とす る の が 一 般 的 で あ る と 述 べ た が , 研究 目 的 に よ っ て は こ の 点 に も充 分 注 意 を 払 う必 要 が あ 4 . 根 の 直 径 に お け る 日周 変 動 と 水 吸 収 る。 H u c k ら ( 1 97 0 ) は 植 物 板 の 直 径 が 日変 化 す る と い う ( 4) 直 径 変 化 に 関 わ る遺 伝 的 要 因 作 物 の 棍 系 は , 起 源 や 内 部 構 造 そ して 機 能 が 異 な る様 々 極め て 興 味 深 い 観 察 を 行 っ た 14)。 彼 ら は 圃 場 条 件 下 で 生 育した 9 週 齢 の ワ タ を 用 い て , 地 表 下 8 0 c m 部 位 の 成 熟 し な板 か ら 構 成 さ れ る。 土 壌 の 物 理 的 ス トレ ス に よ っ て 引 た側 板 を 透 明 な パ ネ ル 越 しに 5 分 間 隔 で こ ま 取 り撮 影 し き起 こ さ れ る直 径 の 変 化 の 様 相 が , そ れ ら の 板 の 間 で 異 た。 5 日間 の 実 験 期 間 中 に , 土 壌 の 水 ポ テ ソ シ ヤ ル が 地 なる か ど うか と い う 点 は , 板 系 発 達 と 土 壌 の 物 理 性 と の 表下 6 0c m 部 位 で − 0 . 5M P a か ら −0 . 7 M P a に 減 少 した が , 関係 を 理 解 す る 上 で , き わ め て 重 要 で あ る 。 そ こ で 著 者 草丈 の 増 加 率 か ら 判 断 し て 当 期 間 中 の 水 ス ト レ ス の 程 度 は, 機 械 的 ス ト レ ス を 受 け た イ ネ 科 作 物 根 系 の 全 て の 構 がそ れ 以 前 と 比 べ て と くに 大 き い と は 考 え ら れ な か っ た 。 成要 素 の 板 に つ い て , そ の 肥 大 程 度 の 差 異 を 調 査 し た 取の 直 径 は 地 上 部 の 日 射 量 に 応 じて 日 変 化 し, 最 大 日 射 (表 − 1 ) 。 そ の 結 果 は こ れ ま で 述 べ て き た , 幾 枕 的 ス 量を 記 録 し た 正 午 か ら 約 3 時 間 後 に , 最 大 直 径 ( 明 け 方 ) ト レ ス を 受 け る と棍 は 肥 大 す る と い う見 解 を 支 持 す る も と 比 較 して 約 4 0 ‡直 径 が 減 少 した 。 ポ リエ チ レ ン グ リ コ ー ル を 用 い て 水 耕 液 の 浸 透 圧 を 調 ので あ ったが , 構成 要 素 によ って は ,肥 大 が 明 らか で な い 根 も あ り, ま た 肥 大 程 度 も1 .1 か ら 1 .8 倍 ま で の 間 で 変 節す る こ と に よ って 人 為 的 に 強 い 乾 燥 条 件 を 板 に 与 え た 異 が 認 め られ た 。 量 的 に 根 系 の 大 部 分 を 占 め る 側 卿 こ着 実験 例 で は , 例 え ば , ソ ラ マ メ で 5 0 %31), ダ イ ズ で 3 0 %伯) 目す る と , 全 体 的 に 分 枝 性 を 持 つ L 塾 側 板 よ り , 分 枝 性 直径 が 減 少 した とす る 報 告 が あ る 。 と くに , 切 断 板 を 空 を持 た ない S 型 側 板 の方 が肥 大 率 が高 い 傾 向 が あ った 0 気中 で 乾 燥 さ せ た 報 告 で は , 小 麦 で 6 0 %4〉直 径 が 減 少 す また, L 型 とS 型 を含 め た 全 側 板 か ら求 め た肥 大 率 の 平 るが , 乾 燥 処 理 を 除 く と 元 の 直 径 に 復 帰 した と す る報 告 均 値 は , 両 者 の 中 間 に な ら な い 場 合 も あ る (例 , 陸 稲 と が あ り, H u c k ら が 観 察 した ワ タ に お け る 4 0 % の 直 径 の ハ トム ギ の 1 次 側 板 の 計 ) 。 こ れ は , 比 較 的 太 い L 塾 側 日変 化 は , 根 の 解 剖 学 上 決 して 極 端 な 数 値 で は な い と考 板 の 出 現 率 が 圧 縮 条 件 で 増 加 す る た め で あ り, 肥 大 率 を え られ る。 H u c k ら は こ の 直 径 の 日 変 化 は , 板 の 吸 水 量 と地 上 部 考 え る 場 合 に , 各 構 成 要 素 の 形 成 数 に も留 意 す る 必 要 が あ る。 土壌 の 境械 的 ス トレス によ る取 の肥大 程 度 に つ いて は , 器 官 か ら の蒸 散 量 と の 差 か ら 生 じ た も の と考 え た 。 仮 に , 根 の 直 径 が 4 0 %近 く 日変 化 す る と い う 実 験 結 果 が 普 遍 的 こ の 様 に 板 の 種 掛 こよ る 差 異 が 認 め ら れ る 。 異 な る 種 塀 な 現 象 で あ る な らば , ほ と ん ど の 場 合 定 常 状 態 を 想 定 し の板 は , それ ぞ れ異 な る遺伝 的 形 質 を持 っ て い るの で , て 組 み 立 て ら れ て きた , 板 の 養 水 分 や 酸 素 等 の 吸 収 モ デ それ らの形 質 が 機械 的 ス トレス に よ って変 化 す る程 嵐 す な わ ち遺伝 的 形 質 の可 塑 性 の違 い, が機 械 的 ス トレス を受 けた 根 の直 径 変 化 に関 与 して い る こ とが充 分 に考 え ら れ る 。 し か し, こ の 差 異 が 生 じ る メ カ ニ ズ ム に つ い て ル は 再 検 討 を せ ま られ る こ と に な る が , そ れ は か な り複 雑 な もの に な る。例 え ば扱 が収 縮 した場 合 には 板 と土壌 溶 液 と の 接 触 が 減 少 し, そ の 結 果 接 触 面 横 に よ っ て 制 限 され る 板 へ の 水 や イ オ ソの 移 動 は 減 少 す る で あ ろ う o H u c k ら が 観 察 した 板 は , パ ネ ル 面 に 沿 っ て 生 育 し, は現 在 ほ とん ど解 明 され て お らず ,今 後 の 研 究 に待 つ と ころ が大 きい。 マ メ科 作 物 の 根 は 生 育 に と も な い 第 2 次 肥 大 生 長 を す 比較 的 土 壌粒 子 と根 との接 触 が緩 や か な , 土襲 密 度 の 小 さ な 部 位 に 存 在 した も の で あ り, あ る 意 味 で は 特 殊 な 土 る こ と が 知 ら れ て い る 盟)。 例 え ば , イ ソ ゲ ソ マ メ で は , 襲 環 境 に さ ら さ れ た 板 で あ っ た 。 そ こ で , T a y lo r と 主 軸 板 の 直 径 は 栄 養 生 長 期 か ら成 熟 期 に か け て 4 か ら6 倍 W illa t ( 1 98 3 ) は , 中 性 子 ラ ジ オ グ ラ フ イ ー を 用 い る こ 4 1 解説 :植物 板 の直径 の変 動 と土 壌 の 物理 性 と に よ っ て , 土 壌 粒 子 と 扱 が 緊 密 に 接 触 した 条 件 下 に お のが 高 く な る こ と を示 し た 払)。 ま た , 板 の 直 径 と 圧 縮 土 け る ダ イ ズ 幼 植 物 の 根 の 直 径 変 数 を調 査 した ¢)。 そ の 結 壌へ の 根 の 貫 入 能 力 の 関 係 に つ い て も, 直 径 が 大 き い 板 果 , 土 額 の 水 ポ テ ソ シ ヤ ル が 一q . 2 M P a 以 上 の 比 較 的凝 っ の舟 が・貴 人 能 力 が 高 い と す る 見 解 24)が あ る 。 以 上 の こ と た 土壌 では ,乾 燥 処理 を かけ ね 扱 の直 径 変動 は,測 定 誤 かち,磯 検 地抵 抗 を受 けて 板 が肥 大 す る と, 板 の 生長 圧 差 の 範 囲 内 で あ る こ と を 示 した 。 こご の こ とこ は地 上 部 の 蒸 や墳 ■ 礼 儀 カ が 高 ま る可 能 性 が 予 測 さ れ る 。 散 に と もない, 根 の と くに皮 居 中 の水 が 失 わ れ て も土壌 根の 伸 長 と肥 大 の サ イ クル や , 肥 大生 長 に と もな う限 と扱 が緊 密 に接 触 して いれ ば , 土壌 か ら水 が供 給 され る の生 長 圧 の 変 化 を 実 際 に 測 定 す る こ と に よ っ て , 直 径 の た め 板 の 収 縮 が 起 こ ら な い 可 能 性 を 示 唆 し て い る。 しか 変化 が 根 の 伸 長 生 長 に 寄 与 す る か 否 か を 明 ら か に し て い し, 彼 ら は こ の 実 験 結 果 そ の も の は 板 の 直 径 の 日周 変 動 く こ と が 期 待 さ れ る。 を 否 定 す る も の で は な い と も 明 言 して い る。 い ず れ に せ よ, 板 の 直 径 が , あ る 条 件 下 で 大 き く 日 周 変 動 し う る こ 6 . お わ りに と は , 皮 層 組 織 の 柔 軟 さ を 示 す も の で あ り, 今 後 の 研 究 の 進 展 が 期 待 さ れ る。 植 物 根 系 の 形 質 の 中 で 直 径 は 重 要 な ′くラ メ ー ク ー で あ る に も か か わ ら ず , 直 径 を 測 定 した 報 告 は , 長 さ や 重 量 5 .根 の直 径 変化 の意義 と 比 較 して 圧 倒 的 に 少 な い 。 板 長 測 定 の よ う に 簡 易 な 測 定法 が 開 発 さ れ れ ば , 間 違 い な く直 径 に 関 す る デ ー タ の これ ま で 概 説 した よ うに , 土 襲 の 物 理 的 環 境 に 応 じて 蓄積 が 進 む で あ ろ う。 現 在 の と こ ろ は , そ の 測 定 に 多 大 穂物 楓 は 肥 大 や 収 縮 を す る が , そ の こ と が 板 の 生 長 に な な時 間 や 労 力 を 要 す る が , 正 確 な デ ー タ を 得 る た め に は ん ち か の 寄 与 を しで い る の で あ ろ うか 。 こ こで も こ れ ま 直接 計 測 せ ざ る を 得 な い 。 と くに , 土 壌 中 で 生 長 す る 板 で と 同 様 に 機 械 的 ス ト レ ス を 例 と して 考 え て み る 。 の養 水 分 吸 収 機 能 過 程 の 実 態 を 把 握 す る た め に は , こ の 伸 長 す る 板 の板 端 近 傍 に お い て 板 が 肥 大 す る こ と に よ っ て , 土 壌 の 携 械 的 ス ト レ ス が 緩 和 さ れ る と い う仮 説 が A b 血 11a ら ( 19 6 9 ) に よ っ て 提 出 さ れ た 2)。 こ の 仮 説 の 点は 避 け て は 通 れ な い 。 そ して , よ り 多 くの 研 究 者 が 直 径の 測 定 を す る こ と に よ っ て , 簡 易 な 測 定 法 が 開 発 さ れ る こ と が 望 ま れ る。 内容 は, 機 械 的 ス トレ スが 大 きい部 位 で は, 1) まず 分 裂帯 に お い て , 板 軸 に 対 し て 縦 方 向 の 伸 長 生 長 が 抑 制 さ れ 引用 文 献 次 に2 ) 横 方 向 の肥 大 生長 が行 わ れ ,3 ) 扱 が肥 大す る こ と に よ っ て 土 壌 粒 子 が 移 動 し, 板 端 部 の 周 辺 の 土 壌 の機 械 的 抵 抗 が緩 和 さ れ 4 ) そ して再 び縦 方 向 の伸 長 1 ) A b bas A l − A n i , M . K . , a n d h n uence of growing tem匹rature On the growth 生長 が 開始 され ,機 械 的抵 抗 の高 い土草 城 まで 板 が伸 長 and する 。 上 記 の 1 ) か ら 4 ) の サ イ ク ル が 繰 り返 さ れ , 土 壌 Sy S te m S , J . E x p . B o t .,3 4 (1 4 9 ) , p p 1 7 2 0 … 1 7 30 の 機 械 的 抵 抗 に 抗 して 扱 が 伸 長 す る と い う も の で あ る 。 さ らに 彼 らは ,板 の肥大 生 長 が板 端 の下 方 の 幾 械 的抵 抗 m o r p h o l o g y R eece :T h e g ra n u lar り付 けた もの で あ る。 この 装 置 に よる測 定 の結 果, 先 の c e r e a l s e e ( 19 8 3 ) レー タ ー 」 と い う貴 人 硬 度 計 を 作 成 し た 。 こ れ は , 貫 入 ルす る こ と に よ っ て 膨 張 と 収 縮 が 可 能 な ゴム 製 の 袋 を 取 o f 2 ) A b d a lla , A . M ., D . R . P . H e tt ia r a tc h i a n d を緩 和 す る と い う仮 説 を 検 証 す るた め に , 「板 貫 入 シ ミ ュ 硬度 計 の コー ソ の 直 上 部 の ロ ッ ドに , 水 圧 を コ ソ トロ ー A . R . m e c h a n i c s o f 2 3 6 −2 4 8 (1 9 6 9 ) re sp o n se s o f s e m i a r i d g r a s s e s : Ⅰ . T かし, そ の 後 , こ の こ と を さ ら に 追 求 した 論 文 は 提 出 さ a b s o rp tio n ,A u s t . J .A g ric .R e s .,2 6 ,p p 4 2 3 − 4 3 6 大の 生 長 圧 (M a x im u m Root Growth Pressure)は, 植物 種 や 同 一 の 種 内 の 品 種 間 で 大 き な 変 異 を 示 す こ と が 知ら れ て い る 詔)。 こ の 単 位 面 積 当 りの 生 長 圧 と 板 の 直 径 g R e s . 3 ) C h r ist ie , E . K .a n d J . M o o r b y ‥P h y s io lo g ic a l O f p h o sp h o ru s supply on grow山and phosphorus 扱 が 機 械 的 抵 抗 に 抗 して 発 揮 し得 る 単 位 面 積 当 りの 最 r o o t m e d i a , J . a g r i c . E n g n g 仮説 を 支 持 す る結 果 が 得 ら れ つ つ あ る と して い る2)。 し れて い な い よ う で あ る 12)。 R . K (1 9 75 ) 4 ) C o le , P . J. an d A . M . A I s t o n : E f b c t t o n ro o ts ,P la n t S o i l , 4 0 , p p 2 4 3 − 2 4 7 ( 1 9 7 4 ) 5 ) E a v is , B .W a b s o r p t i o n o f d e h y d r atio n .:S o il p h y s ic a l c o n d itio n s の間 に は 一 定 の 関 係 は み ら れ な い よ う で あ る が , M is ra S e e d lin g ら (1 98 6 ) は , 板 の 直 径 が 大 き い ほ ど 最 大 生 長 圧 そ の も im p e d a n c e ,a e ra tio n r o o t o f c h l o r i d a f k c t i n g g r o w t h : Ⅰ . M e c h a n a n d m o i s t u r e a v a i l a b 4 2 土葬 の物 理 性 第 腿 号 (1993) a s in flu e n c e d le v e ls in b y a b u l k d e n s i t y s a n d y l o a m arens ista d n c em o ai ns dt u r r o e o t 6 13 − 6 2 2 (1 9 7 2 ) fie ld M t., Te at r e l a t i o n s h1 8)Ii i p jim ba e, wJ. e su n m i an d Y.Kono:Ⅰおvelopment t h e a n d t h e s t u d y r a t e u s i n g o f r o o t O f p r a o ld ie fv ei rc ae t if oo nr : ea s t i m a t i n g c i t r u s r o O of t ts ht eo c sk o s i ,l Ni ne w t h e P h y to l .,1 18 , p p 6 3 − 6 8 (1 9 9 1 ) B io l.,2 8(2 ), p p an d W ile y & S o n s ,N e w York,pp525,(1965) 8 ) F itte r ,A .H .:E ffe c t s o f エ o Ji〟∽ o f f r o m P g r g 乃托 g in o t h e r soil,Plant s p e c i e s 1 7 7 − 18 9 ( 19 7 6 ) 9 ) F itt e r ,A .H .:F u n c tio n a l s ig n ific a n c e m o r p h o lo g y 39o3 − n 4 0 2 r(19 o 8o7 ) t m a n d r o o t a iz e r o o t by o f s y s t e m g r o w t h P . S t a m p : I n t e r n a l r o o t t e m p e r ag te n uo tyr p ee ,A n an . nB odt ., 70 , pp a r c 12 h 5【 i t1 2e8 (19 c t 9 2u)r e , I n : 直 径 の 変 化 に つ い て , 日作 紀 , 4 7(4),p p 6 2 9 − 6 3 6 S ニk n tific P u b lic a tio n s , L o ndo n , p p 87 − 1(光 (19 粘 ) ( 19 7 8 ) 1 0 )G e ra r d , C , J ., H . C . M e h ta E . H i n o j 2 o2 ) s川 a 田信 : R一郎 o o,佐 t 々木 修, 山 崎 耕 宇 :水 稲 板 に お け る a n d 分 枝 の 様 相 , と くに 冠 根 の 直 径 と 分 枝 と の 関 係 に つ in a clay soil,SoilSciリ114,pp37−49 い て , 日作 紀 , 49(1 ), pp (19 7 2) on r o o t o f l O 3 − 1 1 1 ( 19 8 0 ) m e c h a n i c a l 2i 3 ) m pM ea cdd ua 汎n J c.H eリ A . W ild ,M . J .H o p p e r and M.S. g r o w t h , P h D T h e s iD hs a n,o a U:En ffe i c ts v e ro sf i tt ey m po ef r a t u r e R e a d in g ,( R u s s e ll ,R .S . ( 3 2 ) よ り 引 用 ,p p of 1 7 0 ) ( 19 7 4 ) M ea s u re m e n t s o n oil㌍ed rape and brley grown 1 2 ) H e ttia ra tc ll i ,D ,R .P . :S o il c o m p a c t io n p la n t r o o t in a n d A . W a l k e r , T h e ‥H s e e d lin g .M r o o t s p t o n s o l u t i o n , P l a n d o f a n d A . M . s t r o n g d i f f e r e n t 2 5 ) M isr a , R . K ., A . R . D e x te r m e t a x y l e m i n w Mh ax e im a utm p r i m a r y p la n t s o p l a n t s a n d A ・ M ・ A I s t o ra ox oi ta sl a an nd d ri at ds i a l g r o w t h r o o t s , P l a n t S o i l , 9 5 , p p 3 1 5 − 2 6 ) M o r ita ,S ., S .T h o n g p ae , J .A t光 ,T .N a k am o to and 1 66 (19 9 1 ) 1 4)H u ck , M . G ., B . K lep per an d H . M . T ay lor :D ium al v ar iat io n in r o o t 園 芸 ,67 帥 , pp l151− 1156 (1992) a n d t h e f o r r o o t s y s t e m 1 30 − 13 8 ( 1 99 1 ) ., Y . K ono m e a s ( 19 9 2 ) 2 7) N akam oto , T .:D evelopm en t o f r o o t i n g s t r u c t u( 19 r 8e9 )s o f f o u r 2 8 ) 中 元朋 美 , 坂 本 晴一 , 下 田 和弘 キ ビ, c e r e a l 松 崎 昭 夫 :ア ワ, トウ ジ ン ビ エ お よ ぴ ト ウ モ ロ コ シ の 根 系 の 比 a n d J . T a t s u m i : M較 研 u 究 t , u 日 a 作l 紀 , 5 8 (4 ) ,p p 5 3 0 − 5 3 4 (19 8 9 ) r e lat io n sh ip t治tWeen patternS Of soilI光netration m a i z S c i . , 6 1 ( 1 ) , p p l O l Y . K o n o : I n t e r s p e c i fc oirncplant,Jpn.J.Crop d i f f e rSciり58(4),pp648−652 e n c e s sp 虻ie s as a触cted bysoilcompactionJpn・J・Crop 5k i., 6 0( 1),p p b r a n c h i n g i n ” an PB hrany ch s iin go in l de . x4” 5 d, p mp e t h o d s ro o t le n g t h , J p n .J .C r o p 5 29 − 5 3 0 (19 7 0 ) 1 6 ) Iijim a , M K . Y a m a z a k i :R o o t d i a m e t e r , P l a n t 1 5 )巌 嶋 盛 雄 :根 の生 長 と土壌 の機 械 的 抵 抗(1) ,農業及 1 7 ) Iijim a , M n u t r i e n t o n S o il,1 3 5 ,p p 3 1 − 4 1 (1 99 1 ) .T a y lo r and B.L.McMichael h y d r a u lic consequence,Ann.Botリ67,pp163− of r e l e v a n t n e Ltr aotion n d o o n f , p v p e r y R o y a l S o cA iIstoa n t:yP e, c t s of temperature on the development of n o w i n g g r o w t h 2 4 ) M a te r e c h e r a , S . A ., A .R . D e x te r 誠 一 4 7 (1 9 9 0 ) 1 3 ) H u a n g ,B .R r o o t g r o w t h , I n : S o i l p r 3o2 1d−u3 3 c2 ( t 19i8 6v)i t y p o llu tio n ,(E d s . ) D . J .G r e e n w o o d , P . H .N y e an d a seedlings(Zgα∽αプぶエ.)asinfluenced n tte r , D . A 放in so n , D . J. R ea d , M . B . U sh e r , B lac k w e ll 1 1) G oss , M . J .:E ffe c ts s e v e s o i l , ( E d s . 2)1 ) A川 .田信 H . 一 郎 ,松 井 重 雄 :水 稲 冠 板 の 伸 長 に と も な う E c o lo g ic a l in te r a c tio n s in grow th o f a n d Of上β地肌肋L.,NewPh幻01.,105,pp 2 0 ) K ie l , C . an d Soil,45,pp p e n e b o x , E n E . Ⅰ . N e w m a n : M o r p h o l a n a t o m i c a l e f f e c t s s u t pI℃ p rOOt l yS n u t r i e n t r o o t 4 1 − 5 1 (1 9 9 0 ) 1 9) Ju p p , A . P , an d 7 )E sau , K .:A n atom y ofseed plants,2nd ed.,わhn c o m p e titio n B i o 53 − 6 0 (1 9 9 0 ) 6 ) E iss e n s ta t , D . M .: O n r o o t le n g th r a d i a l e x p a n s i o s o i l , P l a nu pt la n dS o ri il c ,e 3, 6E , n vp ip r o n . C o n t r o l i n 2 9 ) P e te rs o n ,W .R .a n d S.A.Bar一光r:Soybean root z o n 4 3 解説 :植 物 板 の 直 径 の変 動 と土 壌 の物理 性 m o r p h o lo g y a n d 4 3) 山 崎耕 宇 , 帰 山長 憲 :トウモ ロコ シ にお け る 1 次 限 K u p t a k e , A g r o n ・ J ・ , 7 3 , p p の 直 径 と 2 次 板 の 形 成 , 日作 紀 , 5 2(1 ) , p p 59 − 64 3 16 − 3 1 9 (19 8 1 ) 3 0 ) P itm a n , M . G .:A d a p t at io n lo w o x y g e n and ( s 山iu m o f s u p p l y r (19 o o 8 3t )s b a r l e y a n d i t s t o r e l a t i o n t o (受 稿 年 月 日 19 9 3 年 6 月 1 日) p o t a s s i u m u p tak e , P la n t P h y sio l. , 44, p p 12 ㍊ − 124 0 (1 9 6 9 ) 3 1 )R o w se , H . R . an d to w (Ⅵ 血 a t D . G o o d m a n : A x i a l r e s i s t a n c e e r m o v e m e n t i n b r o a d b e a n カ∂ α) r o o ts , J. E xp . B o t ., 3 2 (1 2 8 ) , pp 59 1 − 5 9 8 ( 19 8 1 ) 詔)R u sse ll , R . S .:P lan t root systems:Their山nction a n d in te r a c tio n w i t h t h e s o i l , M c G r o w − H i l l , L o nd on , p p 16 9 −2 18 (19 7 7 ) 3 3 )S a tte lm a c h e r , B . , H . M a r sc h n e r E ffe c ts on o f t h e t h e R . K u h n e : t e m p e r a t u r e g r o w t h p o t a to ( S oJα, 批∽ a n d a n d o f t h e r o o t i n g d e v e l o p m e n t o f z o n e r o o t s ′〃占g ro 肋 ∽ ) ,A n n .B o t ., 6 5 ,p p 2 7 − 36 (1 9 9 0 ) 3 4 ) S c h o le fie ld ,D .a n d D . M . H a l l : C o n s t r i c t e d 訂OW th of grass roots through rigid pores,Plant S o il,8 5 ,p p 3 5 ) S t o 打e ll a ,P 15 3 − 1 62 ( 19 8 5 ) .J .,R .F .S a n d s t e d ,R W . L .H y m e s :R o o t b e a n s :ⅠⅠ.M .W .Z o b e l an d c h a r a c t e r i s t i c s o f b l a c k o r p h o l o g i c a l d i 打e r e n c e s among g e n o ty p e s , C rop S c i . , 1 9 , p p 8 2 6 − 8 3 0 ( 1 9 7 9 ) 誕 ) 田 中 典 幸 :マ メ科 作 物 の板 群 形 成 に 関 す る研 究 :第 8 報 主 税 に おけ る第 2 次 肥 大 生長 とそ の 3 つ の タイ プ に つ い て , 日作 紀 , 4 0 , p p 6 9 − 7 4 ( 19 7 1 ) の 田中典幸 :マ メ科作物 の板群形成 に関す る研究 :第 9 報 側 板 の 肥 大 生 長 に つ い て, 日作 紀 ,4 0 , p p 30 6 − 3 1 0 ( 19 7 1 ) 鶉 ) 田 中 典 幸 =作 物 の 板 に 関 す る研 究 , 日作 禾已 4 3(2 ) , pp 2 9 1 − 3 16 (1 9 74 ) 3 9 ) T a y lo r , H .M . an d p re s su r e s o f L . F . R a t l i f f : R o o t c o t t o n , p e a S , a n d g r o w t h p e a n u t s , A g r o n . J .,6 1 ,p p 3 9 8 − 4 0 2 (1 9 69 ) 4 0 ) T a y lo r , H .M ., an d S . T . W i l l a t t : S h r i n k a g e o f so y l光a n rOOtS,Agron.J.,75,pp818−820(1983) 4 1 ) W illa tt ,S . T .,R .G .S tr u ss s itu r o o t a n d s t u d i e s H . M . T a y l o r : I n u s i n g n e u t r o n r a d i o g r a p h y , A g ro n .J .,7 0 , p p 5 8 1 − 5 8 6 ( 19 7 8 ) 昭)W ilso n , A . J. , A . W . R o b 打d s and M.J.Goss:E飽cts of m e c h a n i c a l i m p e d a n c e o n r o o t g r o w t h i n b arley , 肋 d g〟粥 川 Jg〃rg L.:ⅠⅠ.Effects on cell d e v e lo p m e n t in s e m i n a l r o o t s , J . E x p . B o t . , 2 8 ( 10 6 ) , p p 1 2 1 6 − 12 2 7 (1 9 77 ) o f
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