В процессе исследовательской работы были изучены корневые системы 1–3-летних культур дуба обыкновенного и зависимость их формирования от метода создания. Установлено, что культуры дуба, созданные посевом желудя, образуют более мощную стержневую корневую систему, проникают на большую глубину, что в будущем отразится на производительности дубовых древостоев.
Ключевые слова: лесные культуры, корневая система, метод создания, посев, посадка, стержневой корень, мочковатый корень
The dependence of roots systems of 1–3-years old English oak plantations on its formation according to the establishment method was researched during the studying. The plantations of English oak established by sowing of acorns form stronger tap root system, and penetrate deeper what influence on oakery productivity.
Key words:forest plantations, root system, method of establishment, sowing, planting, tap root, fibrous root
Введение. Вжизни растений корневая система играет исключительную роль. Она впитывает и передает надземным органам воду, минеральные элементы, амино- и нуклеиновые кислоты, ферменты и т. п. Корни перерабатывая продукты лиственного обмена, синтезируют аминокислоты и их азотные соединения. Изучением строения и развития корневой системы дуба обыкновенного занимались многие ученые: А. И. Ахромейко [1], П. П. Похитон [10], П. С. Погребняк [9], А. Г. Солдатов [12], И. Н. Рахтеенко [11], М. И. Калинин [5], Н. Н. Гузь [4] и др. В чистых насаждениях дуб развивает более глубокую корневую систему, но масса мелких корней в смешанном насаждении больше, чем в чистом [1, 11]. В чистых культурах дуба, благодаря накоплению корней в верхних горизонтах почвы, наблюдается неполное использование влаги, питательных и других элементов, необходимых для роста деревьев. Смешанные культуры дуба, корни которых глубоко проникают в почву, используют больший объем грунта, который является одним из основных факторов, определяющий оптимальную производительность смешанных дубовых культур, по сравнению с чистыми. Дуб формирует корневую систему, которая глубоко проникает в почву и способствует его выживанию во время засух. По утверждению Н. Н. Гузя [8], отсутствие стержневого корня у высаженных растений дуба приводит к ослаблению биологической устойчивости древесины, а также способствует его усыханию. Дуб обыкновенный в первые годы своей жизни интенсивнее формирует корневую систему, чем надземную часть. Благодаря этому в 4–5-летнем возрасте корни дуба занимают 80–89 % от всей массы растения. Начиная с возраста 6–7 лет, происходит более интенсивное нарастание надземной части дерева, чем корневой системы. По данных М. И. Гордиенко [3], посевы дуба имеют более глубокую корневую систему, чем насаждения, созданные посадкой. Однако саженцы образуют более мощные горизонтальные корни и используют больший объем почвы для своего питания по сравнению с сеянцами. По мнению А. О. Бондаря [2], посев исключает деформацию корней, которая неизбежна во время выкапывания сеянцев на питомнике и высадки их на постоянное место.
Методика исследования. В основу исследования корненаселенности почвы положены «Методы изучения лесных сообществ» [7]. Исследование проводилось анализом особенностей корневой системы 1–3-летних культур дуба обыкновенного, созданных посевом и посадкой на свежих срубах, при схеме создания 6 х 0,5(0,7) м, на темно-серых лесных почвах лесостепи Украины. При исследовании корневых систем 1–летних культур дуба применяли метод полной раскопки. Для исследования корневых систем 2–3-летних растений использовали метод траншей. Эти методы позволяют определить морфологические особенности и возрастные изменения в подземной части растений, распределение корней по генетическим горизонтам почвенного профиля, наличие ярусов корневых систем, распространение в глубину стержневого корня и горизонтальное распространение корней, площадь и объем питания дерева.
Результаты исследования. Проведя раскапывание корневой системы однолетних культур, созданных посевом и посадкой, стоит отметить, что уже в первые годы жизни растений наблюдаются различия в строении корневой системы. Однолетние посевы формируют стержневую корневую систему и образуют горизонтальные ответвления первого порядка. Стоит заметить, что при средней высоте однолетних посевов 19,1 см корневая система имеет среднюю глубину 33,2 см с отклонениями 24–41 см. Графическое изображение глубины проникновения корневой системы в почву показано на рис. 1.
Корневая система высаженных культур существенно отличается. В первый год жизни растения достигли средней высоты 36,8 см, а корневая система — средней глубины 22,8 см с отклонением 19–28 см. Формируются корни горизонтальной ориентации, представленной корнями первого порядка с их разветвлениями. Высеянный дуб сначала формирует корневую систему, а затем надземную. Его корневая система, несмотря на разницу в биологическом возрасте в два года, хорошо разветвлена и имеет более глубокую протяжность. В год создания культур саженцы дуба не в состоянии создать болем мощную корневую систему по сравнению с посевами желудя. Посаженый дуб, имея хорошо развитую надземную часть, отдает питательные вещества на поддержание жизнеспособности и на формирование подземной горизонтальной корневой системы, но не стержневой его части.
Рис. 1. Длина корневой системы 1–3- летних растений дуба обыкновенного в зависимости от метода создания
При раскапывании 2-летних высеянных культур обнаружено, что дуб создает полностью вертикальную стержневую корневую систему. Корни дуба достигли максимальной глубины 101 см со средней глубиной проникновения стержневого корня на глубину 77,4 ± 8,3 см. Горизонтальные корни представлены корнями первого порядка и незначительными разветвлениями корней второго и третьего порядков. В культурах, созданных посадкой, корневая система хорошо развита, мочковатая, но сосредоточена преимущественно в гумусовом и элювиальном горизонтах. Стержневой корень отсутствует. Наибольшая глубина проникновения корней в почву составляет 61 см со средним проникновением на глубину 48,4 ± 4,6 см. В корневой системе преобладают корни горизонтального направления, которые представлены корнями первого- третьего порядков. Важной биологической особенностью дуба является его регенеративная способность. Это выступает залогом удачного приживления дуба после пересадки. В одно-трехлетних растений дуба с подрезанными корнями происходит восстановление каждого из них. Общая масса корней сеянцев с подрезанной корневой системой после восстановления значительно больше массы корней сеянцев без подрезания.
При исследовании корневой системы культур дуба, созданного посадкой, в возрасте 3 лет не выявлено экземпляров, которые бы сформировали стержневую корневую систему. По утверждению А. А. Бондаря [2], в трехлетних культурах формируется такая корневая система, которая в будущем мало изменяться по форме и будет только увеличиваться в размере. Корневая система высаженных растений мочковатая, стержневой корень отсутствует. Средняя глубина залегания корней 76,0 ± 6,8 см, при этом максимальная глубина проникновения отдельных корней третьего-четвертого порядка составляет 94,0 см. Стоит отметить, что средняя высота высаженных культур — 92,0 см. Основная масса корней сосредоточена в верхнем слое почвы глубиной 10–40 см. Раскапыванием трехлетних высаженных растений дуба установлено, что горизонтальные корни распространены в ширину на 46–120 см. Это корни второго порядка с разветвлениями третьего–пятого порядков.
В трехлетних культурах дуба, созданных посевом, корни достигли средней глубины 158,6 ± 11,7 см, при этом средняя высота растений составляет 105,8 см. Это указывает на более быстрый рост подземной части растения, чем надземной. Исследованиями было обнаружено, что в верхнем гумусовом слое находится значительное количество тонких горизонтальных корней, что указывает на освоение верхних, богатых питательными веществами, горизонтов. С углублением в почву корненаселеность уменьшается, вертикальные корни встречаются в небольшом количестве, а стержневые проникают в материнскую породу. Особенно развита сеть корней в верхнем 20-сантиметровом слое почвы. Максимальная глубина, на которую проник стержневой корень, составила 194,0 см. Это значит, что корни овладели верхними влагоемкими горизонтами материнской породы. По характеру размещения и внешним признакам мелкие корни на глубине отличаются от корней поверхностных слоев — они слабо разветвленные и тянутся в почве в виде шнуров, а в ходах, созданных отмершими корнями других пород, переплетаются между собой, формируют пучки. Как указывает М. И. Калинин [6], система стержневого корня формируется у 70 % деревьев дуба естественного происхождения. У высаженных культурах количество особей с выраженным доминирующим главным корнем не превышает 45–50 %. Примерно у 30 % растений дуба, созданных посевом, главный корень на глубине 40–60 см разделяется на 2–3 стержневые корни, которые после разветвления почти не отличаются по линейно-весовым характеристикам. Это подтверждается и нашими исследованиями.
Выводы.Анализом данных исследований выявлено логарифмическую зависимость между длиной корней, возрастом и методом создания культур. В результате проведенных исследований установлено, что существует значительная разница в формировании корневой системы дуба обыкновенного, созданного посевом желудей и посадкой сеянцев. Посев желудей способствует тому, что корни сеянцев в первые годы жизни занимают более глубокие слои почвы, которые лучше обеспечены влагой. Саженцы дуба не в состоянии создать более мощную корневую систему по сравнению с сеянцами. В них отсутствуют стержневые корни, что в дальнейшем развитии повлияет на их биологическую устойчивость, приживаемость и сохранения деревьев дуба обыкновенного.
Литература:
1. Ахромейко А. И. О выделение корнями растений минеральных веществ / Ахромейко А. И. — М.: Изд-во АН СССР. Сер. биол., 1936. — № 1. — С. 215–255.
2. Бондар А. О. Формування лісових насаджень у дібровах Поділля / А. О. Бондар, М. І. Гордієнко. — К.: Урожай, 2006. — 334 с.
3. Гордиенко М. И. Биологическая устойчивость дуба в зависимости от характера строения корневой системы / М. И. Гордиенко, Г. А. Порицкий // Лесоводство и лесоразведение. Науч. тр. УСХА. — 1978. — Вып. 219. — С. 7–12.
4. Гузь М. М. Кореневі системи деревних порід Правобережного Лісостепу України: монографія / Гузь М. М. — К.: Ясмина, 1996. — 145 с.
5. Калинин М. И. Корневые системы деревьев и повышение продуктивности леса / Калинин М. И. — Львов: Высшая шк., 1975. — 175 с.
6. Калінін М. І. Лісове коренезнавство: підруч. [для студ. вищ. навч. закл.] / Калінін М. І., Гузь М. М., Дебринюк Ю. М. — Львів: ІЗМН, 1998. — 336 с.
7. Методы изучения лесных сообществ. — СПб.: НИИХимии СПбГУ, 2002. — 240 с.
8. Особливості будови кореневої системи дуба звичайного та закономірності перенесення вологи у дереві / М. М. Гузь, І. М. Озарків [та ін.]. — Наук. вісник НЛТУ України. — 2009. — Вип. 19.4. — С. 7–15.
9. Погребняк П. С. Кореневі системи деревних порід у дібровах / П. С. Погребняк, М. Н. Мельник // Пр. Ін-ту лісівництва АН УРСР. — 1952. — Т. 3. — С. 32–47.
10. Похитон П. П. Распространение корней древесных и кустарниковых пород в черноземной зоне / Похитон П. П. — К.: Госсельхозиздат УССР, 1957. — 40 с.
11. Рахтеенко И. Н. Корневые системы древесных и кустарниковых пород / Рахтеенко И. Н. — М.-Л.: Гослесбумиздат, 1952. — 107 с.
12. Солдатов А. Г. Корневые системы древесных пород / Солдатов А. Г. — К.: Госсельхозиздат УССР, 1955. — 104 с.
