Летом 1949 г. в Велико-Анадольском учебно-опытном лесничестве (в кв. 2, 24 и 25) были проведены исследования корней дуба в 22-летних чистых и смешанных культурах.
Для этого выбирались в первую очередь такие смешения дуба с лесными породами, которые были выявлены практикой лесокультурного дела, как наиболее удачные и устойчивые для степных условий. Корневая система исследовалась и в таких типах смешения, где дуб находится в явно угнетенном состоянии и дает большой отпад. Участки с разными типами культур выбирались таким образом, чтобы они находились рядом или в непосредственной близости друг от друга. Для изучения корневых систем были подобраны следующие типы лесных культур: 1) чистый дуб, 2) дуб в смешении с остролистным кленом, 3) чистый клен, 4) дуб в смешении с желтой акацией, 5) дуб в смешении с белой акацией и 6) дуб в смешении с ясенем обыкновенным. Все шесть типов культур находились в одинаковых лесорастительных условиях.
Культуры дуба в смешении с кленом остролистным имели хороший рост, тонкие и ровные стволы; насаждение — сомкнутое, с густым пологом. Для исследований подбирались участки леса с порядным смешением пород.
Чистые культуры дуба и культуры в смешении с акацией желтой также отличались хорошим ростом, но несколько худшим, чем в посадках с остролистным кленом.
Расстояние между рядами — 1,5 м, в ряду — 1 м.
В культурах дуба с акацией желтой смешение пород чередовалось в ряду через дерево. В период исследования корневых систем акация желтая в этих культурах находилась в. угнетенном состоянии.
Дуб в смешении с акацией белой и с ясенем обыкновенным, несмотря на проводимые рубки ухода, находился в угнетенном состоянии, имел хилый вид, слабо развитую крону и корявые стволы. Рост его был почти в три раза хуже, чем в чистых посадках. Породы в этих культурах смешивались порядно, расстояние между рядами — 1,7 м. Высаженный в междурядьях кустарник выпал в молодом возрасте. После вырубки стволов акации белой и ясеня обыкновенного образовалось новое порослевое поколение, которое к периоду исследования достигло возраста 10—12 лет.
Травяной покров во всех шести типах культур почти отсутствовал.
Почва на всех участках — глинистый чернозем, мощностью от 50 до 70 см. Содержание гумуса в черноземе, по данным проф. Степанова, — от 6 до 8%.
Вскипание почвы наблюдалось на глубине 20—25 см.
Для изучения корневых систем в каждом типе культур закладывалось по две траншеи. Площадь каждой траншеи составляла от 2 до 3 м2. Траншеи копались на глубину проникновения основной массы корней, а в чистых культурах дуба — почти на полную глубину залегания корней. Для учета мелких корней по стенкам траншей брались по 6—8 проб.
Для разделения корней дуба и клена применялся раствор хлорного железа; было установлено, что 3—5-процентный раствор хлорного железа окрашивает луб и древесину дуба в синий цвет, а клена—в черный.
60—85% крупных и мочковатых корней всех исследуемых древесных и кустарниковых пород (дуба, клена остролистного, акации желтой, акации белой и ясеня обыкновенного) в 22-летних чистых и смешанных культурах содержится в верхнем 60-сантиметровом гумусовом горизонте. Особенно сильно развита сеть мелких сосущих корешков в самом верхнем 20-сантиметровом слое почвы. По мере углубления в почвогрунт количество корней, особенно скелетных, резко уменьшается.
Еще меньше корней в горизонте А — В1 (глубина 60—100 см). Этот горизонт насыщен мелкими корнями, их в 5—8 раз меньше, чем в верхних слоях почвы.
В горизонтах С1 и С2 (глубина 100—300 см) насыщенность корнями очень слабая, но более или менее равномерная; в каждом 20-сантиметровом слое почвы в этих горизонтах содержится в среднем 2—3% корней от общего веса всей корневой системы. Корни распространяются главным образом по трещинам и ходам землероев. По характеру ветвления и внешним признакам корни глубоких уплотненных горизонтов резко отличаются от корней верхних слоев почвы: тонкие корни слабо разветвлены и тянутся в почвогрунте в виде длинных нитей, поэтому поглощающая поверхность их незначительна. В готовых ходах корни сплетаются между собой, иногда образуя толстые пучки. В горизонте С3 содержится ничтожное количество корней (1—2% от общего веса корневой массы).
Корневые системы древесных и кустарниковых пород резко изменяются в зависимости от типов смешения культур.
По отдельным древесным породам эти изменения в различных смешениях характеризуются следующим образом.
В чистых посадках корневая система дуба развивается почти одинаково как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. В верхних слоях почвы от центрального стержневого корня отходят во все стороны боковые горизонтальные корни, образующие многочисленные разветвления во всех направлениях. Стержневой корень проникает в почвогрунт почти вертикально или наклонно и по мере углубления разветвляется на ряд тонких корней. Мочковатая часть корней у дуба, в сравнении с кленом остролистным и ясенем обыкновенным, развита слабо. Вес мелких корней (тоньше 1 мм) в чистых посадках составляет 10% 07 общего веса корней дерева.
Отдельные корни дуба в чистых культурах 22-летнего возраста в условиях Велико-Анадоля проникают в почвогрунт на глубину 440 см. Таким образом, средний ежегодный прирост в глубину составляет 20 см.
Большое влияние на степень развития корней дуба оказывают различные компоненты его. Наиболее сильный рост корней дуба наблюдается в смешении с остролистным кленом, несколько слабее — в чистых культурах дуба, еще слабее — в смешении с желтой акацией. Весьма слабый рост корней дуба отмечается с акацией белой и самый слабый—с ясенем обыкновенным. Так, если вес корней в метровом слое почвы, приходящийся в среднем на 1 дуб в чистых культурах, принять за 100%, то в смешении с остролистным кленом он составит 123%, с акацией желтой — 90%, с акацией белой — 40% и с ясенем обыкновенным — 14%.
Количественный учет корней дуба в разных смешениях по 20-сантиметровым слоям почвы показывает, что его корневая система более равномерно распределяется в почвогрунте в сочетании с кленом остролистным. Корни дуба в этом типе смешения глубже проникают в почвенные слои и, таким образом, по сравнению с чистыми культурами дуба более полно используют объем почвогрунта. Если в чистом насаждении дуба в первом верхнем 20-сантиметровом слое почвы содержится 49% от общего веса в метровом слое мелких и мочковатых корней, во втором —28% и в третьем — 12%, то в смешении с остролистным кленом соответственно: 33, 25 и 27%.
Корневая система клена также сильнее развивается в смешении с дубом, чем в чистых культурах; вес корней клена в сочетаниях с дубом на 24% больше, чем в чистых насаждениях.
Распределение в почвогрунте корней дуба в смешении с желтой акацией занимает промежуточное положение между распределением дуба з чистой культуре и в культуре, смешанной с кленом остролистным.
Следовательно, клен лучше других из исследованных пород способствует развитию корневой системы дуба, что свидетельствует о большей устойчивости его в смешении с кленом остролистным, чем с любым другим из указанных спутников.
Плохими спутниками дуба являются акация белая и ясень обыкновенный — корневая система дуба в этих типах смешения находится в сильно угнетенном состоянии. Ясень и акация образуют чрезвычайно густую сеть тонких корней, расположенных большей частью в тех же почвенных слоях, где развиваются корни дуба. Благодаря густому ветвлению корни этих пород имеют большую всасывающую поверхность и поэтому обладают большей возможностью поглощать из почвенного грунта влагу и питательные вещества, чем корни дуба. В результате корни дуба в этих смешениях вытесняются из более глубоких почвенных горизонтов и сосредоточиваются главным образом в верхнем 40-сантиметровом слое, также густо насыщенном корнями ясеня и акации. Поэтому дуб в смешении с ясенем обыкновенным или акацией менее устойчив, чем в чистых культурах.
Уход за дубом путем вырубки ясеня обыкновенного и акации белой мало улучшает его положение, так как насыщенность почвогрунта корнями срубленных пород от этого не уменьшается. Больше того, обильно появляющаяся пневая поросль с более мощной листовой массой еще сильнее истощает и без того бедные запасы влаги в почве. Вот почему в Велико-Анадоле дуб в посадках с ясенем обыкновенным, а также с акацией белой во многих случаях погиб, несмотря на проводимые рубки ухода. В подобных типах смешения уход за дубом должен быть таким, чтобы одновременно с вырубкой деревьев отмирала и их корневая система. Только при этом условии в почвогрунте будут обеспечены пространственные возможности для развития корней дуба.
На тех же пробах, где производились раскопки корней, учитывался и вес листовой массы дуба в сухом виде. Для этого предварительно определялась общепринятым методом влажность свежесобранных листьев.
Наибольшее количество мелких корней на единицу веса листьев приходится на дуб в смешении с остролистным кленом; несколько меньше — в чистых культурах дуба, еще меньше—в смешении с акацией желтой и минимальное количество — в смешении дуба с акацией белой. Не подлежит сомнению, что устойчивость дуба понижается с увеличением нагрузки листовой массы на его корневую систему.
Анализ полученного материала позволяет сделать вывод, что развитие и строение корневой системы дуба, а также проникновение ее в глубину в различных культурах сильно меняется в зависимости от его компонентов. Это, в свою очередь, по-разному сказывается на его устойчивости в степных условиях. Поэтому при подборе спутников для дуба необходимо считаться с взаимовлиянием корневых систем разных древесных и кустарниковых пород.
Хорошее состояние и сильный рост дубово-кленовой культуры в условиях Велико-Анадоля в значительной степени нужно отнести за счет благоприятного взаимовлияния корневых систем этих пород. И, наоборот, угнетенное состояние и слабая устойчивость дуба в смешанных культурах с акацией белой, а также с ясенем обыкновенным объясняется подавлением корневой системы дуба его компонентами.