В 1948 г. в опытном лесничестве Бузулукского бора изучались корневые системы сосны обыкновенной и березы бородавчатой.
Исследованием корневых систем древесных растений в Бузулукском бору занимались также А. П. Тольский (1904, 1905, 1907, 1911, 1913), В. Н. Сукачев (1931), А. И. Ахромейко (1950), И. Н. Рахтеенко (1949), Е. Д. Годнев (1950) и др. Особенно большое внимание изучению корневых систем уделил А. П. Тольский. На основе многолетних исследований он вскрыл ряд интересных закономерностей, характеризующих рост и развитие корневых систем сосны в зависимости от экологических факторов среды. А. П. Тольский внес большой вклад в науку о лесе. Многие положения, установленные им, признаются и в настоящее время.
Бузулукский бор является очень интересным объектом для изучения древесной растительности. Он расположен в лесостепной зоне на границе Куйбышевской и Оренбургской областей. Климатические условия его характеризуются следующими показателями. Средняя годовая сумма осадков равна 470 мм, причем основная их масса выпадает зимой. Лето здесь сухое и жаркое. В период вегетации осадков выпадает недостаточно (120—170 мм). Температурный режим отличается значительными колебаниями. Максимальная температура воздуха летом достигает + 42° С, а зимой она опускается иногда до — 46°. Вегетационный период продолжается 5—6 месяцев. Относительная влажность воздуха в летние месяцы часто опускается до 20%, зимой она держится около 80%.
Особенно неблагоприятно на растительность Бузулукского бора влияют юго-восточные суховеи, сопровождаемые горячими потоками воздуха. Почвы в бору серые или темно-серые, слабо оподзоленные, преимущественно песчаные или супесчаные. Из лесных насаждений преобладают сосновые. Наиболее распространенным типом леса является мшистый сосняк пологих всхолмлений и равнин.
Для исследования корневых систем мы выбрали чистые 33-летние посадки сосны и березы и чистые посадки сосны 12-летнего возраста разной густоты (4100 и 7000 стволов на 1 га). Изучаемые участки культур входили в группу типа мшистых сосняков. Для раскопок корней были заложены четыре пробы: 1-я и 3-я в 33-летних культурах (кв. 162) и 4-я и 6-я в 12-летних (кв. 221). Почва на пробах 1 и 3 серая, слабо оподзоленная, песчаная, а на пробах 4 и 6 темно-серая, слабо оподзоленная, песчаная. Уровень грунтовых вод на всех пробах 5—6 м. Рельеф слабо волнистый.
Культуры в момент раскопок находились в удовлетворительном состоянии и имели равномерно сомкнутый полог. В сосновых посадках преобладал мертвый покров, в березовых — редкий травяной покров главным образом из вейника и пырея.
Для раскопок корней на каждой пробе закладывалось не менее трех траншей, которые рылись, как правило, на глубину проникновения корней. Метод исследования корневых систем был тот же.
В условиях серых и темно-серых лесных почв корневые системы проникают в почво-грунт почти в два раза глубже, чем в условиях подзолистых почв Московской области и Белоруссии. На серых почвах в верхнем 20-сантиметровом слое залегает только 35—40% всех корней, а на подзолистых почвах Белоруссии в этом слое сосредоточивается около 75—85% всех корней. Массовое залегание корней на серых почвах наблюдается до 60—80 см.
Древесные породы в условиях Бузулукского бора развивают более мощные корневые системы, чем в Московской области и Белоруссии. Корневые системы растений в бору осваивают значительно большее пространство почвы как в ширину, так и в глубину, распространяясь по почвенным горизонтам более равномерно. Максимальное количество корней в большинстве случаев содержится во втором 10-сантиметровом слое почвы. Верхний 10-сантиметровый слой из-за сильного иссушения почвы малоблагоприятен для роста корней.
Исследования показали, что в густых посадках корни сосны проникают в почву глубже, чем в редких. Так, в 12-летних культурах при малой густоте (4100 деревьев на 1 га) корни проникают на глубину 2 м, а при большой густоте (7000 деревьев на 1 га) они достигают 3,5 м глубины. Очевидно, густые посадки ограничивают рост корней в верхнем горизонте, поэтому растения в поисках влаги и питательных веществ вынуждены развивать корневые системы в глубь почво-грунта. Важно отметить, что количество корней на единицу веса хвои в густых культурах на 50% больше, чем в редких. Это объясняется тем, что в редких посадках травяной покров более мощный и сильнее угнетает корневые системы сосны, чем в густых насаждениях. Рассмотрим корневые системы отдельных древесных пород.
Сосна обыкновенная. Общий габитус ее корневой системы в условиях Бузулукокого бора примерно такой же, как и в Белоруссии. Однако корневая система развита сильнее во всех направлениях. Стержневой корень в большинстве случаев хорошо выражен. На глубине 40—70 см он имеет от 2 до 4 разветвлений, которые на глубине 90—120 см заканчиваются густой щеткой мелких корней. Кроме того, от горизонтальных корней на расстоянии примерно 1 м от ствола отходит множество вертикальных. Они тянутся в глубь почво-грунта в виде длинных канатов, от которых в свою очередь ответвляется большое количество тонких корней длиной 5—12 см.
Горизонтальное направление корней у сосны также сильно развито. В 12-летних культурах ее корни отходят от ствола на 3—4 м, а в 33-летних — на 4—5 м. Они имеют многочисленные разветвления, переплетаются во всех направлениях, образуя в верхнем горизонте густую сеть. Нарастание корней сосны в условиях бора протекает довольно энергично. Вес корневой системы в 12-летних культурах был почти в 1,5 раза больше, чем вес корней в условиях Московской области и Белоруссии. Среднегодовой прирост корневой системы в этом возрасте 56 г (на сухой вес).
Сеть тонких корней хорошо развита. Вес их от общей массы корней в 12-летних культурах составляет 24,9%. Интенсивное нарастание тонких мочковатых корней происходит главным образом до 12-летнего возраста. В дальнейшем увеличение корневой массы идет в основном за счет скелетных корней.
В условиях Бузулукского бора корневая система сосны, как уже указывалось, распределяется в почво-грунте сравнительно равномерно. Главная масса (65—80%) корней на серых и темно-серых песчаных почвах залегает в верхнем 40-сантиметровом слое. В глубжележащих слоях количество корней постепенно сокращается. В горизонте В (глубина 30—100 см) содержится около 20% всех корней, а в горизонте С — 10—15%. Тонкие корни проникают в почво-грунт более равномерно, чем крупные.
В глубоких уплотненных горизонтах корни сосны распространяются преимущественно по трубкам старых сгнивших корней березы или осины и по ходам землероев. Если в уплотненных горизонтах почвы готовые ходы отсутствуют, то корни сосны прекращают свой рост в глубину.
Береза бородавчатая. Ее корневая система в условиях Бузулукского бора характеризуется мощным развитием и глубоким укоренением. Средний вес ее корней на 60—70% больше, чем у сосны.
Корни березы в 33-летнем возрасте здесь достигают 3,5—4 м глубины, т. е. проникают в почву на 1—1,5 м глубже, чем корни березы в условиях Московской области и Белоруссии. Она полнее сосны использует глубокие горизонты почвы. Корни березы активно проникают в уплотненные слои почвы и распространяются в почво-грунте на 50—100 см глубже корней сосны.
В горизонтальном направлении корни березы в 33-летнем возрасте отходят от ствола на 5—7 м и захватывают почти в полтора раза большую площадь, чем корни сосны. Горизонтальные корни сильно ветвятся и переплетаются, образуя густую сеть в верхних слоях почвы.
Корневая система березы распределяется по почвенным горизонтам более равномерно, чем сосны. Так, в первом 10-сантиметровом слое содержится 13, во втором — 23, в третьем — 18, четвертом — 7% корней от общей их массы, т. е. большая часть корней (61%) залегает в верхнем 40-сантиметровом слое. В последующих слоях количество корней постепенно сокращается. Таким образом, горизонт с массовым распространением корней в Бузулукском бору почти в два раза толще, чем в условиях Московской области и Белоруссии.