Наличие стержневого корня присуще всем древесным породам, однако интенсивность и продолжительность его развития, обусловленные генетическими особенностями, у отдельных пород могут существенно отличаться.
Например, в благоприятных условиях на обыкновенных черноземах с относительно достаточным увлажнением глубина проникновения стержневого корня у дуба черешчатого к 40-летнему возрасту может достигать 6—8 м, в оптимальных условиях роста стержневые корни сосны достигают 4,5—5,0 м. Стержневой корень ели хорошо выражен только до 2—3-летнего возраста, достигая глубины 30—80 см, затем его рост прекращается, он обрастает массой корневой древесины, продуцируемой горизонтальными корнями первого порядка ветвления.
Оптимальная глубина проникновения стержневых корней может значительно изменяться в меньшую или большую сторону под влиянием почвенно-гидрологических условий. При непромывном режиме почвы, в условиях глубокого залегания грунтовых вод, когда водоснабжение растений обеспечивается только за счет атмосферных осадков, глубина проникновения стержневого корня у всех древесных пород снижается.
При недостаточном количестве атмосферных осадков под влиянием капиллярно подпертой влаги, образующейся над уровнем грунтовых вод, стержневой корень может проникать на значительно большую глубину, чем в условиях оптимальной влагообеспеченности. При высоком залегании грунтовых вод глубина проникновения стержневых корней ограничивается глубиной их уровня. При этом может быть несколько вариантов влияния уровня грунтовых вод на стержневой корень. Если уровень грунтовых вод повысился в возрасте древостоя, когда стержневые корни деревьев уже сформировались, произойдет отмирание соответствующей части корней, что отрицательно отразится на состоянии отдельных деревьев и древостоев в целом. Степень такого отрицательного влияния будет тем больше, чем выше уровень поднятия грунтовых вод и чем больше возраст деревьев. В случае, когда высокий уровень грунтовых вод является стабильным, стержневой корень, достигнув соответствующей глубины, может изменить вертикальное направление роста на горизонтальное, образуя в слое почвы, вышележащем над зеркалом грунтовых вод, интенсивные разветвления, характеризуемые иногда как второй ярус корней.
Иногда уровень грунтовых вод может периодически подниматься и опускаться. При достаточно продолжительной амплитуде таких колебаний наблюдается явление, когда в период понижения грунтовых вод корни деревьев осваивают более глубокие горизонты почвы, а затем, в период поднятия уровня вод, эта часть корней отмирает.
У всех древесных пород интенсивность роста стержневого корня с возрастом меняется.
Например, у сосны обыкновенной в зависимости от группы роста средний прирост стержневого корня по длине составил в период 1—12-летнего возраста 8,3—14,6 см; 13—24-летнего — 10,4—17,5; 25—36-летнего возраста — 4,1—3,7 см.
Глубина проникновения корней в почву обеспечивается за счет постояннодействующего фактора, каким являются внутрибиологические генетически обусловленные особенности древесных пород, а также за счет комплексного влияния факторов, составляющих почвенно-гидрологические условия.
Интенсивный рост корней горизонтальной ориентации начинается после того, как стержневой корень достигает определенной для каждой древесной породы и данных почвенно-грунтовых условий глубины и развития.
Для горизонтальных корней различных групп деревьев, так же как и для стержневого корня, присущи возрастные изменения интенсивности прироста по длине.
Средний периодический прирост по длине горизонтальных корней первого порядка имеет свое наивысшее значение в 12—24-летнем возрасте. Средний прирост по длине достигает максимума в возрасте 24 лет. В 41-летних насаждениях средний прирост наиболее развитого горизонтального корня первого порядка составляет всего 24, 21 и 20 см для соответственно деревьев лучшей, средней и отстающей групп роста. Эти показатели говорят о том, что в период 31—40-летнего возраста текущий прирост в длину скелетных корней первого порядка прекращается. Аналогичные изменения интенсивности роста корней с возрастом наблюдаются также и у других древесных пород.
Другим существенным аспектом в характеристике особенностей роста горизонтальных корней первого порядка является то, что каждой древесной породе генетически свойственна своя скорость прироста в длину в одинаковых условиях почвенно-гидрологического режима. На серых лесных почвах (Западная лесостепь) большой интенсивностью роста в длину обладают горизонтальные корни сосны обыкновенной в 12-летнем возрасте. Наиболее интенсивный рост стержневых корней зафиксирован у дуба черешчатого.
Большей интенсивностью роста в длину обладают горизонтальные корны сосны обыкновенной, их средний прирост по длине составляет 34,1 см. У дуба черешчатого и липы крупнолистной он составляет соответственно 28,9 и 21,7 см. Однако средний прирост по длине стержневого корня у дуба черешчатого почти в 2,8 раза больше, чем у сосны, и в 2,6 раза больше, чем у липы (соответственно 17,5; 6,3 и 6,7 см).
На показатели интенсивности роста корней, обусловленные биологическими особенностями породы, существенное влияние оказывают почвенные условия, что будет рассмотрено в дальнейшем.
Вертикальные ответвления от горизонтальных корней появляются тогда, когда скелетные горизонтальные корни достигают соответствующей величины. Возраст появления первых ответвлений вертикальной ориентации у различных пород различен, он также в определенной мере зависит от почвенных условий, густоты насаждения и положения дерева в насаждении. Например, на дерново-подзолистых почвах Западной лесостепи в 14-летнем возрасте в смешанных насаждениях с составом 6С4Д у дуба черешчатого вертикальные ответвления отсутствуют, в то время как у сосны обыкновенной они составляют заметное относительное участие.
При увеличении до определенной степени густоты насаждения активизируется образование вертикальных ответвлений. Обычно у деревьев лучшего роста они возникают быстрее и в большем количестве.
На черноземах обыкновенных у дуба черешчатого в 10-летнем возрасте вертикальные ответвления отсутствуют. В культурах 18-летнего возраста у дерева лучшего роста (диаметр ствола 8,9 см, высота 7,0 м) суммарная длина скелетных корней составляет 215 м, из них стержневые корни со своими ответвлениями 17,8 %, вертикальные ответвления от горизонтальных корней 19,8 %, а у отстающего в росте дерева (диаметр ствола 3,1 см, высота 3,8 м) общая длина корней 36 м, из них на группу стержневых корней приходится 20,4 %. Вертикальные ответвления от горизонтальных корней отсутствуют.
Существует определенная зависимость количества вертикальных ответвлений от величины горизонтального корня. У сосны обыкновенной на каждые 100 м скелетных горизонтальных корней приходится 33—34 вертикальных ответвления.
Интенсивность роста вертикальных ответвлений такая же, как и стержневых. Однако морфологические и физиологические особенности вертикальных ответвлений предполагают возникновение их во времени значительно позднее, чем возникновение и развитие стержневых корней. В отличие от последних, вертикальные ответвления могут возникать на протяжении всей жизни дерева как образования от горизонтальных корней первого, второго и последующих порядков ветвления. В связи с этим периоды роста стержневых корней и вертикальных ответвлений по интенсивности во времени не совпадают. Стержневой корень может находиться в периоде интенсивного роста, а соответствующее вертикальное ответвление только начинать свой рост, или же стержневой корень может заканчивать период интенсивного роста в глубину, а вертикальное ответвление в это время проходит период наиболее интенсивного роста.
Конечным результатом развития вертикальных ответвлений на почвах, оптимальных для развития данной древесной породы, является достижение ими предельной глубины проникновения стержневого корня. При этом, образуясь на всех скелетных корнях горизонтальной ориентации по всей их длине, вертикальные ответвления способствуют освоению всей толщи корнедоступного слоя почвы по всей зоне расположения горизонтальных корней.
В почвенно-гидрологических условиях, характеризующихся наличием определенных препятствий для роста корней вертикальной ориентации (наличие уплотненных прослоек в виде линэ и плит ортштейна, оглеенность подстилающих пород, уплотнения, вызванные выпаданием карбонатов, и пр.), вертикальные ответвления в силу их большого количества и разбросанности по площади, занимаемой горизонтальными корнями, могут активнее, чем стержневые корни, использовать для своего развития архи-, ризо — и биотектонику почвы. Попадая в менее плотные и более богатые питательными веществами полости почвы, образованные корнями отмерших растений, кротовинами, в трещины уплотненных горизонтов, вертикальные ответвления резко увеличивают интенсивность роста в глубину, обгоняют по длине стержневой корень и занимают лидирующее положение в корневой системе.
С возрастом вертикальные ответвления достигают предельной, генетически обусловленной глубины проникновения. В период, когда прирост по длине горизонтальных корней первого порядка снизится до минимума, а основное количество вертикальных ответвлений достигнет предельной глубины проникновения, практически заканчивается освоение деревом жизненного пространства. С этого возраста у сосны I класса бонитета (50—60 лет) увеличение потребления питательных веществ и влаги из почвы может происходить только за счет более интенсивной эксплуатации занятого почвенного пространства, что обеспечивается появлением молодых корней более низкого (второго, третьего) и более высокого (пятого, шестого) порядков ветвления на корнях горизонтальной и вертикальной ориентаций. Наибольшая насыщенность корнями при этом наблюдается в зоне, близкой к стержневому корню, где в результате этого происходит массовое отрастание корней деревьев. В периферийных зонах корневой системы формируется меньшее насыщение почвы корнями, и жизненное почвенное пространство здесь может использоваться корневыми системами нескольких соседних деревьев.
Интенсивность развития вертикальных ответвлений от горизонтальных корней у различных древесных пород определяется отношением общей длины вертикальных ответвлений к общей длине всех скелетных корней.
Накопление (прирост) корневой древесины, аналогично накоплению стволовой древесины, происходит в результате прироста корня по длине и по диаметру (соответственно увеличивается площадь сечения корня).
В характере прироста по диаметру основного (стержневого) корня наблюдаются закономерности, аналогичные закономерностям прироста ствола. Это дает возможность для определения площади сечения основных корней использовать, как и для стволов, формулу круга с предварительным измерением диаметров в двух направлениях.
Более сложная форма присуща сечению корней первого порядка у их основания, т. е. в месте прикрепления к основному корню. Это связано с неодинаковой величиной прироста диаметра корня в вертикальном и горизонтальном направлениях. Прирост корня по вертикальному направлению значительно больше, чем по горизонтальному. В молодом возрасте это различие незначительно, однако уже к 9—14-летнему возрасту у сосны обыкновенной превышение вертикального диаметр>а над горизонтальным может составлять до 250 %.
В связи с особенностями роста корней горизонтальной ориентации по диаметру горизонтальные корни первого порядка уже в молодом возрасте имеют эллипсовидное строение. Площадь сечения таких корней (как уже указывалось) можно определять по формуле круга по среднему радиусу, а более точно — по формуле эллипса.
В определенных условиях уже к 20—30-летнему возрасту формируется не эллипсовидное, а доскообразное сечение корня. При таком сечений вертикальные стороны корня на значительном по сравнению с поперечным диаметром расстоянии располагаются почти параллельно.
Одной из особенностей роста корней по вертикальному диаметру является то, что рост от анатомической оси корня вниз идет значительно медленнее, чем по оси вверх. В связи с этим годичные кольца прироста древесины размещаются более плотно в нижней части от оси корня и более рыхло в верхней части.
Абсолютная величина прироста годичных колец корней в молодом возрасте может быть довольно значительной — до 8 мм.