Этот вопрос находится еще в начальной стадии изучения. Интересная работа с применением метода радиоактивных изотопов проведена американскими исследователями Дж. Э. Кунтцем, А. Дж. Райкером (J. Е. Kuntz, A. J. Riker, 1955).
Они установили, что минеральные питательные вещества и болезнетворные организмы перемещаются из одного экземпляра дуба в другой через их сросшиеся корни. Из литературных данных (И. Н. Рубцов, 1950; А. П. Юновидов, 1951; М. М. Бескаравайный, 1955 и др.) известно, что через сросшиеся корни растений одного вида могут перемещаться питательные вещества из одного растения вгдругое. Это явление можно считать установленным. Но для познания межвидовых связей у растений интересно знать, возможна ли передача минеральных питательных веществ между растениями разных видов.
В 1955 г. в этом направлении были начаты исследования А. И. Ахромейко и А. В. Савиной. Мы также занялись систематическим изучением передвижения минеральных питательных веществ из одного растения в другое при взаимодействии их корневых систем. Массовые опыты были организованы в 1955 г. в естественных условиях в чистых и смешанных культурах Колодищанского лесничества Минского лесхоза и частично в насаждениях Ботанического сада АН БССР. Исследовались древесные породы от 1- до 20-летнего возраста, произраставшие на песчаных, супесчаных и суглинистых почвах: дуб черешчатый, липа мелколистная, клен остролистный, ель обыкновенная, лиственница сибирская, ясень пенсильванский, береза бородавчатая, спирея калинолистная и некоторые виды травянистых растений.
Опыты начали с отбора на участках деревьев для последующей обработки их радиоактивным раствором фосфора. Деревья старались выбирать такие, чтобы они были несколько изолированы от окружающих растений и их листья не соприкасались с соседними растениями. Смежные растения отклоняли в сторону и закрепляли в таком положении до конца опыта. Радиоактивный фосфор в подопытные деревья вводили тремя способами: путем смачивания листьев, непосредственно в стволы через специально просверленные отверстия, через изолированные корневые мочки. Удельная активность радиоактивного раствора колебалась от 0,5 до 7 микрокюри в 1 мл.
Перемещение меченого фосфора устанавливали путем обнаружения его в отдельных частях необработанных растений. Объекты для исследования радиоактивности выбирали на разном расстоянии от обработанного дерева (от 0,25 до 6 м). Наличие меченого фосфора определялось в листьях, ветках и стволах. Для анализа пробы брали через 2—3 дня, помещали их в алюминиевые бюксы. Каждую из проб измельчали на мелкие части и высушивали в термостате до постоянного веса при температуре 105° С. После сушки пробы растирали в тех же стаканчиках специальными пестиками, причем для каждой пробы брали отдельный пестик. Для определения радиоактивности образцов из растертой массы выбирали навески по 0,2 г, которые распределяли равномерным слоем на алюминиевых подносиках. Активность образцов определяли на установке типа Б-2 при помощи счетной трубки АС-2. Радиоактивными образцами считались те, у которых показания были выше фона не менее чем на 50%. Меньшие показания рассматривались как следы. Повторность определений была трехкратная. Для получения сравнимых данных активность всех образцов исчислялась по количеству импульсов в минуту на грамм сухого вещества. При измерении учитывалась поправка на фон и радиоактивный распад.
При проведении опыта радиоактивным раствором было обработано (различными способами и в разные сроки) 156 деревьев. Вокруг последних было исследовано 474 растения, с которых взято 908 проб для определения их радиоактивности.
Введенный в растение меченый фосфор может перемещаться в рядом растущее растение не только этого вида, но и других видов при соприкосновении их корней. Так, меченый фосфор, введенный в липу мелколистную, был обнаружен на расстоянии 4 м от нее в листьях дуба черешчатого, березы бородавчатой, липы мелколистной и др. Введенный в дуб черешчатый, он был найден в соседних деревьях клена остролистного, лиственницы сибирской, дуба черешчатого, спиреи калинолистной и даже в травянистых растениях. Введенный в хвою лиственницы сибирской фосфор обнаруживался у рядом растущих елей, дубов и других пород. Перемещение меченого фосфора из одного растения в другое происходит при всех способах его введения: через листья, стволы и отдельные корни. Интересно отметить, что во многих случаях передвижение фосфора из одной древесной породы в другую происходит гораздо активнее, чем среди растений того же вида. Меченый фосфор обнаруживался в разных частях растений: в стволах, ветках и листьях. У многих из обследованных растений отмечалась довольно высокая активность. Замечено, что разные древесные породы по-разному усваивают фосфор и передают его соседним растениям. Например, при одинаковых условиях опыта перемещение фосфора из липы мелколистной в дуб черешчатый происходит интенсивнее, чем из дуба в липу или из липы в липу. Из клена остролистного в дуб черешчатый меченый фосфор также перемещается быстрее, чем из дуба в клен или из одного экземпляра клена в другой. Эти физиологические свойства отдельных древесных пород представляют большой интерес для практики растениеводства, в частности для подбора пород при создании смешанных лесных культур. Опыты показали, что при увеличении концентрации Р32 в растворе увеличивалось содержание меченого фосфора не только в обработанных растениях, но и в соседних. Очевидно, при повышении концентрации фосфора происходит более интенсивная отдача его соседним растениям через соприкасающиеся корни. Содержание меченого фосфора сильно колебалось: в одних растениях отмечалась относительно высокая радиоактивность (до 1632 имп/мин на 1 г сухого вещества), в других, рядом растущих, она отсутствовала. Иногда деревья, находившиеся дальше от обработанного объекта, имели большую радиоактивность, чем растущие вблизи него.
Процесс перемещения минеральных питательных веществ из одного растения в другое изучен пока недостаточно. Однако известно, что многие корневые системы растений при определенных условиях выделяют поглощенные минеральные питательные вещества в окружающую среду.
В 1955 г. опубликованы экспериментальные данные А. И. Ахрюмейко и его сотрудников М. В. Журавлевой и В. А. Шестаковой по исследованию суточного цикла корневых выделений у некоторых древесных пород. Ими установлено, что суточный цикл обусловлен главным образом сменой дня и ночи и вызываемыми этой сменой изменениями физиологических и биохимических процессов в растении. Периодичность фотосинтеза и ростовых процессов является главной причиной цикличности корневых выделений.
Одновременно с полевыми опытами мы исследовали передвижение минеральных питательных веществ из одного растения в другое в вегетационных сосудах. Интенсивность корневых выделений определялась по радиоактивности раствора, в который помещали корневую систему изучаемых растений. Меченый фосфор в этих опытах вводился в растения через листья или через изолированную часть корневой системы. Опыты показали, что меченый фосфор, введенный в одно растение, обнаруживался в другом, причем передвижение фосфора из одной породы в другую в ряде случаев (например, из липы в дуб, из ели в лиственницу) происходило более интенсивно, чем между растениями одного вида (из липы в липу или из дуба в дуб).
Отмечено, что перемещение меченого фосфора из одного растения в другое происходит при соприкосновении корневых систем. Если же корневые системы соседних растений не имеют контакта с корнями растения, обработанного меченым фосфором, то радиоактивного фосфора у них не обнаруживалось, хотя они иногда находились в радиусе распространения корней подопытного растения. В 15-летнем насаждении мы наблюдали перемещение меченого фосфора из одного растения в другое на расстояние 3—4 м только в тех случаях, когда корневые системы их соприкасались.
Меченый фосфор нами обнаруживался и в травянистых растениях, произраставших в зоне распространения радиоактивных корней. Так, радиоактивный фосфор мы находили в стеблях пырея ползучего (Agroipyrnm repens Р. В.) и мятлика лугового (Роа pratensis L.), произраставших под опытными дубками и кленами. Раскопки показали, что корни этих растений были переплетены с корнями деревьев, на листья которых наносился радиоактивный фосфор.
Таким образом, при определенных условиях минеральные питательные вещества могут перемещаться из одного растения в другое, причем это перемещение происходит не только через сросшиеся корни растений одного вида, как это отмечалось в работах Дж. Кунтца, А. Райкера (1955) и других исследователей, но и при соприкосновении корней разных пород. По-видимому, перемещение фосфора происходит через многочисленные контакты активных корешков и корневых волосков и, возможно, через почвенный раствор при близком расположении корней. Существенную роль в этом перемещении, очевидно, играют ризосферные микроорганизмы.
Следовательно, в смешанных насаждениях взаимное влияние пород в значительной степени обусловливается передвижением минеральных питательных веществ из одного растения в другое. Разные виды растений обладают различной способностью превращать определенные формы неусвояемых химических соединений из почвы в усвояемые. Неусвояемые одними видами растений неорганические вещества могут превращаться в усвояемые другими видами, произрастающими совместно с первыми. Поэтому межвидовые связи при определенных сочетаниях древесных пород играют более существенную роль в минеральном питании растений, чем внутривидовые. При правильном, физиологически обоснованном подборе компонентов для смешанных насаждений они взаимно могут создавать благоприятные условия для своего роста.
Перемещение минеральных питательных веществ из одного растения в другое, несомненно, играет важную роль в питании растений. Поэтому изучение вопросов питания растений имеет большое значение для практики растениеводства.