Пихта белая, или европейская. Ареал пихты белой в пределах СССР ограничивается Карпатами и Беловежской Пущей.
Произрастает она в поясе темнохвойных лесов совместно с елью европейской. По теневыносливости пихта несколько превосходит ель. Корневая система пихты белой изучена слабо и в литературе почти не описана. Пихта белая развивает стержневой корень на глубину более 1 м. Корневая система пихты белой на бурой горно-лесной почве средней мощности представлена горизонтальными корнями первого порядка ветвления с ответвлениями четвертого-пятого порядков и хорошо развитым стержневым корнем. В общей протяженности скелетных корней горизонтальные корни занимают 99,1—99,4 %; в общей массе корневой системы относительное участие стержневого корня составляет 32,7—40,7 %. Суммарная протяженность скелетных корней пихты значительно меньше, чем у ели. Наибольшее относительное участие в общей длине корней составляют корни второго порядка. В отличие от корней ели, корневая система пихты белой имеет хорошо развитые стержневые корни длиной до 2,0 м, проникающие на глубину до 120 см, что в 3 раза больше максимальной глубины проникновения корневой системы ели европейской.
Представляет интерес сравнение строения корневых систем на бурых горно-лесных почвах с их строением на глубоких серых лесных почвах, подстилаемых суглинками, где стержневые корни пихты проникают на глубину до 150 см. Разветвленность интенсивная. В отличие от корневой системы ели, у пихты отсутствуют вертикальные ответвления от горизонтальных корней.
Площадь проекции кроны у модели пихты лучшего роста составила 3,1 м2, среднего 2,5, отстающего в росте 1,9 м2, т. е. так же, как у ели в этих условиях. Однако площадь проекции корней у пихты значительно меньше, чем у ели, и составляет соответственно 28,3; 13,4; 6,0 м2 в зависимости от группы роста деревьев. Намного меньше также и объем почвенного пространства, занимаемого корневыми системами пихты, — соответственно 12,2; 5,7; 2,5 м3. Более развитая корневая система пихты занимает меньший объем почвенного пространства, чем корневая система ели. В связи с этим увеличивается коэффициент компактности корневой системы, который составляет у дерева лучшего роста 36,6 м/м3, среднего 31,5 и отстающего в росте 30,2 м/м3 (у ели соответственно 11,6; 14,1 и 17,1 м/м3).
Ель европейская. Корневая система ели имеет свои биологические и морфологические особенности. Ель известна как порода относительно требовательная к плодородию почвы. Она хорошо растет на глубоких и среднемощных почвах, например на бурых горно-лесных в условиях Карпат. Здесь на крутых горных склонах на высоте 800—1200 м над ур. м. текущий прирост древесины в 60—80-летних древостоях ели европейской составляет 11—18 м3, высота стволов достигает 50 м. Ареал ели европейской включает северо-западные, западные и центральные районы европейской части СССР и Украинские Карпаты. Разнообразием эдафических условий в пределах такого обширного ареала обусловлены и существенные изменения в строении корневой системы ели. На глубоких супесчаных почвах ель образует достаточно глубокую корневую систему.
В условиях европейского Севера СССР на дренированных, относительно глубоких почвах корни вертикальной ориентации ели проникают вглубь на 1,5—2,0 м и более. На мелких, сильноувлажненных и тяжелых почвах ели европейской свойственна поверхностная корневая система.
Нет другой такой древесной породы, как ель, при описании корневых систем которой встречались бы такие противоречивые оценки. Причина этого объясняется относительной эфемерностью стержневого корня и способностью образовывать хорошо развитые вертикальные ответвления от горизонтальных корней.
Корневые системы ели европейской в условиях Украинских Карпат представлены хорошо развитыми скелетными горизонтальными корнями первого порядка с ответвлениями до четвертого-пятого порядков и незначительным количеством вертикальных ответвлений. Стержневой корень отсутствует, он трансформировался в утолщение длиной 10—15 см, от которого отходят горизонтальные корни.
Данные свидетельствуют о поверхностном расположении корневой системы ели, когда более 99 % длины скелетных корней приходится на корни горизонтальной ориентации, расположенные на глубине 0—20, 0—30 см.
Корневая система ели в чистых культурах 5,10 и 14-летнего возраста, I—II классов бонитета на суглинистой почве и 18-летнего возраста на серой лесной почве располагается также в верхнем 30-сантиметровом горизонте почвы, углубляясь к 14-летнему возрасту корнями горизонтальной ориентации за счет ответвлений третьего-четвертого порядков на 40—45 см. Стержневой корень отсутствует уже в 5-летнем возрасте, он трансформировался в короткое 15—20-сантиметровое утолщение, от которого отходят горизонтальные корни первого порядка. В 10- и тем более в 14-летнем возрасте положение стержневого корня обнаружить вообще не удалось, так как он полностью был покрыт древесиной горизонтальных корней первого порядка.
В 5-летнем возрасте у ели преобладают корни первого порядка, а в 10- и 14-летнем возрасте — второго и третьего порядков ветвления. Самый высокий (седьмой) порядок ветвления зафиксирован у деревьев лучшего роста в 14-летнем возрасте в количестве 0,3—0,5 % общей протяженности скелетных корней.
Глубина проникновения вертикальных ответвлений ели на серых лесных почвах составляет 1,6 м. Однако, как и на бурых горно-лесных почвах, здесь также обнаружено отсутствие стержневого корня, несмотря на наличие благоприятных условий для его развития. У пихты белой в аналогичных условиях хорошо развиты стержневые корни, проникающие на глубину 100—148 см.
Таким образом, одной из биологических особенностей ели является эфемерность ее стержневого корня, прекращающего рост в длину уже в 2—3-летнем возрасте. Эта особенность сформировалась у ели европейской в процессе филогенетического развития в горных условиях, на слаборазвитых почвах, где решающее значение для жизнеобеспеченности деревьев имеет освоение поверхностного слоя почвы горизонтальными корнями.
Корневая система ели, не обладая свойством глубоко проникать в почву, способна интенсивно разветвляться. Средний коэффициент ветвистости корней ели достигает 5,47, т. е. на каждом метре скелетного корня первого порядка образуется 4,47 м ответвлений второго и третьего порядков. По интенсивности разветвленности скелетных корней ель почти в 2 раза превосходит сосну обыкновенную и почти в 4 раза дуб черешчатый.
В отличие от других древесных пород, у ели уже в 10-летнем возрасте отсутствуют корни первого порядка с коэффициентом ветвистости 1,0, т. е. корни, не имеющие ответвлений, а наибольшее количество корней имеют коэффициент ветвистости 2,1—3,0.
Сбежистость корней ели характеризуется коэффициентами формы на относительных длинах: 0,1 — 63,6±1,3; 0,2 — 43,2±1,3; 0,5 — 24,8±0,8; 0,7 — 12,9±0,4; 0,9 — 6,4±0,3. Коэффициент объема корня (Коб), полученный по приведенным коэффициентам формы, составляет 0,01392. Этот показатель у ели выше, чем у сосны, т. е. корни ели менее сбежисты, чем корни сосны.
Интенсивность среднегодового прироста корней первого порядка ели в 18-летнем возрасте составляет по диаметру 4,6 мм, по длине 26,7 см. Площадь проекции кроны у деревьев лучшего роста в этом возрасте достигает 31,0 м2, корней 46,9 м2. Объем почвенного пространства, занимаемого корневой системой дерева лучшего роста, составляет 15 м3, среднего 8, отстающего в росте 2,8 м3. Показатель компактности корневой системы ели составляет соответственно 11,6; 14,1; 17,1 м/м3.
Сосна обыкновенная. Произрастая в широком диапазоне почвенно-гидрологических условий, сосна активно приспосабливается к их особенностям, изменяя в определенных пределах свои морфологические характеристики.
Корневая система сосны в зависимости от почвенно-гидрологических условий может иметь хорошо развитый стержневой корень, большое количество уходящих вглубь вертикальных ответвлений от горизонтальных корней, но может быть типично поверхностной на почвах с высоким уровнем залегания грунтовых вод или в засушливых условиях с непромываемым водным режимом. Благодаря этой особенности корневая система сосны наиболее часто по сравнению с другими породами используется при разработке классификаций типов строения корневых систем.
Однако при любом типе строения корневой системы сосны основная масса ее корней располагается в поверхностном слое почвы до 60 см, причем чем ближе к поверхности почвы, тем более интенсивно выражается корненаселенность.
На дерново-слабоподзолистых почвах Западной лесостепи строение корневой системы сосны обыкновенной характеризуется увеличением с возрастом относительного участия корней более высоких порядков. Для корней горизонтальной ориентации наиболее высокий порядок ветвления — восьмой, для стержневого корня — пятый. Наибольшую протяженность составляют горизонтальные корни второго порядка. В строении стержневого корня и других корней относительное участие ответвлений соответствующих порядков с возрастом изменяется. В 14-летнем возрасте наибольшее долевое участие здесь принимают корни первого, в 41-летнем — второго, в 90-летнем — третьего порядка.
Структура корневой системы сосны обыкновенной характеризуется относительным участием корней горизонтальной ориентации в пределах 52,5—71,4 %. Относительное участие стержневых корней может достигать 15,6 %, а вертикальных ответвлений от горизонтальных корней 31,9 % общей протяженности корней. С увеличением возраста суммарное количество корней вертикальной ориентации возрастает с 28,6 до 47,3 %.
Глубина проникновения стержневых корней сосны зависит от почвенно-гидрологических условий и возраста. Максимальная глубина зафиксирована на дерново-подзолистых супесчаных почвах с отсутствием признаков оглеения, где она достигает 450 см. На дерново-среднеподзолистых почвах с наличием ортштейновых прослоек или оглеенного горизонта стержневые корни в 14-летнем возрасте достигают глубины 107 см, в 41- и 90-летнем возрастах — 120 см.
Интенсивность разветвленности скелетной части корневой системы сосны средняя. Средний коэффициент ветвистости корней сосны составляет 2,53, т. е. на каждый метр скелетных корней первого порядка приходится 1,5 м второго, третьего и последующих порядков ветвления. Интенсивность разветвленности корней сосны изменяется с возрастом.
В одинаковых условиях местопроизрастания во влажной субори с увеличением возраста сосны с 23 лет до 41 года коэффициент ветвистости увеличился на 10,4 %. Наибольшее количество корней имеет небольшую разветвленность (1,1—2,0). С возрастом увеличивается относительное участие корней с более высоким коэффициентом ветвистости. Так, в 12-летнем возрасте корней с коэффициентом ветвистости более 2,0 имеется 44,3 %, в 23-летнем — 58,5, в 41-летнем — 69,6 % общего числа корней.
Сбежистость скелетных корней сосны, т. е. интенсивность уменьшения их диаметра по длине, характеризуется следующими коэффициентами формы: 0,1 — 55,4±1,15; 0,2 — 37,2±0,03; 0,5 — 20,8±0,75; 0,7 — 14,0±0,58; 0,9 — 8,3±0,45. По сравнению с другими древесными породами корни сосны отличаются наибольшей интенсивностью сбежистости.
По коэффициенту объема корня сосна занимает последнее место среди других пород, т. е. ее скелетные корни первого порядка наиболее сбежисты по сравнению с корнями других древесных пород. С возрастанием порядка ветвления сбежистость порой уменьшается, т. е. чем выше порядок ветвления, тем более полнодревесными, или более шнуровидными, становятся корни. В корневых системах 90-летней сосны коэффициент объемов корней составляет: для корней первого порядка 0,01101, второго 0,2711, третьего 0,3401, четвертого 0,4430.
Среднегодовой прирост горизонтальных и скелетных корней сосны в длину в период наиболее интенсивного их роста (до 25—30-летнего возраста) на дерново-подзолистых супесчаных почвах составляет 16,0—32,5 м. Однако в отдельные благоприятные годы прирост по длине может достигать 65—100 см. Отношение интенсивности роста стержневых корней к интенсивности роста наиболее крупных горизонтальных корней в этих условиях равно 0,44±0,008, а к интенсивности роста среднего горизонтального корня 0,70±0,02. Превышение площади проекций корневых систем над площадью проекций крон в среднем составляет 11,8±0,7.