С 1952 по 1955 г. в Колодищанском лесничестве исследовался рост корневых систем древесных пород в зависимости от типов смешения. Объектами изучения являлись специально заложенные опытные культуры в чистых и смешанных вариантах и производственные посадки. Все исследуемые участки находились примерно в одинаковых почвенных условиях и были расположены близко друг от друга. Почва дерново-подзолистая, развивающаяся на легком лессовидном суглинке.
В 1952 г. для изучения роста подземных органов были заложены следующие типы лесных культур: 1) чистая культура липы, 2) липа в смешении с дубом, 3) чистая культура дуба, 4) дуб в смешении с кленом остролистным, 5) чистая культура клена остролистного, 6) дуб с подсевом люпина, 7) чистая культура люпина, 8) сосна с подсевом люпина, 9) чистая культура сосны, 10) сосна в смешении с акацией желтой, И) чистая культура акации желтой, 12) чистая культура лиственницы, 13) лиственница в смешении с елью, 14) чистая культура ели.
Каждый тип культур закладывался в шестикратной повторности: три путем посева и три путем посадок. В смешанных культурах породы размещались в шахматном порядке. Все типы культур высаживались в двух вариантах: густые и редкие. Расстояние между делянками 3 м. Посадочный материал подбирался однородный.
За опытными культурами велись систематические наблюдения: ежегодно учитывался отпад растений, определялся их прирост по высоте и диаметру. В 5-летнем возрасте в культурах были исследованы корневые системы. При этом определялись количество корней на единицу площади насаждения (по весу), степень развития, соотношение надземных и подземных частей растения, проникновение корней в глубь почво-грунта и т. д.
Из приведенных данных видно, что в большинстве случаев в чистых посадках отпад растений был больше, чем в смешанных. Например, отпад лиственницы в чистых культурах был на 14,8% больше, чем в смешении с елью, акации желтой на 44,4%, чем в смешении с сосной. Однако в культурах с люпином наблюдалась обратная картина. Здесь значительно больший отпад отмечался в культурах сосны и дуба с люпином. В остальных типах разницы в отпаде растений между чистыми и смешанными посадками за 5-летний период не наблюдалось. У ряда типов смешанных культур — у дуба с липой, клена с дубом, лиственницы с елью — рост надземных и подземных частей происходил значительно лучше, чем в чистых посадках. Средний вес одного растения в 5-летних смешанных посадках оказался во многих случаях на 20—30% больше, чем в чистых.
Следовательно, древесные породы в указанных смешениях взаимно способствуют развитию корневых систем и надземных органов. Увеличение корневой массы в ряде случаев смешанных культур происходило более интенсивно за счет увеличения тонких корней, что очень важно для продуктивного роста культур.
Исследования показали, что многолетний люпин при совместном произрастании с сосной и с дубом сильно угнетает эти породы, причем угнетение наблюдалось главным образом со стороны корневых систем, так как надземная часть люпина, затенявшая саженцы, периодически срезалась. Количество корней сосны, приходящееся в среднем на одно растение, в смешанных культурах с люпином было в 3 раза меньше, чем в чистых посадках. Соответственно корневым системам уменьшался и вес надземных частей этих растений. Однако, по данным Б. Д. Жилкина (1951), многолетний люпин в смешении с сосной в более позднем возрасте оказывает положительное влияние на рост сосны.
Учет корней по 10-сантиметровым слоям почвы свидетельствовал о том, что в смешанных культурах корневые системы распределялись в почво-грунте более равномерно, чем в чистых. Однако основная масса (70—80%) корней как в чистых, так и в смешанных посадках находилась в верхнем 20-сантиметровом слое почвы.
Взаимодействие подземных и надземных органов в чистых и смешанных посадках наиболее ярко характеризует общая продуктивность этих культур с единицы площади насаждения. В большинстве случаев в смешанных культурах накопление органической массы на единицу площади насаждения на 20—60% больше, чем в чистых посадках.
Химические анализы перегнойного горизонта почвы также показали, что под смешанными культурами часто создаются более благоприятные условия для питания растений, чем под чистыми; здесь больше накапливается гумуса, поглощенных оснований, подвижной фосфорной кислоты и калия.
Полученные данные о росте и развитии надземных и подземных органов в чистых и смешанных посадках в Колодищанском лесничестве согласуются с выводами, сделанными нами при исследовании культур в Ивантеевском лесопитомнике. Одновременно с опытными культурами исследовался рост корневых систем в чистых и смешанных посадках на производственных площадях.
Изучались чистые культуры ели, сосны, смешанные сосново-еловые и сосново-березовые. Возраст культур 18 лет. Смешение пород в сосново-еловых культурах порядное. Сосна и ель в смешанных сосново-еловых культурах имели несколько лучший рост, чем в чистых посадках.
Сосна и ель в сосново-еловых культурах развивают более мощные корневые системы, чем в чистых. Слабый рост корней наблюдается у ели в смешении с березой, однако уменьшение корневой массы здесь происходит в основном за счет крупных корней в верхних горизонтах почвы, насыщенность же корнями более глубоких горизонтов, наоборот, увеличивается. Например, количество сосновых корней, приходящееся на одно дерево, в сосново-еловых культурах было на 32,3% больше, чем в чистых; масса же тонких корней увеличилась по сравнению с чистыми на 78,0%. Мочковатая часть корневой системы ели по сравнению с чистыми посадками в этом же смешении оказалась на 8,9% больше. Кроме того, корни сосны и ели в сосново-еловых культурах проникают в почво-грунт на 40—60 см глубже, чем в чистых, и распределяются в почвенной толще более равномерно.
Так, если в чистых культурах сосны в первом 10-сантиметровом слое почвы содержится 70% корней, во втором — 18 и в третьем — 7% от общей их массы, то в смешении — соответственно 57, 22 и 9%. Корни ели в смешанных культурах сильнее развиваются в верхнем горизонте. Такое распределение корней сосны и ели в смешанных культурах обеспечивает более полное использование объема почвы.
Аналогичные данные о росте корней ели и сосны в смешанных культурах были получены нами и в Учинском лесничестве Московской области. Рост корней ели в смешении с березой резко сокращается главным образом за счет крупных скелетных корней. Количество же тонких корней, приходящееся на одно дерево, как в чистом насаждении, так и в смешении остается примерно одинаковым. Однако вес мелких корней ели по отношению к общей массе в смешанных культурах почти в. два раза больше, чем в чистых посадках. Корни ели в смешении с березой проникают в почво-грунт в два раза глубже (2,4 м), чем в чистых (1,2 м). Это свидетельствует о том, что береза способствует развитию корней ели в глубь почво-грунта, особенно в уплотненных горизонтах.
Таким образом, береза в молодом возрасте (примерно до 20 лет) подавляет развитие корневых систем ели и сосны, особенно если в составе насаждения ее свыше 30%, но в дальнейшем она создает благоприятные условия для продуктивного роста сосновых и еловых насаждений.