Для раскопок корней сосны и березы было выбрано три одинаковых по лесорастительным условиям участка в непосредственной близости друг от друга, но в разных типах смешения:
1-й участок — в чистых сосновых культурах, 2-й — в чистых березовых, 3-й — в смешанных сосново-березовых культурах. Культуры на всех трех участках были посажен в 1915 г.
Почва на всех участках — серая, лесная, песчаная.
Расстояние между рядами культур —1,1 м и между деревьями в рядах — 0,6—0,7 м. В сосново-березовых культурах ряды сосны чередуются с рядами березы.
Изучение корневых систем в этих культурах было интересно прежде всего потому, что смешанный сосново-березовый тип культур оказался наиболее устойчивым в условиях Бузулукского бора.
На основании количественного учета корней и их морфологического строения можно сделать следующие выводы.
1. Основная масса (65—75%) сосновых и березовых корней в чистых и смешанных 33-летних культурах содержится в верхних 50—60 см почвы. Корни в этом слое распространяются преимущественно горизонтально и, переплетаясь, образуют густую сеть. Сеть мелких поглощающих корней наиболее сильно развита в верхнем 10-сантиметровом слое почвы. С увеличением глубины количество корней в почвогрунте резко сокращается. Во втором 10-сантиметровом слое почвы вес мелких корней в чистых сосновых и смешанных сосновоберезовых культурах по сравнению с первым 10-сантиметровым слоем сократился в два раза. В горизонте В (глубина 32—104 см) вес корней, приходящихся на слой почвы в 10 см, во всех трех типах культур уменьшается по сравнению с горизонтом А—В в 5—6 раз. Особенно резко уменьшается количество корней за счет скелетной их части.
В горизонте С количество корней незначительно, и они распределяются здесь более равномерно.
2. Корни березы проникают в почвогрунт глубже, чем корни одновозрастной сосны, причем корни березы активно проникают в почвогрунт, а корни сосны в глубоких уплотненных горизонтах распространяются преимущественно по трубкам старых сгнивших корней березы или осины, а также по трещинам и ходам землероев. Если в уплотненных горизонтах почвы готовые ходы отсутствуют, то вертикальные корни сосны резко сокращаются в размерах и сходят на нет.
При раскопках корней наблюдались случаи, когда корни сосны, обвиваясь вокруг корней березы, проникали глубоко в почвогрунт.
Показан корень сосны, проникший в глубину почвогрунта на 3,5 м, спирально обвиваясь вокруг корня березы. Эти деревья росли в двух соседних рядах на расстоянии 1,6 м друг от друга.
3. В смешанных сосново-березовых культурах корневая система сосны развивается сильнее, чем в чистых сосновых. Наоборот, корневая система березы значительно сильнее развивается в чистых культурах. Вес корневой системы сосны в смешанных сосново-березовых культурах оказался на 65% больше, чем в чистых сосновых культурах, и вес корней березы в этом же насаждении был на 30% меньше, чем в чистых березовых культурах.
Исследования показали, что количество мертвых корней на 1 м2 почвогрунта в чистых березовых культурах в три раза больше, чем в чистых сосновых. Следовательно, корневая система березы растет быстрее сосновой, но вместе с тем значительная часть ее скорее отмирает. Сгнившие в почве корни березы создают благоприятные условия для развития корневой системы сосны, особенно в глубоких горизонтах. Сюда по трубкам старых корней, содержащих гумус, в первую очередь поступает вода, а вместе с ней и питательные вещества из верхних почвенных слоев.
Кроме того, корневые трубки благоприятствуют аэрации почвы. По этим готовым ходам корни сосны легко проникают в почвогрунт. В Бузулукском бору, как и в Пушкинском лесхозе, в корневых трубках глубоких горизонтов почвы содержались мощные корневые канаты. Следовательно, береза в смешении с сосной способствует развитию корневой системы сосны.
4. Корневая система березы и сосны в смешанных сосновоберезовых культурах проникает в почвогрунт значительно глубже, чем в чистых культурах. Корни сосны в чистых культурах проникают на глубину 252 см, а в смешанных — на 380 см. Корневая система березы в чистых культурах распространяется вглубь на 304 см, а в смешанных — на 402 см. Однако ни в одном типе культур корневая система не достигает уровня грунтовых вод, который находится на этих участках на глубине 620 см.
Из полученных данных становится ясным, почему в Бузулукском бору сосновые культуры в смешении с березой оказались более устойчивыми, чем чистые сосновые культуры. Чтобы выяснить, как распространяется корневая система сосны и березы в междурядьях смешанных сосново-березовых культур, был произведен учет корней тоньше 3 мм в почвенных монолитах (объемом 5000 см3), взятых корнерезом посередине между стволами в чистом сосновом и чистом березовом ряду и на середине междурядья. Глубина взятия образца — 2—12 см.
Корни сосны лучше развиваются в березовом ряду — количество сосновых корней в березовом ряду на 28% больше, чем в сосновом, тогда как количество березовых корней по мере приближения к сосновому ряду уменьшается. Таким образом, эти данные также подтверждают, что корневая система березы создает благоприятные условия для развития корней сосны. Этому способствуют и опавшие листья березы.
Для определения отношения корней к листовой массе (хвое) в чистых и смешанных культурах сосны был произведен учет хвои со средних модельных деревьев, расположенных на границе траншеи.
Большее количество корней на единицу веса хвои приходится в смешанных сосново-березовых культурах. Это также свидетельствует о большей устойчивости смешанных культур сосны по сравнению с чистыми.
В развитии корневых систем сосны и березы в условиях Бузулукского бора имеются и некоторые индивидуальные особенности.
Стержневые корни сосны проникают в почвогрунт почти вертикально. Они тянутся вглубь в виде длинных тяжей, от которых ответвляются короткие боковые корни (длиной 5 — 12 см) с густой сетью мелких корней. Характерно, что корневые тяжи, иногда длиной в 1—2 м, проходят в почве без всяких ответвлений. В глубоких горизонтах они заканчиваются мутовкой густых мочек. Количество мелких корней у сосны меньше, чем у березы; вес их составляет 9,2% от общей корневой массы.
Корни березы характеризуются сильно развитой густой мочкой. Корневые мочки состоят из тонких нежных корешков светлосерого цвета, причем мелкие корешки ветвятся преимущественно в горизонтальном направлении. Крупные корни березы в виде длинных тяжей глубоко проникают в почвогрунт. На этих корневых тяжах через определенные расстояния (30—80 см) образуются мощные пучки мочковатых корней. Корни березы активно проникают в уплотненные горизонты, достигая в 33-летнем возрасте глубины 3,5—4,0 м. Корневые тяжи в глубоких горизонтах, как правило, заканчиваются развитой мочкой в виде зонта. В условиях Бузулукского бора на серой песчаной почве береза первой осваивает глубокие почвенные горизонты.
Одновременно с учетом корней древесных пород учитывались также корни травянистых растений, главным образом злаковых трав — вейника и зубровки. Исследования показали, что основная масса (65—80%) их корней развивается в самом верхнем 20-сантиметровом слое почвы. В почвогрунт корни этих злаков проникают на глубину 100—150 см. Наименьшее количество корней травянистых растений наблюдается в чистых сосновых культурах. Здесь количество корней травянистых растений на единице площади в два раза меньше, чем в чистых березовых культурах.