Глава 4. Методические особенности изучения корневых систем древесных растений. Сравнение данных, полученных методом бура и методом монолитов

 

Метод бура используется, как правило, для изучения тонких (поглощающих) корней, поскольку толстые скелетные корни размещены в почве неравномерно (Колесников, 1962; Красильников, 1983). Этот метод позволяет быстро и с достаточной повторностью (по сравнению с методом монолитов) отбирать пробы, вести стационарные исследования, не нарушая структуры пробных площадей. Поэтому, данный метод очень часто используется при изучении корневых систем культурных, плодовых и ягодных растений (Колесников, 1962). Кроме того, преимущества метода бура заключаются в высокой производительности, так как нет необходимости в выкапывании почвенных траншей и проведении трудоемкого отбора монолитов. В процессе работы различные авторы предлагают использовать круглые (Духанин, 1939; Надъярный, 1939; Петров, 1959 и др.) или квадратные (Шаин, Чекмарева, 1940; Шаин, 1948; Рахтеенко, 1950; Мандраимов, 1955) буры различного диаметра сечения. Иностранные исследователи, как правило, предлагают использовать стальные трубы различного радиуса с острой режущей кромкой (Ellis, Barnes, 1971, 1980; Roberts, 1976; Ford, Deans, 1977; Drew, Saker, 1980).

Несмотря на довольно продолжительное время использования буров в исследовании корневых систем древесных растений, до сих пор нет единых стандартов по диаметру используемых буров, и главное – количеству повторностей взятия образцов. Так, анализ работ иностранных авторов по изучению корневых систем древесных растений показал, что используются буры диаметром от 3,3 до 10 см, а количество повторностей составляет 2-48. Нет единого мнения по поводу повторностей взятия образцов буров и среди отечественных исследователей. По данным В.А.Колесникова (1962) 6-кратная повторность взятия монолитов позволяет получить достоверные результаты. С.С.Шаин и П.Г.Чекмарева (1940) рекомендуют 12-15-кратную повторность, К.С.Духанин (1939) считает, что повторность при взятии монолитов методом бура должна быть не менее чем 25-кратной.

С целью обоснования применимости использования бура для изучения корневых систем хвойных нами было проведено сравнение данных по корненасыщенности почвы, полученные методом бура и методом монолитов для одних и тех же пробных площадей. Исследования проводили в пределах Уфимского промышленного центра на 6 пробных площадях – по две в культурах лиственницы Сукачева (в условиях загрязнения и в контроле), сосны обыкновенной (в условиях загрязнения и в контроле) и ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) (в условиях загрязнения и в контроле).

Исследования, проведенные в насаждениях лиственницы Сукачева, показали (рис.2), что метод бура дает завышенные данные по распределению корней лиственницы по слоям почвы.

При этом в насаждениях, расположенных в условиях нефтехимического загрязнения методом бура получены наиболее близкие данные по корненасыщенности почвы к данным, полученным по методу монолитов. Различия по насыщенности почвы по слоям почвы составляют 1,08-1,53 раза в сторону превышения (по методу бура). В среднем, в условиях нефтехимического загрязнения, корненасыщенность почвы в насаждениях лиственницы Сукачева, рассчитанная по методу бура выше в 1,11 раз по сравнению с методом монолитов.

Однако сравнение доли поглощающих корней в общей массе корневой системы лиственницы в условиях нефтехимического загрязнения показало, что доля поглощающих корней, рассчитанная по методу бура (в среднем – 62,38%) почти в 2 раза выше, чем по методу монолитов (в среднем – 37,26%). А в условиях относительного контроля происходит завышение доли поглощающих корней почти в 3 раза (метод бура – 66,07%, метод монолитов – 17,84%).

Рис.2. Корненасыщенность почвы в насаждениях лиственницы Сукачева (Larix sukaczewii Dyl.) в условиях Уфимского промышленного центра, установленная по методу бура и монолитов (А – нефтехимическое загрязнение, Б – относительный контроль)

 

Исследования, проведенные в насаждениях сосны обыкновенной, показали (рис.3), что корненасыщенность почвы, рассчитанная по методу бура выше по всем горизонтам почвы, чем корненасыщенность почвы, рассчитанная по методу монолитов.

Рис.3. Корненасыщенность почвы в насаждениях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях Уфимского промышленного центра, установленная по методу бура и монолитов (А – нефтехимическое загрязнение, Б – относительный контроль)

 

Корненасыщенность почвы в насаждениях сосны обыкновенной выше как для насаждений, произрастающих в условиях нефтехимического загрязнения, так и в зоне относительного контроля. При этом, превышение данных по методу бура в зоне промышленного загрязнения выше в среднем в 2,38 раза, тогда как в зоне относительного контроля выше в 3,39 раза. Кроме того, отличаются слои почвы, в которых отмечается максимальная насыщенность почвы корнями сосны обыкновенной. Так, по методу бура максимум корней отмечен на глубине 0-10 см, тогда как по методу монолитов на глубине 20-30 см (нефтехимическое загрязнение) и 10-20 см (относительный контроль).

Средняя доля поглощающих корней сосны обыкновенной, рассчитанной по методу бура в условиях нефтехимического загрязнения составляет 51,92%, тогда как по методу монолитов только 9,74%. В условиях относительного контроля разница меньше, тем не менее, доля поглощающих корней в общей массе корневой системы сосны обыкновенной по методу бура составляет 62,63%, тогда как по методу монолитов – 20,05%.

Сравнение корненасыщенности почвы в насаждениях ели сибирской в условиях Уфимского промышленного центра показало (рис.4), что насыщенность почвы корнями ели, рассчитанная по методу бура выше по сравнению с методом монолитов (как в условиях загрязнения, так и в относительном контроле). И если в условиях промышленного загрязнения среднее превышение составляет 2,94 раза, то в условиях контроля в насаждениях ели отмечаются максимальные различия в корненасыщенности почвы из всех вариантов опыта. Среднее превышение корненасыщенности почвы в насаждениях ели сибирской, полученное по методу бура в сравнении с методом монолитов составляет 12,17 раза.

Рис.4. Корненасыщенность почвы в насаждениях ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) в условиях Уфимского промышленного центра, установленная по методу бура и монолитов (А – нефтехимическое загрязнение, Б – относительный контроль)

 

Средняя доля поглощающих корней в условиях нефтехимического загрязнения, рассчитанных по методу монолитов, составляет 37,99%, тогда как по методу бура – 56,17%, а в зоне относительного контроля, рассчитанная по методу бура составляет 73,22%, а доля, рассчитанная по методу монолитов – всего 35,63%.

Таким образом, установлено, что при отборе проб корней при помощи бура в 10 кратной повторности, данные о корненасыщенности почвы завышены. Причем, максимальное превышение корненасыщенности может достигать 2600%. В среднем же корненасыщенность почвы, полученная по методу бура, превышает аналогичные показатели, полученные по методу монолита в 1,1-12,7 раз. Кроме того, при расчете фракционного состава корневых систем отмечается завышение доли поглощающих корней в общей массе корней (в среднем в два раза). Это связано с тем, что методом бура очень сложно проследить распределение полускелетных, и особенно трудно, скелетных корней по профилю почвы. Трудность заключается в том, что трудно, а порой невозможно пробурить скелетный корень (если в него попал бур) и приходится заново бурить и отбирать образцы. Кроме того, на плотных почвах скорость отбора образцов снижается, а на каменистых почвах отбор образцов буром практически невозможен. Повышенная корненасыщенность, полученная по методу бура получается, во-первых, вследствие того, что круг, вписанный в квадрат имеет площадь примерно на 21,5% меньше чем сам квадрат (Красильников, 1983). Во-вторых, завышение происходит из-за того, что корни зачастую не режутся кромкой бура, а вытягиваются из почвы и обрываются – таким образом, в бур попадает больше корней по длине, и как следствие, завышается общая масса корней.

Но с другой стороны, метод бура позволяет за короткое время и с минимальными затратами физических сил получить общие данные о распределении корней по глубине (особенно поглощающих корней). Так, по нашему опыту, для отбора 100 монолитов размером 10х10 см уходит примерно 5-7 часов, из которых 1-3 часа уходит на закладывание почвенной траншеи, примерно 2-3 часа – непосредственный отбор монолитов и час – на закапывание почвенной траншеи. Тогда как, для отбора 100 монолитов методом бура (10 забуриваний с отбором проб по 10 сантиметровым слоям) даже на самых плотных почвах уходит не более одного часа. Так же, скорость обработки фактического материала (отмывка образцов и разбор по фракциям корней) значительно выше при использовании метода бура, чем метода монолитов.

Таким образом, не следует полностью отказываться от метода бура. Однако при проведении исследований методом монолитов или методом среза можно получить достаточно полные данные по особенностям строения корневых систем древесных растений в разных лесорастительных условиях.