Особенности формирования и развития корневой системы сосны обыкновенной в экстремальных лесорастительных условиях

Уфимское плато. Исследования особенностей строения корневых систем сосны обыкновенной на многолетней почвенной мерзлоте показали, что основная масса корней сосредоточена в верхних горизонтах почвы. Максимальная корненасыщенность почвы метрового слоя почвы отмечена в сосняке на мерзлотных склонах (3063,04 г/м²), минимальная – сосняке чилиговом (1309,12 г/м²), корненасыщенность метрового слоя почвы осочково-зеленомошном сосняке составила 1918,23 г/м² (рис.11).

Рис.11. Корненасыщенность почвы в древостоях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях водоохранно-защитных лесов Павловского водохранилища Уфимского плато

Во всех изученных типах ЛРУ основная масса корней сосны сосредоточена в верхних горизонтах почвы. Так на склонах с многолетней почвенной мерзлотой в верхних слоях почвы (0-50 см) сосредоточено 94,56% всех корней, в осочково-зеленомошном типе леса в пределах этой же глубины сосредоточено 89,18% всех корней, а в сосняке чилиговом – 85,44%. Максимальная корненасыщенность почвы в сосняках на мерзлотных склонах отмечена на глубине 10-20 см (1169,53 г/м² или 38,18% всей массы корней), в сосняках чилигового типа – на глубине 20-30 см (571,19 г/м² или 41,09% всех корней), а сосняках осочково-зеленомошного типа – на глубине 30-40 см (457,53 г/м² или 24,58% всех корней).

С ухудшением лесорастительных условий (многолетняя почвенная мерзлота и сухие инсолируемые склоны) отмечается увеличение доли поглощающих корней в общей массе корневой системы сосны обыкновенной. Так, в осочково-зеленомошном типе леса в среднем на долю поглощающих корней приходится 28,91%, тогда как на сухих инсолируемых склонах чилигового типа на долю поглощающих корней приходится уже 43,73%, а на склонах с многолетней почвенной мерзлотой доля поглощающих корней составляет больше половины всей массы корневой системы (в среднем 52,44%).

Бугульминско-Белебеевская возвышенность. Установлено, что на крутосклонах формируются менее мощные (более чем в четыре раза) корневые системы сосны обыкновенной по сравнению с контрольными условиями (плакорная часть склона). Так на крутосклонах корненасыщенность метрового слоя почвы составляет всего 277,88 г/м², в контроле – 1198,82 г/м² (рис.12).

Рис.12. Корненасыщенность почвы в насаждениях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на инсолируемых крутосклонах Бугульминско-Белебеевской возвышенности

 

Как на крутосклонах, так и в контрольных условиях основная масса корней сосны обыкновенной сосредоточена в верхних горизонтах почвы: в слое почвы 0-50 см в контроле сосредоточено 89,52% всех корней, на крутосклонах – 83,45%. Основная масса корней сосны обыкновенной, как на крутосклонах (94,62 г/м² или 34,05% всей массы корневой системы), так и в контрольных условиях (375,80 г/м² или 31,35% всей массы корневой системы) сосредоточена на глубине 0-10 см. На крутосклонах отмечается снижение доли, приходящейся на поглощающие корни (в среднем 43,44% от всей массы корневой системы) по сравнению с плакорной частью (в среднем 57,19%).

Хр.Крыктытау. Установлено, что у сосны обыкновенной с высотой отмечается увеличение корненасыщенности почвы в сравнении с насаждениями, расположенными в средней части хребта (рис.13). Как и в случае с лиственницей Сукачева из-за близкого залегания горных пород нам удалось проследить проникновение корней до глубины 50 см у подножия склона, а на вершине хребта и середине склона – до глубины 40 см.

Следует отметить, что строение корневых систем в культурах сосны, созданных у подножия хребта близко к строению в культурах, произрастающих в других, изученных нами лесорастительных условиях в Предуралье. Представляет интерес сравнение строения корневых систем сосны обыкновенной на вершине и середине хребта (рис.13).

 

Рис.13. Насыщенность почвы корнями сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях высотной поясности хр.Крыктытау

 

Как было отмечено, корненасыщенность почвы на вершине выше по сравнению со склоновыми условиями. Так на вершине в слое почвы 0-40 см сосредоточено 720,87 г/м², тогда как на середине склона – 596,12 г/м². Максимальная корненасыщенность почвы на вершине хребта отмечена на глубине 10-20 см, где сосредоточено 58,82% всей массы корневой системы сосны обыкновенной (424,03 г/м²), а на середине склона – на глубине 30-40 см, где сосредоточено более половины всех корней сосны (339,88 г/м² или 57,02% всех корней).

Увеличение насыщенности почвы корнями сосны обыкновенной высотой (как и в случае с лиственницей Сукачева) происходит за счет увеличения доли скелетных корней и полускелетных корней и снижения доли, приходящейся на поглощающие корни в общей массе корневой системы. Так, на вершине хребта на долю поглощающих корней приходится в среднем 26,10% всей массы корневой системы сосны обыкновенной, что почти в два раза меньше, чем на середине склона, где на долю поглощающих корней приходится в среднем 40,03% всех корней.

Уфимский промышленный центр. Установлено (рис.14), что в условиях нефтехимического загрязнения по сравнению с контролем во всех горизонтах почвы увеличивается общая масса корней всех диаметров. В условиях загрязнения общая масса корней в метровом корнеобитаемом слое почвы больше по сравнению с контролем (1042,09 г/м² и 692,53 г/м² соответственно). Максимальная корненасыщенность почвы в обоих случаях наблюдается в поверхностном (0-10 см) горизонте почвы – в условиях загрязнения здесь сосредоточено 28,44% всей массы корней, в условиях контроля – 49,98%.

Рис.14. Корненасыщенность почвы в насаждениях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях нефтехимического загрязнения Уфимского промышленного центра

 

Наблюдаются различия во фракционном составе корневой системы сосны обыкновенной. В условиях загрязнения в верхних (0-40 см) горизонтах почвы наблюдается уменьшение доли поглощающих корней в общей массе корней (на 5-36%) по сравнению с относительным контролем (за исключением горизонтов почвы 0-10 и 90-100 см).

Стерлитамакский промышленный центр. В условиях полиметаллического типа загрязнения Стерлитамакского промышленного центра установлено снижение корненасыщенности почвы по сравнению с контролем (рис.15). Корненасыщенность метрового слоя почвы в условиях загрязнения составляет 928,68 г/м², а в зоне условного контроля – 1560,70 г/м². Как в условиях полиметаллического загрязнения, так в зоне относительного контроля основная масса корней сосны обыкновенной располагается в верхних слоях почвы. Так, в слое почвы 0-50 см в условиях загрязнения располагается 74,34% всех корней сосны обыкновенной, а в зоне относительного контроля – 91,13%.

Рис.15. Корненасыщенность почвы в насаждениях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях полиметаллического загрязнения Стерлитамакского промышленного центра

 

В условиях загрязнения отмечается незначительное снижение доли поглощающих корней (в среднем на 1%) по сравнению с контролем на фоне значительного увеличения доли скелетных (в среднем на 15%) и снижения доли полускелетных корней (в среднем на 14%).

Кумертауский промышленный центр. Изучение особенностей формирования корневых систем сосны обыкновенной, произрастающих на промышленных отвалах Кумертауского буроугольного разреза, показало двукратное снижение корненасыщенности почвы по сравнению с контролем (рис.16). Корненасыщенность метрового слоя почвы на отвалах составляет 423,31 г/м², тогда как в контрольных насаждениях – 869,48 г/м². Как на отвалах, так и в контроле основная масс корневой системы расположена верхних горизонтах почвы. Так, в слое почвы 0-50 см на отвалах содержится 85,53%, а в контроле – 78,01% всех корней сосны обыкновенной.

Максимальная корненасыщенность почвы в насаждениях сосны обыкновенной на отвалах установлена на глубине 20-30 см, где сосредоточено 29,08% всех корней сосны (123,10 г/м²), а в условиях контроля – на глубине 10-20 см, где сосредоточено почти половина всех корней сосны обыкновенной (45,61% или 396,57 г/м²).

На отвалах Кумертауского буроугольного разреза отмечается увеличение доли поглощающих корней (в среднем на 5%) в общей массе корней по сравнению с насаждениями, произрастающими в контрольных условиях. При этом отмечается снижение доли полускелетных корней (на 5%) в общей массе корневой системы сосны обыкновенной на промышленных отвалах. Доля скелетных корней в общей массе корневой системы, как на отвалах (в среднем 23,54%), так и в контроле (в среднем 23,19%) примерно одинакова.

 

Рис.16. Корненасыщенность почвы в насаждениях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на отвалах Кумертауского буроугольного разреза