Корневая система

Роль корней. Корни плодовых и ягодных растений выполняют следующие основные функции.

1. Всасывание из почвы воды и растворенных в ней минеральных солей и азота в виде нитратов, которые в активных корнях восстанавливаются до аммиака, используемого при образовании аминов, амидов, аминокислот и других органических соединений. Следовательно, корни, как и листья, обладают способностью вырабатывать органические вещества.

2. Активное воздействие на твердую фазу почвы и перевод в раствор части адсорбированных ионов, а также усвоение углекислоты почвы и снабжение продуктами ее ассимиляции надземных органов. При этом жизнедеятельность листьев обеспечивается водой и веществами, ассимилируемыми корнями, которые, в свою очередь, снабжаются энергией и углеводами, вырабатываемыми в листьях. Корневой системе растения свойственна функция регулирования окислительно- восстановительного режима листьев (Иванов, 1953).

3. Выделение в почвенную среду органических кислот, фосфора, калия и других веществ, способствующих растворению минеральных веществ почвы и питанию микроорганизмов ризосферы.

4. Взаимодействие (симбиоз) с микроорганизмами, а также с ризосферным комплексом микроорганизмов.

5. Накопление запасных питательных веществ.

6. Закрепление растения в устойчивом положении.

Рост корней. Прорастающее семя образует из зародышевого корешка главный, или первичный, корень, после чего вытягивается подсемядольное колено (гипокотиль), разрастаются семядоли и трогается в рост почечка (дающая стебель). В этом проявляется биполярность зародыша растения, то есть способность формировать одновременно разные органы в двух противоположных направлениях.

Вскоре главный корень (нулевого порядка) удлиняется и, достигнув примерно 10 - 20 см, начинает ветвиться. У сеянцев плодовых пород за вегетационный период образуется до 5 - 7 порядков ветвления корней с преобладанием 3 - 4-го порядка. По нашим данным, в условиях Московской области за вегетационный период у однолетнего сеянца яблони китайской образуется до 40 тыс. корней, имеющих суммарную длину до 230 м. Однолетние сеянцы яблони лесной и сибирской, груши дикой, вишни и других пород развивают за это время гораздо меньше корней (по длине и количеству) по сравнению с сеянцами яблони китайской. Длина всех корней взрослого дерева плодовых пород выражается десятками километров, а суммарное количество - миллионами отдельных корешков.

Подавляющая часть корней имеет малую длину. Например, у яблони корни длиной от долей миллиметра до 5 мм составляют 65,1%, у груши - 43%; корни длиной от 6 до 10 мм - соответственно 18,7 и 28%. Остальные корни имеют длину от 1 - 2 см до 0,5 м, но их гораздо меньше (у яблони 16,2%). Средняя длина корня у однолетних сеянцев плодовых пород довольно постоянная: у яблони 6 - 7 мм, у груши и черешни 8 - 9, у вишни 8, у антипки 14 мм. У плодоносящих деревьев плодовых пород средняя длина корня в 2 раза меньше (у яблони 3,5 мм), чем у однолетних саженцев.

Циклическая смена (самоизреживание) корней. Дю-Монсо (1760) наблюдал отмирание, или изреживание, корней в корневой системе растений, то есть освобождение ее от мелких корней и замену их новыми, а Найт (1806) заметил у многих деревьев отсутствие главного корня. Это явление объяснимо, если рассматривать развитие растительного организма как единство двух противоположных, но взаимосвязанных процессов - возникновения и отмирания.

Наши многолетние исследования позволили установить, что в каждом растении с первых дней и до конца жизни происходит неуклонное и последовательное отмирание концов осевых корней, а также коротких боковых корней сначала на главном корне, затем по мере роста на более длинных корнях последующих порядков ветвления (первом, втором и т. д.); отмирание целых мочек (сеток) корней и замена их новыми, то есть очищение (оголение) верхних, уже более толстых корней от отдельных более мелких корней и мочек (рис. 14).

Рис. 14. Типы и характер роста и отмирания корней яблони (схема): 1 - отмирание концов корней; 2 - отмирание боковых корней (а, б, в); 3 - отмирание сетки корней (а) и появление новых корней (б)

На однолетних сеянцах за один сезон могут отмиреть десятки тысяч, а у взрослых деревьев - миллионы корней. Это свидетельствует о недолговечности всасывающих корней, которые в зависимости от расположения в корневой системе живут от нескольких дней до месяца и редко дольше. Отмирание корней названо нами корнепадом, оно несколько созвучно с явлением листопада у деревьев.

У разных пород отмирание корней может ускоряться или замедляться в разной степени, в зависимости от условий жизни. В результате отмирания и возобновления корневая система растения непрерывно в течение вегетации и всей жизни продвигается во все новые, неиспользованные слои почвы и почвогрунта. Она распространяется от ствола круговыми полосами, отмирая в одном месте и появляясь в другом, и обеспечивает нормальные условия роста и плодоношения плодовых растений (рис. 15). Суммарная масса отмерших в течение года корней выражается десятками килограммов и даже тоннами органических остатков в расчете на гектар, являющихся источником питания микроорганизмов ризосферы.

Рис. 15. Циклическая смена корней и ветвей яблони в девяти возрастных периодах жизни (пунктиром показана зона изреживания корней и ветвей, сплошной - зона новых корней и веток)

Явление отмирания корней установлено многими советскими и зарубежными учеными. Так, выявлено, что отмирают не только обрастающие (мелкие) корни, но и скелетные.

А. Д. Крестников (1961) нашел, что яблоня в старших периодах обладает способностью образовывать корни из корневой шейки сеянцевого подвоя. Следовательно, масса всасывающих корней часто находится не только за пределами проекции кроны, но и иногда около ствола, что надо учитывать при уходе за плодовыми культурами.

Отмирание и возобновление корней, или циклическая смена их, у сеянцев и взрослых плодовых и ягодных растений представляет естественный процесс в жизненном цикле их развития и, по нашему мнению, свойственно всем древесным и травянистым растениям.

Формирование корневой системы. Рост и формирование корневой системы в почве зависят от происхождения корней (семенные или вегетативные), породы и сорта растения (привой), природных условий и агротехники.

Корневые системы семенного происхождения обычно проникают в почву глубже, чем вегетативного происхождения.

Различны типы роста корней в стороны и в глубь почвы, а также их расположение по горизонтам почвы и почвогрунта. Например, в Московской области ежегодный прирост корней плодовых культур в стороны от ствола по радиусу составлял в среднем 20 - 36 см, а в глубину - 17 - 33 см; в Крыму - соответственно 20 - 25 и 5 - 15 см; на Кубани - 38 и 50 - 100 см. Различия значительны, плодовод должен учитывать их при выборе и подготовке почвы под сад и при дальнейшем уходе за корнями и почвой. Агротехническими приемами, например плантажной вспашкой, обработкой и удобрением, на любой почве, в том числе и на дерново-подзолистой, можно увеличить массу корней, расположенных ниже пахотного горизонта.

Тонкие, обрастающие и всасывающие корни в зависимости от природных условий и агротехники могут расти с ранней весны и до поздней осени, даже после листопада, а затем прекращать рост и отмирать.

В общем постепенно разрастаясь, корневая система сеянца, а позднее взрослого плодового дерева охватывает огромные объемы почвы и почвогрунта длинными и толстыми тяжами корней, на которых размещены сотни тысяч коротких корешков, а на них десятки миллионов корневых волосков.

Корни горизонтального направления у плодовых пород располагаются в северной зоне в массе на глубине примерно до 30 - 50 см, в средней до 50 - 75 см, в южной (Кубань) до 100 - 120 см. По данным Г. И. Груздева (1937), в различных зонах европейской части СССР основная масса корней плодовых пород расположена в перегнойно-аккумулятивном горизонте и в верхней части иллювиального горизонта почвы. Например, в аккумулятивном горизонте А в лесостепной почве их было 78%, в черноземной - 66, в темно-каштановой - 48, в сероземе - 33 и в дерново-подзолистой - 36%.

В плодовых садах Среднего Поволжья на тяжелосуглинистой почве основная масса корневой системы яблони была равномерно расположена в слое 0 - 90 см, а на карбонатном суглинистом черноземе больше всего корней в гумусовом горизонте (до глубины 40 см). Корневая система яблони на аллювиальных почвах Грузии размещается на глубине до 40 см (36%), на сероземах Узбекистана - 20 - 60 см, а у абрикоса - на глубине от 5 до 60 см. Корни фундука на Кубани залегали на глубине 50 - 60 см, а в Азербайджане - только до 20 см. В Крыму у ореха грецкого корни горизонтального направления находятся на глубине до 80 см, а у хурмы восточной в Грузии - от 10 до 100 см, в Азербайджане - до 10 - 20 см. На луговой суглинистой почве поймы Днестра корни яблони были расположены до. глубины 60 см (66,9%), а у сливы 60% корней находилось на глубине до 50 см.

В Московской области на дерново-подзолистых почвах основная масса корней горизонтального направления расположена у яблони на глубине до 75 см, у груши до 50, у вишни до 40, у сливы до 30 см (рис. 16).

Рис. 16. Надземные и корневые системы 13-летних плодовых деревьев в саду ТСХА (вертикальные и горизонтальные разрезы): А - яблоня; Б - груша; В - слива; Г - вишня (окружностями на горизон-тальных разрезах показаны проекции крон)

В результате наличия плотных, а местами сцементированных прослоек или погребенных горизонтов в почве корневая система залегает ярусами. Например, на Кубани первый ярус корней яблони залегает на глубине до 75 - 100 см, второй - 220 см, в Среднем Поволжье на дерново-подзолистой почве - соответственно на глубине 18 и 101 - 140 см.

Более тонкие корни в значительных количествах могут встречаться во всех зонах плодоводства в поверхностном слое почвы с глубины 3 - 10 см. У яблони всюду на поливных землях и на севере корни чаще размещены глубже 10 - 20 см от поверхности, а в засушливых районах глубже 30 - 40 см, например в совхозе "Агроном" Липецкой области.

Исследования, проведенные нами в Московской области, показали, что у 7-летних яблонь корневая система разрастается в стороны по диаметру на 3,5 м, у 14-летних - на 5 м, у 20-летних - на 8 - 9 м. Следовательно, при 8-метровом междурядье свободное от корней пространство на 7-летних посадках будет 4,5 м, на 14-летних - 3 м, на 20-летних посадках корни заполняют все междурядье и входят в другое междурядье на 0,5 м (рис. 17). В то же время даже к 20 - 22 годам разные сорта яблони сохраняют свободное пространство до 1 - 3 м между кронами деревьев соседних рядов.

Рис. 17. Соотношение крон и корневых систем яблони в зависимости от возраста (сорт - Антоновка обыкновенная, подвой - сеянцы Аниса серого, горизонтальный разрез)

Советские и зарубежные исследователи установили, что у плодовых пород, начиная со второго года, и всю последующую жизнь диаметр корневой системы в 1,5 - 2 раза больше диаметра (проекции) кроны. Такое соотношение диаметра крон и корневых систем наблюдается у большинства пород во всех зонах возделывания.

Корни вертикального направления у разных плодовых культур проникают в северной зоне до 1 - 2 м, в средней до 2 - 4 м, а в южной (Крым, Кубань) до 5 - 9,5 м и даже до 12 м (Казахстан). Вглубь корни продвигаются главным образом по ходам. землероев, особенно дождевых червей, и по трещинам почвы.

На глубину проникновения корней сильное влияние оказывают почвенные условия, порода, привой и подвой. На дерново-подзолистой почве (Московская область) корни яблони проникают на глубину до 3 - 4 м, груши, сливы и вишни - до 2 м. На этой же почве основная масса вертикальных корней Антоновки обыкновенной на китайке залегает на глубине 1 м, на дусене III - 1,3 м, на яблоне лесной и сеянцах Аниса - 2 м, а на сеянцах Антоновки - на глубине 2,5 м.

На различных почвах Молдавской ССР корни яблони, сливы, абрикоса и айвы проникают на глубину до 2 м, корни груши - до 2,5 м, на Украине (Мелитополь) корни черешни на антипке (привой черешня) проникали на глубину более 4 м, на черешне - 3,2 м на вишне - на глубину не более 2 м.

В Крыму корни яблони на парадизке и груши на айве проникали на глубину 4 - 4,5 м, в Молдавии корни трехлетнего ореха грецкого - на глубину 5 м.

Количество и длина корней вертикального направления могут быть значительными. Например, у яблони Сары синап в возрасте 45 лет (Крым, совхоз им. Чкалова) общая длина всех скелетных и обрастающих корней равнялась 2,7 км, из них корней вертикального направления было 1,6 км, а горизонтального 1,1 км; под кроной находилось 36% корней. В Казахстане под кроной яблони было 30 - 40%, а вне ее 64% и тех и других корней; в Грузии - соответственно 38,9 и 61,1%.

У яблони Ренет шампанский в возрасте 25 лет в том же совхозе им. Чкалова, но на другом участке с близким стоянием грунтовых вод глубина проникновения корней в почву составляла только 1,3 м, а общая длина всех корней достигала 543 м; длина вертикальных корней была только 77 м, а горизонтальных - 456,6 м. В пределах кроны находилось 216,6 м корней, за ее пределами - 240 м. Количество вертикально идущих корней откопанных деревьев яблони в Крыму колебалось от 13,6 до 64,7%, а длина - от 11,2 до 58,12% всех корней дерева.

Корневые системы деревьев вишни (Московская область), выращенных из черенков, уступали корневым системам привитых деревьев по мощности отдельных скелетных корней, но обладали большей массой разветвленных мочек.

Корни плодовых деревьев при соответствующих условиях могут довольно быстро проникать вглубь. Например, при одних условиях корни сильнорослых подвоев плодовых деревьев уже в возрасте 4 - 12 лет проникают на глубину 3 - 3,5 м и даже 9,5 м (Кубань), а при других условиях корни 30-летних деревьев - только на 1 - 1,5 м (Крым). Оказалось, что корни и карликовых подвоев (райка и айва) в Крыму также могут проникать до 4 - 5,5 м в глубину.

В Крыму деревья яблони сорта Сары синап в возрасте 35 лет при размещении корней на глубине до 4,6 м давали до 300 кг плодов, а деревья того же сорта и возраста при других почвенных условиях (близкие грунтовые воды) и глубине залегания корней до 1,5 м давали только 100 кг плодов.

Как правило, чем южнее произрастают плодовые и ягодные культуры, тем глубже залегают их корневые системы. Однако и на юге корневые системы могут быть расположены поверхностно. Это наблюдается в случаях близкого залегания грунтовых вод или плотных, а иногда галечных прослоек и сцементированных отложений, особенно на аллювиальных почвах южной зоны СССР.

Лучшей корневой системой плодовых пород следует считать такую, которая залегает равномерно по кругу, более глубоко и широко и имеет возможность извлекать воду и питательные вещества из большего объема почвы и почвогрунта. Плодовое дерево в этом случае характеризуется большой засухо- и морозоустойчивостью.

Исследованиями советских и зарубежных ученых установлено, что плодовые деревья с мощной корневой системой гораздо дольше живут, более зимостойки, лучше и регулярнее плодоносят. Поэтому очень важно соответствующими агротехническими приемами способствовать глубокому залеганию корневой системы. Вместе с тем плодовод всегда перед вспашкой должен проверять глубину залегания корней, чтобы правильно назначить в каждом саду и на каждом его участке глубину вспашки, внесение удобрений и т. п.

Взаимовлияние корней. Еще Ч. Дарвин отмечал острую конкуренцию корней между разными экземплярами одного и того же вида при совместном произрастании и отсутствии ее у разноименных культур. П. Г. Шитт (1913) и Т. К. Кварацхелия (1927) установили, что корни плодовых деревьев распространяются в направлении слабого соседнего дерева.

В наших многолетних исследованиях в Крыму и на Кубани (1929, 1937 гг.) наблюдались следующие случаи взаиморасположения корней: корни яблони в одних местах не входят, а в других входят в корни соседней яблони; корни яблони входят в корневую систему выкорчеванного в прошлом году дерева яблони, но уходят от корневых систем сеянцев яблони только что выкорчеванного питомника; корни сливы, черешни свободно входят в корневую систему яблони; то же самое наблюдалось в отношении корней яблони, груши, абрикоса, миндаля и айвы, то есть между корнями этих пород нет конкуренции.

Особенно рельефно себя проявили корневые системы персика, что нами установлено на Кубани (1928) на двух соседних сеянцах 4-летнего возраста, у которых корни резко разошлись, оставив коридор шириной 80 - 120 см (рис. 18).

Рис. 18. Взаимовлияние корневых систем в саду: 1,2 - персик (корнесобственные растения); 3 - 7 - яблоня; 8 - черешня

Такое же явление наблюдалось в Италии (Баргиони, 1959). Здесь не смыкались корни и плодоносящих деревьев персика. Позднее, сравнивая расположение корневых систем хурмы, винограда и вишни, Баргиони подметил, что корни этих пород переплетаются между собой, тогда как пересечения корней растущих близко одно к другому деревьев хурмы не наблюдалось.

По данным Н. А. Тхагушева и Л. С. Наумова (1969), у кустов фундука (до 15-летнего возраста) при площади питания 5 Х 5 м смыкания или переплетения корней не наблюдается.

Некоторые исследователи считают, что на расположение корней в однопородных или разнопородных посадках влияют почвенные условия и корневые выделения (токсины), полезные или вредные для корней соседнего дерева. Исследования А. Скиляси (1968) в Италии показали возможность совместной посадки маслины и цитрусовых только на почвах богатых, влажных и обладающих хорошими физико-механическими свойствами. На почвах, менее благоприятных, корневая система маслины уходит далеко за пределы проекции кроны и угнетает корневую систему цитрусовых, заметно снижая их продуктивность.

Т. Л. Исаева (1968) установила, что корневые выделения абрикоса задерживают появление проростков абрикоса, но стимулируют рост проростков груши. Корневые выделения груши содержат нитраты, фосфаты, соли калия и органические кислоты, аминокислот не обнаружено. Корневые выделения абрикоса содержат только нитраты и соли калия. В целом корневые выделения древесных пород играют большую роль в биохимических процессах, процессах роста и развития растений, и их влияние необходимо учитывать при создании долголетних устойчивых насаждений.