Корневые системы и нормы осушения

Корневые системы растений, расположенные в почве, определяют рост и развитие как самих корневых систем, так и растений в целом. В свою очередь, на развитие корневых систем сильное влияние оказывают почвенные условия, в частности гранулометрический состав почв, степень увлажнения, наличие почвенного воздуха, кислорода в нем и другие факторы. Изучением корней занимается целая отрасль науки, называемая корневедением. Один из известных представителей этой науки М. И. Калинин подробно рассматривает особенности формирования корневых систем древесных растений в различных почвенно-гидрологических условиях.

Формирование корневых систем в оптимальных почвенно-гидрологических условиях. В оптимальных почвенно-гидрологических условиях (например, свежие дерновые почвы на супесях для сосны) корневая система формируется в соответствии с биологическими особенностями древесной породы. На примере сосны обыкновенной в соответствии с особенностями возрастной динамики роста корней М. И. Калинин выделяет следующие возрастные периоды формирования корневых систем.

В возрасте 1… 8 лет наблюдается интенсивный рост в длину горизонтальных корней 1-го порядка.

В возрасте 9…25 лет наблюдается интенсивный рост горизонтальных и стержневых корней. В начале периода отмечается интенсивное ветвление горизонтальных корней 1-го порядка, формируются вертикальные ответвления от горизонтальных корней.

В возрасте 26…40 лет прирост стержневого корня в глубину прекращается, снижается прирост горизонтальных корней 1-го порядка, отмечается интенсивный рост в глубину вертикальных ответвлений.

В возрасте 40…60 лет прирост в глубину вертикальных ответвлений прекращается; наблюдаются усиленное ветвление стержневого корня по всей его протяженности, интенсивный рост корней 3-го и более высоких порядков горизонтальной ориентации; интенсивно насыщается корнями почвенное пространство, ранее освоенное корневой системой.

В возрасте 60 и более лет наблюдается интенсивное ветвление старых корней, образуются и растут новые корни 2-го, 3-го и более высоких порядков, усиленно насыщается корнями почвенное пространство, ранее освоенное корневой системой.

Формирование корневых систем на ночвах при наличии в почвенном профиле уплотненных горизонтов. Такие горизонты могут иметь вид ортштейновых линз, оглеенных прослоек, скоплений карбонатов, препятствующих проникновению корней вертикальной ориентации в глубь почвы.

При достижении уплотненного горизонта рост стержневого корня приостанавливается. Он или заканчивается здесь, не разветвляясь, или (что более вероятно) интенсивно ветвится, образуя толстые разветвления или формируя незначительный по развитию 2-й ярус корней.

Формирование корневых систем на почвах при наличии корнененроницаемого горизонта. В первый период в этих условиях формируется конусообразный тип строения со стержневым корнем, так же как и в ранее рассмотренных случаях. При достижении уплотненного горизонта почвы или уровня грунтовых вод стержневой корень изменяет вертикальное направление своего роста на горизонтальное, формируя интенсивно развитый 2-й ярус корней. Вертикальные ответвления формируются аналогично. В конечном счете формируется двухъярусная корневая система, ограниченная по глубине проникновения корненепроницаемым горизонтом.

Формирование корневых систем в условиях непромывного водного режима. При недостаточной влагообеспеченности в условиях непромывного водного режима корневые системы древесных пород располагаются только в переделах зоны с наличием доступной влаги, т. е. в верхних горизонтах почвы, периодически увлажняемых атмосферными осадками.

Стержневой корень занимает лидирующее положение в пределах зоны каймы капиллярной влаги. Достигнув ее нижней границы, он прекращает рост в глубину. Вертикальные ответвления от горизонтальных корней также прекращают свой рост в глубину, достигнув границы зоны увлажнения.

Формирование корневых систем на маломощных сильно увлажненных почвах. В этих условиях, достигнув высокого уровня грунтовых вод, стержневой корень быстро прекращает развитие и отмирает. Вертикальные ответвления от горизонтальных корней здесь не образуются в связи с тем, что под влиянием высоко расположенного корненепроницаемого горизонта они быстро принимают горизонтальное положение. Вся корневая система принимает выраженный поверхностный характер с глубиной размещения, ограниченной мощностью корнедоступного горизонта.

Приведенные схемы формирования пяти типов пространственной структуры корневой системы далеко не исчерпывают всего разнообразия типов, встречающихся в природе.

Из приведенных ранее данных очевидно огромное влияние почвенно-гидрологических факторов на рост и развитие корневых систем. В данном подразделе основное внимание мы обращаем на особенности роста в переувлажненных условиях, так как основной целью мелиорации (дренажа) является определение того водного режима почв, который обеспечит развитие растений на достаточно высоком уровне. При этом брать за эталон оптимальные почвенно-гидрологические условия не следует, так как это может привести к постановке невыполнимой задачи. На переувлажненных почвах формируются другие условия накопления и консервации питательных веществ, которые несопоставимы с автоморфными почвами.

Знание особенностей развития корневых систем растений в условиях различных почв необходимо для решения вопросов как дренажа, так и орошения в вододефицитные периоды. Практически для решения этих вопросов проводились и проводятся натур;

ные эксперименты, которые и должны дать ответы на эти вопросы, в частности при дренаже и осушении переувлажненных почв. Результаты этих исследований следующие. Осушительная сеть на тяжелых почвах должна освобождать поверхность и верхний горизонт почвы после дождя в течение 1… 3 сут.

Таблица 6.3.

Нормы осушения в различных условиях.

Примечание. Приведенные нормативы требуют определенных комментариев. Например, нормативы из сельскохозяйственной практики подтверждаются многолетними наблюдениями как на опытных станциях, так и на производственных объектах. В то же время сравнительно высокие весенние (предпосевные) нормы объясняются нс столько биологическими особенностями культуры, сколько необходимостью создания нормальных условий для работы машин и механизмов в весенний период.

Нормативы для леса не учитывают условия работы машин. Если такая потребность возникает (например, при посадке лесных культур), то следует пользоваться нормами для сельского хозяйства. В то же время нормы для леса получены путем постановки специализированных экспериментов и в этом смысле являются достаточно точными и целенаправленными. Следует также иметь в виду, что они рассчитаны не на средние многолетние условия, а на годы с осадками вероятности превышения 25%, т.с. на срсднсвлажныс годы. В средний по осадкам год они будут немного больше.

Нормативы для благоустройства, предназначенные для применения в ландшафтной архитектуре, предложены на основе отрывочных сведений, полученных при несистематических наблюдениях или принятых по аналогии с нормами, применяемыми в сельском и лесном хозяйстве.

Затопление поверхности ливневыми и летними паводковыми водами недопустимо.

Весеннее затопление менее губительно, но и оно, будучи частично допустимым в сельском и лесном хозяйстве, должно считаться в ландшафтной архитектуре форс-мажорным обстоятельством.

Если причиной переувлажнения земель является близкое залегание грунтовых вод, то основной задачей осушительной системы является регулирование их глубины. Для конкретизации этого положения А. Н. Костяков в 1915 г. предложил использовать понятие «норма осушения». Норма осушения зависит от культуры, фазы развития растения, части вегетационного периода и т. д. Она изменяется во времени в зависимости от климатических и погодных условий, а также от почвенно-гидрологических характеристик.

Исходя из практических соображений и задач ландшафтной архитектуры понятие нормы осушения можно сформулировать следующим образом. Норма осушения — это то наименьшее понижение уровня грунтовых вод в наименее осушенной зоне (в середине между дренами), при котором достигаются оптимальные показатели почвенного плодородия и развития растений, используемых при благоустройстве.

Специальных наблюдений и исследований норм осушения для целей благоустройства практически не проводилось. Поэтому в настоящее время приходится пользоваться нормами осушения, используемыми в сельском и лесном хозяйстве с учетом их особенностей и опытом применения (табл. 6.3).