Kořenový systém borovice a kořenová dostupnost půdní vláhy – Lesní rekultivace arén aridního pásma

Studiu a popisu kořenového systému borovice lesní je věnováno velké množství prací, jejichž hlavním cílem je zjištění vztahu mezi její stavbou a fyzickými a geografickými podmínkami, stářím, produktivitou, stabilitou a životností plantáží.

Hluboká analýza nashromážděných dat o půdní ekologii a vzorcích morfologie kořenů borovice je obsažena v monografiích A. Ya. Orlov a S. P. Košelkov [287] a N. A. Voronkov [62].

Z uvedených i dalších zdrojů vyplývá, že kořenový systém borovice má výrazný zonálně-edafický a věkový polymorfismus. Největší vliv na její architekturu má povaha vlhkosti aerační zóny, fyzikální a mechanické vlastnosti, zasolení, úrodnost půdy, podmínky dýchání a další faktory a také stáří stromů. V posledních desetiletích byly provedeny studie o dopadu průmyslového znečištění na kořenový systém a půdy [140].

Na volných a dobře zvlhčených ložiskách, tedy tam, kde půdní a klimatické podmínky nebrání realizaci biologického potenciálu druhu, tvoří borovice v povrchové vrstvě mohutné horizontální kořeny, hluboce pronikající kořenové a kotevní kořeny, které ve většině případů sahají hlouběji než kůlový kořen.

Na podmáčených stanovištích a s hlubokou spodní vodou (na automorfních půdách) se vytváří povrchový kořenový systém. Borovice v bažině přitom nemá prakticky žádný kůlový kořen. Na borových lesních píscích a lehkých půdách v mělké hloubce (od 1,4-1,7 do 2,0-2,5 m) končí vějířovitým trsem („vousy“, „ředkvičky“ atd.) tenkých (růstových, absorpčních, vodivých) kořenů [198, 262, 365, 369]. U dospělých borovic pronikají kotevní kořeny sahající vertikálně od horizontálních do hloubky 4-5 m i více [88, 145, 395, 369, 370, 382].

V mělkých (do 2-3 m) výskytu podzemních vod a na vrstevnatých uloženinách se vytváří vícevrstevný kořenový systém s několika patry horizontálních kořenů, omezený na vrstvy s lepšími podmínkami pro vodu a minerální výživu [83, 84, 88, 111,369 aj.].

Kořeny borovice rostou nejintenzivněji v prvních letech života a velikosti blízké svému maximu dosahují o 10–12 let [62]. Na jihovýchodě může u 5-6letých plodin hloubka prokořenění stromů v soudržných písčitých a hlinitopísčitých půdách dosáhnout 1,5-4,5 m a je přímo závislá na mocnosti vrstvy nasáklé srážkami a hloubce mateřského křemenného písku [147, 150, 235]. S vyčerpáním zásob tlumicí vláhy a vytvořením nesplachového vodního režimu aerační zóny dochází zřejmě k odumírání kořenů v hlubokých vrstvách. To znamená, že vertikální kořeny jsou zkráceny. Kořeny borovice rychle ztrácejí životaschopnost a zkracují se, když jsou v kontaktu s vrstvami slané půdy [238].

Existují případy poměrně hlubokého zakořenění borovic způsobených vysokou hustotou výsadby [113,120, 322, 353,408].

Uzavření plodin, zhoršení vodního režimu a zvýšení tvrdosti půdy vedou ke zpomalení růstu kořenů. V podložních vlhkých křemičitých píscích pronikají kotevní kořeny borovic do věku 15-20 let pouze do hloubky 1,0-1,5 m, 35-50 let do 2,0-2,5 m [93] a v polyminerálních píscích – do 5-6 m, pro propletení 8 cm s průměrem 10 cm.

Důležitým rysem borovice je nárůst relativní hmoty a rozsahu jejích horizontálních kořenů na chudých ložiskách s nízkou vlhkostí [88, 102, 120, 369, 408, 414 atd.]. Své maximální délky (až 20 m) dosahují na slabě zarostlých pahorkatinných píscích suché stepi a polopouště [84, 88] s nevýznamnou (do 1,0-1,3 m) hloubkou vertikálního kořenového rozšíření [86].

Na píscích se hloubka horní vrstvy horizontálních kořenů zvyšuje o 10–20 cm ve srovnání s půdami náročnými na vlhkost a hmotnost jejich sací frakce se snižuje s tím, jak se klima stává aridnějším [279, 280, 287, 397]. Na kořenový systém má vliv i reliéf, způsob předpěstování půdy a četnost zemědělské péče [198, 235], neboť tyto faktory mění zvlhčovací účinnost atmosférických srážek.

V jižních oblastech Ruské nížiny s hlubokou podzemní vodou je tedy struktura borového kořenového systému určována především třemi faktory: hloubkou pravidelné vlhkosti z atmosférických srážek, úrodností a tvrdostí podložních pískových vrstev. Obecně však platí, že u všech půdních odrůd je hlavní masa kořenů (až 98 %) soustředěna v humusových horizontech a čerstvých eolických usazeninách ve vrstvě půdy o tloušťce 1–2 m. Navíc jejich maximální množství (60-96 % hmoty) je koncentrováno v horní (0-40-0 cm) vrstvě. Níže je obsah kořenů snížen 50-8krát nebo více. Vertikální kořenové nasycení rhizosféry se poněkud zvyšuje s úrodností ložisek a stářím stromového porostu [10, 56, 62, 88, 100, 120, 150, 263 atd.].

Výše uvedené zákonitosti určují dostupnost vláhy pro kořeny a charakter vysychání „produktivní vrstvy“ (podle Z. Golovyanko [3]).

Podle pozorování mnoha vědců [60, 62, 95, 263, 356-358] tedy v borových lesích podléhá vlhkost ve svrchní (0-1 m) vrstvě půdy největším výkyvům, a to zejména rychlým ve vrstvě 0-50 cm. Ve vrstvě 1-2 m mnohonásobně ubývají jak v mladých (8-10 let), tak ve vzrostlých porostech [263, 357]. Značné zásoby volné vlhkosti v této vrstvě zůstávají nevyužity. Na tomto základě N.A. Muromtsev [0] klasifikuje tloušťku 100-263 cm černozemních písčitohlinitých půd suchých stepí pod borovicemi jako zónu úplného a 100-200 cm jako neúplnou zónu rotace vlhkosti. Podle jeho údajů je v těchto půdách pro 10leté výsadby obsažena dostupná vláha především v horní metrové vrstvě. K jeho vysychání dochází silněji a dříve než pod 40letým stromovým porostem, který spotřebovává vláhu z 2metrové vrstvy a na její nedostatek naráží později a méně často, což se vysvětluje rovnoměrnějším vertikálním zatížením půdy kořeny a jejich větší hmotou.

Nárůst amplitudy pískové vlhkosti ve třetí metrové vrstvě pod borovými plodinami v buzuluckém boru [59], objevený N. A. Voronkovem, lze zřejmě vysvětlit především jeho gravitačním vysycháním.

S lehčím složením půdy klesá mobilita vláhy a její dostupnost pro kořeny borovice. U sypkých písků dochází k úplné (až k hladině vody) spotřebě vlhkosti pouze z 2centimetrové vrstvy obklopující sací plochy [59, 369]. Ale již ve vzdálenosti 2-15 cm je pozorováno vysychání písku pouze do 65-70 % HB [62]. Proto mnoho výzkumníků [62, 95, 150, 263, 356 atd.] vysvětluje přítomnost vlhkých pískových horizontů pod borovicemi, které trpí nedostatkem vody, jejich nízkou kořenovou zátěží.

I. I. Sudnitsyn, E. V. Shein a A. G. Gael [358] zjistili, že snížená spotřeba vlhkosti z písčité půdy pod borovými plantážemi ve stepní zóně v rozmezí vlhkosti 2,5-5,5 % je úměrná koncentraci kořenů. Když je vlhkost vyšší než HB, je množství spotřebované vlhkosti také ovlivněno gravitačním odtokem. S klesající koncentrací kořenů se zvyšuje spodní hranice obsahu vlhkosti, kterou má borovice k dispozici. Půdní vrstvy zatížené kořeny borovice obvykle vysychají na úroveň vlhkosti rovnající se jedenapůlnásobku maximální hygroskopičnosti (MH) [62, 245]. V tomto ohledu, i přes relativně malou roli hlubokých kořenů při zajišťování vláhy výsadbám, se za sucha často stává rozhodujícím pro udržení životaschopnosti výsadeb [2, 62, 66, 286].

Při nízkých hodnotách vlhkosti sedimentu je spotřeba vody borovicí a jinými rostlinami do značné míry určována nenasycenou hydraulickou vodivostí CS [263,266,425].

V souvislosti s nestejnou kořenovou přístupností volné půdní vláhy pro borové plantáže N. A. Voronkov [60] navrhuje rozlišovat mezi potenciálně dostupnou a skutečně dostupnou vláhou. V první kategorii zahrnuje veškerou vlhkost, která přesahuje míru možného skutečného vysušení půdy při zatížení kořeny jejích rostlin. Podle jeho pozorování je ve vrstvě polyminerální písčité půdy buzuluckého boru o mocnosti 2,75 m skutečně dostupná vlhkost asi 79 % jejích zásob ve volném stavu.

Je třeba vycházet z toho, že ve stejné vrstvě křemenného písku méně nasyceného kořeny je pro borovici skutečně k dispozici ještě méně vlhkosti. S poklesem kapacity CS se bude podíl skutečně dostupné vláhy na její celkové zásobě zvyšovat úměrně s růstem saturace kořenů.

Na lehkých automorfních půdách aridní zóny Ruské nížiny se tedy voda a minerální výživa borových plodin provádí převážně z horní 2metrové vrstvy půdy, pravidelně zvlhčované atmosférickými srážkami. Půdní vláha a minerální zdroje pro výsadby se stávají dostupnějšími s nárůstem obsahu jílovitých částic v půdě a se stářím stromového porostu. Největší potíže s výživou vody za sucha mají mělce kořenící mladé stromky na málo vlhkých křemenných píscích.