Вопрос о развитии корневой системы полыни является малоисследованным и в отношении взаимодействия ее с почвами в литературе пока нет единого мнения.
Некоторые исследователи, изучавшие корневую систему полыни (И.Н.Бейдеман [1], С.А.Шувалов [13], Л.П.Синьковский [9], М.С.Шалыт [10], В.М.Свешникова [8], Е.И.Рачковская [7] и др.), указали на то, что почвы под полынью, сравнительно с другими растениями пустынной зоны, всегда бывают опреснены с поверхности, а значительные концентрации легкорастворимых солей приурочены только к нижней части почвенного профиля. Это явление наблюдалось и в результате наших исследований. Для наглядности приведем один пример.
Корневая система полыни белой (Artemisia Mayeriana), раскопанной в серо-бурой почве Прикаспийской низменности Азербайджана (ж.д. станция Зорат Дивичинского ройна), имела следующие условия развития: плотное сложение почвенного профиля по всей глубине (по морфологическому описанию) и глинистый механический состав. До глубины 22 см содержит легкорастворимые соли в ничтожном количестве (0,12-0,14%). Ниже, до глубины метрового слоя, содержание их, постепенно возрастая, доходит до 0,7-0,8%, а в летнее время даже до 1%.
Второй метровый слой почвы в период всего года имеет содержание солей более 1%, доходящее иногда до 2% и более.
Почти в такой же последовательности возрастает и содержание почвенной влаги. В верхнем слое (20-30 см) она обычно составляет меньшее количество (8-10%), но зимой эта величина доходит до 20-30%. Летом же, при иссушении снижается до 5% и охватывает относительно большую толщу. В нижележащем слое содержание почвенной влаги постепенно возрастает и доходит до 16%. Изменение влагосодержания во времени менее заметно, т. е. имеет более стабильный характер. Грунтовые воды залегают глубоко (более 10 м).
Полынь белая, развивающаяся на этой почве, имеет корни темно-бурого цвета, стержневой корень отсутствует. Корни растения почти непосредственно с поверхности дают боковые разветвления, идущие конусообразно, параллельно друг другу. Боковые корни в свою очередь дают придаточные корни разной длины. Толщина основных боковых корней в верхней части почвенного профиля составляет 0,5-0,8 см в диаметре.
С глубины 20 см она снижается до 0,2-0,3 см. Глубина распространения корней в основном охватывает слой почвы в 70 см, но отдельные корни продолжают развиваться до глубины 110 см.
Боковые корни в своей концевой части дают пучкообразные разветвления с сигарообразным утолщенным кончиком, способствующие улавливанию почвенной влаги. Придаточные корни в основном составляют небольшую длину (5-15 см), а в некоторых случаях доходят до 30-40 см. В верхнем слое (10 см) почвы растения имеют массу мочковатых вегетативных корней длиной 10-15 см.
Как видно из рис. 1, корни в почвенном профиле имеют жилообразную форму. Максимум накопления их приурочен к верхнему (15 см) и среднему (20-50 см) слоям почв, где временами обнаруживается высокое увлажнение.
Необходимо указать и то, что полынь вместе с тем развивается и в условиях совершенно пресных почв. Делювиальные подгорные равнины Мильской степи, занятые полынью белой, характеризуются распространением здесь в основном пресных почв с суглинистым механическим составом. Содержание легкорастворимых солей в двухметровом слое этих почв составляет не более 0,2-0,3%, они распространены в почвенном профиле почти равномерно. Эти почвы содержат также меньшее количество влаги. Величина последней в двухметровом слое почвы колеблется в пределах 5-10%, причем содержание влаги к низу почвенного профиля уменьшается, что свидетельствует об отсутствии влияния капиллярной каймы грунтовых вод.
Плотность почв к низу почвенного профиля уменьшается.
Полынь белая, развивающаяся на этих почвах, имеет корневую систему, распространенную до глубины 60-100 см, причем растение дает разветвление корней с поверхности почв. Вегетативные корни в основном распространены в верхнем слое (10-20 см) почвы, что служит для улавливания скудных атмосферных осадков (рис. 2).
Многочисленные раскопки, сделанные нами под полынью, показали, что полынь способна также развиваться в условиях сильно засоленных почв и солончака, это очевидно из нижеследующих описаний.
На основании анализов лугово-сероземно-солончаковой почвы Прикаспийской низменности Азербайджана (с. Советабад Сумгаитского района) установлено, что эти почвы имеют высокое накопление солей в почвенном профиле. В данном случае содержание солей в верхнем слое (10 см) по сравнению с нижележащими относительно меньше, но величина их все же является значительной (0,6% по плотному остатку). Количество легкорастворимых солей в нижнем горизонте заметно возрастает (0,9%) и максимум накопления солей (2,0-2,6%) обнаруживается во втором полуметровом слое почвы. Следует указать, что вместе с тем почвенный профиль характеризуется также высоким увлажнением, что способствует выдерживанию полынью высокого засоления почв. Несмотря на то, что уровень грунтовых вод находится глубоко (5-8 м), но в связи с поверхностным затоплением почва достаточно высоко увлажнена.
За исключением верхнего слоя (10 см), влагосодержание в почвенном профиле составляет 23-28%. В верхнем слое оно имеет величину 13,7%. Почвенный профиль по всей глубине сильно уплотнен.
Корневая система полыни, произрастающей на этой почве, имеет своеобразную форму. Как видно из рисунка 3, в данном случае растение не имеет стержневого корня. Корни непосредственно из корневой шейки (если можно так выразиться) дают боковые разветвления, идущие параллельно друг к другу и имеющие наклонное к поверхности земли направление. Боковые корни имеют толщину не больше 0,5 см и в верхней части богаты придаточными корнями. Корни в основном распространены на глубину до 60 см. При этом максимум накопления их приурочен к верхнему слою (20 см) почвы, где помимо боковых корней сильно развиты придаточные корни. Необходимо отметить, что столь поверхностная корневая система позволяет растению полнее использовать воды атмосферных осадков.
По классификации И.Н.Бейдеман [1, 2] полынь относится к группе омброфитов, то есть к растениям, питающимся за счет атмосферных осадков. Справедливость этой классификации доказывается тем, что с заглублением капиллярной каймы грунтовых вод сообщества из фреатофитов и трихогидрофитов постепенно сменяются сообществами из омброфитов, среди которых ведущее положение занимают полынь (Artemisia Meyeriana) и злаки эфимеры. Однако, вопреки указанному, в природе имеются и такие факты, когда полынь развивается и в условиях неглубокого залегания минерализованных грунтовых вод с последующим солончаковым засолением почвенного профиля. Доказательствам этого явления могут быть следующие примеры.
Раскопка корневой системы полыни шовица (Artemisia Szovitsiana), сделанной на лугово-сильносолонцеватом сероземном солончаке Мильской степи (с. Шаумян, Агджабединского района), характеризуется следующими показателями. Верхний слой (20 см) почвы сухой и очень плотный, с глыбистой структурой и глинистым механическим составом. Ниже плотность почв уменьшается, почвенный профиль становится рыхлым и влажным. Механический состав почв заметно облегчается. С глубины 84 см появляются жилки гипса. Засоление почв вниз постепенно уменьшается. При этом содержание солей в верхнем слое (10 см) составляет более 2,6%, в среднем слое-1,5%, а на глубине 120 см-0,85%.
Почти в такой же последовательности изменяется и содержание влаги. Оно колеблется в пределах 19-24%.
Глубина грунтовых вод 140 см, минерализация-35 г/л.
Таким образом, из изложенного на первый взгляд вытекает, что почвенный профиль для развития полыни имеет совершенно неблагоприятные условия. Однако, как показали полевые наблюдения, полынь, развивавшаяся на данной почве, имеет пышный рост. Высота ее надземной части составляет 40-50 см, а у некоторых экземпляров доходит до 80-100 см. Расстояние между растениями 25-30 см. Рисунок 4 показывает, что и корневая система растения развита достаточно мощно. Стержневой корень, идущий в вертикальном направлении, достигает глубины 140 см. Корневая система извилистая и богата боковыми разветвлениями разной, длины (от 2-3 до 20-30 см и более). Стержневой корень имеет боковые разветвления почти по всей длине. Диаметр стержневого корня в верхнем слое (30 см) составляет 1,5-1,0 см, глубже он снижается до 0,3-0,6 см. У корневой шейки стержневого корня на обе стороны разветвляются три боковых корня, длиной и толщиной соответствующие стержневому корню. У места разветвления они имеют направление, параллельное поверхности земли, а на расстоянии 20-30 см от основного корня заворачивают вниз и продолжают вертикально развиваться до глубины 140 см. Боковые корни тоже извилистые и богаты придаточными корнями. При этом два из них с глубины 50 см дают по два разветвления, развивающиеся параллельно друг к другу до глубины грунтовых вод.
Полынь шовица, развивающаяся на темно-луговом солончаке Мильской степи (с. Бошчалы Имишлинского района), имеет аналогичные почвенные условия с полынью шовицей предыдущей почвы.
Отличие заключается в том, что в данном случае капиллярная кайма грунтовых вод доходит до поверхности почвы, а глубина грунтовых вод достигает 72 см. Поэтому почва по всей глубине имеет высокое увлажнение. Содержание влаги в почвенном профиле колеблется в пределах 32-42%. Как видно из рисунка 5 (3), почва имеет типичный солончаковый солевой профиль. Содержание плотного остатка в верхнем горизонте (9 см) составляет больше 2%. Высокое соленакопление (1,0-1,6%) отмечено и в нижележащих горизонтах почв.
По всей глубине почва имеет рыхлое сложение. Полынь шовица, развивающаяся на этой почве, имеет пышный рост (высота более 50 см). Растение развивает мощную корневую систему. Глубина стержневого корня доходит до одного метра. Корневая шейка довольно толстая. Растения богаты боковыми разветвленными корнями, длина которых доходит до 80-100 см, что в диаметре составляет около двух метров.
Корневая система полыни шовицы, произрастающей на сероземно-луговой-солонцово-солончаковой почве Мильской степи (ж.д.ст. Ватаги Имишлинского района), имеет несколько другую форму. Солонцеватость этих почв способствовала уплотнению верхнего слоя (30 см) почвы. Листоватая структура в верхнем (30 см) горизонте заменяется к низу призматической, а затем крупнокомковатой и глыбистой структурой. Плотность почв с глубины 18 см несколько уменьшается и с этой же глубины почва становится влажной. Ниже содержание влаги колеблется в пределах 18-35%.
Почва имеет солончаковый солевой профиль с большим содержанием (1%) солей в верхнем слое почвы. Максимум накопления (1,3-15%) солей приурочен к среднему слою почвы, ниже которого солесодержание заметно уменьшается. Уровень грунтовых вод находится на глубине 122 см, вода слабо минерализована (4,3 г/м).
Высота надземной части растения доходит до 40 см. Корневая система имеет вилообразную форму и богата многочисленными придаточными корнями. От корневой шейки развиты толстые боковые корни, идущие по направлению параллельно друг другу. Глубина распространения корней доходит до уровня грунтовых вод.
Следующая раскопка была сделана на лугово-солонцовом сероземе.
По морфологическому описанию и данным водных вытяжек почва в определенной степени осолонцована. Призматичная структура в верхнем горизонте к низу заменяется крупнокомковатой и глыбистой структурой. Верхний метровый слой почвы плотный. Содержание влаги к низу увеличивается. В почвенном профиле оно колеблется в пределах 16,5-33%. Почва солончаковая. Содержание легкорастворнмых солей к середине почвенного профиля увеличивается, где обнаруживается максимум (2,5%) скопления солей. Глубина грунтовых вод 168 см. Полынь шовица, развивающаяся на этой почве, имеет толстый стержневой корень, идущий вертикально в глубину до двух метров (рис. 7). Стержневый корень в верхней своей части дает вегетативные корни длиной до 40 см и больше. Толщина стержневого корня в верхней части на глубине 40 см составляет 2-2,5 см, а на глубине 1,5 метра имеет величину 1 см. Корни растений в нижней своей части (на глубине ниже 130 см) дают второй ярус вегетативных корней, служащих для питания из грунтовых вод, минерализация которых составляет 2,7 г/л.
В отношении корневой системы полыни имеются разные взгляды. Г.В.Высоцкий [3] считает, что корневая система полыни черной является стержнекорневой. А.М.Швыряева [11] называет корневую систему черной полыни короткостержневой, что поддерживается и Т.К.Гордеевой [4].
Как показали результаты наших исследований, корневая система полыни в зависимости от условий местообитания может быть отнесена как к короткостержневому, так и к длинностержневому типу. Она может и не иметь стержневого корня. Кроме того, из вышеизложенного выясняется, что плотность и почвенное засоление хотя способны в той или иной степени изменять направление корневой системы растения, но они не всегда могут быть ограничивающими факторами при глубоком развитии корней полыни. Поэтому нельзя согласиться с Ф.Я.Поповичем [6], придававшим основное значение плотности почв в развитии корневой системы полыни.
В данном случае справедливые указания А.М.Швыряевой [11] и Т.К.Гордеевой [4], считавших плотность почв непрепятствующим фактором для проникновения корней полыни в почвенный профиль. Но нельзя дать оправдание им только в том, что почвенное засоление является основным препятствующим фактором глубокому развитию корневой системы полыни. Как показали наши исследования, влияние засоления в основном зависит от того, в какой степени увлажнен почвенный профиль. Известно, что высокая увлажненность почв в значительной мере уменьшает концентрацию почвенного раствора и тем самым снижает отрицательное действие легкорастворимых солей.
И.Н.Бейдеман [1], А.П.Малянов [5], М.В.Шихова [12] совершенно правильно указывают на ярусность строения корневой системы растений засоленных местообитаний, что связывается с генетическими горизонтами почв, особенностью которых является рыхлость и большая увлажненность. Нам кажется, что сюда же надо отнести и степень засолености почвенного профиля.
Таким образом, резюмируя вышеизложенное, можно прийти к выводу, что глубина распространения корневой системы полыни в основном связана с водным режимом почв. Морфологическое строение, солевой режим и другие свойства почв не имеют решающего значения в отношении глубины распространения корней полыни; они являются факторами, способствующими только формообразованию ее корневой системы.