Изучение корневых систем травянистых растений. Отбор проб почвы с корнями.

Почвенные пробы для учета массы корней можно брать буром, металлическим шаблоном или ножом.

Пробы буром берут в десятикратной повторности по горизонтам, для получения более точных показателей количество проб увеличивают до 20. Бур забивают в почву на глубину 40 см (деревянной кувалдой). В одной его стенке через каждые 10 см расположены пазы, позволяющие при помощи специальных ножей разделить монолит на 4 части. На части бура, возвышающейся над поверхностью на 3 см, с двух сторон имеются отверстия, в которые вставляются крючки, облегчающие выемку его из почвы. Бур снабжен металлической крышкой.

На рядовых посевах бур накладывают так, чтобы его сечением захватывался рядок (посредине) и половина междурядья с одной и другой стороны.

Для учета количества корневой массы буром на выровненном травостое берут не менее 3—4 монолитов. При разреженном или пестром травостое количество монолитов следует увеличить до 6—8.

Если не требуется брать пробу на значительной глубине, можно использовать металлические шаблоны с боковыми стенками длиной до 10 или 20 см.

Существует также рамочный способ выемки корней. Для этого на расчищенную от наземных частей растений площадку накладывают складную рамку требуемого сечения (20x20, 30x30, 20x30 см и т.д.) и прикрепляют к почве гвоздями (шпильками). Почву внутри рамки обрезают острым ножом, разрезают на части, выбирают совком на глубину 0—10 см и складывают в мешок; следующий слой почвы — 10—20 см — кладут в другой мешок и т.д. Выемку почвы с корнями можно проводить и по генетическим горизонтам.

Учитывают корни один или более раз в сезон. Корневую массу трав определяют в зависимости от задач исследования ежегодно или с перерывами (через 1—3 года).

Отмывка корней проводится в 2 этапа: сначала пробу или монолит замачивают в тазу и затем промывают через систему сит, установленных одно над другим. Сита помещают над резервуаром, из которого непрерывно текут промывные воды. На первом сите с отверстиями 1 мм задерживаются крупные корни, комки почвы, камни, на втором (0,5 мм) — более мелкие корни и крупнозернистая часть песка, на третьем (0,25 мм) — в основном масса деятельных корней, на четвертом сите (0,15 мм) — песок в смеси с очень мелкими корнями, просматриваемыми только в лупу. Почвенную пробу промывают до тех пор, пока вода из-под сит не станет прозрачной. Далее приступают к тщательной отмывке каждой фракции. Содержимое первого сита выкладывают в таз и заливают водой. Корни всплывают, их вновь пропускают через систему сит. Крупные корни задерживаются на первом сите; на втором, третьем и четвертом ситах оседают фракции корней, случайно оставшиеся при отмывке на первом сите. Такой же операции подвергают содержимое второго и третьего сит. Фракция мелких корней в смеси с песком на четвертом сите отмыванию не подлежит.

После промывки монолита или почвенной пробы остаются 4 фракции: крупные корни; сор (мертвые органические остатки), смешанный с корнями; мелкие корни; песок, смешанный с молодыми поглощающими корнями. Первые 3 фракции сушат до постоянной массы и взвешивают, последняя сушке не подлежит.

Во фракции сора необходимо отделить пинцетом сор от корней и учесть их отдельно. Для этого нужно взять среднюю пробу массой 5—10 г, отобранные из нее корни взвесить и вычислить их массу в данной фракции.

В четвертой фракции отделить корни от песка можно методом сжигания в муфельной печи. По разнице массы до и после сжигания определяют массу корней четвертой фракции.

Отмытую массу корней можно разделить на крупные, толстые корни диаметром больше 1 мм и тонкие диаметром меньше 1 мм, затем взвесить.

Если позволяют условия, корни отмывают более простым способом (однако тогда теряются самые мелкие, деятельные корни). Монолит с корнями на 10—12 ч (на ночь) помещают в ведро или таз с водой. Затем в этой воде руками (в резиновых перчатках) тщательно растирают комки почвы. После отстаивания камни и песок оседают на дно, корни и сор всплывают на поверхность. Воду из таза сливают на сито (лучше всего глубокое продолговатое прямоугольного сечения) с отверстиями 0,5 или 0,25 мм. На сито попадают корни, сор, взвешенные пылеватые и илистые минеральные частицы. В таз с оставшейся на дне массой наливают воду, снова тщательно растирают комки, взмучивают раствор, чтобы освободить корни, связанные с мелкими частицами почвы. Жидкость из таза сливают в то же сито с корнями. Такую операцию повторяют до тех пор, пока вытекающая из сита вода не станет прозрачной. После этого корни промывают на сите струей воды и снова переносят в таз. В него наливают воду, все содержимое перемешивают и опять сливают на сито. Эту операцию осуществляют, чтобы удалить случайно попавшие вместе с корнями минеральные частицы. В сите корни еще раз промывают струей воды.

Когда отмывку проводят в проточной воде или в большом резервуаре, можно пользоваться приспособлением, значительно облегчающим процесс работы. Образец помещают в ведро с сетчатым дном (отверстия 0,5 или 0,25 мм), в него наливают воду и ведро закрепляют в проточной воде, комки почвы растирают, все мелкие минеральные и органические частицы одновременно удаляются через сетчатое дно. Остающиеся в ведре корни, сор и крупные минеральные частицы переносят в таз с водой, взмучивают и содержимое снова сливают в ведро. На дне таза остаются крупные минеральные частицы, а в ведре — корни и органический сор. Корни отбирают пинцетом.

Для изучения целых корневых систем растений применяют метод, разработанный А.А. Часовенной. Он заключается в следующем: монолит определенного объема окапывают в поле, намачивают и помещают в сетку с отверстиями 0,4—0,8 мм. Сетка вместе с монолитом должна быть не очень тяжелой, удобной для переноски. Затем монолит промывают прямо в сетке. После окончания операции остается отмытая корневая система, связанная с надземной частью растений. В таком виде можно определить объем корневой системы и сфотографировать ее. Недостаток метода — потеря мелких корней.

Если в течение суток выделить корни из монолита невозможно, то его хорошо высушивают. Выделенные впоследствии из высушенных монолитов корни нельзя использовать для химического анализа; химическому анализу подвергают только свежеотмытые корни.

Определение объема корней можно проводить путем погружения их в мерный цилиндр: количество вытесненной воды и будет равно объему корней. Объем корней определяют также методом М.С. Шалыта. Корни помещают в пустой градуированный цилиндр определенной емкости. Затем водой второго цилиндра такой же емкости, в которой она долита до верхней метки, заполняют цилиндр с корнями до верхней метки. Содержимое последнего тщательно размешивают для уничтожения пузырьков воздуха. Количество оставшейся в цилиндре воды и будет составлять объем корней. Если эту работу проводят с высушенными корнями, их предварительно в течение 2—3 ч намачивают для восстановления первоначального объема. После этого корни переносят на фильтровальную бумагу, слегка обтирают и обжимают.

Более точно объем корней определяют при помощи объ- емомера (метод Сабинина — Колосова), представляющего собой стеклянный цилиндр, достаточно глубокий, в который можно поместить корни или резервуар с корнями. Из закругленного дна цилиндра выходит трубка, конец которой загнут кверху, параллельно цилиндру, но не выше, чем на 3—4 см от его дна. Стеклянная трубка при помощи каучуковой трубки сообщается с градуированной пипеткой на 1—2 см³. Пипетка может быть установлена под любым углом к укрепленному в штативе стеклянному цилиндру.

Техника определения объема корней следующая: в стеклянный цилиндр наливают воду, а градуированную пипетку, сообщающуюся с цилиндром, устанавливают на такой высоте, чтобы мениск воды показался у границы измеренной части пипетки, обращенной к каучуковой трубке. Сначала отсчитывают положение мениска пипетки, а затем в цилиндр погружают корневую систему. Уровень воды при этом повысится и соответственно изменится положение мениска в пипетке. Отмечают новое положение мениска в пипетке (а₂), после чего корни вынимают из цилиндра. Вода стекает с них обратно в цилиндр. Если нужно, в него добавляют столько воды, чтобы мениск занял первоначальное положение (а_х). Затем из бюретки воду наливают в цилиндр до тех пор, пока мениск не займет положение а₂. Долитое из бюретки точно отмеренное количество воды и будет соответствовать объему погруженных корней.

Указанным способом можно определить объем корней таких растений, надземная часть которых не отделена от корней, например, отмытых по методу А.А. Часовенной.

Зная объем и средний диаметр каждой фракции, можно определить и поверхность (5, см²), и длину (h, см) корней по следующим формулам:

где v — объем корней, см³; d — диаметр корней, см.

Средний диаметр корней определяют отдельно для каждой фракции.

Диаметр мелких корней устанавливают под микроскопом с окуляром-микрометром. Для определения диаметра крупных корней используют штангенциркуль. Измерения проводят в 50— 100-кратной повторности.