КОРНЕВЫЕ ГНИЛИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PinussylvestrisL.) В НИЖНЕМ ПРИКАМЬЕ И МЕРЫ ПО СНИЖЕНИЮ ИХ ВРЕДОНОСНОСТИ



На правах рукописи

АХМЕТОВ Вильнюс Мирзахметович

КОРНЕВЫЕ ГНИЛИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

(PinussylvestrisL.) В НИЖНЕМ ПРИКАМЬЕ И МЕРЫ

ПО СНИЖЕНИЮ ИХ ВРЕДОНОСНОСТИ

(на примере Национального парка «Нижняя Кама»)

Специальность 06.01.11 - Защита растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Йошкар-Ола- 2007

      Работа выполнена на кафедре управления природопользования и лесозащиты ФГОУ ВПО Марийского государственного технического университета

Научныйдоктор сельскохозяйственных

руководитель:                       наук, профессор

Алексеев Иван Алексеевич

Официальныедоктор сельскохозяйственных

оппоненты:                           наук, профессор

Таланов Иван Павлович

                                            кандидат сельскохозяйственных наук

Замятин Сергей Анатольевич

ВедущаяМинистерство лесного хозяйстваорганизация:                      Республики Татарстан

Защита состоится «2» ноября 2007 года  в10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета ДМ 212.116.02 при Марийском государственном университете по адресу: 424002, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, ул. Красноармейская, 71, ауд. 320.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Марийского государственного университета.

Автореферат разослан                           «__» сентября 2007 г.

     Ученый секретарь

     диссертационного совета                                    Н.Ф. Маслова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.В настоящее время возникла необходимость совершенствования комплекса мероприятий по снижению вредоносности корневых гнилей древесных растений в связи с их широким распространением в лесах РФ и, в частности, в Национальном парке «Нижняя Кама».

Цели и задачи исследований. Основной целью работы является разработка мероприятий, направленных на снижение распространения негативного воздействия корневых гнилей в сосновых лесах Нижнего Прикамья.

Для ее реализации были решены следующие задачи:

   – изучен характер распространения корневых гнилей в лесах Прикамья;

   – установлена степень вредоносности корневых гнилей в различных экологических условиях;

   – определено влияние ксилотрофной микобиоты на развитие корневых гнилей в сосновых лесах;

   – разработан комплекс хозяйственных мероприятий по снижению негативного воздействия корневых гнилей на сосновые леса Нижнего Прикамья.

Научная новизна. Выявлена роль экологических факторов, влияющих на распространение и развитие корневых гнилей в сосновых лесах Нижнего Прикамья.

Практическая значимость работызаключается в многопараметровом определении ущерба от корневых гнилей на сосновые леса Нижнего Прикамья и обосновании комплекса мер по снижению их негативного воздействия.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Особенности развития корневой гнили сосны от грибаHeterobasidionannosum(Fr.) в сосновых лесах Прикамья в зависимости от воздействия природных и техногенных факторов;
  2. Роль ксилотрофной микобиоты разного уровня паразитизма и сапротрофности в распространении и вредоносности  корневой губки;
  3. Определение технического, хозяйственного, экономического, энергетического и экологического ущербов в сосновых насаждениях от абиотических факторов и корневой губки. Оценка результатов многолетних мер защиты сосновых культур в доверительные сроки;
  4. Обоснование параметров лесопатологического мониторинга в сосновых лесах, пораженных корневыми гнилями.

Апробация. Основные положения диссертации были доложены на международных научно-практических конференциях (Томск, 2005; Пенза, 2005, 2007), всероссийской научной конференции (Йошкар–Ола, 2006) и наI-м Экологическом форуме Прикамья.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК РФ.

Обоснованность выводов и достоверность результатов исследований. Достоверность научных положений и выводов, сформулированных в диссертации, обеспечена: правильно подобранными объектами мониторинга и методами исследования; математической обработкой полевых материалов с разработкой математических моделей и показателей достоверностей различий между сравниваемыми вариантами; многократной повторностью экспериментов, позволившей обеспечить воспроизводимость данных.

Личный вклад авторазаключается в постановке цели и задач исследования, разработке программы и методики работы, анализе литературных источников, закладке пробных площадей, сборе, анализе, систематизации и обработке экспериментальных данных, формулировке выводов и рекомендаций производству.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах текста, в том числе 20 таблиц, 20 иллюстраций. Работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, 25 приложений. Список литературы включает 155 наименований, из них 20 на иностранных языках.

  1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕМЫ

Гнили корней хвойных растений во многих странах мира, включая Россию, принимают характер прогрессирующей панфитотии и наносят огромный хозяйственный, экономический и экологический ущерб (Ячевский, 1897; Ванин, 1916, 1955; Самофал, 1926; Вакин, 1927; Шемякин, 1948, 1966;Rishbeth, 1951;Schwerdfeger, 1957; Алексеев, 1963, 1969; Соколов, 1964; Соловьев, 1967; Журавлев, 1969;Hodges, 1969; Федоров, 1970, 1984, 2004;Greig, 1976;Kallio, 1979;Delatour, 1980; Негруцкий, 1986; Шевченко, 1986; А. Василяускас, 1989; Полещук, 1991;Korhonen, 1992; Крутов, 1995; Стороженко, 2001; Р. Василяускас, 2001).

Сообщество грибов является одним из главных компонентов лесных экосистем. Грибы играют важную роль в формировании и утилизации биомассы. Ксилотрофная микобиота, утилизируя древесные отходы, способствует сохранению и умножению органической части почвы − гумуса. Значительная часть грибов проявляет антагонистические свойства к возбудителями корневых гнилей (Mikola, 1964; Частухин, 1969; Мухин, 1979; Степанова, 1979;Deacon, 1983; Гундаева, 1989;Hutchison, 1995; Шубин, 2001).

Упрощенная структура лесов при разнообразном антропогенном вмешательстве стала причиной поражения лесов корневыми и стволовыми гнилями. Причем паразитарная ксилотрофная микобиота стала преобладать над сапротрофами микобиоты в соотношении 2-3:1, вместо отношения на 1:80-100 видам.

Методика  подсчета ущерба от болезней  и эффекта от вмешательства  в современной фитопатологической литературе не приводится, отсутствует расчеты суммарной и отдельно технической, хозяйственной, экономической, энергетической и экологической эффективности (Вафин, 1955; Журавлев, 1969, Шевченко, 1986; Семенкова, 2003; Чураков, 2003; Федоров, 2004), многие известные методики по определению ущерба в условиях ООПТ неприемлемы. Поэтому определение потерь по нескольким многопараметровым видам ущербов, безусловно, представляет интерес.

  1. методика ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования направлены на решение поставленных в диссертационной работе задач, для реализации которых с 2003 г. по 2007 г. были проведены полевые и лабораторные эксперименты. В качестве объектов исследований были выбраны естественные и искусственные насаждения сосны обыкновенной.

При подборе насаждений для закладки пробных площадей использованы классификации Б. П. Колесникова (1958), В. Н. Сукачева (1971), Д. В. Воробьева (1973).

Для изучения процесса  постепенного заболачивания от водохранилища ГЭС использовался метод постоянных и временных пробных площадей, заложенных в соответствии с ОСТ 5664-84 и с учетом методических рекомендаций В. А. Мухина (1993), И. А. Алексеева (1974, 2006), С. Н. Сеннова (1972) и Р. Н. Шарафутдинова (2001).

Видовой состав грибов выделяли с помощью определителей И. И. Журавлева (1950), М. А. Бондарцевой (1985), В. И. Билай (1981), Н. В. Федорова (1989), Л. Е. Гарибовой (1998),Michael-Hennig (1958-1970),A.Engel (1964).

Подлесок и подрост учитывали согласно методике А. В. Победниского (1966) и И. А. Алексеева (2000). Для определения санитарных характеристик деревьев применена запатентованная унифицированная методика И. А. Алексеева (1986-2006). В основу определения  фитомассы  положена методика А. Р. Родина (1968), И. А. Алексеева (2006).

Фаутность деревьев и насаждений изучали по методике И. А. Алексеева (1985, 1999, 2000, 2006) и О. И. Полубояринова (1972).

Агрохимические, физические и химические свойства почвы исследовали традиционными методами (Астапов, Долгов, 1959; Аринушкина, 1979; Вадюнина, Корчагина, 1986; ОСТ 56-81-84).

Входе исследований заложено 37 постоянных и25 временных пробных площадей. Проложена трансектапротяженностью 5 кмдляпроведениямониторинга.Заложено 20 почвенных разрезов,720площадокдля учета подроста, подлеска и живого напочвенного покрова. При обследовании санитарного состояния деревьев в основном учитывали 50-70 фаутов (от сучков до гнилей по возбудителям).

Экспериментальные данные обработаны с применением пакетов прикладных программ для ЭВМ «Statistica», «Excel».

  1. КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Национальный парк «Нижняя Кама» расположен в пределах восточного Предкамья и восточного Закамья Республики Татарстан. Климат района умеренно-континентальный с теплым летом и умеренно холодной зимой. По лесорастительному районированию территория национального парка находится на стыке двух лесорастительных зон и в 3-м лесохозяйственном районе Закамского района лесостепной зоны. Наиболее распространенными группами типов леса в национальном парке являются: сосновая зеленомошниковая, занимающая 42,9 %, и сосновая сложная – 34,1 %. Представительство остальных групп от 0,1 до 14,3 %. Территория района по характеру рельефа представляет собой ступенчатую расчлененную равнину со средними высотами водоразделов 58-165 м. Территория национального парка расположена в бассейне реки Камы, на которой построена плотина Нижне-Камской ГЭС. Водохранилище ГЭС на протяжении более 50 км омывает берега парка.

В НП «Нижняя Кама» под сосновыми насаждениями преобладают почвы бурые лесные на породах преимущественно легкого гранулометрического состава с признаками оподзоливания (лессиважа), часть из них грунтового оглеения. Генезис почв осложнен как неоднородностью гранулометрического и минералогического состава, так и сменой растительного покрова в результате вырубок и посадки монокультур. Физико-химические свойства исследованных почв (поглотительная способность, содержание гумуса, сумма обменных оснований и кислотность) тесно связаны с гранулометрическим составом почв и типами лесной растительности.

4.Факторы, определяющие направления

формирования насаждений сосны

4.1. Лесоводственные условия формирования

сосновых насаждений

Естественные леса национального парка формировались по гарям при узколесосечной сплошной вырубке из естественного возобновления смешанного состава. Процесс формирования насаждений из  культур проходил и в настоящее время идет в большинстве случаев болезненно.

В искусственно созданных лесах функционально-биологическая организация БГЦ в условиях парка еще носит неустойчивый характер. Здесь не достигнуто четкое динамическое равновесие между автотрофными и гетеротрофными  организмами.

В чистых культурах сосны конкуренция внутри вида почти не выражена. Здесь почти не выделяются (5-10 вместо 50-60 %) лидеры. Поэтому резкая дифференциация деревьев по положению в пологе выражена очень слабо. До 40-50 лет в таких насаждениях всегда отсутствуют деревья 1 б класса роста. Начиная с возраста 15-20 лет, в культурах сосны преобладают деревьяIIIIV классов роста. Такое положение можно квалифицировать как задержку общего роста. Распределение деревьев сосны к поражению корневой губкой состоянии представлено в таблице 1.

Таблица 1

Распределение деревьев сосны в устойчивых и восприимчивых к поражению корневой губкой насаждениях

Характеристика

насаждений

Число деревьев (в числителе) и запас (в знаменателе), %

I б

I а

II

III

IV

IV

Vб

Vа

Устойчивые

19,7

23,6

29,6

34,7

26,8

27,4

14,1

12,8

2,8

0,5

2,8

0,7

1,4

0,2

2,8

0,4

Восприимчивые

0

11,5

13,6

30,2

33,2

39,0

42,3

12,5

7,9

5,8

2,4

0,9

0,04

0

Из данных таблицы 1 видно, что если в устойчивом древостое даже при наличии угнетающих экземпляров сосна имеет 60 % развитых деревьев, которые составляют 89 % запаса, то в восприимчивом насаждении перед поражением корневой губкой, наоборот, около 60 % деревьев без участия других угнетающих (береза) пород находятся в угнетенном и полупродуцирующем состоянии. Чистые сосновые культуры Национального парка «Нижняя Кама» (около 25 % площади) не имеют ни подроста, ни подлеска. Живой напочвенный покров не развит.

Ярусность древостоев в чистых сосновых культурах к 35-40 годам формируется за счет изменения параметров категорий состояния деревьев. В пораженном насаждении средний диаметр и высота по мере ухудшения категории состояния изменяются незначительно (на уровне 60 %). В устойчивом лесу при одинаковом возрасте и полноте сравниваемых древостоев эти различия подтверждаются на уровне доверительной вероятности (до 95 %). Изменения средних диаметров и высот в сосновых насаждениях искусственного и естественного происхождения представлены на рисунках 1 и 2.

Рис. 1. Изменение средних диаметров в сосновых насаждениях искусственного и естественного происхождения

Рис. 2. Изменение высот в сосновых насаждениях искусственного и естественного происхождения

Эта связь в устойчивых насаждениях криволинейная, а в восприимчивых к корневой губке прямолинейная:

а) в устойчивых насаждениях по диаметру аппроксимировалась уравнением кубической параболы:

                           у=32,36-6,43х+0,48х2+0,025 х3;R2=0,87;

по высоте - уравнением параболы второго порядка:

у=24,28- 0,30х – 0,275 х2;R2= 0,83;

б) в неустойчивых насаждениях: по диаметру:у = 20,28- 1,24х;

по высоте:у = 19,94-0,86х.

В сравнительно здоровом и устойчивом насаждении средние диаметр и высота деревьев здоровых и условно здоровых почти одинаковые. По мере ухудшения состояния диаметр и высота стволов уменьшаются плавно.

В восприимчивых насаждениях средние высота и диаметр значительно ниже, чем в устойчивых древостоях. И отличие растущей части (1, 2 и 3 категория) от выпадающей в этом случае менее существенно.

В одном и том же возрасте во временно устойчивых и восприимчивых к поражению корневой губкой насаждениях естественный отпад отсутствует или незначительный (табл. 2).

Таблица 2

Годичный отпад насаждений по категориям состояния

Категория состояния насаждений

Годичный отпад, (м3/га)/%

естественный

патологический

случайный

суммарный

Эталонные

0,11/32,8

0,12/35,5

0,11/31,7

0,34/100

Временно устойчивые

0,17/0,1

3,05/99,9

0

3,25/100

Восприимчивые

1,84/57,1

1,39/42,9

0

3,23/100

С возникающими очагами усыхания

1,08/12,5

3,68/42,7

3,86/44,8

8,60/100

С формирующимися очагами усыхания

5,92/26,9

12,81/58,2

3,29/15,0

22,0/100

С прогрессирующими очагами усыхания

2,18/4,5

43,79/91,0

1,54/3,2

48,11/100

С хронически действующими очагами усыхания

1,48/21,1

4,07/58,1

1,46/20,8

7,01/100

С затухающими очагами усыхания

2,43/33,0

4,47/60,7

0,46/6,3

7,36/100

С затухшими очагами усыхания

0,30/71,4

0,12/28,6

0

0,42/100

         Согласно полученным данным годичный патологический отпад имеет наибольшее значение по сравнению с остальными категориями. Это связано с высокой зараженностью данных насаждений болезнями. Наименьшее значение патологического отпада наблюдается в насаждениях с затухшими очагами усыхания (28,6 %) и эталонных (35,5 %). Естественный отпад достигает наибольшего значения в насаждениях с затухающими очагами усыхания и в восприимчивых насаждениях. Наибольший годичный случайный отпад наблюдается в насаждениях с возникающими очага