Корневые гнили сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Нижнем Прикамье и меры по снижению их вредоносности: на примере Национального парка "Нижняя Кама"

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

КОРНЕВЫЕ ГНИЛИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINUS SYLVESTRIS L.) В НИЖНЕМ ПРИКАМЬЕ И МЕРЫ ПО СНИЖЕНИЮ ИХ ВРЕДОНОСНОСТИ (НА ПРИМЕРЕ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «НИЖНЯЯ КАМА»)

Ахметов Вильнюс Мирзахметович

Специальность 06.01.11 - Защита растений

Йошкар-Ола- 2007

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

Научный доктор сельскохозяйственных

руководитель: наук, профессор

Алексеев Иван Алексеевич

Официальные доктор сельскохозяйственных

оппоненты: наук, профессор

Таланов Иван Павлович

кандидат сельскохозяйственных наук

Замятин Сергей Анатольевич

Ведущая Министерство лесного хозяйства организация: Республики Татарстан

Защита состоится «2» ноября 2007 года в 10 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

Общая характеристика работы

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 работы заключается 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 гриба Heterobasidion annosum (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 на I-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 автора заключается 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.

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.

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).

В ходе исследований заложено 37 постоянных и 25 временных пробных площадей. Проложена трансекта протяженностью 5 км для проведения мониторинга. Заложено 20 почвенных разрезов, 720 площадок для 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».

Содержание работы

корневой гниль сосновый лес

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.

Факторы, определяющие направления формирования насаждений сосны

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 деревья III - IV 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 очагами усыхания. Случайный и естественный годичные отпады в насаждениях сосны различных категорий в НП «Нижняя Кама» имеют небольшие значения.

Возобновление сосновых насаждений в условиях парка

Естественное возобновление сосны под пологом искусственных насаждений идет плохо. В них нет ни подроста, ни подлеска, живой напочвенной покров отсутствует, больше представлена консументная часть ксилофильной микобиоты, а редуцентная часть обеднена почти в 50 раз.

На постоянных мониторинговых пробных площадях, заложенных в сосновых культурах в возрасте 22-38 лет, на 1 га насчитывалось 250-410 угнетенных экземпляров подроста, расположенных к тому же куртинно и имеющих низкий индекс жизнеспособности (Km=30-45 и Kq=5-10) ? уровень явно неудовлетворительного возобновления. Из 5 км проложенного трансекта возобновление сосны было удовлетворительным лишь на 80 м. Возобновление сосны в насаждениях естественного происхождения при сохранении лесной среды на 1 га составляет 800-1200 шт., преимущественно из группы молодого самосева. Большая часть площадей вырубок прежних ценных сосновых лесов возобновилась другими породами. В результате прошлой хозяйственной деятельности уникальные сосняки превратились в малоценные осиново-березовые насаждения. Возврат их в ценные сосняки представляется весьма затруднительным. Значительная часть участков из-за усиленной рекреации находится в 3-4 стадии дигрессии. Таким образом, сохранение местного генофонда сосны естественным возобновлением в национальном парке встречает определенные трудности. Большим препятствием возобновлению сосны является реально существующая угроза вторичного заражения корневыми гнилями. Она идет из чистых сосновых культур, созданных по окраинам национального парка на залежных землях.

Ксилотрофная микобиота объектов лесовозобновления

В условиях национального парка грибы, проявлявшие активную дереворазрушительную способность в возрасте сплошной рубки - 90 лет, представлены следующими видами (табл. 3).

Из данных таблицы видно, что устойчивый сосновый биогеоценоз парка формируется при большом разнообразии грибной флоры.

Таблица 3

Перечень наиболее активных разрушителей древесины в НП «Нижняя Кама»

Порода	Часть дерева	Возбудитель
Все породы	пни	Armillaria mеllea(Vahl.: Fr.) Kumm., Bjerkandera adusta (Willd.: Fr.) Karst, Irpex lacteus (Fr.:Fr.) Fr., Leptoporus mollis (Pers.) Fr., Pycnoporellus fulgens (Fr.) Donk, Skeletokutis amorpha (Fr.) Kotl. ex Pouz., Laurilia sulcata ( Burt. et Peck..) Pouz., Hyphoderma setigerum (Fr.) Donk.
Хвойные породы (сосна, ель, пихта)	пни	Heterobasidion annosum (Fr.) Bref., Phlebiopsis gigantea (Fr. :Fr.) Julich, Gymnopilus penetrans (Fr.) Murill., Phellinus pini (Thore. :Fr.) Ames, Steccherinum fimbriatum (Pers.: Fr.) Erikss.
Сосна, ель, пихта, береза	пни	Trichaptum abietinum ( Dicks. :Fr.) Ryv., Phanerochaete velutina (DC. :Fr.) Karst, Leucogyrophana mollusca (Fr.) Pouz., Hymenochaete tabacina (Sow. :Fr.) Lev.
Сосна, ель, пихта	пни	T. fusco - violaceum (Fr.) Rev.
Сосна, пихта и лиственные породы	пни, ветви	Pleurotus pulmonarius (Fr.)Quel., Exidia pithya (Alb. еt. Schw.) - Fr.
Сосна, осина	пни	Pholiota aurivella (Batsch. :Fr.) Kumm.
Сосна, пихта, осина	пни	Kuehneromyces mutabilis (Fr.) Sing. et. Sm.
Сосна, ель, осина	пни	Onnia leporinа (Fr.) Jahn.
Сосна, ель, липа	свежие раны	Resniсium bicolor (Alb. et Schw. :Fr.) Parm.
Ель, пихта, сосна	пни и ствол	Phellinus chrysoloma (Fr.) Donk.
Хвойные породы	комлевая часть	Phaeolus schweinizii (Fr.) Pat.
Все породы	ствол свежие раны	Flammulina velutipes (Curt. :Fr.), Rhedh, Stereum sanguinolentum (Alb. et. Schw.: Fr.) Fr.

Способы ведения хозяйства в прошлом на современной территории парка привели к упрощению структуры как древостоев, так и грибной флоры, в составе которой появились грибы-индикаторы влажных мест.

Участие грибов в формировании климаксовых сосновых насаждений

В процессе изучения роли грибов была определена роль представителей высших грибов, участвующих в разрушении древесины стволов растущих деревьев, образовании биотической фаутности и утилизации мертвой древесины сосны. Общие число установленных видов 233, они относятся к 8 порядкам.

Способы формирования сосновых лесов, принятые до образования парка, привели к образованию неустойчивых насаждений, распространению хозяйственно опасных болезней. Ксилотрофная микобиота в этих насаждениях бедна и не сдерживает агрессивность и вирулентность патогенных организмов. Небольшие сохранившиеся участки устойчивых сосновых лесов отличаются от чистых сосновых культур многообразием ксилотрофной и почвенной микофлоры (табл. 4).

Таблица 4

Распространение наиболее опасных возбудителей болезней на стволах сосны различного происхождения

Виды возбудителей болезней	Встречаемость, % (среднее значение)
	культуры по старым пашням	культуры	естественные насаждения
	20-40 лет	40-60 лет	60-80 лет	60-80 лет	80-100 лет	100-120 лет
Heterobasidion annosum	0,7	16,2	53,9	8,2	0	0
Phellinus pini	0	22,6	2,3	2,5	0	0
Lophodermium pinastri	24,0	27,7	2,3	0,8	0	0
Lentinus lepideus	0	0	1,2	0,3	0,6	13,5
Грибы ненормальной окраски	0	12,4	24,6	14,8	16,2	58,7
Peirdermium pini.	0	0	0	0	1,2	0,9
Fomitopsis pinicola	3,7	0,2	2,2	0,8	1,7	8,7
Stereum sanquinolentum и др. возбудители раневых гнилей	0	4,6	3,8	1,6	6,0	0
Рhaeolus schweinitzii	3,7	0	0	0	0,6	3,8
Trichaptum abietinum	26,1	9,9	1,5	5,7	2,2	29,0
Armillaria mellea	0	0	0	2,5	1,1	6,7

По составу ксилотрофной микобиоты можно судить не только о наличии признаков устойчивости, но и об уровне приближения к климаксовому состоянию.

Чем больше возбудителей бурых гнилей Fomitopsis pinicola, Phaeolus schweinitzii, Gloeophyllum sepiarum, Lentinus lepideus, Phlebiopsis gigantea, а также возбудителей из состава раневых гнилей Stereum sanguinolertum, и других видов, тем ближе к климаксовому состоянию древостой сосны.

Подтопление лесов и корневые гнили в сосновых насаждениях Нижнего Прикамья

Влияние состава и возраста насаждений на распространение корневых гнилей в сосновых фитоценозах

Различий в поражении деревьев сосны в чистых культурах по типам леса и лесорастительным условиям почти нет (рис. 3). Максимум поражения приходится на 45-летние насаждения. Связь усыхания деревьев сосны с возрастом (на этапе 20-50 лет) в типе В2 выражается уравнением параболы второго порядка:

П=0,7+3,342х+0,0667х2,

где х=1, 2, 3, 4, 5 (номер десятилетия).

Рис. 3. Изменение степени поражения насаждений корневой губкой в зависимости от возраста насаждений

Для моделирования процесса поражения деревьев корневой губкой в зависимости от доли сосны в составе насаждения была использована степенная функция вида y=а•zb, где y - доля поражения сосны корневой губкой, %; z - доля сосны в составе древостоя; a - скорость изменения функции y в зависимости от изменения величины переменной z; b - ускорение функции y в зависимости от изменения величины переменной z. Получение фактических точек производилось путем усреднения данных по классам возраста насаждений. В целом были сгруппированы данные по насаждениям, относящимся к 1…2 классам возраста, ко 2 классу и 3 классу возраста (рис. 4).



Рис. 4. Зависимость поражения деревьев сосны корневой губкой от состава насаждений различных классов возраста

Распространение корневой белой заболонной гнили от опенка осеннего (Armillaria mellea) больше всего связано с рубками прореживания и проходными рубками в смешанных древостоях. В различных типах лесорастительных условий и насаждениях разного возраста распространение опенка происходит по разному (табл. 5).

Таблица 5

Распространение опенка в зависимости от возраста насаждений и типов лесорастительных условий (%)

Возраст, лет	ТЛУ В2	ТЛУ С2	Возраст, лет	ТЛУ В2	ТЛУ С2
1	2	3	4	5	6
21-30	0	1,1	81-90	-	3,8
31-40	0	4,1	91-100	-	2,4
41-50	0,2	5,3	101-110	-	-
61-70	4,0	3,6	121-130	0	4.5
71-80	-	5,3	81-90	2,0	3,8
21-30	0	1,1	91-100	2,0	3,1
31-40	0	4,1	101-110	1,0	2,4
41-50	0,2	3,8	111-120	0	3,2
51-60	2,6	2,9	121-130	0	4,5
61-70	4,0	5,1
71-80	3,0	6,5	В среднем за все года	2,9 ± 0,39	3,9 ± 0,43

По данным табл. 5 можно проследить усиление вредоносности опенка в зависимости от улучшения условий роста деревьев. В наибольшей степени он встречается в условиях свежей сурамени в возрасте от 61 до 80 лет. В отличие от корневой губки максимум поражения приходится на насаждения более старших возрастов. На увеличение поражения сосны опенком влияют участие в составе сосняков примеси березы, осины, вяза в возрасте старше 40 лет, образующиеся после проходных рубок крупные пни - базу питания опенка. Поражение чистых сосновых культур опенком в парке встречается редко.

Формирование насаждений, устойчивых к болезням

Ввиду сильного антропогенного влияния на лесные фитоценозы формирование устойчивых к болезням насаждений становится проблемой. Решить ее можно путем правильного ведения хозяйства с помощью лесоводственных и лесокультурных мероприятий смешением пород, регулированием рекреации, стабилизацией уровня Нижнекамского водохранилища на 62-й отметке.

Смешанные культуры сосны с елью при сохранении подлеска из рябины и второго яруса, состоящего из порослевой липы, характеризуются большим приростом органической массы (в 60 лет запас более 450 м3/га) и высоким показателем устойчивости (коэффициент стабильности более 1000).

Создание широких полос лиственных пород желательно в опушечной части Челнинского лесничества, отличающейся частым возникновением пожаров. Наиболее целесообразные схемы смешения сосны с березой: 7-8 рядов сосны обыкновенной с кустарниками в ряду и 2-3 ряда березы повислой, которые насыщены разнообразной ксилотрофной микобиотой, урожаем съедобных грибов и микрообразователями сосны. Например, в сосново-березовых культурах часты виды Lactarius, Bоletus, Russula, Tricholoma и др.

5.3. Разрушение сосновых культур парка корневой губкой

В настоящее время сосна сохранилась в достаточном количестве лишь на 21 объектах из 37 (табл.6).

Таблица 6

Распределение объектов по степени устойчивости в начале мониторинга

Показатели устойчивости	Число пробных площадей	Средний возраст, лет	Полнота	Средний запас, мі/га	Прогнозная характеристика
				растущий	свежий отпад
Устойчивые, в т.ч. с сохранением сосны	21 10	45-150 50-150	0,85 1,09	432,0 518,0	5,86 4,52	4275
Сомнительно устойчивые	3	43-60	1,20	407,7	3,32	32,5
Неустойчивые в начальной стадии поражения	3	43-45	1,17	361,4	14,4	59,0
Пораженные корневой губкой	6	43-45	0,96	273,8	56,0	2,2
В том числе после линейных рубок	3	25-30	0,80	283,0	5,2	30,2

В устойчивых, сомнительно устойчивых насаждениях при высоком растущем запасе свежий отпад представлен в незначительном количестве. В насаждениях сомнительной устойчивости свежий отпад, несмотря на отсутствие уборки в течение последних 10-15 лет, имеется также в небольшом количестве. Это положение подтвердилось и при последнем учете через 3 года. На этих объектах отпад составил 0,5-4,5 мі/га. Но уже там наблюдается нарастание патологического отпада.

В неустойчивых насаждениях через 3 года формируются очаги усыхания с резким увеличением запаса свежего отпада. Усыхание деревьев от болезней больше всего распространяется по рядам.

Начало поражения корневой губкой относится к деревьям III-IV классов роста по Крафту. Находясь под пологом господствующих деревьев, они имеют в большом количестве теневую хвою, отличаются слабой смолопродуктивностью. Обычно площадь, занятая корнями таких деревьев, уступает площади, занятой корнями деревьев Iб-Iа и II классов роста, в 1,5-2,0 раза, а корнеобитаемый слой в 1,2-5,0 раз. Это подтвердилось упрощенным анализом 56 корневых систем пораженных деревьев в возникающих и формирующихся очагах усыхания. Деревья Iа и Iб классов роста обычно усыхают уже при участии большого соснового лубоеда, черного соснового усача, синей сосновой златки, вершинного короеда.

Ущерб от поражения сосновых лесов корневой губкой и стволовых вредителей

Нами был рассчитан технический, хозяйственный, экономический, энергетический и экологический ущерб от поражения сосновых культур в Нижнем Прикамье. Показатели суммарного ущерба от комплексного усыхания сосновых культур представлены в таблице 7.

Таблица 7

Суммарный ущерб от комплексного усыхания сосновых культур

(корневая губка + стволовые вредители + рекреация)

Средний состав	Средний возраст, лет	Средние показатели ущерба, %	Общий средний ущерб, %	Оценка степени ущерба
		технического	хозяйственного	экономического	энергетического	экологического
Непораженные и устойчивые насаждения (рекреация)-контроль
85С6П9Б	350	0	0	0	0	0	0
Возникающие очаги усыхания (чистый патогенный отпад + рекреация)
100С	39,3	-76,5	-29,6	-100	-97,5	-40,1	-69,2 ±14,8	высокая
Формирующиеся очаги усыхания (патогенный отпад + рекреация)
100С	47,5	-92,0	-1,4	-100	-98,3	-43,3	-67,3 ±19,35	высокая
Прогрессирующие очаги усыхания (комплексный патологический отпад + рекреация)
100С	43,7	-97,2	-36,8	-100	-98,0	-56,3	-78,1 ±13,2	высокая
Хронически действующие очаги усыхания (комплексный патологический отпад с преобладанием энтомогенного + рекреация)
100С	41,5	-94,7	-17,7	-100	-96,7	-44,4	-71,4 ±17,0	высокая
Затухающие очаги усыхания (комплексный патологический отпад с хроническим проявлением энтомогенного отпада + рекреация)
100С	41,3	-88,1	-18,6	-100,0	97,1	-44,7	-70,3 ±16,4	высокая

По мере развития очагов усыхания в результате поражения корневой губкой средний ущерб повышался с 69,2 до 78,1 %, а затем медленно снижался до 70,3 %.

Ущерб, наносимый сосновым насаждениям парка подтоплением

Исследованиями установлено (табл. 8), что по мере перехода к следующей стадии подтопления сосна резко теряет свои позиции, уменьшается также количество березы бородавчатой. В составе древостоя возрастает доля березы пушистой. На 4-5 стадиях подтопления повышается участие ольхи черной, кустарниковых ив (трех- и пятитычинковых). Увеличивается запас растущей части насаждения, снижается средняя полнота насаждений, наблюдается увеличение доли наличного и особенно свежего и годичного отпадов. Резко возрастает доля случайного (бурелом, ветровал, размыв почвы) отпада. Больше половины отпада происходит из-за корневых гнилей от абиотического фактора (подтопления).

Таблица 8

Таксационная лесопатологическая характеристика насаждений после подтопления водохранилищем Нижнекамской ГЭС

Стадии подтопления	Состав	Возраст, лет	Полнота	Запасы, мі/га
				растущий	наличного отпада	свежего отпада	годичного отпада
Контроль	Не подтопленное насаждение
	78С22Б едВКлЛп	60	0,98	400,7	6,8	4,02	1,34
1 стадия	100С, едБб	80+30	0,95	473,4	56,5	51,52	17,87
2 стадия	51С31Б 18Ос	50+25	0,75	289	57,3	46,0	19,33
3 стадия	90Бп9Е 1С	60+25	0,63	202	20,3	25,6	11,54
4 стадия	80Олч+с 20БедС	75+25	0,58	80,3	70,0	58,6	23,55
5 стадия	80Олч2Ив	75+25	0,39	72,1	74,8	69,0	27,61

Такие изменения в таксационной и общей лесопатологической характеристике насаждений негативно сказались на их техническом, хозяйственном и экологическом состоянии. Математический анализ показал параболическую связь ущерба по стадиям:

y = 27,3 + 46,83 х - 4,095 хІ, RІ =0,81

В целом можно считать, что со второй стадии подтопления четко прослеживается негативное влияние уровня воды в водохранилище на состояние леса национального парка и не может быть речи о дальнейшем подъеме уровня воды в водохранилище.

Суммарные показатели ущерба сведены в таблице 9.

Таблица 9

Суммарные показатели ущерба

Стадии подтопления	Средние показатели ущербов по видам, %
	технический	хозяйственный	энергетический	экономический	экологический	средний по видам
0*	-	-	-	-	-	-
1 стадия	-49,3	+9,8	-29,7	-2,5	-17,9	-17,9
2 стадия	- 63,5	-49,8	-5,3	-62,2	-44,6	-45,1
3 стадия	-46,3	-75,0	-44,5	-161,5	-53,5	-76,2
4 стадия	-74,8	-84,6	-76,2	-189,7	-76,3	-99,6
5 стадия	-83,1	-86,5	-66,5	-194,9	-78,8	-102,0
средние	-72,1	-54,8	-43,7	-122,7	-51,8	-69,0

Примечание: * - контроль без подтопления.

Эффективность мер борьбы

Разрушение пораженных насаждений в зависимости от типов зарастания

Тип зарастания очагов усыхания определяется составом и густотой растительности, развивающейся в центре окна. Эта растительность в условиях В2 в сосновых культурах, характеризуется разной степенью устойчивости или восприимчивости к поражению корневой губкой, нами объединена в определенные группы (табл. 10).

Таблица 10

Распространение типов зарастания очагов усыхания от корневой губки по категориям (%)

Тип зарастания	Прогрессирующие действующие очаги	Хронически действующие очаги	Затухающие очаги	Затухшие очаги
Вейниковый	80	20	0	0
Зеленомошниковый	78	15	5	2
Крапивный	85	15	0	0
Люпиновый	83	17	2	0
Разнотравный	46	32	15	3
Кипрейный	48	43	6	3
Сосновым возобновлением.	55	43	2	0
Сосново- березовым возобновлением	43	52	5	0
Березовым возобновлением	24	41	21	14
Кленово-липово-дубовым Возобновлением	28	46	16	10
Крушиновый	56	25	13	2
Бузиновый	80	19	1	0

Очаги усыхания обычно характеризуются кипрейными и широколистнотравяными типами зарастания с участием березы, осины, ивы.

Затухание очагов ускоряется при появлении достаточного опада липы, березы, боярышника, бересклета и жимолости. Очаг усыхания плохо затухает, когда начинают преобладать в покрове вейник, осоки (плетевидная, приземистая, вздутая), мощный слой зеленых мхов. Они способствуют длительному сохранению в почве инфекции корневой губки

Появление определенных видов растительности оказывает сдерживающее влияние на сохранение инфекции в сосновых лесах. К сожалению, корневая губка является ксилотрофным грибом, поэтому даже при наличии благоприятного растительного фона внутри пней и скелетных корней сохраняется инфекция, которая поражает вновь созданные лесные культуры уже с 2-3 лет.

Особенности организации экологического мониторинга в пораженных насаждениях

Основываясь на материалах проведенных исследований, мы предлагаем проводить мониторинг по полной программе: в активных очагах вредителей и болезней - один раз в 2 года, менее активных - один раз в 3-5 лет, в устойчивых (показатель коэффициента стабильности состояния 1000 и более) - раз в 5- 7 лет с выделением лесных мониторинговых параметров. При проведении мониторинга следует учитывать также по шкалам коэффициенты происхождения, потери среды и состава древесного полога, рубок ухода, рекреационного вмешательства, техногенной, зоогенной нагрузки, а также категории, и типы зарастания очагов усыхания, доли патологического отпада от нормативного уровня при естественном изреживании леса.

Эффективность лесозащитных мероприятий

Суммарный эффект различных мероприятий, проводимых в парке, представлен в таблице 11.

Таблица 11

Суммарная эффективность различных видов рубок ухода в сосновых насаждениях в условиях поражения корневой губкой

Число пробных площадей	Средний состав	Ср. возраст, лет	Средняя суммарная эффективность	Оценка
1	2	3	4	5
Многократные рубки ухода средней интенсивности и выборочная санитарная рубка 5 лет назад
2	10С	40	-124,4	Очень плохая
Ограниченные рубки ухода, без выборочной санитарной рубки (10 лет, контроль)
3	10С	43	-
Без рубки ухода и других вмешательств
1	10С	42	+67,8	высокая
Линейно-селекционная рубка (с изреживанием в остающихся кулисах) 15 лет назад
3	10С	26	-156,6	Очень плохая
Линейная рубка, 15 лет назад, без вмешательства в остающихся рядах
7	10С, ед. Б, Ос	33	+84,7	Очень высокая
Эталонные (устойчивые) леса с последней рубкой ухода 20 лет назад
2	8С2Б+Ос, Лп	102	+250,6	Очень высокая

Выводы

1. Экологическая обстановка в сосновых лесах Нижнего Прикамья и в Национальном парке «Нижняя Кама» является нетипичной для большинства парков России и нестабильной из-за исключительно высокой техногенной и антропогенной нагрузки.

2. К природным биогенным факторам, разрушающим сосновые леса, относится взаимодействующий комплекс: корневая губка - стволовые и корневые вредители, а также техногенный фактор - подтопление. Адаптация сосны к подтоплению происходит болезненно.

3. На территории парка нарушена динамика региональной сукцессионной системы. Многие виды грибной флоры, обеспечивающие стабильное развитие лесной среды, отсутствуют. Нарушено необходимое соотношение продуцентов, консументов и редуцентов. Поэтому доминирующее положение занимают субдеструкторы - возбудители корневых гнилей.

4. Активные меры защиты сосновых лесов от поражения корневой губкой, опенком, сосновой губкой, спарассисом, смоляным раком, сосновой губкой, трутовиком Швейнитца и др. в ООПТ ограничены положением о национальном парке и отсутствием налаженного мониторинга развития лесных сообществ и происходящих сукцессионных процессов.

5. Корневая губка в национальном парке как возбудитель болезни получила распространение в результате:

- создания на старопахотных и залежных участках, прилегающих к основным массивам, густых чистых сосновых культур;

- отсутствия условий формирования лесной среды;

- почвенных условий - рыхлость гумусового горизонта, высокая плотность и глееобразование нижележащих горизонтов, что привело к поверхностному формированию и деформации корневой системы, уязвимой для поражения корневой губкой;

- однообразного состава из хвои, веток и шишек сосны при полном отсутствии опада листвы и травяного покрова, что препятствует развитию типичной для устойчивых лесов грибной флоры и актиномицетов, составляющих сильную конкуренцию корневой губке при выходе в подстилку и в верхние слои почвы;

- массового появления пней, оставленных при рубках ухода деревьев сосны, что способствовало проникновению инфекций корневой губки;

- отсутствие раннего (3-7 лет) изреживания;.

- рубок ухода обычным способом в период массового заражения.

6. Корневая губка (штамма «р») в сосняках Прикамья обладает свойством слабой, средней вирулентности, средней агрессивности, слабой и средней полевой патогенности.

7. В пораженном выделе наряду с возникающими, формирующимися и хронически отсутствующими очагами усыхания имеются затухающие и затухшие категории при благоприятных типах зарастания.

8. Установившийся режим парка, высокий уровень Нижнекамского водохранилища не способствуют стабилизации экосистемы, переводу корневой губки в сапротрофную стадию, организации эффективной защиты лесов не только от корневой губки, но и других возбудителей болезней.

9. Подтопление лесов парка водохранилищем Нижнекамской ГЭС является дестабилизирующим фактором, препятствующим формированию климаксовых сосновых лесов.

10. Рубки в восприимчивых к поражению корневой губкой насаждениях оказывают отрицательное влияние. Вынужденной мерой в перегущенных и пораженных корневой губкой сосновых культурах в возрасте 8 лет являются чисто линейные двух-трехприемные рубки.

11. Доля деревьев, поражаемых корневой губкой, существенно возрастает в насаждениях с участием сосны 0,8 и выше.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Алексеев И. А. Мониторинг сбережения экосистем в условиях ООПТ / И. А. Алексеев, В. М. Ахметов, О. Н. Коток, И. А. Шмелева // Лесопользование и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты: междунар. научн-практ. конф. - Томск, 2005. - С. 10-12.

2. Ахметов В. М. Техногенные воздействия и их последствия на примере национальных парков / В. М. Ахметов, И. А. Алексеев, О. Н. Коток, Е. В. Матвеева // Принципы и способы сохранения биоразнообразия: материалы II-ой Всерос. научн. конф. - Йошкар-Ола, 2006. - С. 167-168.

3. Алексеев И. А. Экологические проблемы лесов национального парка «Нижняя Кама» / И. А. Алексеев, В. М. Ахметов, Р. Н. Шарафутдинов // XII Междунар. науч.- практ. конф. «Экология и жизнь». - Пенза, 2007. - С. 123-125.

4. Алексеев И. А. Экологические проблемы современности» / И. А. Алексеев, В. М. Ахметов, Р. Н. Шарафутдинов // XII Междунар. науч.- практ. конф. «Экология и жизнь». - Пенза, 2007. - С. 154-159.

5. Алексеев И. А. Экологическая безопасность и состояние сосняков национального парка «Нижняя Кама» / И. А. Алексеев, В. М. Ахметов, Р. Н. Шарафутдинов // III Междунар. науч.- практ. конф. «Экология и жизнь». - Пенза, 2007. - С. 154-159.

6. Алексеев И. А. Факторы формирования климаксовых насаждений сосны / И. А. Алексеев, В. М. Ахметов, Р. Н. Шарафутдинов // Лесн. хоз-во. - 2007. - № 5. - С.19-21.

7. Алексеев И. А. Подтопление лесов в зоне водохранилищ / И. А. Алексеев, В. М. Ахметов, О. Н. Гусева // Результаты длительного мониторинга // Лесн. хоз-во. - 2007. - № 5. - С. 16-17.

Размещено на Allbest.ru