Методы повышения устойчивости березовых насаждений Брянской области, пораженных бактериальной водянкой

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность темы. В России березовые леса занимают по площади третье место, в Брянской области - второе место (26,6%) в лесном фонде, имея огромное хозяйственное и рекреационное значение. Сейчас они находятся под угрозой потери устойчивости из-за распространения бактериальной водянки. Заболевание отмечается в Башкирии, Прибалтике, Татарстане, республике Адыгея, европейской части России, в том числе в Брянской и смежных областях.

Из-за принявшего впервые характер эпифитотии заболевания с бактериальной водянкой ранее не был разработан комплекс мер борьбы. В связи с этим, изучение болезни является актуальным направлением исследований, так как специфика поражения деревьев, диагностика заболевания, его распространение в связи с лесоводственно-таксационными и ландшафтными условиями изучены мало, как и не решен вопрос об эффективности проводимых мер борьбы.

Тематика исследований соответствует духу принятых в Рио-де-Жанейро (1992) соглашений о сохранении биологического разнообразия лесов, Конвенции ООН об изменении климата, положениям Национальной лесной доктрины, федеральной целевой программы «Экология и природные ресурсы России (2002-2010 годы)», «Концепции развития лесного хозяйства РФ на 2003-2010 годы», Стратегии сохранения биологического разнообразия в РФ. Исследования выполнены в соответствии с тематикой НИР БГИТА №060303 «Научное обоснование управления и мониторинга биоресурсов на популяционно-ландшафтной основе».

Цель и задачи. Целью работы является сохранение биоразнообразия, повышение устойчивости березовых насаждений, пораженных бактериальной водянкой и обоснование эффективных мер борьбы с заболеванием.

Для достижения цели были поставлены следующие программные задачи:

- Изучение распространения бактериальной водянки березы в связи с ландшафтными и лесоводственно-таксационными характеристиками насаждений;

- Анализ изменения состояния березняков под влиянием болезни;

- Выявление диагностических признаков, этиологии заболевания на деревьях;

- Исследование эффективности существующих лесохозяйственных мер борьбы с бактериальной водянкой; обоснование и производственное апробирование санитарно-оздоровительных мероприятий по борьбе с заболеванием.

Объекты исследований. Объектами исследований явились березовые лесонасаждения Брянской области.

Научная новизна. Впервые для условий Брянской области изучено распространение бактериальной водянки березы в связи с лесоводственно-таксационными и ландшафтными характеристиками территории, влияние её на состояние насаждений. Изучены диагностические признаки зараженных деревьев, этиология болезни и влияние ее на состояние дерева, эффективность использования лесохозяйственных и лесозащитных мероприятий по борьбе с заболеванием и обоснованы эффективные меры по сохранению березовых насаждений с признаками поражения болезнью.

Практическая ценность заключается в полученных результатах исследования хозяйственной значимости заболевания, диагностических признаках, разработанных рекомендациях по диагностике и мерам борьбы с болезнью.

Результаты выполненной НИР внедрены в производство Брасовским, Брянским, Дятьковским, Навлинским, Севским лесничествами и Учебно-опытным лесничеством БГИТА, а также использованы в учебном процессе при проведении учебных занятий со студентами ЛХФ БГИТА.

Обоснованность выводов и достоверность результатов исследований обеспечена достаточным количеством экспериментального материала, собранного и обработанного с использованием современных методов исследований и анализа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Ухудшение санитарного состояния березовых насаждений в Брянской области связано с аномальными климатическими параметрами последних лет и поражением бактериальной водянкой;

2. Развитие и распространение бактериальной водянки березы происходит, главным образом, в связи с условиями водоснабжения растений и отдельными параметрами ландшафтных и лесоводственно-таксационных характеристик территории;

3. Существующие меры по ликвидации очагов болезни не способны устранить возбудителя болезни, но позволяют снизить инфекционный фон и хозяйственную значимость заболевания березовых насаждений.

Личный вклад автора. Разработка программы и методики исследований, подбор опытных объектов, сбор, обработка, анализ и обобщение экспериментального материала, обоснование общих выводов по результатам НИР, разработка рекомендаций проведена лично автором.

Апробация результатов НИР. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях: «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2006, 2007, 2008); «Проблемы лесоведения и лесоводства» (Гомель, 2007); «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (Йошкар-Ола, Пущино, 2008); на региональных конференциях, конференциях ЛХФ БГИТА по результатам выполненных НИР.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных статей, из них 2 - в изданиях, рекомендуемых ВАК. В соавторстве с В.П. Шелухо изданы «Диагностика бактериальной водянки березы и рекомендации по ведению мониторинга и назначению хозяйственных мероприятий в пораженных насаждениях западной части нечерноземной зоны России» и монография «Бактериальная водянка березы и эффективность мероприятий по борьбе с ней в насаждениях зон смешанных и широколиственных лесов».

1. Состояние вопроса

На состояние лесов огромное влияние оказывают как антропогенные, так и природные факторы. Многие исследователи связывают ослабление лесов с изменением климата (Павлов, Гравис, 2000; Бердин и др., 2004; Иноземцев, 2002; Кароль, Киселев, 2004; Федоров, 2004). В связи с общим снижением устойчивости лесов изменяется роль многих биологических факторов, в том числе и болезнетворных организмов.

Особое место среди болезней растений занимают бактериозы. В литературе имеется крайне мало сведений о бактериальных заболеваниях лесных древесных растений.

Бактериальные заболевания растений отмечены в работах А.А. Ячевского (1935), Г.К. Бургвица (1936), H.N. Hansen, R.E. Smith (1937), C.C. Hartley, W. Ross, W. Dowidson (1950), D.V. Baxter (1952), В.П. Израильского (1952), P. Spaulding (1958), F.G. Browne (1968); В.И. Мурзаева (1968), В.Д. Мишеневой (1973), Р.И. Гвоздяка, Л.М. Яковлевой (1979), Т.М. Рыбалко, А.Б. Гукасяна (1986) и др.

О поражении березы бактериальной водянкой писали А.Л. Щербин-Парфененко (1963), М.В. Горленко (1966), В.П. Израильский (1979), Ю.И. Гниненко, А.Я. Безрученко (1983), К.Ю. Голгофская, Е.А. Грабенко, Н.Н. Шевелева (2003), А.Д. Маслов, И.А. Комарова, Ю.А. Сергеева (2000), Н.И. Федоров, Н.П. Ковбаса, В.А. Ярмолович (2004), Н.И. Федоров и др. (2005).

Масштаб заболевания березы бактериальной водянкой (Erwinia multivora Sch.-Parf.) в России принял характер эпифитотии. Вспышке болезни предшествовали климатические аномалии - небывало теплые зимы и жаркое лето с малым количеством осадков, что привело к снижению уровня грунтовых вод и устойчивости березовых насаждений.

На основании анализа литературных данных выявлены направления практически неосвещенные: этиология и фенология развития заболевания в связи с ландшафтными и лесоводственно-таксационными характеристиками насаждений; пути проникновения инфекции в растение; пути распространения возбудителя; места переживания неблагоприятных факторов среды; особенности поражения деревьев (различных видов и форм берез), меры борьбы с патогеном и их эффективность.

2. Методика и объекты исследований, объемы работ

Объектами исследования являлись древостои Брянской области с преобладанием березы, произрастающие в различных ландшафтно-лесотипологических условиях. Обследование очагов усыхания березняков и прилегающих насаждений было проведено на площади более 2,5 тыс. га. Древостои с признаками поражения бактериальной водянкой отмечены на площади 1287,5 га, из которых 861,6 га - очаги слабой степени, 189,7 га - очаги средней степени и 236,2 га занимают очаги сильной степени развития болезни.

Для решения поставленных задач исследования использованы методики изучения и учета экологических факторов, как стандартные, так и модифицированные.

Анализ природной характеристики района исследований проведен по данным многолетних наблюдений (Тихонов, 2001; Доклад о состоянии…, 2007).

Исследование причин усыхания популяционно-ландшафтных группировок берез повислой и пушистой проводилось на лесных ландшафтно-экологических профилях (Смирнов, 2004), с соблюдением правил, изложенных в «Инструкции по проведению экспедиционных лесопатологических обследований в лесах СССР» (1983), «Методических указаниях по экспедиционному лесопатологическому обследованию лесов СССР» (1986), Руководстве по планированию, организации и ведению лесопатологических обследований (2007).

В березовых древостоях закладывались пробные площади по непровешенной ходовой линии временные (11 шт.) и постоянные (36 шт.).

Для анализа хода роста деревьев по диаметру и выявления влияния заболевания на рост производился отбор кернов буравом Пресслера (Использование кернов древесины…, 1988).

Анализ видовой принадлежности возбудителя бактериальной водянки березы проводился с использованием селективных сред и последующим микроскопированием во ВНИИЛМе к.б.н. Ю.И. Гниненко и д.б.н. А.М. Жуковым.

Для выявления особенностей поражения деревьев бактериальной водянкой изучалось формовое разнообразие берез повислой и пушистой по типу коры (Ильин, 1954; Гроздова, 1961; Галеев, 2000) и заболеваемость различных форм.

Для оценки эффективности проводимых хозяйственных мероприятий закладывались пробные площади в насаждениях до проведения санитарно-оздоровительных мероприятий, а затем, после их проведения, - в стенах леса шириной 50 м, примыкающих к вырубкам, образовавшимся после сплошных санитарных рубок (контроль) и на территории проведения выборочных санитарных рубок. На контрольных пробных площадях учитывались пораженные болезнью деревья, появившиеся после проведения мероприятий.

Для обработки полевых материалов использовались методы статистики, корреляционный и регрессионный анализы, что позволило выявить связи между изучаемыми явлениями и смоделировать развитие бактериальной водянки березы в различных условиях. Математическая обработка экспериментального материала, регрессионный и дисперсионный анализы осуществлялись на ПЭВМ с помощью пакетов математических приложений Exel (Microsoft).

3. Природно-климатическая и ландшафтная характеристика района проведения исследований

ландшафтный березовый водянка таксационный

Климат Брянской области умеренно теплый и влажный, с теплым летом и умеренно-холодной зимой. Среднегодовая температура повышается к югу области и варьирует в пределах 4,3…5,4°С. Гидротермический коэффициент уменьшается на юг области с 1,5 до 1,3, часто опускается до 1,0.

В засушливые и жаркие годы последнего десятилетия лесонасаждения испытывали дефицит влаги и снижали свою устойчивость, что благоприятствовало возникновению и развитию очагов вредителей и болезней леса, в т.ч. вспышке бактериальной водянки березы.

Березняки адаптированы к той степени дренированности ландшафтов, на территории которых они произрастают. В случае засухи наиболее страдают березовые насаждения, произрастающие в условиях слабой дренированности, как адаптированные к обилию влаги. Основная часть березовых лесов сосредоточена в Брянском лесном массиве и наиболее представлена в группе ландшафтов «зандровые и моренно-зандровые равнины», которую в целом можно охарактеризовать как умеренно дренированные ландшафты.

4. Бактериальная водянка, её распространение и влияние на состояние насаждений

Распространение бактериальной водянки в березовых насаждениях и её влияние на состояние древостоев.

Засуха в 2002…2003 гг. способствовала потере устойчивости и поражению березняков болезнью. В 2004 г. по официальным данным в Брянской области было выявлено 749 га очагов бактериальной водянки березы, в 2005 г. - 1084 га, а в 2007 г. - уже 2102 га. Однако, начиная с 2006 г. значительно уменьшилось количество очагов сильной степени развития болезни. В настоящий момент эпифитотия бактериальной водянки находится в стадии затухания.

Обследование очагов развития болезни и прилегающих насаждений было проведено в основном в сложной группе типов леса (58% по площади), с преобладанием березы в составе древостоев в количестве 6…10 единиц. Возраст обследованных лесонасаждений - 20…60 лет, средний класс бонитета - I,1, полнота - 0,6…0,8. Древостои с признаками бактериальной водянки отмечены на площади 1287,5 га (51% от общей площади обследования), из которых 861,6 га - очаги слабой степени (67% от площади очагов), 189,7 га - очаги средней степени (15%) и 236,2 га занимают очаги сильной степени развития болезни (18%).

В целом древостои оцениваются как ослабленные (средневзвешенная категория санитарного состояния (СКС) составляет 2,06). Пораженность болезнью деревьев в обследованных березняках варьирует в связи со степенью развития очага. В возрастной структуре обследованных березняков преобладают спелые древостои.

Молодняки березы не поражены болезнью и оцениваются как «без признаков ослабления». Средневозрастные и приспевающие древостои ослаблены, спелые и перестойные - относятся к категории «сильноослабленные». С увеличением возраста увеличивается и пораженность бактериальной водянкой насаждений, что описывается уравнением y = 0,7189ln(x) + 1,4477 (RІ = 0,964), где х - возрастная группа древостоев, у - пораженность древостоя, %.

В березняках области преобладают среднеполнотные насаждения (68% по площади). Имеется тенденция ухудшения санитарного состояния древостоев (y = 2,232e0,0846x, RІ = 0,992) и увеличения их пораженности с увеличением полноты насаждений (y = 23,085e0,1438x, RІ = 0,977).

Степень дренированности доминантных урочищ, определяющая и лесоводственно-таксационные параметры березовых биогеоценозов, влияет на устойчивость к заболеванию и распространенность болезни.

Состояние березняков в условиях слабодренированных урочищ.

Условия слабой дренированности характеризуются преимущественно суглинистым гранулометрическим составом почв. Обследовано 751,8 га березняков, из которых 643,3 га имеют признаки поражения болезнью (86% от площади обследованных насаждений в условиях слабо дренированных урочищ). Средний состав березняков - 6Б2Ос1Олч1Е, средний возраст - 64 года. Средняя полнота - 0,67. В возрастной структуре березняков преобладают спелые насаждения (64%), на долю приспевающих приходится 22% площади. Средняя пораженность обследованных березняков - 41%. Они характеризуются как сильноослабленные (СКС=3,05).

Наиболее поражены болезнью спелые и перестойные насаждения (пораженность 44 и 46% соответственно). Связь пораженности бактериальной водянкой березняков с их возрастом описывается уравнением y = 5x2 - 15x + 44 (RІ =0,994).

Наиболее ослаблены и поражены высокополнотные древостои. Пораженность деревьев бактериальной водянкой растет с увеличением полноты насаждения (y = 24,217e0,2489x, RІ = 0,998).

Наибольшая пораженность болезнью наблюдается в условиях влажных сложных суборей, где насаждения оцениваются как усыхающие. В сырых и мокрых условиях (В4, С4-5, Д4) пораженность березы ниже (около 15…20%), что связано с тем, что в данных условиях береза не сильно пострадала от засухи и поэтому незначительно снизила резистентность. В свежих и влажных условиях (В2-3, С2-3, Д3) пораженность выше - 25…35%, особенно во влажных сугрудках (60%).

Наиболее поражены болезнью березняки кислично-зеленчуковые (встречаемость заболевания - 68%) и липняковые (60%), которые характеризуются как усыхающие.

Преобладают насаждения со слабой степенью развития заболевания - 52% от площади очагов, доля очагов сильной степени развития составляет - 32%.

Выявлена зависимость доли деревьев без признаков ослабления в насаждении от пораженности древостоя, характеризующаяся коэффициентом корреляции -0,819. Зависимость пораженности древостоя от условий его водоснабжения характеризуется коэффициентом корреляции -0,471.

Состояние березняков в условиях умеренно дренированных урочищ.

Березовые насаждения в условиях умеренно дренированных урочищ характеризуются следующими усредненными таксационными характеристиками: состав - 7Б2Ос1Е, средний возраст - 66 лет, полнота - 0,73. Обследовано 163,1 га березняков, из которых 118,1 га имеют признаки заболевания (72%). Средняя степень пораженности деревьев - 22%. Березняки в данных условиях характеризуются как ослабленные (СКС=2,36). Наиболее поражены приспевающие насаждения (32% от площади обследованных), наименее - перестойные (20%). Средняя пораженность среднеполнотных древостоев - 23%, высокополнотных - 18%.

Наиболее ослаблены и поражены бактериальной водянкой влажные субори В3 и дубравы Д3, наибольшая пораженность отмечается в липняковых (29%) и черничных (31% от общей площади насаждений) березняках.

Преобладают очаги со слабой степенью развития болезни - 65% от общей площади очагов и с сильной степенью - 24%.

Состояние березняков в условиях хорошо дренированных урочищ.

Обследовано в условиях хорошей дренированности 1607,9 га березняков, из которых 526,1 га (33%) - с признаками заболевания, и характеризуются следующими таксационными характеристиками: состав - 6Б2Ос1Е1С, средний возраст - 62 года, полнота - 0,69. Средняя степень пораженности бактериальной водянкой - 21%. Насаждения в данных условиях ослаблены (СКС=2,32).

Наиболее поражены спелые насаждения. Пораженность деревьев в них - 26%. Степень пораженности увеличивается с возрастом (y = 8,2038e0,3866x, RІ = 0,992), что свидетельствует о более благоприятных условиях для поселения бактерий на старых деревьях.

В условиях хорошей дренированности пораженность березняков различной полноты существенно не отличается - 18…22%.

Чаще пораженные древостои отмечались во влажных сложных суборях С3 (81% от площади обследованных насаждений). Наиболее поражены болезнью березняки в свежих сугрудках (С2) и дубравах (Д2), пораженность которых составляет 26 и 28% соответственно. Березовые насаждения почти во всех типах условий местопроизрастания оцениваются как ослабленные, они лучше приспособлены к засушливым периодам по сравнению с березняками в условиях слабой дренированности. Болезнь развивается на потерявших устойчивость деревьях. Состояние березовых древостоев в свежих суборях немного лучше вследствие адаптации к засухе.

Очаги болезни отмечены в липняковом типе леса (71% от площади очагов), значительно реже - в кислично-зеленчуковом и черничном (9 и 7% соответственно). Наиболее ослаблены березняки лещиново-кисличные, пораженность деревьев болезнью в которых составляет 37%.

Преобладают очаги слабой степени развития заболевания - 86% от площади очагов, реже встречаются очаги средней степени (14%).

Выявлены корреляционные связи между долей деревьев без признаков ослабления, возрастом насаждений, их санитарным состоянием и пораженностью. Коэффициенты корреляции соответственно -0,693, 0,436 и 0,746. Болезнь имеет важное значение в формировании санитарного состояния березняков.

Сравнительная характеристика состояния пораженных бактериальной водянкой березняков в различных по степени дренированности ландшафтных условиях.

При развитии очагов бактериальной водянки от слабой к сильной степени ухудшается санитарное состояние березняков, что проявляется в снижении количества деревьев без признаков ослабления от 43% в очагах слабой степени развития до 6% в очагах сильной степени при пораженности 75%.

В аспекте степени дренированности доминантных урочищ березняки характеризуются следующими параметрами (таблица 4.1).

ландшафтный березовый водянка таксационный

Таблица 4.1 - Состояние пораженных бактериальной водянкой березняков, произрастающих в различных условиях дренированности

Степень дренированности	Степень развития очага	Усредненные параметры пораженных березовых древостоев
		тип леса	ТУМ	СКС	пораженность, %
слабая	в целом	Липняковый	С3	3,05	41
	слабая	Ланцетно-вейниковый	В4	2,16	16
	средняя	Липняковый	С3	3,08	44
	сильная	Липняковый	С3	4,31	75
умеренная	в целом	Липняковый	С3	2,36	22
	слабая	Липняковый	С3	2,28	16
	средняя	Черничный	В3	2,34	44
	сильная	Липняковый	С3	3,54	66
хорошая	в целом	Липняковый	С3	2,32	21
	слабая	Липняковый	С3	2,16	16
	средняя	Липняковый	С3	2,89	40
	сильная	Липняковый	С3	3,70	60

Чётко проявляется тенденция улучшения санитарного состояния и снижения пораженности болезнью древостоев при увеличении степени дренированности условий местопроизрастания (y = 2,9908x-0,263, RІ = 0,904 и y = 39,07x-0,64, RІ = 0,906 соответственно), что отражено на рисунке 4.1.



Рис. 4.1 - Санитарное состояние и пораженность насаждений бактериальной водянкой в зависимости от условий дренированности доминантных урочищ

При переходе от условий слабой дренированности к хорошей увеличивается доля деревьев без признаков ослабления и снижается доля сухостойных деревьев, что связано с адаптацией березовых древостоев в условиях хорошей дренированности к недостатку влаги в случае засухи.

Выявлены связи пораженности древостоя болезнью с возрастом насаждения, богатством условий произрастания, в отдельных группах дренированности - со степенью увлажнения почв.

Пораженность древостоев болезнью выше в относительно богатых и влажных условиях, нежели в относительно бедных, сырых и мокрых.

Среди обследованных березняков с признаками поражения заболеванием в Брянской области преобладают очаги слабой степени развития болезни - 67% от общей площади очагов, очаги сильной степени занимают 18% от площади очагов.

Древостои в очагах слабой степени развития болезни имеют среднюю пораженность заболеванием деревьев на уровне 16%, преимущественно в спелых ослабленных насаждениях.

Пораженность болезнью возрастает с увеличением возраста (y = 3x + 9, RІ = 0,999), одновременно ухудшается санитарное состояние древостоев березы (y = 0,045x2 - 0,135x + 2,21, RІ = 0,951).

Пораженность болезнью насаждений различной полноты существенно не отличается и составляет 14…16%.

Очаги слабой степени развития заболевания наблюдаются в липняковом типе леса (45% от общей площади очагов слабой степени), в ланцетно-вейниковом (14%), преимущественно в условиях влажных сложных суборей С3 (53%), сырых суборей В4 и сугрудков С4 (11 и 10% соответственно).

В условиях слабой дренированности в очагах слабой степени развития болезни пораженность деревьев в условиях В4 составляет 13%, в С3-4 - 17%. Пораженность деревьев в доминирующем ланцетно-вейниковом типе леса составляет 14%, в щитовниковом и липняковом типах леса - 17%, в крапивном - 18%.

В условиях умеренной дренированности очаги слабой степени приурочены к типу условий местопроизрастания С3 (пораженность - 24%), меньше встречаются во влажных дубравах Д3, приурочены к кислично-зеленчуковому, лещиново-копытеневому и липняковому типам леса (пораженность деревьев соответственно 16, 43 и 16%).

В условиях хорошей дренированности очаги слабой степени доминируют в насаждениях с типом лесорастительных условий С3 (пораженность - 22%), в липняковом типе леса (23%).

Связи между долей деревьев без признаков ослабления в насаждении, его санитарным состоянием и пораженностью имеют коэффициенты корреляции -0,552 и 0,492 соответственно, что указывает на слабое влияние патогена на состояние насаждений.

В условиях умеренной и хорошей дренированности выявлены связи между долей деревьев без признаков ослабления в насаждении, его санитарным состоянием, возрастом и пораженностью, характеризующиеся коэффициентами корреляции -0,793…0,648, 0,219…0,449 и 0,714…0,503 соответственно.

Насаждения в очагах средней степени развития болезни имеют среднюю пораженность заболеванием - 42%.

Очаги средней степени развития отмечены преимущественно в приспевающих насаждениях (встречаемость болезни - 51%) и спелых - 36%, чаще в среднеполнотных древостоях (90% от общей площади), которые и наиболее поражены бактериальной водянкой.

Насаждения являются сильнослабленными (СКС=2,95). Санитарное состояние древостоев несколько лучше в условиях умеренной и хорошей дренированности (СКС соответственно 2,36 и 2,32).

Очаги средней степени развития заболевания распространены в сложных суборях С3 и влажных суборях В3, в липняковом типе леса и характеризуются пораженностью 42…45%.

Выявлена зависимость пораженности древостоя от его возраста (r = -0,500). В условиях слабой дренированности выявлены связи между возрастом, долей деревьев без признаков ослабления в насаждении и пораженностью древостоев (коэффициенты корреляции -0,535, -0,471 соответственно), что указывает на возрастающую значимость болезни.

Насаждения в очагах сильной степени развития болезни имеют среднюю пораженность бактериальной водянкой - 75%. Наиболее поражены заболеванием низко- и высокополнотные средневозрастные и перестойные насаждения.

Насаждения в очагах сильной степени оцениваются как усыхающие (СКС=4,28), текущий отпад - более 50%.

В условиях слабой дренированности санитарное состояние березовых насаждений значительно хуже по сравнению с условиями умеренной и хорошей дренированности урочищ, где доля деревьев без признаков ослабления выше, а доля сухостоя ниже почти в 2 раза.

Корреляционный анализ данных учетов деревьев в очагах сильной степени не выявил достоверных связей пораженности болезнью с долей участия березы в составе насаждения, долей деревьев без признаков ослабления, возрастом насаждения, его полнотой из-за куртинного и сплошного усыхания березы.

Наибольшая степень пораженности березовых древостоев наблюдается на севере Брянской области. При движении к югу, с увеличением доли хорошо дренированных условий, пораженность болезнью снижается.

Неудовлетворительное санитарное состояние березовых насаждений (сильноослабленные и усыхающие) наблюдается в средневозрастных низко- и высокополнотных древостоях, спелых и перестойных березняках независимо от полноты древостоя. Пораженность насаждений заболеванием несколько варьирует в пределах полнотных групп в связи с возрастом древостоев.

Наиболее поражены березняки в сложной группе типов леса в сырых условиях произрастания.

Наибольший вес в формировании санитарного состояния березняков имеют возраст древостоев, богатство условий местопроизрастания и дренированность доминантных урочищ. В условиях слабой дренированности на пораженность древостоев оказывает влияние и полнота насаждений.

Особенности развития бактериальной водянки на деревьях березы.

Поражение бактериальной водянкой различных видов и форм березы.

Для детального исследования влияния бактериальной водянки на состояние насаждений обработаны данные 36 пробных площадей и 1332 больных деревьев. Пробные площади были заложены в районах разной лесопатологической угрозы, различных по типам почв и степени дренированности доминантных урочищ с охватом березняков различного состава, возраста, полноты, бонитета, типов леса.

В видовом составе березняков Брянской области выявлены береза повислая, береза пушистая и их гибрид Betula pendulaЧBetula pubescens.

У березы повислой выделены по типу коры следующие формы: груботрещиноватая, ромбовиднотрещиноватая, продольнотрещиноватая, неяснотрещиноватая, слоистокорая, шероховатокорая. У березы пушистой - белокорая и бронзовокорая формы.

Обследованные насаждения характеризуются преобладанием в их составе березы повислой (в среднем 55%), чуть меньшую долю имеет гибрид (около 43%), участие березы пушистой составляет 2%. Пораженность гибрида несколько ниже, чем березы повислой (13 и 15% соответственно), береза пушистая не поражается болезнью.

В составе обследованных насаждений наиболее распространена шероховатокорая форма березы (31%), немногим меньше представлены ромбовидно- и неяснотрещиноватая формы березы (26 и 21% соответственно). Наибольшая встречаемость заболевания у берез со следующими формами коры: продольнотрещиноватая - 25%, шероховатокорая - 19% и груботрещиноватая - 17%. Ромбовиднотрещиноватая форма березы приурочена в основном к разреженным освещенным и прогреваемым участкам леса, что определяет низкую пораженность болезнью (5%) из-за снижения благоприятности среды для патогена.

Шероховатокорые, слоистокорые и неяснотрещиноватые березы в условиях проявления заболевания в насаждении оцениваются как ослабленные. Наиболее устойчивыми оказались продольнотрещиноватые березы, имеющие индекс состояния на уровне 2,05. Наихудшее состояние имеют груботрещиноватые березы, индекс состояния которых приближается к границе «сильноослабленные».

Анализ пораженности деревьев в зависимости от их диаметра показал, что пораженность деревьев крупного диаметра выше и достигает 70...80% и связана с возрастом дерева, интенсивностью его роста и с большей долей ранней древесины, которая более благоприятна для развития бактерий.

За период с 2004 по 2007 гг. улучшилось санитарное состояние древостоев березы на 9 из 36 пробных площадях и снизилась их пораженность, в том числе за счет восстановления резистентности и выздоровления. Подобная ситуация была зафиксирована в 1977…1979 гг. в Ильменском государственном заповеднике (Гниненко, 1983), на Западном Кавказе (Голгофская, Грабенко, Шевелева, 2001) и в 2006…2007 гг. в Свердловской области (Пономарев и др., 2008).

В очагах слабой степени развития болезни восстановили резистентность в среднем 48% ослабленных болезнью берез и 17% сильноослабленных, в очагах бактериоза средней степени - 15 и 7% соответственно. Все деревья с признаками бактериальной водянки, отнесенные ранее к категории «усыхающие», не сумели побороть болезнь и погибли.

В очагах слабой степени развития поражены в основном тонко- и крупномерные деревья, в очагах средней степени к ним добавляются деревья средних ступеней толщины. Деревья средних ступеней толщины, которые в насаждении численно преобладают, имеют пораженность 55...65%. В очагах сильной степени развития болезни четкой избирательности не наблюдается.

Раны бактериальной водянки располагаются преимущественно в нижней части ствола. Средняя протяженность района расположения ран на стволе составляет 1,0±0,15 м. Среднее количество ран, приходящихся на одно дерево, связано со степенью пораженности древостоя и составляет 2,2±0,28 шт. (от 1 шт. при слабой, до 15 шт. при сильной степени развития очага).

Наибольшая плотность расположения ран на стволе дерева наблюдается на высоте 0,6...1,7 м. В среднем длина раны составляет 0,31±0,075 м, ширина - 0,06±0,006 м. Глубина ран в древесине составляет обычно до 1 см.

Наибольшее количество ран наблюдается у продольно- и груботрещиноватых берез. Большинство ран приурочено к восточному сектору ствола, у гибрида - к южному, имеются вариации по расположению ран в связи с формой коры.

Корреляционный анализ выявил связь между диаметром дерева и высотой расположения ран (r = -0,496). У гибрида коэффициент корреляции составляет -0,638. Наиболее длинный район расположения ран наблюдается у шероховатокорых гибридов и у ромбовиднотрещиноватых берез повислых - до 2 м.

В период кульминации развития болезни в Брянской области в 2004 году раны на усыхающих деревьях отмечались до высоты 12…16м.

Наиболее высоко располагаются раны в северном секторе ствола, где и их длина максимальна. С южной стороны ствола раны располагаются наиболее низко. Длина ран в южном, западном и восточном секторах ствола существенно не отличается и составляет 0,28…0,32 м. Ширина ран со всех сторон света также незначительно варьирует и составляет 0,05…0,07 м.

Максимальная высота расположения ран бактериальной водянки наблюдается у неяснотрещиноватых берез - свыше 1 м, длина ран у них также наибольшая и достигает 0,75 м. Наиболее низко раны располагаются у продольно- и груботрещиноватых берез (почти на уровне почвы), несколько выше - у слоистокорых (около 0,4 м) . Длина ран у этих форм минимальна (0,08…0,26 м). Самые узкие раны отмечены у продольнотрещиноватых берез (ширина их - 0,03 м), наиболее широкие - на груботрещиноватой форме березы (0,14 м).

В целом, по сравнению с гибридом, наибольшие длина и высота расположения ран бактериальной водянки наблюдаются у березы повислой.

Наблюдается тенденция уменьшения длины раны с увеличением диаметра дерева (y = -0,119ln(x) + 0,3355, RІ = 0,651).

Таким образом, развитие бактериальной водянки на различных видах березы и формах по коре отличается. Различия объясняются физико-механическими свойствами древесины берез различных форм. Более мягкая, прямослойная древесина благоприятствует развитию патогена.

Роль стволовых вредителей в очагах бактериальной водянки.

Исследования березняков Брянской области показали, что заселенность деревьев стволовыми вредителями низкая (2…8%). Большая часть заселенных ксилофагами деревьев относится к категории сухостоя прошлых лет (77%), заселенность сухостоя текущего года не превышает 9%. Заселенные сильноослабленные и усыхающие деревья отмечались единично. Среди заселенных деревьев 78% уже были поражены болезнью до заселения, остальные были ослаблены другими причинами. Анализ модельных деревьев показал, что единственным видом ксилофагов, адаптировавшимся к условиям кислой подкоровой среды на пораженных бактериальной водянкой деревьях оказалось сверлило лиственное (Hylecoetus dermestoides L.). Вредитель поселяется на уже зараженных деревьях и не является причиной ослабления дерева и переносчиком заболевания. На не пораженных болезнью деревьях отмечались березовый заболонник (Scolytus ratzeburgi Jans.) и лестничный древесинник (Trypodendron signatum F.). Погибшие от болезни деревья часто заселяются опенком осенним.

По результатам обследования березовых насаждений Брянской области с признаками поражения бактериальной водянкой ксилофаги являются фактором ослабления и усыхания только части пораженных болезнью деревьев и переносчиками патогена не являются.

Связь ростовых процессов деревьев и заболеваемости их бактериальной водянкой.

В 1999, 2001…2003 годах среднемесячная температура июля была выше нормы в среднем на 4…5 °С, при этом в 2002…2003 гг. наблюдалась засуха. Значительная часть древостоев березы вследствие этого снизила резистентность, особенно березняки, произрастающие в условиях слабой дренированности, что стало предпосылкой для развития очагов болезни. На погодные вариации и состояние древостоев откликнулся и средний радиальный прирост деревьев. Установлены связи среднего радиального прироста деревьев со средней температурой июля и среднегодовой температурой (коэффициенты корреляции -0,660 и -0,558 соответственно), что связано с изменением условий водоснабжения древостоев.

Анализ радиального прироста по категориям санитарного состояния дал следующие результаты. Четко прослеживается тенденция падения прироста древесины, особенно в период засухи (рис. 4.2).



Рис. 4.2 - Динамика среднего относительного прироста деревьев березы 50…60 лет по категориям санитарного состояния за период 2007…1987 годы

Снижение темпов прироста произошло у деревьев всех категорий санитарного состояния. Резкое падение радиального прироста у деревьев происходило под действием засух и периодов с повышенной температурой летних месяцев, которые пришлись на 1999, 2001…2003 годы.

Наиболее значительно снизили темпы роста деревья 4…6 категорий санитарного состояния, причем часть деревьев усохла. Деревья 1…3 категорий санитарного состояния восстановили резистентность в следующие за засухой годы (2004…2007 гг.), чему способствовали периоды с обильными осадками. В результате к 2007 году темпы роста деревьев этих категорий санитарного состояния достигли первоначальных величин.

На радиальный прирост деревьев сильное влияние оказывает и поражение бактериальной водянкой (рис. 4.3).

Рис. 4.3 - Динамика относительного прироста пораженных болезнью деревьев березы 50…60 лет различных категорий санитарного состояния

Скорость развития болезни на дереве зависит от его состояния в период заражения. Анализ изменения приростов модельных деревьев показал, что заболевание при поселении на здоровом дереве длится 4...6 лет, после чего дерево отмирает. На ослабленных во время заражения деревьях болезнь протекает интенсивнее и дерево может отмирать за 2...3 года.

Заболевание наиболее быстро развивается на сильноослабленных и усыхающих березах и деревья усыхают в сезон заражения (2004 г.). Большую сопротивляемость патогену показали ослабленные березы, которые с приходом дождливых сезонов увеличили темпы радиального прироста. Некоторая часть пораженных деревьев, преимущественно из категории «ослабленные», постепенно восстанавливая устойчивость к внешней среде, сумела побороть болезнь, что проявилось в отсутствии визуальных признаков болезни при учетах 2007…2008 годов и увеличении радиального прироста.

5. Эффективность хозяйственных мероприятий по борьбе с болезнью

Для определения эффективности хозяйственных мероприятий, проводимых для борьбы с бактериальной водянкой, в частности выборочных (ВСР) и сплошных (ССР) санитарных рубок, были обследованы места их проведения. Эффективность проведения ССР оценивалась по пораженности деревьев березы в стенах леса шириной 50 м, окружающих вырубку.

Санитарные рубки проводились либо в год обнаружения очага, либо на следующий год в зависимости от степени пораженности древостоя. Учеты эффективности снижения бактериального фона проводились через 3…4 года после рубок.

Выборочные санитарные рубки.

ВСР проводились в очагах слабой и средней степеней развития заболевания. Степень пораженности березы болезнью в очагах слабой степени развития составляла 34%, в очагах средней степени - 43%.

Учеты в очагах средней степени развития болезни до рубки выявили преобладание деревьев без признаков ослабления и ослабленных, значительную долю также составляют сильноослабленные березы (19%) и сухостой (суммарно 20%). После проведения ВСР санитарное состояние древостоя значительно улучшилось (СКС до рубки - 2,84, СКС после рубки - 2,10).

Повторные перечеты через 3…4 года на участках, где были проведены ВСР, показали, что встречаемость больных деревьев составляет 5…7%, причем около 85% зараженных деревьев относились к 4…6 категориям санитарного состояния, что является естественным процессом отмирания потерявших устойчивость деревьев и не превышает естественный отпад.

Сплошные санитарные рубки.

ССР проводились в очагах средней степени с пораженностью березы 51…60% и сильной степени (пораженность свыше 60%). Встречаемость больных деревьев в очагах средней степени - 55%, сильной степени - 70%.

Учеты в стенах леса показали, что пораженность березы в них достигает 10…20%. В среднем в стенах леса вблизи ликвидированных очагов средней степени пораженность березы составляет около 7%, очагов сильной степени - 16%. Санитарное состояние древостоев березы вблизи лесосек ССР оценивается как ослабленное. Поражены преимущественно деревья 4…6 категорий санитарного состояния, т.е. потерявшие устойчивость деревья.

Проведение данных рубок также позволяет значительно снизить бактериальный инфекционный фон.

Оценка затрат на проведение санитарных рубок.

Для оценки эффективности санитарно-оздоровительных мероприятий (СОМ) и затрат на их проведение были составлены расчетно-технологические карты (РТК) на проведение ВСР, ССР и лесопатологического мониторинга (в расчете на 1000 га), основываясь на усредненных характеристиках пораженных насаждений Брянской области (состав: 7Б1Ос1Е1С; средняя высота - 26 м; возраст - 52 года; средний диаметр - 26 см; бонитет - I; тип леса - липняковый; ТУМ - С3; полнота - 0,7; запас - 220 м3/га).

Лесопатологический надзор целесообразно проводить в березняках с пораженностью болезнью до 15% два раза в год. ВСР в очагах заболевания проводятся при пораженности древостоя до 50% со снижением полноты насаждения не ниже критической; при пораженности древостоя свыше 50% - ССР. Срок рубки - зимний период. Вырубаемая пораженная береза будет неоднородна по качеству древесины в связи с разной степенью развития бактериальной водянки на деревьях.

На основании РТК рассчитаны текущие затраты на проведение СОМ и лесопатологического мониторинга (ЛПМ) и экономическая эффективность проводимых мероприятий (таблица 5.1).

Таблица 5.1 - Экономические показатели проводимых мероприятий

Показатели	Мероприятия
	ЛПМ (на 1000 га)	ВСР (на 1 га)	ССР (на 1 га)
Запас в возрасте спелости, м3	220000	220
Стоимостная оценка запаса, руб.	12018400	12018
Затраты на проведение, руб.	9179	2186	9487
Выбираемый запас, м3	-	46	220
Стоимость вырубаемой древесины, руб.	-	664	6869
Предотвращенный экономический ущерб, руб.	120092201	11355	5149
Чистый доход от проводимых мероприятий, руб.		9169	-4338

ЛПМ и ВСР являются экономически и экологически выгодными и подлежат первоочередному проведению. ВСР являются приемлемым компромиссом между лесоводственными требованиями по сохранению лесных насаждений, поддержанию их устойчивости и рентабельностью проводимых СОМ. ССР являются убыточными и, чтобы избежать потерь, необходимо своевременно и качественно проводить ЛПМ и назначать ВСР.

Заключение

Анализ полученных данных позволил сделать следующие выводы.

1. В лесонасаждениях Брянской области с преобладанием березы повислой очаги бактериальной водянки приурочены к группе ландшафтов, характеризующихся слабой дренированностью. На территории более дренированных ландшафтов очаги повреждения древостоев бактериальной водянкой отмечены преимущественно по пониженным элементам рельефа и их выявлено значительно меньше, и они меньше по размерам.

2. Неблагоприятные климатические условия 1999, 2001…2003 гг. значительно ослабили древостои березы, способствовав тем самым их поражению бактериальной водянкой на обширных площадях. Болезнь сильно влияет на резистентность деревьев и, в большинстве случаев, вызывает их усыхание. Очаги заболевания чаще отмечаются в условиях достаточно богатых влажных почв в насаждениях IV…VII классов возраста.

3. Степень пораженности березняков болезнью увеличивается с возрастом, полнотой насаждений, увеличением степени увлажнения почв и ее богатства, что влияет на строение и механические свойства древесины березы. Болезнь наиболее проявляет себя во влажных условиях. В свежих, сырых и мокрых условиях пораженность древостоев заболеванием ниже.

4. Преобладают очаги слабой степени развития болезни (67% от общей площади очагов болезни). В данных условиях поражены болезнью в основном тонко- и крупномерные деревья. Значительно меньше распространены очаги средней (15%) и сильной (18%) степеней развития болезни. Пораженность болезнью гибрида несколько ниже, чем березы повислой (13 и 15% соответственно), береза пушистая не поражается фитопатогеном. Наибольшая встречаемость заболевания у берез со следующими формами коры: продольнотрещиноватая - 25%, шероховатокорая - 19% и груботрещиноватая - 17%. Наименее поражена ромбовиднотрещиноватая форма березы - 5%.

5. Наиболее низко по стволу располагаются раны бактериальной водянки у продольно- и груботрещиноватых берез - в комлевой части, почти на уровне почвы, на корневых лапах. Наибольший район расположения ран наблюдается у шероховатокорых гибридов и у ромбовиднотрещиноватых повислых берез - до 2 м. Самые узкие раны отмечены у продольнотрещиноватых берез (ширина - 0,03 м), наиболее широкие - на груботрещиноватой форме березы (0,14 м).

6. Ксилофаги в очагах бактериальной водянки в Брянской области не являются переносчиками возбудителя болезни и поселяются только на ослабленных болезнью деревьях.

7. Бактериальная водянка резко снижает радиальный прирост берез, приводя к усыханию потерявших устойчивость деревьев. Большую сопротивляемость болезни оказывают ослабленные березы, часть из которых может восстановить устойчивость (до 48%).

8. Лесопатологический мониторинг и выборочные санитарные рубки являются экономически и экологически выгодными. Сплошные санитарные рубки являются убыточными, но необходимыми при потере функциональной роли древостоев.

Для наблюдения за состоянием лесов с целью их оценки и прогноза необходима организация и осуществление лесопатологического мониторинга.

Для своевременного обнаружения очагов бактериальной водянки березы следует учитывать, что:

- в первую очередь обследованию должны подлежать березовые насаждения, произрастающие в северной и средней частях Брянской области на территории слабодренированных доминантных урочищ (2, 3, 5 районы лесопатологической угрозы). Периодичность обследований - 2…3 года, для юга области - 5 лет. Интенсивность лесопатологического мониторинга максимальна в годы засух и последующий год.

- при обнаружении признаков болезни и пораженности насаждений до 15…20% целесообразно проведение лесопатологического обследования и наблюдений за развитием болезни 2 раза в год (II декада мая и август-сентябрь).

- при пораженности древостоя до 50% рекомендуется закладка постоянных пунктов наблюдения (при слабой и средней степенях развития очагов болезни) и временных пробных площадей. При повторных перечетах устанавливают динамику развития заболевания в насаждении.

- прогнозирование развития болезни строится на основе анализа климатических параметров (средних температур и количества осадков июля) и хода роста деревьев.

Для улучшения санитарного состояния березняков, уменьшения угрозы распространения заболевания и снижения ущерба от воздействия болезни, необходимо организовать техническое обучение персонала для качественного отвода деревьев в рубку.

Выборочные санитарные рубки целесообразно проводить в очагах слабой степени развития болезни с пораженностью березы болезнью до 30%. Интенсивность - до 30…35% по запасу. Отбирают деревья 5, 6 категорий санитарного состояния, сильноослабленные и усыхающие с явными признаками поражения (в соответствии с Руководством по проведению санитарно-оздоровительных мероприятий, 2007), а также ослабленные пораженные деревья, если степень их поражения средняя или сильная; в очагах средней степени развития заболевания (пораженность древостоя до 50%) - интенсивностью до 55% по запасу. Срок проведения - осенне-зимний период. Способ очистки лесосек - огневой.

Сплошные санитарные рубки проводятся в случае снижения полноты древостоя при выборке пораженных заболеванием деревьев ниже 0,3 при пораженности насаждения свыше 50%. Срок проведения - зимний период. Срок отвода - летний период. Способ очистки лесосек - огневой.

Учет эффективности санитарно-оздоровительных мероприятий необходимо проводить в форме лесопатологического обследования (ЛПО). Рекомендуется проводить повторные ЛПО на участках проведенных ВСР, через 2…3 года после рубки и, в зависимости от динамики развития очага, следующий прием ВСР назначать через 4…5 лет. В стенах леса вблизи вырубок, образовавшихся после ССР, также необходимо проведение ЛПО через 1…2 года и по их результатам принимать оперативные решения о необходимости назначения выборочных санитарных рубок в приочаговой части насаждений или отказе от них.

Быстрый вывоз зараженной заготовленной древесины, утилизация порубочных остатков от пораженных болезнью стволов, которые могут служить источником распространения инфекции, путем сжигания снизят инфекционный фон.

С целью предотвращения появления и развития очагов болезни и снижения хозяйственной значимости бактериальной водянки березы целесообразны следующие меры:

1. Реконструкция березняков или создание частичных лесных культур с использованием возобновления ценных пород; переформирование березовых насаждений в насаждения сложной видовой структуры при наличии достаточного количества подроста ценных пород.

2. Снижение возраста рубок главного пользования в районах интенсивного распространения бактериальной водянки березы и в периоды эпифитотий для снижения ущерба от болезни;

3. Рубки ухода в березняках в северной и центральной частях Брянской области рекомендуется проводить селективные с выборкой в первую очередь наиболее поражаемых форм березы - слоисто- и шероховатокорых, имеющих мягкую древесину, благоприятную для развития бактерий.

4. Прореживания и проходные рубки в условиях слабой дренированности доминантных урочищ необходимо проводить в первую очередь. Срок проведения - зимний период. Срок повторяемости устанавливается с учетом данных лесопатологического мониторинга. При отборе деревьев в рубку в первую очередь назначаются деревья с признаками поражения бактериальной водянкой.

Литература

1. Сидоров, В.А. Ландшафтная приуроченность и пораженность березняков бактериальной водянкой в Брянской области / В.А. Сидоров // Актуал. проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. междунар. науч.-техн. конф.- Брянск: БГИТА, 2006. - Вып. 13. - С. 239…242.

2. Сидоров, В.А. К вопросу о роли насекомых в распространении бактериоза березы / В.А. Сидоров // Актуал. проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. междунар. науч.-техн. конф. - Брянск: БГИТА, 2007. - Вып. 17. - С. 234…236.

3. Сидоров, В.А. Особенности поражения березовых насаждений бактериальной водянкой в Дятьковском опытном лесхозе Брянской области / В.А. Сидоров // Актуал. проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. междунар. науч.-техн. конф.- Брянск: БГИТА, 2007. - Вып. 19. - С. 157…159.

4. Сидоров, В.А. Формовое разнообразие березовых насаждений Брянской области и пораженность их бактериальной водянкой / В.А. Сидоров // Проблемы лесоведения и лесоводства: сб. науч. тр. ИЛ НАН Беларуси.- Гомель: ИЛ НАН Беларуси, 2007. - Вып. 67. - С. 608…609.

5. Сидоров, В.А. Бактериальная водянка березы / В.А. Сидоров. - Защита и карантин растений. - 2008. - №11. - С.38…39.

6. Сидоров, В.А. Развитие бактериальной водянки на различных по коре формах березы / В.А. Сидоров // Принципы и способы сохранения биоразнообразия: материалы III Всеросс. науч. конф. - Йошкар-Ола; Пущино: Мар. гос. ун-т, 2008. - С. 90…91.

7. Сидоров, В.А. Эффективность хозяйственных мероприятий по борьбе с бактериозом березы / В.А. Сидоров // Актуал. проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. междунар. науч.-техн. конф.- Брянск: БГИТА, 2008. - Ч. 1. - С. 167…171.

8. Шелухо, В.П. Диагностика бактериальной водянки березы и рекомендации по ведению мониторинга и назначению хозяйственных мероприятий в пораженных насаждениях западной части нечерноземной зоны России / В.П. Шелухо, В.А. Сидоров. - Брянск: БГИТА, 2008. - 28 с.

9. Шелухо, В.П. Диагностика и пути снижения хозяйственной значимости бактериальной водянки березы / В.П. Шелухо, В.А. Сидоров // Лесное хозяйство. - 2008. - №4. - С.48.

10. Шелухо В.П. Бактериальная водянка березы и эффективность мероприятий по борьбе с ней в насаждениях зон смешанных и широколиственных лесов / В.П. Шелухо, В.А. Сидоров. - Брянск: БГИТА, 2009. - 117 с.

Размещено на Allbest.ru

...