Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

INFLUENCE OF ECOLOGICAL AND FORESTRY FACTORS ON THE SPREAD OF PINE SHRINKING FOCI FROM THE ROOT SPONGE

Bityaev S.G. 1 Churakov B.P. 1
1 Ulyanovsk State University
Изучена зависимость площади очагов усыхания сосны, пораженной корневой губкой, от эколого-лесоводственных факторов: лесорастительных условий, сомкнутости полога, продуктивности, возраста древостоя и степени развития очагов. Результаты исследований показали, что наибольшая площадь очагов корневой губки и очагов усыхания сосны приходится на более богатые местообитания: сосняки орляковые, снытьево-ясменниковые, крупнотравные и мелкотравные. В этих типах леса сосредоточено 74,1 % общей площади очагов корневой губки и 73,6 % площади очагов усыхания сосны. Распространение очагов усыхания сосны зависит от эколого-лесоводственных факторов. Установлено влияние на распространение очагов усыхания типов леса, лесоводственной полноты, бонитета, возраста и степени развития очагов. Во всех восьми обследованных типах леса повышение лесоводственной полноты и продуктивности древостоев достоверно приводит к увеличению общей площади очагов усыхания сосны от корневой губки. Например, в наиболее продуктивном сосняке орляковом при полноте 0,4 площадь очагов усыхания составляет 5,4 % от общей площади очагов, а при полноте 0,8 эта площадь увеличивается до 32,8 %; в высокопродуктивных древостоях I класса бонитета площадь очагов – 33,3 %, в низкопродуктивном V – всего 4,5 %. В то же время с повышением возраста древостоев площадь очагов усыхания достоверно снижается. Например, в I классе возраста в сосняке орляковом площадь очагов составляет 25,5 %, а в V – всего 4,2 %. Что касается влияния степени развития очагов на распространение корневой губки, то установлено, что наибольшая площадь очагов усыхания сосны сосредоточена в действующих, затухающих и затухших очагах – 85,9 %. Причем это характерно для всех обследованных типов леса. Незначительная площадь возникающих и формирующихся очагов усыхания (14,1 %) говорит о том, что в обследованных популяциях сосны обыкновенной зараженность деревьев корневой губки идет на спад с последующим зарастанием очагов лиственными породами и кустарниками.
The dependence of the area of pine shrinking foci affected by root sponge on ecological and forestry factors: forest conditions, canopy closeness, productivity, age of the stand and the degree of development of foci was studied. The results of research have shown that the largest area of root sponge foci and pine shrinking foci falls on richer habitats: eagle pines, snytevo-yasmennikovye, large-grass and small-grass. These types of forests contain 74.1 % of the total area of root sponge foci and 73.6 % of pine shrinking foci. The distribution of shrinkage of pine depends on the ecological and silvicultural factors. The influence of forest types, forest completeness, bonit, age and degree of development of foci on the distribution of foci of desiccation is established. In all 8 surveyed forest types, the increase in forest completeness and productivity of stands significantly leads to an increase in the total area of pine shrinking centers from the root sponge. For example, in the most productive orlyakov pine with a fullness of 0.4, the area of shrinkage foci is 5.4 % of the total area of foci, while with a fullness of 0.8, this area increases to 32.8 %; in high – yielding stands of class I Bonita, the area of foci is 33.3 %, in low-yielding V-only 4.5 %. At the same time, with increasing age of stands, the area of foci of shrinkage significantly decreases. For example, in the first class of age in the orlyakov pine forest, the area of foci is 25.5 %, and in the V-only 4.2 % . as for the influence of the degree of development of foci on the spread of the root sponge, it was found that the largest area of pine shrinking foci is concentrated in active, fading and faded foci – 85.9 %. Moreover, this is typical for all the surveyed forest types. A small area of emerging and forming foci of desiccation (14.1 %) indicates that in the surveyed populations of common pine, infestation of root sponge trees is on the decline, followed by overgrowth of foci with hardwoods and shrubs.
foci of desiccation
root sponge
forest types
bonitet
completeness
age
1. Arefev Yu.F. Entropy as a measure of biodiversity in forest ecosystems // Aktual’nyye napravleniya nauchnykh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika. 2013. № 5. P. 341–344 (in Russian).
2. Arefev Yu.A., Mamedov M.M. Prediction and Control of Pathogenesis in Forest Ecosystems // IVUZ. Lesnoy Zhurnal. 2017. № 3. P. 61–69 (in Russian).
3. Tatarintsev A.I. Ecological and phytopathological features of anthropogenically disturbed dendrocenoses of Central Siberia: avtоref. diss. … doc. biol. nauk. Irkutsk, 2018. 38 p. (in Russian).
4. Volchenkova G.A. Bioecological features of the development of phytopathogenic basidiomycete Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. and substantiation of the control of mottled screen rot of pine roots: avtoref. dis. … kand. biol. nauk. Minsk, 2017. 24 p. (in Russian).
5. Pavlov I.N. Significance of root pathogens in the processes of mass drying of coniferous forests of Siberia and the Far East // Problems of forest Phytopathology and Mycology. Materials of the IX international conference Minsk – Moscow – Petrozavodsk, 2015. P. 159–163 (in Russian).
6. Storozhenko V.G. Sustainable forests. Theory and practice of biogeocenotic research. M.: Tovarishchestvo nauchnykh izdaniy KMK, 2018. 172 p.in Russian).
7. Storozhenko V.G. Milanos and milanovia. M.: Grif and K, 2011. 180 р. (in Russian).
8. Negrutskii S.F. Root a sponge. M.: Agropromizdat, 1986. 196 p. (in Russian).
9. Recommendations for protecting coniferous species from root sponges in the forests of the European part of Russia. Pushkino: VNIILM, 2001. 12 p. (in Russian).
10. Guidelines for planning, organizing and conducting forest pathology surveys. M.: VNIILM, 2008. 15 р. (in Russian).
11. Churakov B.P., Bityaev S.G. Differentiation and productivity of stands in the centers of pine drying from the root sponge // Proceedings of the XX international scientific and practical conference «Fundamental and applied sciences today XX». North Chaleston, USA, 2019. P. 92–95 (in Russian).

Основными эколого-лесоводственными факторами, влияющими на структуру и функционирование лесных экосистем, являются лесорастительные условия, тип леса, лесоводственная полнота, продуктивность и возраст древостоев. Лесорастительные условия и тип леса, зависящие от почвенно-климатических условий, являются не только существенными лесоводственными, но и важными экологическими факторами в лесных биогеоценозах. С изменением степени сомкнутости древесного полога (полноты) в лесном фитоценозе меняются и такие экологические условия, как освещенность, влажность, температурный и ветровой режимы. Продуктивность древостоев зависит от почвенно-климатических факторов и тесно связана с сохранением биологической и экологической устойчивости лесных экосистем [1, с. 341–344; 2, с. 61–67; 3, с. 38].

Одним из важнейших биологических факторов, влияющих на устойчивость лесных экосистем, является патологический фактор. В сосновых фитоценозах функцию основного патологического фактора выполняет корневая губка Heterobasidion annosum (Fr.) Bref [4, с. 24; 5, с. 159–163; 6, с. 172]. Отличительной особенностью поражённых корневой губкой насаждений является куртинный и очаговый характер заболевания. По В.Г. Стороженко [7, с. 180], под очагом инфекции понимается участок леса (культур), где возбудитель обладает патогенностью, позволяющей ему поражать живые деревья. В.Г. Стороженко [6, с. 172] отмечает, что в древостоях сосны до возраста приспевания встречаемость корневой губки может достигать 100 %, особенно при очаговом поражении деревьев.

По С.Ф. Негруцкому [8, с. 196], очаг корневой губки – это групповое поражение деревьев с явно выраженным патологическим ослаблением и усыханием деревьев, сопровождающимся ветровалом. В соответствии с «Рекомендациями по защите хвойных пород от корневой губки в лесах европейской части России» [9, с. 12] под очагом корневой губки понимается весь таксационный выдел, в котором обнаружены пораженные деревья в количестве, достаточном для отнесения его к одной из степеней пораженности болезнью: слабая, средняя, сильная, Очаг усыхания – это площадь, занятая группой (куртиной) ослабленных, усыхающих и усохших деревьев а также площадь прогалины, возникшей вследствие ветровала и вырубки пораженных деревьев.

Наиболее типичный очаговый характер болезни характерен для сосны, так как усыхание её наступает быстрее, чем у других пород. Появление очагов усыхания начинается обычно с первых рубок ухода, когда свежие пни служат кормовой базой паразита, а затем источником инфекции. По этой причине особенно сильно способствуют поражению корневой губкой древостои, часто подвергающиеся малоинтенсивным рубкам.

Цель исследования – изучение характера влияния основных эколого-лесоводственных факторов (лесорастительных условий, лесоводственной полноты, бонитета, возраста, степени развития очагов усыхания) на распространение очагов усыхания сосны от корневой губки.

Материалы и методы исследования

Материалами для исследования послужили сосновые древостои Ульяновской области, в которых обнаружены очаги корневой губки. Фитопатологическое обследование сосновых насаждений на предмет выявления очагов корневой губки и очагов усыхания проводилось в полевой период наземным способом по маршрутным ходам в соответствии с «Рекомендациями по защите хвойных пород от корневой губки в лесах европейской части России» и «Руководством по планированию, организации и ведению лесопатологических обследований» [9, с. 12; 10, с. 15]. Статистическая обработка полученных данных осуществлялась с использованием прикладной программы Excel 2010.

Результаты исследования и их обсуждение

В Ульяновской области очаги корневой губки в сосновых лесах занимают площадь 3422 га, или 1,0 % от общей площади сосновых насаждений. Очаги усыхания сосны от корневой губки занимают 830 га, или 24,3 % от общей площади очагов корневой губки. В табл. 1 представлены данные по результатам учета очагов корневой губки и очагов усыхания сосны в основных типах сосняков.

Тип сосняков определяется по преобладающим в живом напочвенном покрове растениям, например в СНЯС в покрове преобладают сныть и ясменник, Л – лишайники из рода кладония и т.д.

Таблица 1

Распределение очагов корневой губки и очагов усыхания по типам леса

п/п

Тип леса

Площадь

Очаги корневой губки

Очаги усыхания

га

%

га

%

1

Сосняк ОРЛ

765

22,4

204

26,6

2

Сосняк СНЯС

674

19,7

158

23,3

3

Сосняк КРТ

564

16,5

137

24,3

4

Сосняк МТР

533

15,6

112

21,0

5

Сосняк ЗЛРК

349

10,3

87

24,8

6

Сосняк Ч

253

7,4

62

24,5

7

Сосняк БРЗМ

241

7,1

58

24,1

8

Сосняк Л

43

1,0

12

27,8

 

Итого

3422

100

830

24,3

Примечание. Сосняки: ОРЛ – орляковый, СНЯС – снытьево-ясменниковый, КРТ – крупнотравный, МТР – мелкотравный, ЗЛРК – злаково-ракитниковый, Ч – черничный, БРЗМ – бруснично-зеленомошниковый, Л – лишайниковый.

Анализ данных табл. 1 показывает, что наибольшая площадь очагов корневой губки и очагов усыхания сосны приходится на сосняки с наилучшими лесорастительными условиями: ОРЛ, СНЯС, КРТ и МТР. Для этих типов леса характерны наиболее благоприятные для произрастания сосны типы лесных почв – слабоподзолистые супесчаные и серые лесные легкосупесчаные или слабосуглинистые с достаточным увлажнением корнеобитаемого слоя. В этих типах леса сосредоточено 74,1 % общей площади очагов корневой губки и 73,6 % площади очагов усыхания сосны. Необходимо также отметить, что в сосняках лишайниковых с наихудшими показателями плодородия (почва среднеподзолистая песчаная) и влажности почвы наблюдается сравнительно низкая зараженность сосняков корневой губкой. Площадь очагов корневой губки составляет всего 1,2 %, а очагов усыхания сосны – 0,4 % от общей площади очагов.

Изучено влияние эколого-лесоводственных факторов на распределение очагов усыхания сосны от корневой губки в различных типах леса. С этой целью был проведен двухфакторный дисперсионный анализ полученных результатов с использованием прикладной программы Excel 2010.

Важным эколого-лесоводственным фактором, влияющим на формирование и функционирование лесного фитоценоза, является полнота древостоя, регулирующая тепловой, влажностный и световой режимы в лесу. Поэтому представляет практический интерес выявление влияния лесоводственной полноты на распространение очагов усыхания сосны, пораженной корневой губкой, в различных типах леса (табл. 2).

Таблица 2

Распределение очагов усыхания сосны от корневой губки по полнотам

Тип

сосня

ков

Площадь по полнотам

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Всего

га

%

га

%

га

%

га

%

га

%

га

%

ОРЛ

11

5,4

19

9,3

46

22,6

61

29,9

67

32,8

204

100

СНЯС

9

5,7

16

10,1

21

13,3

57

36,1

55

34,7

158

100

КРТ

8

5,8

12

8,8

35

25,5

39

28,5

43

31,4

137

100

МТР

7

6,2

11

9,8

24

21,5

32

28,6

38

33,9

112

100

ЗЛРК

6

6,9

8

9,3

11

12,6

27

31,0

35

40,2

87

100

Ч

4

6,5

6

9,6

10

16,1

22

35,5

20

32,3

62

100

БРЗМ

3

5,2

4

6,9

8

13,8

21

36,2

22

37,9

58

100

Л

1

8,3

2

16,6

2

16,7

3

25,0

4

33,4

12

100

Итого

49

5,9

78

9,4

157

18,9

262

31,6

284

34,2

830

100

Полученные результаты дают основание говорить о том, что по мере повышения лесоводственной полноты древостоев во всех обследованных типах сосняков увеличивается площадь усыхания деревьев, что подтверждается результатами дисперсионного анализа (Fпрак. = 19,6OFтеор. = 2,7). Например, если при полноте 0,4 в среднем по всем типам сосняков площадь очагов усыхания составляла 5,9 %, то при полноте 0,8 она увеличилась до 34,2 % от общей площади очагов, т.е. увеличение почти в 6 раз. Увеличение полноты древостоя приводит к снижению солнечной инсоляции, к повышению режима влажности почвы и атмосферы, что способствует созданию более благоприятных условий для развития корневой губки и увеличению площади очагов усыхания сосны. Кроме того, установлено, что в древостоях всех изученных полнот достоверно увеличивается площадь очагов усыхания по мере улучшения лесорастительных условий (Fпрак. = 10,7OFтеор. = 2,4).

Продуктивность древостоев является одним из существенных эколого-лесоводственных характеристик лесного фитоценоза, зависящим от таких экологических факторов, как плодородие и влажность почвы [11, с. 92–95]. Поэтому очень важно выявить зависимость площади распространения очагов усыхания сосны, пораженной корневой губкой, от продуктивности древостоев (табл. 3).

Анализ данных табл. 3 показывает, что наибольшая площадь очагов усыхания сосны приходится на высокопродуктивные древостои I и II классов бонитета (62,3 %), в древостоях IV и V классов бонитета площадь очагов усыхания составляет всего 14,4 % от общей площади. Дисперсионный анализ подтверждает достоверность увеличения площади очагов усыхания по мере повышения продуктивности древостоев (Fпрак. = 18,8OFтеор. = 2,7). В древостоях всех бонитетов достоверно увеличивается площадь очагов усыхания по мере улучшения лесорастительных условий (Fпрак. = 10,9OFтеор. = 2,3). Следовательно, более благоприятные почвенно-грунтовые условия способствуют не только повышению продуктивности древостоев, но и увеличению площади очагов усыхания.

Таблица 3

Распределение очагов усыхания сосны от корневой губки по классам бонитета

Тип

сосня

ков

Площадь по классам бонитета

I

II

III

IV

V

Всего

га

%

га

%

га

%

га

%

га

%

га

%

ОРЛ

68

33,3

57

27,9

49

24,0

21

10,3

9

4,5

204

100

СНЯС

48

30,4

57

36,1

32

20,2

16

10,1

5

3,2

158

100

КРТ

42

30,7

38

27,7

37

27,0

14

10,2

6

4,4

137

100

МТР

34

30,3

36

32,2

28

25,0

9

8,1

5

4,4

112

100

ЗЛРК

28

32,2

31

35,6

16

18,4

8

9,2

4

4,6

87

100

Ч

19

30,6

20

32,3

14

22,6

6

9,7

3

4,8

62

100

БРЗМ

18

31,0

16

27,6

14

24,1

7

12,1

3

5,2

58

100

Л

4

33,3

3

25,0

2

16,7

2

16,7

1

8,3

12

100

Итого

261

31,2

258

31,1

192

23,3

83

10,0

36

4,4

830

100

Одной из важных морфологических характеристик лесного фитоценоза является возраст древостоев. Изучено влияние возрастных ступеней развития сосновых древостоев (классов возраста) на распределение площади очагов усыхания от корневой губки в различных типах леса (табл. 4).

Таблица 4

Распределение очагов усыхания сосны от корневой губки по классам возраста

Тип

сосня

ков

Площадь по классам возраста

I

II

III

IV

V

Всего

га

%

га

%

га

%

га

%

га

%

га

%

ОРЛ

52

25,5

50

24,2

73

35,9

20

9,7

9

4,2

204

100

СНЯС

40

25,4

40

25,4

55

34,7

18

11,4

5

3,1

158

100

КРТ

37

27,0

33

24,1

49

35,8

14

10,2

4

2,9

137

100

МТР

30

26,8

27

24,1

38

33,9

15

13,4

2

1,8

112

100

ЗЛРК

22

25,3

28

32,2

21

24,1

13

14,9

3

3,5

87

100

Ч

17

27,4

19

30,6

15

24,2

9

14,4

2

3,2

62

100

БРЗМ

15

25,9

16

27,6

14

24,1

11

18,9

2

3,5

58

100

Л

3

25,0

3

25,0

2

16,7

2

16,7

2

16,6

12

100

Итого

216

26,0

216

26,0

267

32,2

102

12,3

29

3,5

830

100

Анализируя полученные результаты, можно констатировать, что возрастные этапы развития древостоев оказывают влияние на распространение корневой губки. Наибольшая площадь очагов усыхания древостоев от корневой губки приходится на молодняки I–II классов и средневозрастные древостои III класса возраста, что в сумме составляет 84,2 % от общей площади очагов. Причем наиболее сильное увеличение площади усыхания древостоев характерно для высокопродуктивных местообитаний сосны – сосняков ОРЛ, СНЯС и КРТ. В сосняках ОРЛ площадь очагов усыхания в первых трех классах возраста составляет 85,2 %, в сосняках СНЯС – 86,7 %, в сосняках КРТ – 86,9 %. Уменьшение площади очагов усыхания по мере увеличения возраста древостоев достоверно подтверждается результатами дисперсионного анализа (Fпрак. = 14,4OFтеор. = 2,7). Для древостоев всех классов возраста отмечено достоверное уменьшение площади очагов усыхания по мере ухудшения лесорастительных условий (Fпрак. = 9,2OFтеор. = 2,4). Следовательно, поражая наиболее жизнеспособную и быстро развивающуюся часть популяции сосны, корневая губка вызывает не только гибель и распад части древостоя, но и приводит к снижению устойчивости лесной экосистемы в целом.

С практической точки зрения важно выявить характер распределения площади усыхания сосны в зависимости от степени развития очагов: формирующиеся, возникающие, действующие, затухающие и затухшие. Это важно не только для понимания существующего санитарного состояния сосновых древостоев, но и для прогнозирования лесопатологической ситуации на будущее, поскольку от характера развития патологического процесса в очагах корневой губки будет зависеть судьба популяции сосны в патологически нарушенных лесных экосистемах.

В табл. 5 представлены данные по распределению площади очагов усыхания в зависимости от степени их развития в различных лесорастительных условиях.

Таблица 5

Распределение очагов усыхания по степени их развития

Тип

сосня

ков

Площадь очагов усыхания

Ов

Оф

Од

Оз

От

Всего

га

%

га

%

га

%

га

%

га

%

га

%

ОРЛ

2

1,0

21

10,3

58

28,4

69

33,8

54

26,5

204

100

СНЯС

2

1,3

20

12,7

46

29,1

49

31,0

41

25,9

158

100

КРТ

1

0,7

19

13,9

30

21,9

49

35,8

38

27,7

137

100

МТР

1

0,9

16

14,3

31

27,7

31

27,7

33

29,4

112

100

ЗЛРК

1

1,2

13

14,9

26

29,9

29

33,3

18

20,7

87

100

Ч

0

0

12

19,4

17

27,4

18

29,0

15

24,2

62

100

БРЗМ

0

0

8

13,8

18

31,0

22

37,9

10

17,3

58

100

Л

0

0

1

8,3

3

25,0

6

50,0

2

16,7

12

100

Итого

7

0,8

110

13,3

229

27,6

273

32,9

211

25,4

830

100

Примечание: Ов – очаг возникающий, Оф – очаг формирующийся, Од – очаг действующий, Оз – очаг затухающий, От – очаг затухший.

Данные табл. 5 указывают на то, что наибольшая площадь очагов усыхания сосны сосредоточена в действующих, затухающих и затухших очагах – 85,9 %. Причем это характерно для всех исследованных типов леса. Незначительная площадь возникающих и формирующихся очагов усыхания (14,1 %) говорит о том, что в обследованных популяциях сосны обыкновенной зараженность деревьев корневой губкой идет на спад. По нашему мнению, это связано с тем, что в лесном фонде за последние 30 лет резко сократилась площадь искусственно созданных лесных насаждений – лесных культур. По данным большинства специалистов по корневой губке, этот возбудитель болезни в наибольшей степени поражает сосновые насаждения, созданные искусственным путем, т.е. посадкой.

Таким образом, можно констатировать, что эколого-лесоводственные факторы оказывают влияние как на распространение очагов корневой губки, так и на распределение очагов усыхания сосны от этого возбудителя болезни.