Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 9
Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 24
Глава 3. ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ, МЕТОДИКА И ОБЪЁМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ 32
Глава 4. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЛЕСОВ ПРИКАМЬЯ И ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЕ 44
4.1. Оценка экологического состояния лесных насаждений 44
4.2. Санитарное состояние лесов Прикамья 49
4.3. Проблема ветровалов и буреломов 54
4.4. Состояние лесовосстановления в Пермской области 57
Глава 5. ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ НАСЕКОМЫХ -ВРЕДИТЕЛЕЙ МОЛОДНЯКОВ И ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР В РАЗЛИЧНЫХ ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ РАЙОНАХ ПЕРМСКОЙ ОБЛАСТИ 62
Глава 6. НАСЕКОМЫЕ - ВРЕДИТЕЛИ ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ 79
6.1. Состояние хвойного подроста под пологом спелых елово-пихтовых насаждений 79
6.2. Насекомые-вредители естественного возобновления вырубок 84
6.3. Влияние насекомых на состояние хвойного подроста на ветровальных участках 89
Глава 7. НАСЕКОМЫЕ - ВРЕДИТЕЛИ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР
Глава 8. ОЦЕНКА ВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ КОМПЛЕКСОВ НАСЕКОМЫХ-ВРЕДИТЕЛЕЙ И ИЗМЕНЕНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ
8.1. Видовой состав вредителей естественного возобновления и лесных культур
8.2. Изменение численности отдельных видов насекомых
Глава 9. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОГРАНИЧЕНИЮ ЧИСЛЕННОСТИ ВРЕДНЫХ НАСЕКОМЫХ И СПОСОБЫ БОРЬБЫ С НИМИ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
- Оценка экологического состояния лесных насаждений
- Состояние хвойного подроста под пологом спелых елово-пихтовых насаждений
- Видовой состав вредителей естественного возобновления и лесных культур
Введение к работе
Актуальность темы.
Леса планеты - один из основополагающих глобальных факторов обеспечения устойчивого развития человечества и экологической безопасности его жизнедеятельности. Экологический аспект устойчивого развития предполагает сохранение окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов, сохранение биологического разнообразия, экологически безопасное использование биотехнологий и др.
Любой вид лесопользования, связанный с изъятием из леса какого-либо ресурса, так или иначе, нарушает естественно сложившиеся в процессе эволюции экологические отношения между фитоценозами и окружающей средой. Степень нарушения связей зависит от интенсивности изъятия лесного ресурса и его повторяемости, а также от применяющейся при этом технологии и техники. Нарушение естественных экологических связей может влиять не только на сами лесные биоценозы, но и на различные элементы окружающей среды [112, 113].
Большие масштабы рубок в Пермской области в 1950-1980 гг. выдвинули проблему восстановления вырубленных площадей на первое место. Частично она решалась путем сохранения подроста. Однако не всегда подроста бывает достаточно, чтобы обеспечить естественное возобновление вырубок и ветровалов. Желание предотвратить смену пород на вырубках и ветровалах привело к массовому созданию лесных культур.
Искусственные лесные биоценозы, создаваемые на месте вырубленных естественных лесов, обладают, как правило, значительно меньшей устойчивостью к деятельности насекомых. Создание искусственных биоценозов может сопровождаться увеличением численности тех видов
насекомых, которые в природных лесных экосистемах не дают вспышек массовых размножений.
Исследований по определению степени влияния насекомых на восстановление хвойных пород в Пермском Прикамье не проводилось, в то время как нередко отмечалась гибель лесных насаждений от вредного воздействия насекомых.
Цель и задачи исследования.
Целью настоящей работы являлось изучение экологических комплексов насекомых-вредителей лесных культур и естественного возобновления хвойных пород в различных условиях местопроизрастания и оценка их влияния на процессы лесовосстановления. Перед нами стояли задачи:
провести анализ изменения породного состава лесов, распределения лесного фонда по группам возраста, изменения санитарного состояния лесов;
оценить влияние вредных насекомых на приживаемость и сохранность естественного возобновления и лесных культур сосны и ели;
выявить с наибольшей полнотой видовой состав вредных насекомых хвойного подроста под пологом леса, на ветровальных участках, вырубках леса, в лесных культурах;
изучить особенности их распространения;
провести сравнительную оценку видового состава вредной энтомофауны хвойных пород естественного возобновления и в лесных культурах;
выявить из числа насекомых, повреждающих подрост наиболее вредоносные виды.
Научная новизна.
В работе впервые определены состояние и степень повреждения насекомыми лесных культур и естественного возобновления хвойных пород на ветровальниках, под пологом леса и на вырубках на территории Пермского Прикамья. Впервые обобщен видовой состав насекомых -вредителей лесных культур и естественного возобновления хвойных пород, а также проведена оценка видового разнообразия энтомокомплексов в различных условиях местопроизрастания. Для главнейших видов насекомых определены приуроченность к различным лесорастительным условиям района исследований и уровни их численности при оценке естественного возобновления хвойных пород и лесных культур на ветровальных участках хвойного леса и вырубок. Установлено лесохозяйственное значение вредных насекомых.
В основу диссертационной работы положены данные, собранные и
обработанные при личном участии автора в экспедиционном
лесопатологическом обследовании, проводимом Брянской
специализированной лесоустроительной экспедицией, а также в ходе повторных наблюдений на постоянных пробных площадях, заложенных для целей лесопатологического мониторинга Брянской специализированной лесопатологической экспедицией и Центром защиты лесов Пермской области совместно с ВНИИЛМом.
Защищаемые положения:
Влияние вредных насекомых на хвойные молодняки естественного происхождения и в лесных культурах.
Распространение насекомых-вредителей молодняков и лесных культур в различных лесорастительных районах Прикамья.
Оценка биоразнообразия вредной энтомофауны лесных культур и естественных молодняков хвойных пород.
Изменение численности главнейших видов вредителей, имеющих наибольшее лесохозяйственное значение, в различных лесорастительных условиях Пермского Прикамья.
Практическая ценность работы заключается в совершенствовании системы лесопатологического надзора за состоянием хвойных насаждений и популяций насекомых-вредителей. Разработаны мероприятия по ограничению численности вредных насекомых применительно к лесорастительным зонам Пермской области. Данные, полученные в результате исследований, могут быть использованы для оценки состояния молодняков хвойных пород при мониторинге лесов Пермской области. Материалы по особенностям распространения насекомых - вредителей молодняков и лесных культур в различных лесорастительных районах Прикамья включены в «Основные положения организации и развития лесного хозяйства Пермской области», разработанные Пермской лесоустроительной экспедицией [146].
Апробация работы, публикации.
Результаты исследований были доложены на 2-ой Международной научно-практической конференции "Экология и охрана окружающей среды" (Пермь, 12-15 сентября 1995 г.), 4-ой Межвузовской конференции студентов и аспирантов "Экология, проблемы и пути решения" (Пермь, 1996), на 6-ой Межвузовской конференции студентов и аспирантов "Экология, проблемы и пути решения" (Пермь, 1998), на совещаниях отдела защиты леса ВНИИЛМ. Материалы диссертации вошли в тематический сборник по защите леса [92]. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ.
За понимание и содействие в работе автор благодарит коллектив
главного управления природопользования Пермской области и его
начальника, доктора геолого-минералогических наук Середина В.В.,
коллектив кафедры садово-паркового и ландшафтного строительства
лесотехнического факультета Пермской государственной
сельскохозяйственной академии, а также декана лесотехнического факультета, кандидата биологических наук Малеева К.И., коллектив Центра защиты леса Пермской области, сотрудников отдела защиты леса Всероссийского научно-исследовательским института лесоводства и механизации лесного хозяйства.
Особую признательность автор выражает научному руководителю, кандидату биологических наук, Алексею Дмитриевичу Маслову за помощь и поддержку при выполнении работы.
Оценка экологического состояния лесных насаждений
Ведение лесного хозяйства в области осуществляют 28 лесхозов Агентства лесного хозяйства по Пермской области и Коми-Пермяцкому автономному округу; 31 лесхоз ФГУ «Пермсельлес» Минсельхозпрода России, объединяющий леса сельхозформирований; два заповедника - «Басеги» и «Вишерский» МПР России; Пермское военное лесничество Минобороны России. Площади лесхозов колеблются от 22 до 1097 тыс.га. Средняя площадь лесхоза 291 тыс.га. Средняя площадь лесничества - 53 тыс.га [148].
Экологическое состояние лесов оценивалось посредством анализа изменения породного состава, распределения лесного фонда по группам возраста, изменения санитарного состояния по материалам учета лесного фонда.
Площадь лесного фонда занимает 69 % территории области, что превышает площадь земельного фонда. Разумное использование не только древесины, но и всех без исключения богатств леса является государственной задачей работников лесного хозяйства. Леса Пермской области играют огромное водоохранное значение не только на территории области, но и для страны. На западных склонах Урала формируется речной сток рек бассейна реки Кама, а отсюда и Волги. В настоящее время воды рек Кама и Волги обеспечивают жизнедеятельность более 70 млн. человек, проживающих в бассейнах этих рек. Поэтому ведение лесного хозяйства в горных лесах области должно вестись с соблюдением всех лесоводственных требований, обеспечивающих нормальный водосбор рек, берущих начало в горах Урала. На территории области сосредоточены уникальные запасы еловой древесины, которая остается в настоящее время основным сырьем для получения целлюлозы, поэтому расходование этих запасов должно вестись строго по их хозяйственному назначению. Велика роль лесов Пермской области в удовлетворении эстетических потребностей человека, в лесах области проводят свой отдых большое количество населения, что плодотворно сказывается на их здоровье, а отсюда на производительность их труда. Леса области выполняют основную работу по очистке стока рек, очистке воздушного бассейна городов от загрязнения промышленными выбросами. Леса области являются крупным резервом для временного и постоянного сельскохозяйственного пользования. В лесах области ведется побочное лесопользование [116].
В соответствии с экономическим, экологическим и социальным значением лесной фонд области разделен на I, II и III группы лесов. К первой группе лесов, составляющей 18,9 % общей их площади, отнесены леса, выполняющие преимущественно следующие функции: водоохранные, защитные, санитарно-гигиенические, оздоровительные. Пользование лесом в первой группе носит второстепенный характер и составляет в настоящее время 6,3% от общего объема заготовленной древесины. Ко второй группе, составляющей 28,8 % от общей площади лесного фонда, относятся леса в районах с высокой плотностью населения и развитой сетью транспортных путей, имеющие защитное и ограниченное лесоэксплуатационное значение, а также леса с недостаточными лесосырьевыми ресурсами, для сохранения защитных функций которых требуется более строгий режим лесопользования. Лесопользование в лесах второй группы носит ограниченный характер. В настоящее время в лесах второй группы заготовляется 38,9 % от общего объема вырубаемой древесины в области, это свидетельствует об истощительном характере лесопользования. К третьей группе отнесены леса многолесных районов области, составляющие 52,3% общей их площади, имеющие преимущественно эксплуатационное значение и предназначенные для непрерывного удовлетворения потребностей в древесине, без ущерба для защитных свойств этих лесов и особенно это важно в горных лесах области. В настоящее время в лесах III группы заготавливается 54,8 % от общего объема древесины получаемой с территории области.
Состояние хвойного подроста под пологом спелых елово-пихтовых насаждений
Под пологом насаждений всегда имеется определенный запас насеко мых, которые, не находя оптимальных условий для массового размножения, все же поддерживают свою численность за счет угнетенных деревьев [141]. Энтомофауна хвойного подроста под пологом леса представлена преимуще ственно олигофагами и монофагами. Наибольшее распространение, по на шим исследованиям имеют: короед гравер обыкновенный Pityogenes Щ) chalcographus L., желтый еловый хермес Sacchiphantes abietis L. [27]. Исключительную роль подроста в возобновлении елово-пихтовых насаждений отмечали ещё ученые прошлого века. Так, известный русский лесовод Л.И.Яшнов [143] в статье "О сохранении естественного подроста при вырубке лесосек", писал: "Я склоняюсь к мысли, что, во всяком случае, мы должны заботливо сохранять при вырубке весь подрост до известной толщины". О значении сохранения подроста писали видные лесоводы М.Е.Ткаченко [120], Н.Е.Декатов [26], И.С.Мелехов [77], Б.П.Колесников k [49] Лесовосстановительные процессы под пологом спелых насаждений и поврежденность естественного возобновления насекомыми-вредителями в литературе освещены слабо, имеются лишь отдельные данные о количестве
подроста [96]. Возобновление ели и пихты под пологом спелых насаждений и по-врежденность их насекомыми изучались нами в подзоне южной тайги и подзоне широколиственно-хвойных лесов Пермской области.
Результаты настоящего обследования показали, что возобновление под пологом растущего леса на территории района работ в целом удовлетворительное. В породном составе доминирует ель и пихта, средний состав естественного возобновления 7ЕЗП. Количество жизнеспособного подроста ели и пихты составляет не менее 70% его общего числа в насаждении и соответственно составляет для зоны хвойных лесов, подзоны южной тайги (Пермский, Сивинский, Нытвенский, Очерский, Оханский лесхозы) ели 0,15-2,8 тыс.шт/га, пихты 0,1-2,5 тыс.шт/га. В зоне смешанных лесов, подзоне широколиственно-хвойных лесов (Куединский, Кишертский лесхозы) количество подроста составляет для ели 0,8-4,5 тыс.шт/га, пихты 0,4-3,5 тыс.шт/га.
Среди экологических условий, определяющих развитие процесса естественного возобновления ели и пихты, основное значение имеют тип леса, состав, возраст и полнота древостоя, характер и состояние подлеска, травяной и моховый покров, растительность под пологом материнского древостоя. Материалы оценки состояния возобновления ели показывают, что основная масса подроста здоровая (табл.10). Средняя категория состояния подроста в Нытвенском лесхозе составляла 1.76, в Очерском лесхозе - 11.46, в Кишертском лесхозе -11.07.
На рис. 6 показано распределение подроста по категориям состояния в 3-х лесхоза. Наиболее жизнеспособен подрост в Нытвенском лесхозе, в то время как в Кишертском и Очерском лесхозах подрост V категории состояния (погибшие деревья) составляет значительную долю.
В Нытвенском и Кишертском лесхозах все усохшие и мертвые деревья (IV + V категории состояния) 3 группы высоты имеют на стволике и ветвях следы деятельности обыкновенного гравера Pityogenes chalcographus L.
Обыкновенный гравер является одним из самых распространенных стволовых вредителей ели в нашей области.
Очаги и хозяйственно ощутимый вред обыкновенного гравера зафиксированы в самых разнообразных условиях: в горных лесах, на вырубках, при снеголоме и буреломе, при нарушении санитарных правил и в очагах болезней. Особенно сильно проявляется вредоносность гравера при всех видах нарушения санитарных правил при рубках главного пользования [62].
Несмотря на сравнительно хорошую изученность биологии гравера, его популяционным особенностям в Пермской области практически не уделялось должного внимания. Из литературных данных [62] известно, что гравер является типичным обитателем стволов и ветвей ели с тонкой корой. Изучение особенностей заселения гравером показало, что район его поселения на крупном подросте (d 4-18 см) занимает весь ствол от вершины до основания. По нашим исследованиям показатели размножения обыкновенного гравера свидетельствуют о нахождении данной популяции в состоянии депрессии: плотность поселения - 0,8 семей на 1 дм2; продукция - 3,6; энергия размножения - 1,4; запас жуков родительского поколения - 1,4 тыс.шт/дерево; молодое поколение -3,2 тыс.шт/дерево.
В Очерском лесхозе отмечена гибель подроста от неблагоприятных условий местопроизрастания: 1 группа высоты - 17% погибших; 2 - 30%; 3 группа - 33%. Очевидно, ель, мирящаяся с недостатком света на ранних стадиях роста, по мере увеличения возраста нуждается в большей освещенности. Повреждения подроста в Очерском лесхозе насекомыми не обнаружены.
На подрастающем поколении хвойных в Нытвенском лесхозе встречаются повреждения подроста желтым еловым хермесом Sacchiphantes abietis L. Этот вредитель, не приводя дерево к гибели, существенно ослабляет его. Галлы способствуют отмиранию верхушечных побегов, опаданию хвои, деформации деревьев (приложение, рис.2). Для определения численности хермеса проведен анализ модельных деревьев. Всего обработано 10 модельных деревьев. Численность желтого елового хермеса невелика: от 3 до 6 свежих галлов на дерево, от 10 до 15 - старых.
Основной причиной гибели возобновления 1 группы высоты является поврежденность подроста болезнями (некрозы, рак, ржавчина), а также повреждение его аэротехногенными выбросами промышленных предприятий [46]. Таким образом, повреждения хвойного подроста под пологом леса насекомыми единичны и существенного влияния на состояние возобновления оказать не могут.
Видовой состав вредителей естественного возобновления и лесных культур
Видовой состав - важнейшая характеристика животного населения [130]. Исследование любой экосистемы начинается с установления систематической принадлежности входящих в нее животных, т.е. составления списка видов. Выше мы приводили список видов насекомых-вредителей молодня-ков и лесных культур в пределах лесорастительных подзон и отметили закономерное увеличение видового состава в направлении от северных к более южным районам Пермской области.
Кроме того, количество видов насекомых заметно отличается в естественных молодняках и искусственно созданных насаждениях, а также зависит от степени разнообразия породного состава древесной растительности и от возраста молодых деревьев.
Хвойному подросту под пологом леса основной вред, как сосне, так и ели приносят вредители, повреждающие стволики и относящиеся к группе сосущих вредителей. Это обыкновенный гравер Pityogenes chalcographus L., желтый еловый Sacchiphantes abietis L. и зеленый хермесы Sacchiphantes viri-dis Ratz. Однако очагов массовых размножений вредителей, приводящих к гибели подроста, нет, и существенного влияния на состояние возобновления они оказать не могут.
Видовой состав вредителей естественного возобновления вырубок и на ветровальных участках значительно расширяется. В связи с тем, что для вырубок и ветровальных участков характерны очаги размножений стволовых вредителей, таких как усачи p.Monochamus и короед-типограф Ips typographies L., большинство из них проходят дополнительное питание на хвойном подросте. Кроме них, дополнительное питание на подросте проходит большой Hylobius abietis L. и малый сосновые долгоносики Pissodes notatus L., которые в массе появляются на вырубках. На ветровальных участках южной тайги появляются очаги елового обыкновенного пилильщика Lygaeonematus abietinus Christ, и желтого хермеса Sacchiphantes abietis L., а на естественном возобновлении сосны в подзоне широколиственно-хвойных лесов отмечены очаги одиночного пилильщика-ткача Lyda hieroglyphica Christ.
Лесные культуры, по сравнению с естественными молодняками в большей степени повреждаются насекомыми, первенство среди них держат хрущи и побеговьюны. В культурах сосны наибольшее значение приобретают восточный Melolontha hippocastani Fabr. и западный Melolontha mel-olontha L. майские хрущи, в единичных экземплярах встречается июльский Polyphylla fullo L. и июньский Amphimallon solstitialis L. хрущи. Также наиболее массовыми видами становятся сосновый подкорный клоп Aradus cin-namomeus Panz., побеговьюны p. Evetria, появляются очаги рыжего Neo-diprion sertifer Geoffr. и обыкновенного Diprion ріпі L.сосновых пилильщиков. В культурах сосны, созданных на вырубленных участках хвойных насаждений, в большом количестве появляются долгоносики p. Hylobius и корне-жилы Hylastes sp.
На рис.10 показано изменение числа видов и их распределение по различным участкам: естественное возобновление под пологом леса, на вырубках и ветровальных участках, в лесных культурах. Наибольшее видовое разнообразие отмечено в лесных культурах (19 видов или 79% от общего количества). Естественное возобновление на вырубках и ветровальных участках повреждается сходным комплексом вредителей, поскольку и вырубка и ветровал в одинаковой степени нарушают целостность лесного массива, что отрицательно сказывается на подрастающем поколении хвойных.
Для сравнения комплексов насекомых-вредителей молодых деревьев нами было проанализировано восемнадцать наиболее характерных участков лесных биотопов, в том числе 9 участков лесных культур различного возраста и породного состава и 9 участков естественного возобновления хвойных пород: 2 - под пологом елово-пихтовых насаждений; 5 - на вырубках различного срока давности; 3 - на ветровальниках, различного срока образования.
Для выполнения задачи степени сходства участков были применены коэффициенты сходства Жаккара и Серенсена [84], использующие качественные показатели обилия видов (присутствие или отсутствие). И на основе полученных коэффициентов построена матрица сходства рассматриваемых участков лесных насаждений (табл. 19). Как видно из табл.19, исследованные участки разнообразны по видовому составу и достаточно сильно отличаются друг от друга, т.е. у большинства участков коэффициент сходства равен нулю.
