Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 7-31
Глава 2. Объект и методика 32-39
Глава 3. Особенности гидротермического режима в различные фазы вспышек массового размножения насекомых-филлофагов летне-осенней экологиче ской группы на юге Свердловской области 40-51
Глава 4. Последствия вспышки массового размножения насекомых-филлофагов летне-осенней экологической группы 1999-2000гг. в березовых насаждениях на юге Свердловской области и характер лесовозобновления после санитарных мероприятий 52-70
Глава 5. Радиальный прирост как критерий устойчивости березовых древостоев к летне-осенней экологической группе листогрызущих насекомых 71-90
Глава 6. Карты толерантности древостоя к дефолиации - как возможное перспективное направление в лесозащите 91-101
Заключение 102-103
Приложение 104-108
Литература 109-118
- Особенности гидротермического режима в различные фазы вспышек массового размножения насекомых-филлофагов летне-осенней экологиче ской группы на юге Свердловской области
- Последствия вспышки массового размножения насекомых-филлофагов летне-осенней экологической группы 1999-2000гг. в березовых насаждениях на юге Свердловской области и характер лесовозобновления после санитарных мероприятий
- Радиальный прирост как критерий устойчивости березовых древостоев к летне-осенней экологической группе листогрызущих насекомых
- Карты толерантности древостоя к дефолиации - как возможное перспективное направление в лесозащите
Введение к работе
Актуальность темы. Березовые леса Среднего и Южного Урала выполняют важнейшие экологические функции в лесных биогеоценозах: средоза-щитные, водорегулирующие, ветрозащитные и др. В Южном Зауралье кол-ковые березовые леса являются ключевым элементом агрофитоценозов. В березовых лесах Курганской, Челябинской и южной части Свердловской области периодически, через 10-12 лет, возникают вспышки массового размножения насекомых - филлофагов летне-осенней экологической группы (ЛОЭГ). В иелом масштабы вспышек массового размножения этой группы очень значительны: в начале 70-х г.г. очаги возникли на площади 100 тысяч га., 1999-2000 гг. - на площади, соответственно: 106 и 170 тыс. га.. Часть древостоев в очагах усохла. Несмотря на значительные площади очагов, последствия фактора дефолиации крон березы в Зауралье остаются малоизученными, существуют лишь единичные публикации по этому вопросу. Остаются неисследованными также количественные параметры энтоморези-стентности и энтомотолерантности березовых лесов в разных лесораститель-ных условиях, при различных сроках, степени и кратности дефолиации крон. Вследствие этого актуальность данной проблемы несомненна. Цели и задачи исследования.
Целью данного исследования является изучение основных закономерностей реакции березовых древостоев на дефолиацию насекомыми филло-фагами ЛОЭГ в различных лесорастительных условиях.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Изучить особенности гидротермических условий, предшествующих вспышкам массового размножения ЛОЭГ.
Изучить основные закономерности динамики годичного радиального прироста березовых древостоев у древостоев с разной энтомотолерант-ностью и энтоморезистентностью, в зависимости от лесорастительных условий и гидротермических факторов.
Изучить количественные параметры отпада березовых древосто-ев в очагах массового размножения насекомых-фитофагов ЛОЭГ и основные закономерности динамики усыхания древостоев после дефолиации в Зауралье в зависимости от лесорастительных условий, времени и кратности дефолиации.
Изучить основные закономерности процессов лесовозобновления после санитарных рубок, в очагах массового размножения насекомых-фитофагов ЛОЭГ в условиях Зауралья.
Научная новизна. Анализ гидротермических условий, сопряженных с четырьмя последовательными вспышками массового размножения ЛОЭГ на юге Свердловской области показал, что вспышки массового размножения ЛОЭГ сопря.кены с несколькими засушливыми позднелетними периодами за 3-4 года до вспышки, и холодным весенним и влажным позднелетним годом непосредственно перед вспышкой. Впервые проведены исследования реакции березовых древостоев со сходными таксационными характеристиками на дефолиацию насекомыми-филлофагами ЛОЭГ в различных лесорастительных условиях. Установлено, что в лесостепной зоне усыхают деревья с меньшим радиальным приростом, толерантными оказались деревья с большим радиальным приростом. В лесной зоне усыхают деревья с большим радиальным приростом, толерантны с меньшим. Динамика годичного радиального прироста резистентных и толерантных деревьев более тесно связана с гидротермическими условиями (ГТУ) текущего года, не толерантных - с ГТУ прошлого года. Впервые изучена зависимость естественного возобновления от различных методов проведения санитарных мероприятий в насаждениях подверженных усыханию после дефолиации насекомыми-филлофагами ЛОЭГ. Установлена пониженная способность к порослевому возобновлению древостоев, усыхающих после дефолиации.
Положения, выносимые на защиту.
1. Вспышки массового размножения насекомых-филлофагов ЛОЭГ в лесах Свердловской области являются существенным фактором, оказываю-
5 щим влияние на динамику состояния лесного фонда и вызывающим необходимость проведения хозяйственных мероприятий в значительных объемах.
2. Анализ гидротермических условий в период, предшествующий
вспышке, дает возможность прогнозировать динамику численности насеко-
мых-филлофагов ЛОЭГ на определенном временном отрезке и вероятность
реализации вспышки массового размножения.
3. Последствия сплошной и сильной степени дефолиации для березовых
насаждений с близкими таксационными характеристиками и в одних и тех
же лесорастительных условиях могут быть разными, в зависимости от уровня
энтоморезистентности и энтомотолерантности каждого конкретного древо
стоя. Уровень энтомотолерантности березняков достоверно прогнозируется с
помощью анализа высокочастотного спектра радиального прироста.
4. В березовых древостоях на коренных сосновых типах леса, при наличии хвойного подроста, нецелесообразно проводить радикальные меры борьбы с насекомыми-филлофагами ЛОЭГ, так как вспышки массового размножения способствуют ускорению динамики восстановления древостоя, соответствующего коренному типу леса.
Практическая значимость. Впервые изучены количественные параметры энтоморезистентности и энтомотолерантности березы в очагах массового размножения насекомых-фитофагов ЛОЭГ, в зависимости от лесорастительных условий, срока дефолиации и почвенно-эдафических факторов, что позволит более точно прогнозировать площади очагов и ожидаемые последствия фактора дефолиации и в зависимости от этого, принимать более обоснованные решения о необходимости проведения мероприятий по лесозащите.
Предложено дополнить систему лесопатологического мониторинга включив в нее:
- прогнозирование динамики процессов усыхания древостоев при реализации вспышек численности насекомых филлофагов по критериям устойчивости насаждений к дефолиации
изготовление общих обзорных карт площадей на основе отнесения участков леса по типологическим и преобладающим таксационным показателям к одной из категорий уровней лесопатологическои опасности в разрезе фенологической группы насекомых;
изготовление для лесных массивов с высокой вероятностью реализации вспышек численности насекомых филлофагов карт устойчивости лесных участков к дефолиации на основе критерия динамики радиального прироста;
Предложено исключить из площадей обработки в случае опасности дефолиации березовые древостой в коренных сосняках с жизнеспособным хвойным подростом.
Предложены рекомендации по времени и характеру санитарных мероприятий, в зависимости от степени усыхания древостоя и типа леса.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на всероссийской научно-практической конференции «Проблемы устойчивости функционирования лесных экосистем» (Ульяновск, сентябрь 2001), Всероссийской научно-практической конференции « Лесной комплекс: состояние и развития» (Брянск, октябрь 2001), Всероссийской научно-практической конференции «Лесной и химический комплексы-проблемы и решения» (Красноярск, май 2004), Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы биологической науки и образования в педагогических вузах» (Новосибирск, апрель 2005).
Обоснованность и достоверность материалов исследований. Обоснованность и достоверность материалов исследований подтверждается значительным объемом экспериментального материала, применением современных общепринятых методик исследования, статистического анализа и оценки достоверности полученных результатов.
Личный вклад автора. Анализ литературных источников, сбор полевого экспериментального материала, сбор полевого экспериментального материа-
ла, проведение лабораторных исследований и анализ полученных результатов осуществлялся автором или при его непосредственном участии.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано шесть работ, из них пять в соавторстве.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 118 страницах машинописного текста; состоит из введения, 6 глав, заключения, приложения и списка литературы. Работа иллюстрирована 12 рисунками и 14 таблицами. Список литературы включает 111 работ, из них 10 на иностранных языках.
Особенности гидротермического режима в различные фазы вспышек массового размножения насекомых-филлофагов летне-осенней экологиче ской группы на юге Свердловской области
Как уже отмечалось в главе 1, большинство исследователей, занимавшихся изучением вспышек массового размножения ЛОЭГ, склоняются к мнению, что вспышки инициируются засушливыми условиями в период питания гусениц в годы, предшествующие вспышке (Егоров, 1958; Ильинский, 1965; Распопов, 1968; Гниненко, Распопов, Слепцов, 1971; Крюков, 2003).
На юге Свердловской области вспышки массового размножения филлофагов ЛОЭГ фиксируются в среднем каждые десять лет (Гниненко, 1980; Белоглазов, 2001; Федоренко, 2003). Литературные данные по годам вспышек и площадям очагов представлены в главе 1.
Наиболее значительные площади, охваченные вспышкой, отмечены в 1970гив2000г. В 1970г очаги массового размножения летне-осенней группы листогрызущих насекомых занимали около 100 000га в 6 лесхозах юга Свердловской области (Белоглазов, 2001).
В 200Сг очаги распространились на площади 9 тысяч гектар в двух лесхозах. В Каменск-Уральском лесхозе они составляли 6731 га, в Свердловском лесхозе - 2319 га (Акты лесопатологического обследования Свердловской станции защиты леса).
Анализ метеоданных (Каменск-Уральская и Верхнее-Дубровская метеостанции) показывает (табл. 3.1), что гидротермические условия, предшествовавшие вспышке (в таблице годы вспышки указаны жирным шрифтом) и в период вспышки в эти годы были очень сходными. Во-первых, начало вспышки сопряжено с холодным поздневесенним периодом (1969 и 1999гг). Во-вторых, вспышкам предшествует период одинаковых позднелетних (июль - август) гидротермических условий (табл. 3.2, рис. 3.1) за четыре года до вспышки. Сначала два засушливых года, за год до вспышки влажный, затем опять засушливый. В-третьих, вспышки проходят на фоне влажных позцнелетних месяцев (июль-август) с очень теплым июлем.
С гидротермическими условиями значительно менее масштабных вспышек начала 80-х и 90-х годов эти две вспышки объединяет только холодный позневесенний период (рис. 3.2) и засушливый позднелетный период за два года до вспышки. Остальные параметры отличаются. Данные по ГТК июля-августа (табл. 3.2, рис. 3.1) показывают, что, во-первых, после влажного позднелетнего периода за год до вспышки засушливый период не наступает. Во-вторых, вспышка 1980-1982гг проходит на фоне засушливого позднелетнего периода. Но, пожалуй, самое важное отличие все-таки первое.
Таким образом, анализ гидротермических данных показывает, что вспышке ЛОЭГ действительно предшествует засушливый позднелетний период, что соответствует данным А.И. Ильинского (1965) и других авторов. Однако, засушливые периоды 1965, 1974-1975, 1988гг (табл. 3.2, рис. 3.1) вспышку не вызвали, что указывает на то, что для реализации вспышки необходимы и другие условия.
Вспышка реализуется в годы с холодными поздневесенними периодами, что указывает на то, что рациональное зерно есть и в гипотезе С. А. Максимова (2001). Но, во-первых, как отмечено выше, эта гипотеза противоречит литературным данным по росту сосущих корней и влиянию микоризы на выживаемость листогрызущих насекомых. Во-вторых, анализ представленных гидротермических условий показывает, что в самую мощную за последние десятилетия вспышку ЛОЭГ (1969-1970гг) резкого изменения температурного режима в весенне-летний период не было. И перед вспышкой, и в течение всей вспышки июнь был очень холодным. Перед вспышкой 1980-1982гг, в 1979г вообще произошло снижение среднемесячной температуры в июне по сравнению с маем. Резкий перепад температур в 1981 г не привел к возврату вспышки. Да и вспышка была очень незначительная по масштабам. Наконец, резкий перепад температур в 1988г вообще не привел к какому-либо росту численности плотности ЛОЭГ.
Наиболее адекватно, пожалуй, имеющиеся данные согласуются с гипотезой В.И. Пономарева (2004), предложенной им для объяснения причин вспышек массового размножения непарного шелкопряда. Согласно этой гипотезе вспышки массового размножения возникают при сужении нормы реакции популяции при резком изменении условий в период питания консумента после их стабилизации и возврате к предыдущим условиям. Именно эта ситуация наблюдалась и по отношению к ЛОЭГ во время самых мощных вспышек 1969-1971гг и 1999-2001гг - влажный позднелетний период за год до вспышки на фоне стабильно засушливых условий. Если возврата условий не происходило, вспышка реализовывалась на очень незначительных площадях (вспышки 1980-1983гги 1992-1994гг).
Известно, что для выживания гусениц листогрызущих насекомых большое значение имеет биохимический состав листа кормового растения (Эдельман, 1953;1963 Feeny, 1971). Уровень стабильности этого показателя в одни и те же календарные сроки зависят от гидротермических условий сезона (Бенкевич, 1984; Ковалевская, 1974; 1977 а,б), что, в свою очередь, влияет на степень адаптированности популяции консумента к кормовому растению.
Основной период питания гусениц комплекса приходится на позднелетний сезон. В засушливых условиях в это время в листве значительно снижается количество белков, аминокислот и углеводов (Ковалевская, 1977 а,б). У популяции, адаптированной к таким условиям предшествующими несколькими сухими летне-осенними сезонами, в более влажный сезон должна сужаться норма реакции за счет гибели личинок с замедленным развитием и одновременно увеличиваться выживаемость личинок с быстрым развитием, в связи с более благоприятными условиями питания.
Согласно данным Свердловской станции защиты леса (акты лесопатологического обследования), проводившей ежегодный мониторинг плотности куколок в подстилке березовых древостоев в Покровском лесничестве Каменск-Уральского лесхоза (46 кв.) с 1981г, (рис. 3.3) плотность куколок ЛОЭГ была следующей (на 1 м). После вспышки 1980-1982гг., 1982г - 5куколок; 1983г - 10 куколок; 1984г - 2 куколки; 1985г - 5 куколок; 1986г - вспышка непарного шелкопряда, куколок нет; 1987г - 0; 1988г - 0; 1989г - 0,5; 1990г - 0; 1991г - 0,5; 1992г - 0,25; 1993г- 2; 1994г -1,5; 1995г - 0; 1996г - 0; 1997г - 0,33; 1998г - 0,5; 1999г - 1,1. Влажные позднелетние периоды (ГТК выше среднего многолетнего) - 1983, 1984, 1989, 1991, 1992, 1997гг. То есть года, в которые возрастает плотность куколок. Возврат к более засушливым условиям приводит к увеличению плотности популяции (1985 и 1998гг.). Сохранение влажных условий (1984, 1992гг) - к уменьшению плотности.
Повторное наступление влажных условий, а особенно при фенологическом изменении листвы кормовой породы, вызванном холодными поздневесенними условиями, приводит к тому, что популяция оказывается в крайне благоприятных трофических условиях, питаясь на листве, богатой питательными веществами. Кроме того, холодные поздневесенние периоды увеличивают синхронность вылета имаго из куколок и, соответственно синхронность отрождения и развития гусениц. Такая ситуация должна приводить к снижению смертности, вызванной трофическими факторами, особенно при сужении нормы реакции популяций.
Последствия вспышки массового размножения насекомых-филлофагов летне-осенней экологической группы 1999-2000гг. в березовых насаждениях на юге Свердловской области и характер лесовозобновления после санитарных мероприятий
Из обзора научной литературы известно, что после дефолиации насекомыми филлофагами летне-осенней группы полное или значительное усыхание древостоев наступает относительно редко. Тем не менее, дефолиация, тем более неоднократная, не проходит без отрицательных последствий для древостоя, выраженных в ослаблении насаждений, резком увеличении отпада, усыхании хотя бы части древостоя.
В связи с явлением индуцированной резистентности (глава 1) повторная дефолиация крайне редко отмечается при вспышках массового размножения весенне-летних видов, таких, как непарный шелкопряд (Колтунов, Пономарев, Федоренко, 1998). Однако, при вспышках массового размножения видов, дефолиирующих древостой либо поздней весной, либо в конце сезона, это явление не является исключительным (Мамаев, Рубцов, Уткина, 2002; Иерусалимов, 2004). Практически всегда в насаждениях, дважды подвергшихся дефолиации более 50% в период вспышки численности насекомых-филлофагов, происходит либо частичное, либо полное усыхание древостоя (Мамаев, Рубцов, Уткина, 2002; Иерусалимов, 2004).
В этом случае перед службами лесного хозяйства стоит вопрос о проведении хозяйственных мероприятий по выборке усыхающих и сильно ослабленных деревьев отнесенных к 4-5 категории по шкале санитарного состояния (Санитарные правила в лесах РФ, 1998).
В принципиальном плане вопрос о выборе хозяйственного мероприятия, как правило, не стоит, в соответствии с действующей нормативной базой (Санитарные правила в лесах РФ, 1998; Наставления по рубкам ухода в лесах Урала, 1994), в том случае, если возраст или категория защитности не позволяет проводить рубки главного пользования, проводят другие виды рубок, рубки промежуточного пользования (рубки ухода и выборочные санитарные рубки) или сплошные санитарные рубки в зависимости от степени усыхания.
Березовые насаждения - типичные места вспышек численности насекомых фитофагов ЛОЭГ (Ильинский, 1965). Если они не относятся к особо охраняемым территориям или особо защитным участкам, то, как правило, не являются ценными лесными участками, в которых целесообразно проводить дорогостоящие мероприятия по искусственной смене пород на более ценные. В то же время, сохранение средообразующих и защитных функций березовых насаждений, наиболее часто подверженных вспышкам численности насекомых филлофагов, в любом случае желательно. Данных целей вполне можно добиться, обеспечив естественное возобновление за счет порослевой березы, используя оптимальную технологию выборки деревьев и выбора сроков проведения рубки. Кроме того, естественное порослевое возобновление желательно как предупредительная мера, направленная против последующей вспышки численности насекомых филлофагов, т. к. при этом создаются благоприятные условия для размножения насекомых энтомофагов и полезных птиц (Ильинский, 1965) .
Отсюда следует, что выборка деревьев ниже оптимальных полнот 0,7 -0,8 в малоценных березовых насаждениях, подверженных вспышкам численности насекомых ЛОЭГ, при отсутствии в них хвойного подроста делает желательным появление естественного возобновления за счет порослевой березы.
Согласно Санитарным правилам в лесах Российской Федерации (1998), в санитарную рубку в очагах хвое- и листогрызущих насекомых назначаются деревья 4-6 категорий санитарного состояния после завершения периода восстановления ими листвы (хвои). Категории состояния по степени усыхания кроны подразделяются следующим образом. I категория - без признаков ослабления, 2 категория -усыхание кроны до 25%, 3 категория - усыхание до 50%, 4 категория -усыхание до 75%, 5 категория - выше 75% и свежий сухостой, 6 категория -сухостой прошлых лет.
Выборочные санитарные рубки назначаются при наличии в древостое деревьев 4-6 категории менее 40%, при условии, что полнота не снижается ниже допустимой (для березовых насаждений 0,5), во всех остальных случаях, (при наличии в древостое деревьев 4-6 категории более 40% от всего количества и при снижении полноты ниже допустимой), назначаются сплошные санитарные рубки.
Изменение санитарного состояния деревьев березы после дефолиации при снижении их толерантности происходит в течение нескольких лет. Согласно данным Е.В. Колтунова и др. (1992), в березовых древостоях Каменск-Уральского лесхоза диффузное усыхание древостоя после вспышки массового размножения непарного шелкопряда в 1986-87гг продолжалось в течение 4 лет.
Протекание вспышки ЛОЭГ 1999-2000гг сложилось таким образом, что большая часть древостоев в 2000г была дефолиирована к середине августа. Погодные условия августа-сентября 2000 г. спровоцировали набухание почек и начало распускания листа. Отмечалось осеннее сокодвижение. Последующими заморозками были, по-видимому, повреждены ткани деревьев с повышенной влажностью. В результате дефолиации наблюдалась ослабление древостоя, выражающееся в суховершинности, частичном усыхании крон, а также диффузное и куртинное усыхание деревьев.
Радиальный прирост как критерий устойчивости березовых древостоев к летне-осенней экологической группе листогрызущих насекомых
Оценка потенциальной устойчивости насаждений к насекомым-вредителям является в настоящее время одной из основных задач стоящих перед службами защиты леса, в частности большое практическое значение имеет проблема оценки и прогнозирования устойчивости березовых насаждений к насекомым филлофагам летне-осенней фенологической группы в районах периодически повторяющихся вспышек численности данных вредителей. В ряде случаев (глава 1) на следующий год в древостоях, подвергшихся дефолиации наблюдались ее последствия, выражающиеся в диффузном усыхании, суховершинности и частичном усыхании крон деревьев, а в некоторых случаях и в сплошном усыхании древостоев. Характерно, что даже при одинаковых условиях произрастания, таксационных характеристиках и видовом составе древостоев подвергшихся сплошной или высокой степени дефолиации, последствия дефолиации различны. Причины различной реакции древостоев на дефолиацию ЛОЭГ в настоящее время до конца не установлены.
В последние годы был проведен ряд исследований (Суховольский, Артемьева,!992; Колтунов, Федоренко, Пономарев, 1992; Федоренко СИ., 2001; Свидерская, Пальникова, 2002; 2003), указывающий на связь радиального прироста как с резистентностью древостоев к дефолиации, так и с их толерантностью после дефолиации, вследствие вспышки численности насекомых филлофагов.
В.Г. Суховольский, Н.В. Артемьева (1992) в результате анализа радиальных приростов сосны обыкновенной (вспышка массового размножения сосновой пяденицы Biipalus piniarius) и лиственницы сибирской (вспышка массового размножения античной волнянки Orgyia antiqua) пришли к выводу о том, что дефолиации подвергаются те древостой, у которых частота изменения величины радиального прироста незначительна. Не подвергаются дефолиации древостой с высокой частотой изменения радиального прироста.
По данным Е.В. Колтунова, СИ. Федоренко, В.И. Пономарева (1992), устойчивость березовых древостоев к дефолиации непарным шелкопрядом после вспышки 1985-86гг (Каменск-Уральский район Свердловской области) бь;ла тем ниже, чем выше был радиальный прирост в год, непосредственно предшествующий вспышке (1984). Отмечено, что древостой со средним отпадом после вспышки, составлявшим до 15%, включали 23% деревьев с приростом от 3,5 до 1,5 мм, остальные - ниже 1,5 мм. В период вспышки (1985-1986гг) такие деревья составляли 12% от всего количества. Древостой со средним отпадом, равным 20-48%, включали 59% деревьев с приростом выше 1,5 мм до вспышки (1984г) и 44% - в годы дефолиации.
В соответствии с данными И.В. Свидерской, Е.Н. Пальниковой (2002) вспышке сибирского шелкопряда (Dendrolimus sibiricus) в Нижнем Приангарье в середине 90х годов предшествовали стабилизация индексов ширины годичных колец ели и пихты в течение пяти лет, затем, непосредственно перед вспышкой произошел резкий скачек прироста. В тоже время, у контрольных древостоев, не подвергшихся дефолиации, заметного увеличения радиального прироста перед годами вспышки не произошло.
Согласно данным этих же авторов (Свидерская, Пальникова, 2003), проанализировавших изменение радиального прироста сосны по двум вспышкам сосновой пяденицы (Bupalus piniarius L.) (в конце 30-х годов и в 1975-1977гг.), «в динамике радиального прироста деревьев на плакоре непосредственно до и после двух документированных вспышек имеется много общего. В обоих случаях перед вспышкой происходило заметное ускорение темпов радиального прироста по сравнению с контролем».
Согласно СЕ. Кучерову (1988), дефолиация весенне-летними видами филлофагов приводит к снижению радиального прироста в текущем году, дефолиация летне-осенними - на следующий год.
Нами были проведены исследования с целью установить связь степени толерантности и резистентности березовых древостоев к дефолиации ЛОЭГ с динамикой годичного радиального прироста. Для ее выполнения непосредственно после вспышки в 2001-2002 гг. было заложено 6 постоянных пробных площадей (ППП). Район исследования представлен сосново-березовым предлесостепным округом (ППП 1-2) Зауральской холмисто- предгорной провинции и северолесостепным (колочным) округом (ППП 3-6) Зауральской равнинной провинции по лесорастительному районированию Б.П. Колесникова (1973), или, по зональному делению: лесной зоной (сосново-березовые леса) (ППП 1-2) и зоной северной лесостепи (ППП 3-6). По степени толерантности и резистентности к дефолиации ЛОЭГ ППП распределились следующим образом: ППП 6 была заложена в древостое, не подвергшимся дефолиации, то есть в резистентном; на ППП 5 после дефолиации усыхание не отмечалось, то есть древостой был полностью юлерантен к дефолиации; на ППП 2 и 4 была однократная дефолиация; ППП 1 и 3 были подвергнуты двукратной дефолиации в 1999 -2000 гг. со степенью объедания. ППП 1-5 были дефолиированы приблизительно в одни сроки - конец июля - начало августа. Частичное усыхание крон составило на ППП 1-4 в среднем 37-54%, диффузное усыхание древостоев - 4-19% . ППП закладывались по общепринятой в таксации методике, их лесоводственная характеристика приведена в таблице 5.1. Пробные площади, имея близкие таксационные характеристики, различаются по условиям произрастания и типам почвы (табл. 5.1). В лесостепной зоне пробные площади приурочены к двум вариантам серых почв - темно-серым (ППП 3,4) и светло-серым (ППП 5, 6). Более высокая полевая влажность наблюдалась на ППП 2,4.
Карты толерантности древостоя к дефолиации - как возможное перспективное направление в лесозащите
Главными задачами стоящими перед специалистами защиты леса во время реализации вспышки массового размножения насекомых филлофагов являются: во-первых, прогноз динамики численности насекомых филлофагов, отнесенных к вредителям леса, во-вторых, прогноз развития патологических процессов, происходящих в насаждениях, подвергшихся дефолиации. Полученные данные (прогноз численности и прогноз лесопатологического состояния) и являются обоснованием дальнейших практических действий, главное из которых - проведение лесозащитных мероприятий с целью резкого ограничения численности насекомых филлофагов или, если это целесообразно, отказ от их применения. Третья задача, возникающая уже после затухания вспышки массового размножения насекомых, это выбор лесохозяйственных мероприятий, снижающих отрицательные последствия возникших патологических процессов. Проблема динамики численности насекомых филлофагов, отнесенных к вредителям леса, в настоящее время изучена достаточно глубоко. Кроме значительного количества научных работ существует отработанная система мероприятий, проводимых работниками лесхозов и специализированных лесозащитных организаций, основанная на «Положении о защите от вредителей и болезней леса» (Москва 1998г.) и «Наставление по организации и ведению лесопатологического мониторинга в лесах России» (Москва 2001г.). Для решения проблемы прогноза санитарного состояния насаждений после дефолиации насекомыми-филлофагами существующая в настоящее время научная и методическая база недостаточна.
Прогнозирование патологических процессов, при реализации вспышки массового размножения насекомых филлофагов, в настоящее время основано только на прогнозе численности вредителей по результатам учетов плотности его популяции и предполагаемом проценте объедания участков леса охваченной вспышкой, (в отношение ЛОЭГ плотность определяется на основании осенних учетов куколок в лесной подстилке (Ильинский, 1965)). Данных факторов, (численности насекомых и размера дефолиации) даже при том, что прогноз достоверен для обоснования мер защиты, (как правило сводящихся к резкому снижению численности насекомых филлофагов на стадии пика численности), недостаточно. Для повышения уровня прогнозирования лесопатологическои ситуации при реализации вспышки массового размножения насекомых филлофагов необходимо учитывать фактор устойчивости насаждений к дефолиации, их резистентности и толерантности в конкретных сложившихся климатических условиях. Научные исследования в данной области ведутся, но конкретной разработанной методики прогноза динамики патологического состояния насаждений на основании их устойчивости к дефолиации в настоящее время нет. В последнее время официально признано, что «предотвратить вспышки массового размножения вредных насекомых и распространение болезней леса невозможно, поэтому наша основная задача - защитить леса от повреждения и дальнейшего усыхания» (Матусевич, Гниненко, 2000). То есть современный подход к проблеме вспышек численности насекомых считающихся вредителями леса предполагает главной целью проводимых мероприятий не снижение численности насекомых, отнесенных к вредителям леса, а снижение степени отрицательных последствий реализованной или прогнозируемой вспышки численности насекомых.
В данной работе эта проблема рассматривается по отношению к вспышкам массового размножения ЛОЭГ. Роль периодически повторяющихся вспышек численности ЛОЭГ для лесного биоценоза березовых древостоев в настоящий момент до конца непонятна. Выше уже упоминалось, что в литературе отмечены случаи как положительного, так и отрицательного влияния дефолиации древостоев на скорость и направление сукцессионных процессов во время вспышек массового размножения насекомых (Иерусалимов, 2004). Из практики лесозащиты известно, что толерантность лесных насаждений к дефолиации зависит от древесной породы, их составляющей, в частности, березовые древостой обладают большой степенью устойчивости к дефолиации. Научные исследования данные практические выводы подтверждают: «Лиственные породы, а за ними лиственница и сосна, более устойчивы к одинаковой степени повреждения, чем темнохвойные - пихта, ель» (Иерусалимов, 2004). Имеющиеся на настоящий момент литературные данные (глава 1) подтверждают тот факт, что вспышка массового размножения ЛОЭГ для определенных лесорастительных зон является типичным природным явлением, повторяющимся с периодичностью 10-15 лет, и не приводящим к глобальным отрицательным последствиям. Хотя в отдельных случаях это явление приводит к ощутимым хозяйственным потерям - частичному или в отдельных случаях даже полному усыханию древостоя. В период вспышки ЛОЭГ 1999-2000гг усыхание древостоев разной степени на территории Свердловской области произошло на площади около 400 га, притом, что дефолиации было подвергнуто более 9 тысяч гектар. То есть, усыхание прошло на площади около 4% от всех дефолиированых древостоев.
Последствия вспышки в виде усыхания древостоя были бы значительно выше, если бы не влажная вторая половина лета 2001г. В середине летнего сезона 2001 г на большей части древостоя, подвергшегося усыханию, деревья 4 категории и выше составляли более 50% от всего древостоя (Глава 4). Но к концу сезона произошло восстановление облиствения кроны части древостоя. В то же время, в Челябинской области, где вспышка прошла одновременно и в те же сроки, только в Чебаркульском лесхозе усохло полностью около 1000 га березовых насаждений. При этом усыхание было приурочено к засушливым почвенно-эдафическим условиям. Согласно данным Г.И. Соколова (2002), усыхание прошло на прогреваемых склонах гор, с выходами скальных пород. То есть, согласно как опубликованным ранее результатам исследований (Колтунов, 1996; Федоренко, 2003; Соколов, 2002; Иерусалимов, 2004; и др.), так и данным представленной работы, усыхание после дефолиации древостоя насекомыми филлофагами зависит не только от степени и кратности дефолиации, но и лесорастительных условий, дефолиируемой породы, реакции конкретного дерева на изменение условий. Из этого вывода следует, что от политики тотальной обработки всех древостоев, в которых прогнозируется вспышка массового размножения насекомых филлофагов необходимо переходить к политике выборочной обработки, исходя из опасности усыхания древостоев. Данная политика в свою очередь требует изменения методики прогноза патологических процессов, в частности возникает потребность в получении обзорной лесопатологи ческой информации, (динамике численности насекомых филлофагов отнесенных к вредителям леса и устойчивости насаждений к дефолиации) нанесенной на картографическую основу. Другими словами, действующую в настоящее время систему лесопатологического мониторинга необходимо дополнить лесопатологическим картографированием с внедрением соответствующих методик.
