Введение к работе
Актуальность темы. Насаждения с участием дуба черешчатого (Quercus robur L.) представляют значительную ценность в лесоразведении европейской части России. На территории Волгоградской области площадь, занятая дубом, составляет 171,6 тыс. га (Бойко, 2011). Эти насаждения выполняют важнейшие функции, среди которых особо необходимо выделить водоохранную, водорегулирующую, почвозащитную и санитарно-гигиеническую. Таким образом, повышение устойчивости дубовых насаждений является актуальной проблемой лесного хозяйства и защитного лесоразведения.
Проблема инфекционного усыхания дуба освещена в литературных источниках (Новосельцев, Бугаев, 1985; Калиниченко, 2000; Кузьмичев, Соколова, Куликова, 2002; Калугина, 2006), но недостаточны сведения о патологической устойчивости видов, форм и гибридов дуба к патогенным грибам и бактериям, особенно в условиях степной и сухостепной зон Нижнего Поволжья.
Одним из путей повышения устойчивости защитных лесных насаждений и посадок урбоэкосистем из дуба является внедрение видов, гибридов и форм, отвечающих высоким санитарным требованиям, обладающих мелиоративно- стью, высокой декоративностью и эстетичностью.
Степень разработанности темы. Изучением причин усыхания и ухудшения общего состояния дубрав на территории России в разное время занимался ряд исследователей: А. Л. Щербин-Парфиненко (1953), А.И. Воронцов (1978), Г.П. Озолин (1981), Е.П. Кузьмичев (1983), Е.А. Крюкова (1991), Л.В. Ширнина (1997), Ю.Ф. Арефьев (2009), В.Д. Шульга (2002) и др. Необходимо отметить, что на сегодняшний день нет четкого представления о причинах деградации дубрав, исследователи подчеркивают неравнозначное влияние отдельных абиотических и биотических факторов, а также указывают на их комплексное воздействие на деревья. Патологическому состоянию защитных лесных и городских насаждений посвящены немногочисленные работы И.И. Минкевич (1977— 1993), Т.Д. Гаршиной (1990), М. В. Прибыловой (1992), Л.В. Ширниной (19951997), В.Ф. Ковязина (2002-2007), О. А. Костроминой (2009) и ряда других авторов. В последние годы проблеме инфекционного усыхания и подбора устойчивого ассортимента древесных пород уделяется меньше внимания.
Несмотря на значительное число работ по изучению болезней дуба и причин его усыхания, исследования устойчивости к комплексу патологических факторов в различных условиях произрастания не проводились. Сведения о комплексной устойчивости видов, гибридов, форм и экотипов дуба к абиотическим и патологическим факторам в засушливом регионе Нижнего Поволжья в литературе отсутствуют.
Цель и задачи исследований. Целью данной работы являлось обоснование устойчивости видов, гибридов, форм и экотипов рода Quercus на основе патологической и биологической оценок в засушливом регионе Нижнего Поволжья.
Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
-
выявить видовое, формовое и гибридное разнообразие рода Quercus в различных экосистемах Волгоградской области;
-
провести патологический мониторинг состояния дуба в защитных лесных насаждениях (ЗЛН), озеленительных посадках населенных пунктов и лесных экосистемах, находящихся в различных экологических условиях;
-
изучить структуру, таксономический состав, культурально- морфологические особенности патогенного комплекса дуба;
-
выявить особенности патофизиологии дуба в системе «растение - возбудитель - внешняя среда» в засушливых условиях Нижнего Поволжья;
-
провести биохимический анализ видов, гибридов, форм и экотипов дуба и дать обоснование устойчивости их к болезням;
-
дать комплексную оценку устойчивости представителей рода Quercus к абиотическим и патогенным факторам с целью рекомендации устойчивых видов, гибридов и форм в практику защитного лесоразведения и озеленения населенных пунктов в засушливом регионе Нижнего Поволжья;
-
дать эколого-экономическое обоснование применения насаждений с участием рода Quercus.
Научная новизна. В ходе исследований впервые выявлен и изучен патогенный комплекс микробиоты видов, гибридов, форм и экотипов рода Quercus в засушливом регионе Нижнего Поволжья; дана оценка их устойчивости к комплексу болезней, а также почвенно-климатическим особенностям региона в лесных экосистемах, защитных лесных насаждениях и урбоэкосистемах с учетом возраста, схемы смешения и экологических условий произрастания на территории Волгоградской области; проведен биохимический анализ и дано обоснование устойчивости к болезням представителей рода Quercus; выделено мор- фобиологическое разнообразие дуба повышенной устойчивости для целей защитного лесоразведения и озеленения населенных пунктов Нижнего Поволжья.
Теоретическая значимость результатов исследования. Полученные экспериментальные данные расширяют представление о составе и вредоносности фитопатогенного комплекса дуба в различных экологических условиях произрастания и технологических приемах закладки лесных насаждений. Изучение биохимических механизмов устойчивости дуба к комплексу патогенов значительно дополняют данные об иммунитете растений к болезням.
Практическая значимость результатов исследования. Результаты исследований могут быть использованы в качестве рекомендаций при выборе ассортимента древесных пород, вводимых в защитные лесные насаждения и посадки урбоэкосистем в засушливом регионе Нижнего Поволжья. Представленная классификация морфобиологического разнообразия дуба по степени комплексной устойчивости дает возможность учета биологических особенностей при формировании лесных насаждений в различных условиях произрастания. Обоснованная система практических рекомендаций создания малорядных смешанных культур с участием дуба как более патологически устойчивых может быть использована для целей защитного лесоразведения. Материалы диссертации внедрены в учебный процесс в ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный социально-педагогический университет» при чтении дисциплин «Фитопатология и защита растений» и ФГАОУ ВПО «Волгоградский государственный университет» на кафедре биологии на практических занятиях при изучении дисциплины «Фитопатология».
Методология и методы исследования. Рекогносцировочные и детальные обследования естественных дубрав, ЗЛН и озеленительных посадок населенных пунктов с участием дуба проводились в соответствии с принятыми в фитопатологии правилами и с учетом «Санитарных правил в лесах Российской Федерации» (2006), а также с использованием методик анализа состояния древесных пород и степени поражаемости их болезнями (Кузьмичев, Куликова, 2002; Соколова, Семенкова, 2003). Распространение и развитие болезней определялись и вычислялись по общепринятым в фитопатологии методикам и формулам (Чумаков, Минкевич, Власов и др., 1974). Были заложены 20 постоянных пробных и 45 временных площадей в 14 районах Волгоградской области. Статистическая обработка данных проводилась с использованием пакета программ MS Excel с учетом методик компьютерного анализа данных по А.П. Кулаичеву (2011). Расчет экономической выгоды (в рублях по ценам 2011 г.) производился на основании данных о затратах на лечение, удаление и посадку дуба:
Основные положения, выносимые на защиту:
-
-
Виды, гибриды, формы и экотипы рода Quercus в защитных лесных насаждениях, городском озеленении и лесных экосистемах Волгоградской области.
-
Комплексная оценка состояния дуба на основе патологического мониторинга в защитных лесных насаждениях и озеленительных посадках населенных пунктов.
-
Таксономический состав, структура, культурально-морфологическая характеристика патогенного комплекса дуба.
-
Биохимическая оценка степени устойчивости видов, гибридов, форм и экотипов к болезням на основе анализа веществ и элементов, определяющих устойчивость.
-
Классификация морфобиологического разнообразия дуба по степени комплексной устойчивости для оздоровления защитных лесных насаждений и озеленительных посадок Нижнего Поволжья.
Степень достоверности обеспечена и подтверждена комплексными биометрическими и микроскопическими экспериментальными и микологическими исследованиями, компьютерной обработкой данных. Детально обследовано 2750 дубов, взято 1500 проб вегетативных органов растений на анализ, отобрано 150 модельных деревьев для биохимического анализа. На практике реализована высадка перспективного видового разнообразия дуба. Биохимический анализ образцов дуба выполнен химиками в сертифицированной лаборатории ООО «Городи- щенская испытательная лаборатория». Основные результаты исследований получили статистически достоверную оценку на 95%-ном уровне значимости.
Апробация результатов. Результаты исследований опубликованы, доложены и обсуждены на международных научно-практических конференциях: «Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство: современные тенденции» (Воронеж, 2010, 2011), «Защитное лесоразведение в Российской Федерации» (Волгоград, ВНИАЛМИ, 2011; на научных конференциях: «Первые Международные Беккеровские чтения» (Волгоград, ВолГУ, 2010), «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» (Рязань, ГНУ ВНИИГиМ, 2012). Основные положения диссертации опубликованы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ: «Цветоводство» (2010), «Вестник Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова» (2011), «Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса» (2011); обсуждены на научно-техническом совете отдела биологии древесных пород ВНИАЛМИ в 2009-2012 гг. Основные научные достижения изложены в годовых отчетах о научно-исследовательской работе отдела биологии древесных пород ВНИАЛМИ за 2009-2012 гг.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 17 печатных работах, в том числе в 3 изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. Общий объем публикаций составляет 4,25 п.л., из них опубликовано лично соискателем - 3,65 п.л.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 182 страницах, состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, иллюстрирована 30 таблицами, 56 рисунками. Список использованных литературных источников составляет 260 наименований, из них 20 - на иностранных языках.
Похожие диссертации на Повышение устойчивости видов и форм рода Quercus для защитного лесоразведения и озеленения Нижнего Поволжья на основе эколого-патологической оценки
-
