CC BY
100
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 632.9 +632.4
ОБОСНОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ДУБА ДЛЯ СТЕПНОГО ЛЕСОРАЗВЕДЕНИЯ И ОЗЕЛЕНЕНИЯ НАСЕЛЁННЫХ ПУНКТОВ НИЖНЕВОЛЖСКОГО РЕГИОНА НА ОСНОВЕ ЭКОЛОГО-ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ
И.В. Скуратов, младший научный сотрудник Е.А. Крюкова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации
В защитных лесных насаждениях (ЗЛН) и урбоэкосистемах Волгоградской области преобладает дуб черешчатый и его формы. Из всего многообразия болезней дуба по распространенности лидирует мучнистая роса, а по вредоносности и агрессивности возбудителей -сосудистые патологии (микозы, бактериозы), некрозно-раковые заболевания в меньшей степени бактериозы и гнилевые патологии.
Установлено, что устойчивость дуба к болезням определяется соотношением танинов, сахаров и белков.
Ключевые слова: биоразнообразие, инфекционное усыхание, защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов, устойчивость к болезням, патологическая устойчивость видов, гибридов и форм дуба, бактерии, грибы, экология, оздоровление.
Защитные лесные насаждения и городские леса Волгоградской области - неотъемлемая часть ландшафтов и важнейший элемент экологического каркаса. Они выступают как экологический фактор оптимизирующего значения, участвуя в накоплении органических веществ, обогащении атмосферы кислородом, регулировании стока, смягчении климатических условий, охране почв и водных источников [2; 5].
Зеленые насаждения городских экосистем играют важную роль в жизни городов степной и сухостепной зон, смягчая сухой климат, сдерживая антропогенные воздействия (загазованность, техногенное и автотранспортное загрязнение, запыленность воздуха [7].
Несмотря на особенности дуба, (породы, отличающейся долговечностью, влияющего благотворно на окружающую среду, отличающегося газоустойчивостью и выделяющего большое количество кислорода, он несправедливо отходит на второй план при проектировании ландшафтной архитектуры на территории Волгоградской области [3].
Повышение устойчивости дубовых насаждений является задачей защитного лесоразведения и озеленения населенных пунктов.
Несмотря на детальную изученность болезней дуба, исследований устойчивости к комплексу патологических факторов не проводилось. В литературе мало освещены вопросы выявления биологической устойчивости морфобиологического разнообразия дуба по признаку толерантности к патогенным грибам и бактериям, особенно местных природных древостоев в различных условиях произрастания. Это даст возможность рекомендовать устойчивые виды и формы растений для дальнейшего размножения, внедрения их в производство, повышения долговечности и улучшения состояния насаждений из дуба.
Учитывая актуальность этой проблемы и потребность в здоровых защитных лесных насаждений и озеленительных посадок городов и населенных пунктов, нами была сформулирована цель научно-исследовательской работы - обоснование устойчи-
1
вости дуба в засушливом регионе Нижнего Поволжья на основе эколого-патологической оценки.
Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Выявить морфобиологическое разнообразие дуба: виды, гибриды, формы, используемые в защитных лесных насаждениях и озеленении урбоэкосистем Волгоградской области.
2. Проанализировать патогенный комплекс дуба, определить его патологическое состояние.
3. Определить степень устойчивости морфобиологического разнообразия дуба к абиотическим факторам и основным патогенам региона исследования, для рекомендации устойчивых видов, гибридов и форм в практику лесоразведения.
4. Провести биохимический анализ видов, гибридов, форм дуба и дать оценку различной степени патологической устойчивости.
Для реализации поставленной цели проводились исследования патологического состояния видов, гибридов и форм дуба. В вегетационный период 2008-2013 гг. были проведены рекогносцировочные и детальные патологические обследования защитных лесных насаждений, включающие другие сопутствующие породы. Был проанализирован патогенный комплекс дуба на временных и постоянных площадках в 14 районах Волгоградской области. Детальному обследованию подверглись 3200 деревьев с учетом экологических условий произрастания, со 150-ти из них проведен сбор вегетативных органов для биохимических анализов. Исследования осуществлялись в защитных лесных насаждениях, на лесосеменных плантациях, в озеленительных посадках урбо-экосистем и дендрариях на территории Волгоградской области.
Лабораторные и полевые эксперименты проведены по соответствующим общепринятым методикам Е.П. Кузьмичева, Э.С. Соколовой, Е. Г. Куликовой [4]; Е.Г. Мо-золевской [6]; Е.А. Крюковой, Т.С. Плотниковой [2].
Определение видового состава и биоэкологической характеристики перспективных видов и форм рода Дуб осуществлялось путем визуального обследования насаждений, сбора гербария, отбора образцов для определения возбудителей болезней, работы с литературой, изучения проектной и отчетной документации по их созданию.
Статистическая обработка данных проводилась с использованием пакета программ MS Excel.
В защитных лесных насаждениях (ЗЛН) и посадках урбоэкосистем Волгоградской области преобладает дуб черешчатый (Quercus robur) (88,5 %). Наибольшее число деревьев дуба черешчатого принадлежит к ранораспускающейся форме - 57,5 %, позд-нораспускающаяся форма составляет 21 % и 10 % - пирамидальная форма (Q. robur f. fastigiata). Редко в насаждениях встречается дуб красный (Q. rubra L.) - 4,6 %, гибрид дуб черешчатый х дуб красный (Q. robur xQ. rubra ) - 2,8 %, гибрид дуб красный х дуб черешчатый (Q. rubra xQ. robur) - 2,2 % и другие виды рода Дуб - 1,9 %.
Доля дуба, ослабленного абиотическими и биотическими факторами в ЗЛН, находится в пределах от 24,8 до 78,4 %, а в озеленении урболандшафтов - от 17,0 до 46,9 %. Состояние деревьев главным образом зависит от их биологических особенностей, заселенности возбудителями болезней, экологических условий произрастания, возраста, схемы смешения, силы промышленного и автотранспортного загрязнения. По мере увеличения техногенного и антропогенного пресса, характерного для населенных пунктов, количество больных деревьев увеличивается в 3-5 раз в сравнении с зонами, находящимися вне загрязнения.
В ходе фитопатологического обследования защитных лесных насаждений и посадок урбоэкосистем была проведена оценка поражаемости дуба грибной и бактериальной инфекцией. Из всего многообразия болезней дуба, характерных для Нижнего Поволжья, по вредоносности лидируют трахеомикозы (поражаемость до 38,0 %), некрозно-раковые заболевания (6,0-27,1 %) и мучнисторосяные (11,2-65,3 %), в меньшей степени - бактериозы и гнилевые патологии (0,1-12,3 %). Очаги этих болезней зарегистрированы на территории 7 районов области. Для зеленых насаждений урбоэкоси-стем Волгоградской области характерен комплекс непаразитарных заболеваний (деформации, пятнистости, ожоги и др.), обусловленных негативным влиянием окружающей среды.
Устойчивость к комплексу абиотических факторов была уточнена и дополнена в соответствии с данными отдела биологии ВНИАЛМИ (Г.Я. Маттис, С.Н. Крючков [5] и И.В. Калинина [1]).
Таблица 1 - Интегральная оценка устойчивости видов, гибридов, форм дуба (по данным *Г. Я. Маттиса, С.Н. Крючкова,**И.В. Калининой и И.В. Скуратова)
Вид, гибрид, форма
и
н о
о
ю
и
сг «
о
н о
ч ч
а
б
л
о
с ю
ё и н
о
л н о
о
и
и
сг «
о
ч ч
а
н ю о iy
(U
ч
о
о
л н о
о
и
и
сг «
о
н
ч ч
а
5 ю iy о
X iy о
а
СП
л н о
о
и
и
сг «
о
н о
& ё 5 « Е ю
§ S оа
И &
m 2
2 I
иа
а 5 и §
И 3
£
В л
К но о и о
2 ю
^ К
С сг
S 5S
о
о
н о iy
Дуб черешчатый q. robur
- форма ранораспускающаяся
- форма позднораспускающаяся
- форма пирамидальная_
3 2
4
3* 2* 4*
3* 2* 4*
3** 3**
4*
73,0 70,0 85,0
Дуб красный q. rubra Гибриды:
- дуб красный х дуб черешчатый
- дуб черешчатый * дуб красный
4 4
3** 3**
4** 4**
4** 4**
91,0
97,0 96,0
4
Шкала баллов по степени устойчивости: 1 - высоковосприимчивое; 2 - восприимчивое; 3 - восприимчивое в слабой степени; 4 - устойчивое; 5 - высокоустойчивое.
Ранораспускающаяся форма дуба черешчатого более устойчива к засухе и засоленности, по данным Г.Я. Маттиса, С.Н. Крючкова [5], в сравнении с позднораспуска-ющейся, а по данным И.В. Калининой [1] дуб красный устойчивее дуба черешчатого. Пирамидальная форма дуба черешчатого и дуб красный на основе изучения патологической устойчивости определен нами как более устойчивый. Дуб красный и его гибриды с дубом черешчатым отличаются высокой устойчивостью к патологическим факторам среды (табл. 1, 2).
Среди форм дуба черешчатого наибольший интерес для полезащитных лесных полос представляет пирамидальная форма (0. гоЪиг /. fastigiata). Эффективность защитных лесных насаждений из дуба можно значительно повысить внедрением пирамидальной формы этого вида, что приведет к повышению защитной высоты насаждения,
уменьшению ширины полезащитных лесных полос и сбережению пахотных угодий, т.е. пирамидальная форма дуба черешчатого по биометрическим и патологическим показателям занимает лидирующее положение среди остальных форм этого вида.
Статистическая обработка данных поражаемости дуба Волгоградской области болезнями также выявила большую комплексную устойчивость пирамидальной формы дуба черешчатого, в сравнении с рано- и позднораспускающимися формами. Наибольшей устойчивостью выделяются гибрид дуб красный х дуб черешчатый. Дуб красный проявляет высокую устойчивость к основным фитопатогенным агентам, в сравнении с дубом черешчатым (табл. 2).
Таблица 2 - Статистические данные патологической устойчивости _видов, гибридов, форм дуба_
Болезни Морфобиологическое разнооб эазие
Д. черешчатый, ф. ранораспуска-ющаяся, Хя, % Д. черешчатый, ф. позднораспускаю-щаяся, ХЯ, % Д. черешчатый, ф. пирамидальная, ХЯ, % Дуб красный, Хя, % Дуб красный х дуб черешчатый, ХЯ, % Дуб черешчатый хдуб красный, Хя, % ^ J
Мучнистая роса 52,5 64,6 30,4 14,7 12,9 13,3 0,77
Некрозно-раковые 24,3 31,2 16,4 16,8 6,3 6,5 0,79
Сосудистые микозы 37,1 32,2 16,2 9,1 0,3 0,5 0,94
Бактериозы 13,3 13,9 6,7 2,8 0 0 0,91
Гнили 7,8 8,2 1,8 1,4 0 0 0,82
. Примечание: Хя _ среднеарифметическое; Я2 - коэффициент регрессии.
Возраст деревьев также имеет большое значение для оценки устойчивости дуба к патологическим агентам грибного и бактериального происхождения. Дубы молодого возраста оказываются более устойчивыми к болезням, за исключением мучнистой росы. Поражаемость ими варьирует от 6,4 % до 22,7 %. Дубы среднего возраста (21-40 лет более устойчивы к мучнистой росе - 50,8 %. При этом они сильнее поражены сосудистой патологией (на 12,7 %) в сравнении с молодыми дубами (0-20 лет).
В чистых посадках поражаемость мучнистой росой возрастает на 14,8 %, некрозно-раковой патологией - на 10,6 %, сосудистой патологией - на 5,5 %, бактериозами - на 2,7 % и гнилями - на 1,2 %. Наиболее устойчив дуб в малорядных и смешанных посадках.
В зоне промышленного загрязнения возрастает поражаемость сосудистым микозом и бактериозами на 10-17 %, мучнистой росой и некрозно-раковой патологией на 68 %, по сравнению с фоновой зоной, что свидетельствует о снижении патологической устойчивости и деградации насаждений в условиях жесткой антропогенной и техногенной нагрузки.
В насаждениях городов и населенных пунктов выявлена комплексная биологическая и патологическая устойчивость отдельных видов, форм и гибридов, что позволило обосновать и рекомендовать их для введения в практику лесоразведения (рис. 1).
Рисунок 1 - Устойчивость видов, гибридов и форм дуба к болезням, балл
Для установления биохимических основ устойчивости дуба проведен анализ содержания основных веществ и элементов клеточного сока (рис. 2).
D - д. красный
Е - д. черешчатый х д. красный F - д. красный х д. черешчатый
Условные обозначения: A - д. черешчатый, ф. ранораспускающаяся В - д. черешчатый, ф. позднораспускающаяся С - д. черешчатый, ф. пирамидальная
Рисунок 2 - Содержание сахаров, танинов, азота, фосфора, калия (в %) в древесине дубов 2010-2011 гг.
Аналитические данные свидетельствуют о том, что более устойчивые формы имеют меньшее содержание сахара, но большее содержание танинов, белка, азота и калия в клеточном соке, т.е. происходит снижение основных веществ и элементов, необходимых для нормальной жизнедеятельности патологических организмов, и увеличение количества танинов, снижающих скорость роста и размножения грибов и бактерий внутри органов растения (рис. 2).
В защитных лесных насаждениях и озеленительных посадках урбоэкосистем Волгоградской области преобладают дуб черешчатый и его формы, реже встречаются дуб красный и гибриды дуба красного с дубом черешчатым.
Наибольший вред естественным лесам и посадкам дуба наносят инфекционные патологии: мучнистая роса, сосудистые микозы, некрозно-раковые болезни, в меньшей степени бактериозы и гнили.
Пирамидальная форма дуба черешчатого более резистентная к комплексу самых распространенных и вредоносных патогенов Волгоградской области среди остальных
форм того же вида. Дуб красный и гибрид дуб красный х дуб черешчатый проявляют устойчивость к болезням, в сравнении с дубом черешчатым.
Биохимическая оценка показала, что виды, формы, гибриды и экотипы дуба, проявляющие устойчивость к комплексу болезней грибной этиологии, имеют уровень танинов выше, а сахаров - ниже.
По показателям биологической и патологической устойчивости выделяются ранораспускающаяся и пирамидальная формы дуба черешчатого, дуб красный и его гибриды с дубом черешчатым. Они рекомендуются с целью оздоровления защитных лесных насаждений и озеленения урбанизированных территорий Нижневолжского региона.
Библиографический список
1. Калинина, И. В. Гибриды дуба в Нижнем Поволжье [Текст] / И. В. Калинина // Бюллетень ВНИАЛМИ. - Волгоград, 1971. - Вып. 9 (62). - С. 8-9.
2. Крюкова, Е.А. Биологические основы защиты дуба и вяза от инфекционного усыха-ния [Текст] / Е.А. Крюкова, Т.С. Плотникова. - М.: Агропромиздат, 1991. - С. 84-86.
3. Крюкова Е.А. Патологические особенности рода Quercus в урбоэкосистемах сухо-степного региона и перспективы его озеленения [Текст] / Е.А. Крюкова, И.В. Скуратов // Вестник Саратовского государственного университета им. Н.И. Вавилова. - 2011. - № 2. - С. 21-23.
4. Кузьмичев Е. П. Инфекционные болезни городских насаждений и меры борьбы с ними [Текст] / Е. П. Кузьмичев, Э. С. Соколова, Е. Г. Куликова.- М. : МГУЛ, 2002. - 87 с.
5. Маттис, Г.Я. Лесоразведение в засушливых условиях [Текст] / Г.Я. Маттис, С.Н. Крючков. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2003. - 392 с.
6. Мозолевская, Е. Г. Методы лесопатологического обследования очагов стволовых вредителей и болезней леса [Текст] / Е. Г. Мозолевская, О.А. Катаев, Э.С. Соколова. - Москва: Лесная промышленность, 1984. - 152 с.
7. Муха, Т.П. Озеленительные посадки Волгограда как часть городской биоты: состояние и перспективы формирования. Поволжский экологический вестник [Текст] / Т.П. Муха. -Волгоград: Изд-во ВолГУ. 2001. - С. 111.
E-mail: [email protected]
