СТРАТЕГИЯ И МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ
ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР И ГОРОДСКИХ НАСАЖДЕНИЙ
Арефьев Ю.Ф., Бонларева Г.А., Мамедов М.М., Жирнова И.И.
(ВГЛТА, г. Воронеж, РФ)
Increase of forest cultures and urban stands resistance is the main direction in their protection. The strategie of wood plants protection includs selection for resistance and regulation of the environment. Long-term ecological investigations of the given paper autors in european part of Russia have shown that the favourable methods are mass selection, using of plant variety, and using of antagonists.
Определённая общность в условиях произрастания лесных культур и городских (как парковых, так и аллейных) насаждений заключается в том, что эти объекты находятся под повышенным антропогенным влиянием. Оно может быть как позитивным, так и негативным. Негативный антропогенный пресс воздействует как через техногенные факторы, так и вредные организмы. Двуединая актуальная задача заключается в том, чтобы с одной стороны снижать негативный техногенный пресс, с другой – повышать устойчивость древесных растений к техногенным воздействиям и вредным организмам. Цель наших исследований, которые проводились в последние десятилетия в центральном и южном регионах европейской России, способствовать повышению устойчивости лесных культур и городских насаждений.
Cледует отметить, что термин "устойчивость" понимается нами в фенотипическом смысле (RPh), как результирующий эффект влияния генетической вариансы (СGen) и экологической вариансы (СEcol) различных факторов на исследуемый признак. Соответственно этому предлагаемая стратегия защиты лесных культур и городских насаждений является генетико-экологической. Эта стратегия реализуется через следующие этапы (которые могут выполняться последовательно или одновременно):
1. Селекция древесных растений на устойчивость к вредным организмам и техногенным воздействиям.
2. Менеджмент биологических систем и их мониторинг.
Селекция на устойчивость к негативным факторам внешней среды
Сущность селекции на устойчивость к вредным организмам заключается в нарушении эволюционно сложившихся сопряжённых взаимосвязей в развитии древесных растений (как продуцента) и патогенных и сапрофитных грибов, дендрофильных насекомых и других организмов (как консументов). Природным примером этого может быть дифференциация повреждаемости почек дуба черешчатого (Quercus robur), различающегося по срокам распускания на лесосеменной плантации (автор объекта Ю. П. Ефимов) грушевым долгоносиком (Phyllobius piri L.) и продолговатым долгоносиком (Phyllobius oblongus L.), которые встречались на объекте совместно (таблица 1). Жуки объедали почки, появляющиеся листья, уничтожали пыльники, рыльца.
Таблица 1 – Сравнительная повреждаемость почек фенологических рас дуба черешчатого грушевым и продолговатым долгоносиками
|
Фенологические расы |
Повреждаемость почек, % |
Достоверность различий |
|
|
факт. |
стандарт |
||
|
Ранораспускающаяся |
30,1±0,4 |
0,3 |
2,0 |
|
Промежуточная |
10,3±0,3 |
10,1 |
2,0 |
|
Позднораспускающаяся |
0,3±0,1 |
6,8 |
2,1 |
Как следует из таблицы 1, наиболее повреждаемой почковыми долгоносиками является ранораспускающаяся раса. Позднораспускающаяся форма повреждалась незначительно. Повреждаемость промежуточной расы средняя. Таким образом, различия в сроках распускания дуба и массового появления жуков долгоносика являются фактором, определяющим интенсивность повреждения почек.
Устойчивость отдельных деревьев может не проявляться посредством морфологических и габитуальных признаков. Как биотипы такие деревья представляют интерес.
Технология селекции на устойчивость к техногенным загрязнениям в принципе не отличается от селекции на устойчивость к вредным организмам.
Менеджмент биологических систем и их мониторинг
Менеджмент биологических систем должен быть направлен на формирование насаждений, неблагоприятных для развития и распространения вредных организмов. Эффективно, как способ защиты растений, смешение различных рас одного вида в одном насаждении. На примере дуба красного (Quercus rubra) показана зависимость жизнеспособности насаждений от смешения рас – ранораспускающейся, позднораспускающейся, зелёнолистной, краснолистная, зимнелистной, зимнебезлистной (таблица 2). Жизнеспособность деревьев оценивалась по 4-х балльной шкале: 4 – максимальное развитие поражения, 0 – признаков поражения нет; 3, 2, 1 – промежуточные баллы развития поражения.
Расовое разнообразие оценивалось по формуле:
,
где х – доля i- той расы, n – общее количество учитываемых единиц в биогруппе.
Жизнеспособность биогрупп оценивалась по формуле:
где v – конкретный балл жизнеспособности, n – число деревьев, соответствующих конкретному баллу жизнеспособности, N – общее число учтённых деревьев.
Таблица 2 – Жизнеспособность биогрупп дуба красного, различных по уровню разнообразия расового состава
|
№ варианта |
Состав рас дуба красного |
Расовое разнообразие RD, бит |
Жизнеспособность биогрупп V, балл |
|
1 |
10РР |
0 |
3,2420 |
|
2 |
10ПР |
0 |
3,3426 |
|
3 |
10ЗЛ |
0 |
3,2162 |
|
4 |
10КЛ |
0 |
3,3627 |
|
5 |
10ЗМЛ |
0 |
3,2802 |
|
6 |
10ЗБЛ |
0 |
3,3624 |
|
7 |
7РР3ПР |
0,8813 |
3,3612 |
|
8 |
5РР5ПР |
1,0 |
3,4990 |
|
9 |
5РР4ПР1ЗК |
1,3610 |
3,5402 |
|
10 |
4РР3ПР2ЗК1КЛ |
1,5230 |
3,82244 |
|
11 |
6РР1ПР1ЗК1КЛ1ЗМЛ |
1,5710 |
3,5916 |
|
12 |
5РР2ПР1ЗК1КЛ1ЗМЛ |
1,9610 |
3,6440 |
|
13 |
2РР2ПР2ЗК2КЛ2ЗМЛ |
2,3220 |
3,6812 |
|
14 |
2РР2ПР2ЗК2КЛ1ЗМЛ1ЗБЛ |
2,7488 |
3,7816 |
Как следует из таблицы 2, наибольший средний уровень жизнеспособности зарегистрирован в биогруппах, включающих все исследованные расы дуба красного. Все расы участвуют в примерно равных пропорциях. Уровень разнообразия по составу рас в таких биогруппах среди исследованных вариантов наибольший и составляет 2,7488 бит. Показатели продуктивности (высота и диаметр) таких биогрупп будут иметь средние значения – 5,72 м по высоте, 11,3 см по диаметру. Насаждение дуба красного с большим расовым разнообразием минимизирует плотность популяций вредных организмов.
Видовое разнообразие повышает жизнеспособность посадок (таблица 3).
Таблица 3 – Жизнеспособность (V) дубовых насаждений в зависимости от композиционного разнообразия (СD) фитоценоза
|
Общий уровень СD, бит |
в т. ч. СD по ярусам фитоценоза, бит |
V % |
|||
|
древо- стой |
под- рост |
подле- сок |
напочв. покров |
||
|
8,15±0,1 |
1,5170 |
1,7732 |
2,0220 |
2,8415 |
2,98±0,1 |
|
8,54±0,2 |
1,7220 |
0,9710 |
3,4964 |
2,6465 |
3,82±0,1 |
Как следует из таблицы 3, значения общего уровня композиционного разнообразия в контрастных по среднегодовому баллу жизнеспособности дубовых насаждениях примерно равны, т. е. в данном случае в более высоком уровне жизнеспособности ответствен не общий уровень биоразнообразия. На основе композиционного разнообразия развивается интеграция, как показатель уровня развития, саморегуляции и самоорганизации живых систем (Шмальгаузен, 1961). Индекс биотической интеграции определялся нами как среднемноголетний уровень жизнеспособности биосистемы:
,
где Van – среднегодовой балл жизнеспособности насаждения, V – средневзвешенный балл жизнеспособности насаждения, v – конкретный балл жизнеспособности отдельных деревьев, n – число деревьев конкретного балла, N – общее число учтённых деревьев, R – число лет наблюдений.
Привлечение антагонистов
Внесение в почву зелёного удобрения – перегноя люцерны (Medicago sativa) способствует развитию антагонистов потенциальных патогенов.
Среди других антагонистов наиболее приемлем высев ноготков (Tagetes sp.). Почвенные выделения этого растения вызывают антибиоз.
Формирование биологических баръеров
Установлено, что кустарники между деревьями каштана могут существенно снижать интенсивность инокуляции патогена.
Менеджменту созданных биологических систем должен предшествовать фитопатологический мониторинг (Арефьев, Харченко, 2000).
Заключение
1. Стратегия радикального повышения устойчивости лесных культур и городских насаждений заключается в проведении перманентной селекции древесных растений на устойчивость к негативным факторам внешней среды и формировании насаждений, неблагоприятных для развития и распространения вредных организмов.
2. В качестве методов селекции рекомендуется массовый и индивидуальный отбор устойчивых к негативным факторам внешней среды биотипов, а также рас и видов древесных растений соответственно условиям произрастания; менеджмент создаваемых насаждений должен быть направлен на повышение биоразнообразия и интеграции компонентов биологических систем, создание биологических барьеров для распространение вредных организмов, стимулирование развития антагонистов.
Литература
Арефьев, Ю.Ф. Общеевропейский мониторинг лесных экосистем в Центральном Черноземье [Teкст] / Ю.Ф. Арефьев, Н.Н. Харченко // Лесные проблемы Центрального Черноземья и Северного Кавказа. -Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2000. – С. 5 – 6.
Шмальгаузен, И. И. Интеграция биологических систем и их саморегуляция [Текст] / И. И. Шмальгаузен // Бюлл. Московского общества испытателей природы. Отдел биологич., т. 66, в. 2. – 1961. – С. 104 – 134.