Краткосрочный прогноз в защите леса

УДК 630*4

Краткосрочный прогноз в защите леса

SHORT-TERM FORECAST IN FOREST PROTECTION

Гниненко Ю.И.

(Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства, г. Пушкино Московской обл., РФ)

Gninenko Yu.I.

(All-Russian Research Institute of Forestry and Forestry Mechanization)

Рассмотрено значение краткосрочного прогноза для обоснованного принятия решений по назначению мер защиты леса от вредных насекомых. Показано, что краткосрочный прогноз строится на двух важных основах: на учтённой численности особей и на результатах анализа их состояния. Своевременное выполнение работ по учёту насекомых позволяет в короткие сроки выполнить анализ собранных особей и подготовить Обоснование для проведения мер защиты. Показаны сроки, в которые следует выполнять все работы по учётам и анализам.

The importance of short-term forecasts for informed decision-making on the appointment of measures to protect forests from harmful insects is considered. It is shown that a short-term forecast is based on two important bases: on the recorded number of individuals and on the results of an analysis of their condition. Timely completion of insect census work makes it possible to quickly analyze the collected individuals and prepare a rationale for carrying out protective measures. The deadlines within which all accounting and analysis work should be completed are shown.

Ключевые слова: краткосрочный прогноз, вредители леса, учёты численности, анализ состояния особей

Key words: short-term forecast, forest pests, population counts, analysis of the condition of individuals

В защите леса от вредных насекомых используется три вида прогнозирования: долгосрочное, краткосрочное и текущее, или оперативное (Ильинский, Тропин, 1965). У каждого из этих видов прогноза имеется свой продукт, который получают в результате их применения. Результатом (продуктом) долгосрочного прогнозирование является прогноз вероятности реализации вспышки массового размножения поднадзорного насекомого. Считается, что вспышки массового размножения реализуются у большинства известных вредителей леса примерно каждые 10-13 лет и на их развитие оказывает влияние солнечная активность (Пальникова и др., 2002; Трофимов, 2001; Лямцев и др., 2000; Ханисламов, 1963 и др.). Но это очень усреднённое и приблизительное мнение о чередовании вспышек. Если бы оно было бы чёткой закономерностью, то не возникало бы проблем с прогнозированием появления вспышек. А.И. Воронцов (1960) указывал на то, что динамика вспышек специфична для каждого вида насекомого. Несмотря на то, что изучением закономерностей возникновения и развития вспышек занимались многие исследователи, прогноз их формирования далёк от идеального (Исаев и др., 1985; Исаев и др., 2015; Лямцев, 2023 и др.). для практики защиты леса, долгосрочный прогноз очень важен, но надо иметь в виду, что он не даёт и не может дать ответ на важнейший вопрос – где, на какой конкретной территории сформируются очаги массового размножения? На этот вопрос призван ответить краткосрочный прогноз.

В настоящее время большое значение придаётся инновационному развитию лесного хозяйства (Мартынюк и до., 2019). Но на этом пути важно не только находить новые решения, но и более широко использовать ранее наработанные технологии, в частности разные приёмы прогнозирования для увеличения результативности проводимых мер защиты.

Краткосрочный прогноз позволяет оценить вероятность различной дефолиации крон на следующий сезон (Трофимов, 2001). Основой для такого прогноза является прогноз вероятной численности особей вредителя на определённой территории. Он имеет огромное значение для успешной защиты леса, так как прогноз изменения численности и состояния особей насекомого на следующий сезон является единственной основой для оценки угрозы нанесения возможных повреждений в конкретных участках леса. Этот прогноз очень важен для принятия верных решений о необходимости или об отсутствии необходимости в проведении мер защиты. Такой прогноз даётся на основании двух показателей: установленной численности особей насекомого и их состояния. Все эти данные можно получить только по результатам детальных обследований, которые назначают по результатам ведения регулярного лесопатологического надзора.

Для того, чтобы ответить на вопрос, какую опасность для конкретного лесного массива представляет вредитель, необходимо осенью по зимующей стадии его развития провести учёт численности особей. Сроки проведения такого учёта у разных насекомых различны. Критическим показателем для начала проведения учётов является полное завершение осеннего развития вредителя (табл. 1).

Таблица 1- Календарные и фенологические сроки проведения осенних учётов вредных лесных насекомых

Вид насекомого	Фенологический срок	Примерный календарный срок
Непарный шелкопряд	Завершение осеннего развития эмбриона в яйце	Середина - конец сентября
Шелкопряд-монашенка	тоже	Конец сентября – начало октября
Рыжий сосновый пилильщик	Завершение откладки яиц	Коней сентября – начало октября
Звёздчатый пилильщик-ткач	Завершение реактивирования эонимф	Вторая половина сентября
Сосновая пяденица	Завершение окукливания	Конец октября – начало ноября
Сосновая совка	Завершение формирования бабочки внутри куколок	Коней июля - август

Сразу же после проведения учётов всех собранных насекомых (яйца, куколки, личинки в зависимости от зимующей стадии у каждого конкретного вида) следует доставить в лабораторию и произвести их анализ. Крайне нежелательно хранить собранный материал в холодильнике дольше 2-3 дней. Само по себе знание сколько насекомых обитает на единице площади в конкретном лесу ещё не является основанием для решения о целесообразности проведения мер защиты.

Например, в участке лесных культур учёты показали, что в среднем на 1 м² почвы приходится 33,3±1.2 личинки звездчатого пилильщика-ткача. Это соответствует угрозе уничтожения 95% хвои весной следующего года. Но при проведении анализа особей установлено, что доля пронимф, то есть тех личинок, которые осенью прошли процесс реактивации и весной они окуклятся, составляет 12.4%, то есть основная часть личинок, которые были учтены в почве, продолжат находиться в состоянии диапаузы в следующем году, они не окуклятся весной и из них не вылетят взрослые особи. В результате подсчета угрозы объедания хвои с учётом только числа пронимф, получим реальную угрозу объедания, которая в нашем примере составила всего около 12%. Таким образом, несмотря на то, что в почве участка находится большое количество личинок ткача, весной следующего года нет необходимости в проведении мер защиты.

В одном из очагов массового размножения сосновой пяденицы при проведении осеннего обследования в ноябре (когда уже установились устойчивые отрицательные температуры) оказалось, что на 1 м² подстилки пришлось 135.3±0.7 особей вредителя. Но погодные условия года были крайне неблагоприятны для сосновой пяденицы и к моменту проведения учётов, только 5% предкуколок окуклились. Остальные из-за недобора эффективных температур не смогли окуклиться и остались на зиму в стадии предкуколки. Это привело к их к неминуемой гибели и резко снизило угрозу повреждения. Оставшиеся 5% особей, которые смогли окуклиться, обеспечили численность, равную 3.7 куколок на 1 м², что угрожало объеданием порядка 62% хвои в кронах. Однако анализ куколок на их заражённость паразитоидами показал, что уровень суммарного паразитизма составил 51.2%. С учетом этого расчётная угроза сократилась до 30% и от проведения защитных обработок было решено отказаться.

Приведённые примеры показывают, что основанием для обоснованного краткосрочного прогноза являются данные о численности особей и об их состоянии.

Данные табл. 1 показывают, что своевременное проведение учётов зимующих особей позволяет иметь все необходимые показатели для итого, чтобы не позднее начала ноября подготовить материалы для принятия решения о необходимости, или об отсутствии необходимости в проведении мер защиты. Для того, чтобы своевременно подготовить Обоснования мер защиты, следует не только своевременно провести детальные обследования, но и без задержек выполнить все необходимые лабораторные анализы, на основе этих материалов подготовить Обоснования и без опозданий представить их на утверждение (табл. 2).

Таблица 2-Алгоритм действий по подготовке обоснований проведения мер защиты

Вид вредителя	Срок авершения детального обследования	Срок завершения проведения лабораторных анализов	Срок подготовки Обоснования	Срок представления Обоснования для утверждения
Непарный шелкопряд	Конец сентября	10-15 октября	До 20-25 октября	Не позднее 1 ноября
Шелкопряд-монашенка	Начало октября	10-15 октября	До 20-25 октября	Не позднее 1 ноября
Рыжий сосновый пилильщик	До 15 октября	До 25 октября	До 1 ноября	Не позднее 5 ноября
Звёздчатый пилильщик-ткач	До 20 сентября	До 30 сентября	До 10-15 октября	До 20-25 октября
Сосновая пяденица	До 1 ноября	До 5-10 ноября	До 10-15 ноября	До 20-25 ноября
Сосновая совка	До 1 августа	До 10-15 августа	До 20-25 августа	К 1 сентября

Таким образом, только в том случае, если в лесничестве имеются очаги массового размножения сосновой пяденицы, есть вероятность не подготовить Обоснования для назначения мер защиты до 15 ноября. По всем остальным вредителям возможно провести необходимые работы в сроки, которые позволят без спешки и с надлежащим качеством выполнить обоснованное планирование реально необходимых мер защиты.

Прогнозирование реальной численности вредного насекомого в тех или иных участках леса позволяет обоснованно оценить уровень вероятного повреждения крон. Именно прогнозирование реальной угрозы ожидаемого повреждения является главной целью краткосрочного прогнозирования. Обычно для прогнозирования дефолиации пользуются так называемыми критическими числами, то есть числом особей вредителей на крону или иную единицу учёта, которая обеспечивает 100%-ную дефолиацию.

При расчёте ожидаемой угрозы объедания крон следует пользоваться формулой (1)

где У – ожидаемый уровень объедания (дефолиации) крон, %;

– учтённое число здоровых особей целевого насекомого, экз.

- критическое число, т.е. число здоровых особей, обеспечивающих 100%-ное объедание (дефолиацию) крон, экз.

Рассмотрим пример прогнозирования ожидаемого уровня объедания крон сосны в очаге массового размножения сосновой пяденицы. По осенним учётам куколок оказалось, что в среднем в рабочем участке число здоровых куколок пяденицы оказалось равным 5.4±0.1 экз. на 1 квадратный метр подстилки. Известно, что полное объедание хвои обеспечивает наличие 6.0 куколок на 1 м² (Ильинский и др., 1965; Трофимов, 2001). Используя формулу (1), получаем:

То есть учтённая численность куколок обеспечит нанесение неприемлемо высокое повреждение крон и имеется не5обходимость в планировании мер защиты.

В практике прогнозирования уровня вероятного повреждения следует иметь в виду, что для леса критические числа всегда в той или иной степени условны. Ежегодно в кронах деревьев масса хвои или листвы различна. В силу погодных условий гусеницы развиваются в течение разного времени. Поэтому считаем не оправданным стремление получить формально более точный прогноз. Одним из таких способов является прогноз ожидаемого объедания на основе «реальной кормовой нормы» целевого насекомого. Этот прогноз был предложен Ф.Н. Семевским (1971) и поддержан рядом других исследователей (Голубев и др., 1980). Он заключается в учёте кормовой нормы (массы листвы/хвои, потребляемой гусеницами от отрождения до окукливания) с учётом средних величин смертности на стадии питающейся особи и массой хвои/листвы в кроне. Этот метод при кажущейся точности не может быть рекомендован для применения в практике, так как кормовые нормы рассчитаны при выкормке питающихся особей в лабораторных условиях, что не соответствует реальному потреблению в природе. Кроме того, в каждом конкретном очаге уровень смертности питающихся особей различен и его трудно точно прогнозировать. Также, как мы указали выше, общая масса хвои\листвы в кроне не является постоянной и меняется в зависимости от погодных условий.

Более важным для прогнозирования вероятного объедания крон является учёт повреждений, нанесённых в предыдущий сезон. Например, в очаге массового размножения сосновой пяденицы к осени n-ного года личинки объели 70% хвои. Число куколок, учтённых осенью этого года, оказалось равным 1.5 экз. на 1 м², что даёт основание считать, что ожидается уничтожение 25% хвои. Уровень повреждения в 25% рассчитан по приведённой выше формуле с использованием критического числа. Но все критические числа при водятся в справочниках для условий полного охвоения/облиствления крон. Однако, если в год n было уничтожено 70% хвои, то это значит, что расчёт угрозы объедания следует вести с учётом этого. Для расчёта реальной угрозы повреждений в ранее повреждённом древостое следует вести по формуле (2):

где У – ожидаемый уровень объедания (дефолиации) крон, %;

– учтённое число здоровых особей целевого насекомого, экз.

- критическое число, т.е. число здоровых особей, обеспечивающих 100%-ное объедание (дефолиацию) крон, экз.

N₁– число здоровых особей целевого насекомого, нанёсших видимую дефолиацию крон в прошлом году, экз.

Уровень объедания крон, имеющийся в конце предшествующего года, оказался равным 70%. Число куколок, обеспечивших такое объедание, следует рассчитать по формуле (3):

где N₁– число здоровых особей целевого насекомого, нанёсших видимую дефолиацию крон в прошлом году, экз.

- критическое число, т.е. число здоровых особей, обеспечивающих 100%-ное объедание (дефолиацию) крон, экз.

D – уровень объедания предшествующего года, %.

Рассмотрим, изменение уровня прогнозируемого повреждения крон на основе данных нашего примера. Первоначально найдёт значение N₁, то есть то число куколок, потомство которых обеспечило повреждение крон на уровне 70%.

куколки.

Теперь это значение подставим в формулу (2)

Таким образом, если не учитывать нанесённые ранее повреждения, то прогнозируемый уровень дефолиации крон, равный 25% свидетельствует об отсутствии необходимости в проведении мер защиты. Но при учёте нанесённых ранее повреждений становится ясно, что меры защиты должны быть проведены. И такие меры тем более важны, что древостое в год n было уничтожено 70% хвои, а на следующий год n+1, будет уничтожено более 80% оставшейся в кронах хвои. Такие повреждения в течение двух лет подряд скажутся на состоянии древостоя крайне отрицательно.

Ещё одним важным аспектом прогнозирования вероятной угрозы нанесения повреждений, являются случаи, когда численность особей вредителя в древостое такова, что угрожает уничтожением более, чем 100% фотосинтезирующего аппарата. На первый взгляд кажется, что подобная постановка вопроса не верна в принципе, ведь никакой вредитель не может съесть более того, что есть в кронах. Это действительно так, но при такой ситуации развиваются определённые процессы, которые необходимо учитывать при прогнозировании и принятии решений.

Случаи, когда численность вредителя такова, что угроза нанесения повреждений больше, чем 100%, довольно часты. Если мы видим, что вредитель может уничтожить всю листву\хвою в кронах деревьев, то принятие решения о проведении мер защиты понятно. Но что нужно делать, если расчётная угроза превышает 100%?

Если расчётная угроза дефолиации существенно выше 100%, то из этого следуют следующие выводы:

- в данном очаге существует высокая угроза расширения его площади в связи с миграцией насекомых из-за слишком высокой численности особей;

- сильные повреждения кронам будут нанесены не к концу периода питания личинок, в середине этого периода;

- нельзя планировать использование для проведения защитных обработок биологических препаратов, так как срок их действия обычно более длителен, чем у химических пестицидов;

- защитные обработки должны быть проведены в самом начале питания личинок пока в кронах имеется листва\хвоя, на которую можно положить вносимый препарат;

- назначение в проведении мер защиты запоздало, их надо было проводить в предшествующий год.

Рассмотрим ситуацию, которая реально сложилась в одном из регионов России в 2023 году. Там в очагах массового размножения непарного шелкопряда в нескольких лесничествах среднее число кладок превышало 100 на одно дерево. Представим, что в среднем на одном рабочем участке в этом регионе число кладок на одно дерево составило 82,5±1.2 кладки. Тогда расчетная угроза объедания, вычисленная по формуле (1), составляет 2750%!

При этом было принято решение провести обработки бактериальным препаратом. В результате вся площадь, запланированная под проведение защитных обработок, была полностью объедена и подсчитать величину смертности гусениц не представлялось возможным.

При столь высокой расчётной угроза повреждения следует иметь в виду следующие обстоятельства:

- если при 100%-ной угрозе гусеницы уничтожат листву в конце своего питания, то в рассматриваемом случае полная дефолиация крон наступила при питании гусениц 3-4 возрастов;

- сильное или полное объедание не позволило при проведении защитных обработок положить препарат на листву (т.к. её практически к этому времени не было) и гусеницы не могли получить препарат кишечного действия внутрь, а контактное действие у бактериальных препаратов отсутствует;

- это привело к тому, что искусственная эпизоотия, которую должен был вызвать использованный бактериальный препарат, не развилась и гусеницы после полного уничтожения листвы стали в массе погибали от голода, но при этом значительная их часть всё же смогла окуклиться.

А можно было ли надеяться, что при столь высокой численности вредителя применение бактериального препарата позволит предотвратить нанесение сильных повреждений? Известно (Ильинский, Тропин, 1965), что 100%-ная дефолиация крон в результате повреждения гусеницами непарного шелкопряда происходит при трёх кладках на 1 дерево. Три кладки, это около 1000 гусениц. В разбираемом нами случае, в кронах было 825.0 тысяч гусениц, которые и обеспечили столь высокую угрозу уничтожения листвы.

При применении бактериальных препаратов хорошим считается результат, когда достигнута смертность порядка 75%. Совершенно ясно, что при уничтожении даже 99% гусениц, в кронах осталось бы более 81 тысячи гусениц, то есть даже применение химического пестицида при такой численности гусениц сохраняло угрозу дефолиации в 810%, а любой бактериальный препарат не мог обеспечить защиту.

Следовательно, в таких условиях, которые сложились в рассматриваемом регионе, не было возможности предотвратить нанесение сильнейших повреждений кронам.

Таким образом, только использование краткосрочного прогнозирования, основанного на обязательном учёте численности зимующих особей вредителя и анализа их состояния, позволяет обоснованно назначать необходимые меры защиты лесов.

Список использованных источников

Воронцов А.И. Биологические основы защиты леса. М., Высшая школа, 1960. 342 с.

Викторов Г.А. Колебания численности насекомых как регулируемый процесс // Журнал общей биологии, 1965, т. 26, № 1. С. 43 – 55.

Голубев А.В., Инсаров Г.Э., Страхов В.В. Математические методы в лесозащите. М., Лесная промышленность, 1975. 346 с.

Ильинский А.И., Тропин И.В. (ред.) Надзор, учет и прогноз массовых размножений хвое- и листогрызущих насекомых в лесах ССР. М.: Лесная промышленность, 1965. 525 с.

Исаев А.С., Хлебопрос Р.Г., Недорезов Л.В., Кондаков Ю.П., Киселев В.В. Динамика численности лесных насекомых. Новосибирск, Наука, 1984. 224 с.

Исаев А.С., Пальникова Е.Н., Суховольский В.Г., Тарасова О.В. Динамика численности лесных насекомых-филлофагов и прогнозы. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2015. 262 с.

Лямцев Н.И., Исаев А.С., Зукерт Н.В. Влияние климата и погоды на динамику численности непарного шелкопряда в Европейской России. // Лесоведение, 2000. № 1. С. 62-67.

Лямцев Н.И. Методы прогнозирования угрозы вспышек массового размножения хозяйственно опасных лесных насекомых [Электронный ресурс] / Пушкино : ВНИИЛМ, 2023. 62 с

Мартынюк А.А., Родин С.А., Рябцев О.В. Инновационному развитию нет альтернативы // Лесохозяйственная информация. 2019. №3. С. 7-20.

Пальникова Е.Н., Свидерская И.В., Суховольский В.Г. Ссоновая пяденица в лесах Сибири: Экология, динамика численности, влияние на насаждения. Новосибирск: Наука, 2002. 232 с.

Семевский Ф.Н. Прогноз в защите леса. М., Лесная промышленность, 1971. 72 с.

Трофимов В.Н. Надзор, учет и прогноз массовых размножений вредителей лесов: Учебное пособие (для студентов специальности 260400). М.: МГУЛ, 2000. 136 с.

Ханисламов М.Г. О ведущих условиях начала вспышек хвое- и листогрызущих вредителей. Вопросы лесозащиты. Т. 2. Материалы к 2 Межвузовской конференции по защите леса. М., МЛТИ, 1963. С. 150-154.