Повышение устойчивости видов и форм рода Quercus для защитного лесоразведения и озеленения Нижнего Поволжья на основе эколого-патологической оценки

Скуратов, Илья Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Повышение устойчивости видов и форм рода Quercus для защитного лесоразведения и озеленения Нижнего Поволжья на основе эколого-патологической оценки
ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации по теме "Повышение устойчивости видов и форм рода Quercus для защитного лесоразведения и озеленения Нижнего Поволжья на основе эколого-патологической оценки"

На правей рукописи

005061486

СКУРАТОВ ИЛЬЯ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ВИДОВ И ФОРМ РОДА„«ЗуЕЯСиБ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ЛЕСОРАЗВЕДЕНИЯ И ОЗЕЛЕНЕНИЯ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ НА ОСНОВЕ ЭКОЛОГО-ИАТОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ

06.03.03 - Агролесомелиорация, защитное лесоразведение и озеленение населенных пунктов, лесные пожары и борьба с ними; 06.01.07 - Защита растений (сельскохозяйственные науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата

сельскохозяйственных наук 3 [ШН 2013

лз

Волгоград - 2013

£ Л

■ I

005061486

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Российской академии сельскохозяйственных наук.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Крюкова Елена Андреевна

Официальные оппоненты: Степанов Александр Михайлович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Россельхозакадемии, главный научный сотрудник сектора защиты почв от дефляции отдела борьбы с деградацией агроландшафтов

Комарова Ольга Петровна,

кандидат сельскохозяйственных наук, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия Россельхозакадемии, ученый секретарь

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия».

Защита состоится 2 июля 2013 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 006.007.01 в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 400062, г. Волгоград, Университетский проспект, 97, ГНУ ВНИАЛМИ Россельхозакадемии, e-mail: vnialmi@mail.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийский научно-исследовательского институт агролесомелиорации Российской академии сельскохозяйственных наук.

Автореферат разослан 29 мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук S^/i Колмукиди C.B.

общая характеристика Работы

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; Капиниченко, 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 (19771993), Т.Д. Гаршиной (1990), М. В. Прибыловой (1992), Л.В. Ширниной (19951997), В.Ф. Ковязина (2002-2007), O.A. 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 н 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 (Зиегсиэ 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 Оиегсш.

Научная новизна. В ходе исследований впервые выявлен и изучен патогенный комплекс микробиоты видов, гибридов, форм и экотипов рода (Зиегсш 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 (^иего«; 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 древес-

ных пород и степени поражаемое™ 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:

1. Виды, г ибриды, формы и экотипы рода Quercus в защитных лесных насаждениях, городском озеленении и лесных экосистемах Волгоградской области.

2. Комплексная оценка состояния дуба на основе патологического мониторинга в защитных лесных насаждениях и озеленительных посадках населенных пунктов.

3. Таксономический состав, структура, культуралыю-морфологическая характеристика патогенного комплекса дуба.

4. Биохимическая оценка степени устойчивости видов, гибридов, форм и экотипов к болезням на основе анализа веществ и элементов, определяющих устойчивость.

5. 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 пл., 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.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь в подготовке и оформлении диссертации научному руководителю д-ру с.-х. наук Е.А. Крюковой, за практическую и консультативную помощь - директору Нижневолжской станции по селекции древесных пород канд. с.-х. наук А.К. Зеленяку, директору Красноармейского дендрария канд. с.-х. наук Л.В. Филимоновой, начальнику отдела озеленения мемориально-исторического комплекса «Мамаев курган» Е.А. Морозову.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 Литературный обзор

Изучением причин усыхания дубрав на юго-востоке России занимались Г.П. Озолин (1972); В.Ю. Щебланов, Е.А. Крюкова, В.Д. Шульга (1981); Т.Д. Гаршина, М.В. Прибылова (1992). Авторы указывают, что эти процессы вызваны сложным комплексом абиотических, биотических и антропогенных факторов.

На территории Волгоградской области произрастают различные по биологии и устойчивости систематические группы дуба. Наиболее широко распространен дуб черешчатый.

В работах И.И. Минкевича (1992), Л.В. Ширниной (1997) есть сведения о большей устойчивости ранораспускающейся формы дуба черешчатого к мучнистой росе. Л.В. Филимонова (1999) в своих исследованиях показала перспективность внедрения в защитное лесоразведение дуба черешчатого пирамидальной формы как быстрорастущей, оказывающей мелиорирующее воздействие и устойчивой к абиотическим условиям и патогенам формы.

И.В. Калинина (1971) определила, что дуб красный хорошо растет и плодоносит в засушливых условиях Волгоградской области. К почве он менее требователен, чем дуб черешчатый, от морозов не страдает.

Г.Я. Матгис и С.Н. Крючков (2003) положительно оценивали гибриды дуб черешчатый х дуб красный и дуб красный х дуб черешчатый по морозо-, засухоустойчивости и солевыносливости в условиях сухостепной зоны.

Сравнительная патологическая оценка видов и форм дуба дана Е.А. Крюковой и И.В. Скуратовым (Крюкова, Скуратов, 2013)

2 Физико-географические, природно-климатические условия Волгоградской области

В главе 2 приведена характеристика рельефа, геологического строения и гидрологических условий Волгоградской области. В целом климат можно охарактери-

зовать как умеренно континентальный, засушливый, с продолжительным и жарким летом, холодной и неустойчивой зимой (Кретинин, Брагин, Кулик и др., 2006). Среднее количество осадков на территории области изменяется в широком интервале от 270 до 480 мм. Среднегодовая температура воздуха - 6,0-8,0°С. Длительность вегетационного периода - от 170 до 183 дней (Сажин, Кулик, Васильев, 2010).

Естественная лесистость изменяется от 1,5% в полупустыне до 12% в черноземной зоне (Обзор санитарного и лесопатологического состояния лесов по Волгоградской области за 2009 / Фед. а-во лесного хоз-ва; Центр защиты леса Волгогр. обл. Волгоград, 2010).

Территория Волгоградской области расположена в пределах двух почвенных зон - чернозёмной и каштановой (Кретинин, 1993).

Климат Волгоградской области имеет как ряд отрицательных признаков для роста дуба (засушливость, малое количество осадков на протяжении летних месяцев, малоснежные зимы, зимние оттепели), так и положительные (большое количество теплых дней, длительный период вегетации), что в значительной мере определяет распространение и состояние дуба (Глазачев, Брылев, 1986; Костин, 2009).

В вегетационные периоды 2008-2012 гг. были проведены рекогносцировочные и детальные фитопатологические обследования естественных и искусственных насаждений на территории Волгоградской области (рисунок 1), состоящих из дуба и других сопутствующих пород. Патологическое состояние дуба определялось на временных и постоянных площадках в 14 районах области, детально обследовано 2750 деревьев, 150 из них подверглись анализу на содержание биогенных веществ с учетом экологических условий произрастания дуба, биометрических характеристик, возраста и схемы смешения.

Условные обозначении: © - дуб в лесных сообществах; О - дуб в защитных лесных насаждениях; ^ - дуб в городском озеленении.

Рисунок 1 - Расположение объектов исследования дуба на территории Волгоградской области и г. Волгограда

Определение видового состава озеленительного ассортимента, схем посадки и возраста осуществлялось путем визуального обследования насаждений, изучения проектной и отчетной документации, сбора гербария, работы с литературой (Качалов, 1970; Калинина, 1971; Костромина, 2005; Филимонова, 1999). Анализ биоэко-

3 Объекты, программа и методика исследований

логической характеристики перспективных видов и форм рода Quercus L. осуществлялся по литературным источникам (Абакумова, 2001; Балашов, 1961; Калинина, 1971; Филимонова, 1999) и в процессе обследования насаждений. Для выяснения биологии и периодов наибольшей патогенности нами уточнены инфекционные жизненные циклы основных возбудителей болезней с учетом засушливых условий Нижневолжского региона.

Определение содержания химических веществ и элементов в листьях и древесине дуба проводилось на базе ООО «Городищенская испытательная лаборатория» инженерами-химиками в соответствии с ГОСТ (5672-68; 26726-85;

24024.8-81; 24027.2-80).

Определение и уточнение возбудителей грибных болезней проводила Е А Крюкова (1970-1980-е гг.) в ВИЗРе в лаборатории микологии и фитопатологии с докторами биол. наук проф. В.И. Потлайчук, проф. И.И. Минкевич, чл.-кор. РАСХН Е.П. Кузьмичевым. Консультативную помощь оказали д-р биол. наук АЛ Щербин-Парфененко (аетор исследований сосудистых патологий дуба), канд. биол. наук, зав. кафедрой ИМСИТ В.В. Черпаков. Культурально-морфологические особенности патогенов обсуждены моим научным руководителем с ведущими учеными европейских стран в рамках международного сотрудничества по проекту «Изучение болезней дуба». Работа велась с учеными Германии (X. Бальдер -Ведомство по защите растений, H. Butin - Институт лесоводства), Польши (Т. Kowalski) и других стран. В ходе сотрудничества определен таксономический состав видов возбудителей болезней рода Quercus разных стран. Данные о бактериальных болезнях дуба обсуждены и уточнены с бактериологами, докторами биологических наук Р.И. Гвоздяком и Л.М. Яковлевой. Результаты исследований научного руководителя, специалистов-фитопатологов и полученные нами были взяты за основу при анализе патогенного комплекса дуба.

4 Оценка современного патологического состояния рода Quercus в ЗЛН и урбоэкосистемах Волгоградской области

4.1 Морфобиологическое разнообразие дуба

Выявлено, что в защитных лесных насаждениях и урбоэкосистемах, обследованных нами, из всего многообразия рода Дуб преобладает дуб черешча-тый (88,5%). Наибольшее число деревьев дуба черешчатого принадлежит к ра-нораспускающейся форме - 57,5%, позднораспускающаяся форма составляет 21% и 10%- пирамидальная форма (Q. robur f.fastigiata). Редко в зеленых насаждениях встречается дуб красный (Q. rubra L.) - 4,6%, гибрид дуб черешчатый х дуб красный (Q. robur х Q. rubra ) - 2,8%, гибрид дуб красный х дуб черешчатый (Q. rubra х Q. robur) - 2,2% и другие виды рода Дуб - 1,9%.

4.2 Фитосанитарное состояние дуба в защитных лесных, озеленительных насаждениях населенных пунктов и естественных лесах

Доля дуба, ослабленного абиотическими и биотическими факторами в защитных лесных насаждениях, находится в пределах от 24,8 до 78,4%, а в озеленении урболандшафтов - от 17 до 46,9%. Состояние деревьев главным образом зависит от их биологических особенностей, заселенности возбудителями болезней, экологических условий произрастания, возраста, схемы смешения, силы промышлен-

ного и автотранспортного загрязнения. По мере увеличения техногенного и антропогенного пресса количество больных деревьев увеличивается в 3-5 раз в сравнении с зонами, находящимися вне загрязнения (рисунок 2). Анализ состояния защитных лесных насаждений с участием дуба при различных технологических приемах выявил закономерность: с увеличением количества рядов и густоты посадки увеличивается поражаемость дуба грибной и бактериальной патологиями.

Рисунок 2 - Факторы, влияющие на патологическое состояние дуба в ЗЛЫ и урбоэкосистемах

В малорядных защитных лесных полосах с низкой долей присутствия кустарника или без него отмечено снижение процента поражения мучнистой росой, некрозно-раковой, сосудистыми и бактериальными болезнями (таблица 1).

Негативные особенности сухостепного региона приводят к тому, что санитарное состояние зеленых насаждений на большей части территории области ухудшилось, жизнеспособность их ослабла. Усугубляет состояние зеленых насаждений антропогенный пресс (таблица 1,2).

Таблица 1 — Фитопатологическое состояние дуба черешчатого в защитных лесных насаждениях с различными типами смешения пород

Развитие и распространение болезней [ЦР, %

Объект Схема смешения Возраст дуба, лет Мучнистая роса Некрозно-раковые Сосудистые микозы Бактериозы Гнили

Смешанные посадки

Кумылженский р-н бДч, ЗВп, 10с 60-65 43.4 96,7 21.4 53,0 26.1 18,1 - -

Иловлннский р-н, х. Вилтов 7Дч,2Тч,1Сл 40-60 51.8 91,3 25.4 76,9 31.4 30,6 - 12 8,3

Качалинское опытное поле 5Дч,5смз 33 45,0 72,6 21.6 73,5 16.6 15,5 - -

Новониколаевский р-н, х. Двойновский 7Дч, 1 Рб, 2Ка. 47 53.6 100 21.5 423 27,0 20,0 6Л 15,0 -

Монокультуры

Серафимовичский р-н, х. Клетско-Почтовский ЮДч 42 76.0 100 36.5 41.6 38.3 27.4 10.0 15,0 12,5 Ю

Серафимовичский р-н, х Дружилннский ЮДч 71 84.5 100 42,8 66,4 32,4 25,7 122 10,7 14.7 19,3

Примечание. В числителе - поражаемость болезнью; в знаменателе - распространенность болезни.

Таблица 2 - Фитопатологическое состояние дуба в озеленении урболандшафтов

Объект Схема смешения Развитие и оаспросгранение болезней R/P, %

Возраст дуба, лет Лучнистая роса Некрозно-раковые Сосудистые микозы Бактериозы Гнили

Смешанные посадки

Парк им. Ю.А. Гагарина—д. красный 5Дк,ЗС,2Вп. 28 Ш 24,3 16.8 15,4 LS 16,7 - -

г. Камышин, городское озеленение-д. красный 5Дк,2Вп,2Рб, 1Ка 32 15.3 24,8 15.0 37,8 16,4 48 8,5 22 3,3

Мамаев курган -д. черешчатый, ф. пира- бДч, 1С, Пч, 1Р,1Ка 21 33.8 47,1 Ж 21,7 18.0 20,0 - -

Парк на б. Энгельса -д. черешчатый, ф. пирамидальная ЗДч, 1Вп, 1Тс, 1Ка,2Рб, 1С 6 Ш 64,0 Ш 10,0 10.4 9,0 - -

Тракторозаводское лесничество-д. черешчатый, ф. пирамидальная 7Дч,1Яб,0,5Б, ОДГСп., 0,5 Вш 23 24J 56,8 17.8 24,5 19.0 27,0 13.9 15,1 -

Нижневолжская станция по селекции древесных пород —д. красный * черешчатый, д. черешчатый х д. коасный 4Рб,2Ка,2Дч, 1Вл,0,5ДчхДк ОДЦкхДч 51 13,1 21,5 6á 5,5 QJ - -

Монокультуры

Кировское лесничество, лесополоса -д. черешчатый ЮДч 30 77.4 100 25.7 16$ 31.4 30,6 16.8 10,5 12 8,2

Нижневолжская станция по селекции древесных пород — д. черешчатый, ф. пирамидальная Ю Дч 17 ЗОЙ 43,1 I5J 24,1 IQ 21,0 - -

4.3 Влияние абиотических факторов на развитие возбудителей болезней дуба

В разделе описано влияние температуры, скорости ветра, относительной влажности на развитие микозов и бактериозов за годы исследований в Волгоградской области.

4.4 Патогенный комплекс видов, гибридов и форм дуба

Видовой состав микробиоты дуба представлен 11 доминирующими видами грибов, относящихся к одному царству, 2 отделам, 10 порядкам и 11 семействам. Бактериальные патологии представлены 1 доменом, 1 классом, 2 порядками, включающими 2 рода - Erwinia и Pseudomonas (рисунок 3).

По материалам исследований составлен список видового состава грибов-дендротрофов дуба. Из всего многообразия болезней дуба, характерных для Нижнего Поволжья, по вредоносности лидируют трахеомикозы (поражаемосгь 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 (рисунок 3).

Для зеленых насаждений урбоэкосистем Волгоградской области характерен комплекс непаразитарных заболеваний (деформации, пятнистости, ожоги и др.), обусловленных негативным влиянием окружающей среды.

Рисунок 3 - Патогенный комплекс дуба в ЗЛН и лесных сообществах (цветом выделены наиболее опасные возбудители болезней)

Болезни листьев дуба, встречающиеся в Волгоградской области Биологические особенности и вредоносность возбудителей мучнистой росы и бурой пятнистости дуба.

Возбудитель мучнистой росы - сумчатый гриб Microsphaera alphitoides Griff, et Maubl. (конидиальная стадия Oidium dubium Jaez.). Дуб поражается мучнистой росой на всей территории области. Более активное формирование клей-стотсциев интенсивнее проходит во влажных условиях, но может идти и в сухую погоду. Для их созревания необходима влажная теплая погода в мае - начале июня. Конидиальная стадия развивается как при сухой, так и особенно при влажной погоде, поэтому болезнь встречается во всех экотипах дуба, на участках с понижениями и по берегам водоемов, где деревья чаще подмерзают весной. Болезнь нарушает нормальное течение фотосинтеза и ассимиляции, снижает декоративность озеленительных посадок.

Возбудитель бурой пятнистости листьев дуба не наносит существенного вреда насаждениям дуба, но снижает эстетичность его в городских посадках.

Некрозно-раковые патологии дуба На территории Волгоградской области встречаются возбудители колпо-мового (клитрисового) некроза (описан в подразделе 4.4.2.1 диссертации), черного немоспорового (диатрипового) некроза (описан в подразделе 4.4.2.2 диссертации), нуммуляриевого некроза (описан в подразделе 4.4.2.3 диссертации), виллеминиевого некроза дуба (описан в подразделе 4.4.2.4 диссертации), пора-жаемость ими доходит до 27,1 %.

Биологические особенности и вредоносность виллеминиевого некроза дуба. Вызывается грибом Vuilleminia comedens Maize. В условиях нагорных дубрав участки гнили не уходят вглубь более чем на 3 см.

Встречается в ослабленных защитных лесных насаждениях, часто в очагах сосудистого микоза, способствуя более быстрому усыханию деревьев. В период сухой погоды споруляция замедляется или прекращается и возобновляется с выпадением осадков. В связи с этим у гриба V. comedens в течение года может наблюдаться несколько периодов массового спорообразования.

В посадках на территории населенных пунктов процент поражаемости насаждений дуба - от 12 до 17%. В озеленительных посадках патоген ухудшает эстетичность дубовых насаждений и снижает стойкость к внешним негативным факторам.

Сосудистые патологии дуба (микозы) Биологические особенности и вредоносность грибов рода Ceratocystis. Сосудистый микоз дуба в засушливом регионе вызывается грибами из рода Ceratocystis (C.kubanicum (Scz.-Раг.) PotL), конидиальные стадии - Gra-phium sp., Verticillium sp., Cephalosporium sp. (рисунок 4). Образование перитециев и хламидоспор встречается редко, наиболее распространенными в наших условиях являются формы конидиального спороношения Verticillum и Cephalosporium, располагающиеся одновременно на одних и тех же гифах.

Наиболее интенсивное развитие сосудистого микоза дуба отмечено в пойменных условиях. Процент поражения насаждений увеличивается с возрастом. В озеленительных посадках населенных пунктов очаги сосудистого микоза дуба обнаружены нами в насаждениях Тракгорозаводского лесничества (45,8%), на острове Голодный -43,8%, в поселке Ангарский - 36,3% и балках на территории города Волгограда (Найденова - 40,4%, Прудовая - 37,8%, Григорова - 32,8% и др.). В засушливых условиях сосудистый микоз чаще протекает в хронической форме и приводит в конечном итоге к усыханию дуба.

Бактериальные болезни дуба, встречающиеся в Волгоградской области Наиболее восприимчив к болезни дуб черешчатый. На территории Волгоградской области встречаются возбудители бактериозов: поперечного рака дуба (описан в подразделе 4.4.4.1 диссертации), бактериальной водянки дуба (описан в подразделе 4.4.4.2 диссертации), капельной болезни стволов дуба (описан в подразделе 4.4.4.3 диссертации). Поражаемость ими доходит до 21%.

Гнилевые болезни дуба Засушливые условия Нижнего Поволжья препятствуют широкому распространению гнилевой инфекции грибной этиологии в насаждениях дуба. Основными возбудителями гнилей являются ложный дубовый трутовик Phellinus robustus

(Karst.) Bourd, et Galz. (описан в подразделе 4.4.5.1 диссертации), дубовый трутовик Inonolus dtyophiliis (Berk.) Murr, (описан в подразделе 4.4.5.2 диссертации), опенок осенний ArmillarieUa mellea (Fr.) Karst, (описан в подразделе 4.4.5.3 диссертации).

5 Степень патологической и биологической устойчивости дуба в ЗЛН

5.1 Степень устойчивости видов, гибридов и форм дуба в ЗЛН Данные патологического состояния дуба за четырехлетний период исследования приведены в таблице 3. Усредненные показатели по каждому виду, гибриду и форме дуба за 3 года исследований показаны в таблице 4.

Статистическая обработка данных поражаемое™ дуба Волгоградской области болезнями выявила большую комплексную устойчивость пирамидальной формы дуба черешчатого в сравнении с рано- и позднораспускающимися формами. Наибольшей устойчивостью выделяются гибрид дуб красный * дуб че-решчатый. Дуб красный проявляет высокую устойчивость к основным фитопа-тогеппым агентам в сравнении с дубом черешчатым (таблица 4).

Таблица 3 - Фитопагологическое состояние морфобиологического разнообразия рода Quercus на объектах исследования

Объект Возраст дуба, лег Развитие и распространение болезней, R/P, %

Мучнистая роса Некрозто-раковые Сосудистые микозы Бактериозы Гнили

Ранораспускающаяся форма дуба черешчатого

ФГУ «Светлоярскин лесхоз» 51 I 4áfl 80,4 23.0 69,6 3iQ 23,6 Ш 17,4 62 Ш

ФГУ «Кумылженский лесхоз» 70 4L5 72,6 25.0 72,0 35.8 223 11.8 17,6 12 8,5

Позднораспускающаяся форма дуба черешчатого

ФГУ «Иловлинский лесхоз» 57 64.0 94,6 33.0 81,4 30.6 41,5 17.8 213 1А 15,0

Новониколаевский р-н, х. Дуплятский 20 54.7 96,1 25.0 38,4 28á 22,6 11.4 17,4 8J 9,0

Пирамидальная форма дуба черешчатого

Мамаев курган 21 33.8 47,1 142 21,7 18.0. 20,0 - -

Тракторозаводское лесничество 23 24.5 56,8 17.8 24,5 19.0 27,0 13.9 15,1 -

Дуб красный

Парк им. Ю А. Гагарина 28 Ш 243 16.8 15,4 ¡L5 16,7 - -

г. Камышин 32 17.4 18,1 5,8, 10,0 6á 11,7 - -

ГУ «Новоаннинский лесхоз, семенная плантация» 28 Щ 27,1 Ш 35,1 12.0 16,8 4J 7,4 22 3,5

Гибрид дуб красный * дуб черешчатый

ГНУ «Нижневолжская станция ВНИАЛМИ» 50 12.7 203 62 5,4 02 1Л - -

Гибрид дуб черешчатый х дуб красный

ГНУ «Нижневолжская станция ВНИАЛМИ» 49 13.5 213 §2 5,8 06 1,4 - -

Таблица 4 - Патологическая устойчивость видов, гибридов, форм дуба

Болезни Морфобиологическое разнообразие

Д черешча- тый, ф. ранораспускающаяся, хь% Д черешчатый, ф. позднорас-пускающаяся, Xr.% Д черешчатый, ф. пирамидальная, Хк, % Дуб красный, Xr.% Дуб красный х д>< черешчатый, Хк,% Дуб черешчатый "дуб красный, х„,% R2

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

По данным Г.Я. Маттиса, С.Н. Крючкова (2003), И.В. Калининой (1971), систематические группы рода Дуб отличаются по засухо- и солеустойчивости. Ранораспускающаяся форма дуба черешчатого определена нами как более устойчивая к патогенам в сравнении с позднораспускающейся. Пирамидальная форма дуба черешчатого и дуб красный отнесены нами к устойчивым в отношении комплекса патологий (таблица 5).

Таблица 5 - Интегральная оценка устойчивости видов, гибридов, форм дуба (по данным *Г. Я. Маттиса, С.Н. Кргачкова,**И.В. Калининой и И.В. Скуратова)

Вид, гибрид, форма Степень устойчивости к болезням, бахт Сслеустой-чивость, балл Засухоустойчивость, балл Устойшвостъ к прочим экологическим факторам, балл Комплексная устойчивость,0/»

Дуб черешчатый д. гоЬиг

-форма ранораспускающаяся 3 3* 3* з** 73,0

- форма позднораспускающаяся 2 2* 2* 3** 70,0

- форма пирамидальная 4 4* 4* 4* 85,0

Дуб красный ц. шЬга Гибриды: -дуб красный х дуб черешчатый -дуб черешчатый * дуб красный 4 4 4 3* 3** 3** 3* 4** 4** 3* 4** 4м 91,0 97,0 96,0

Шкала баалов по степени устойчивости: 1 - высоковосприимчивое; 2 - восприимчивое; 3 - восприимчивое в слабой степени; 4 - устойчивое; 5 - высокоустойчивое.

5.2 Патологическое состояние дуба в ЗЛН различных экологических условий произрастания

Дубы в условиях поймы, по сравнению с нагорными, сильнее инфицированы мучнистой росой (18,6%), возбудителями трахеомикоза (7,6%), некрозно-раковыми болезнями (4,3%) и бактериозами (6,3%). В нагорных условиях дуб отличается большей толерантностью к ряду патогенов (рисунок 4).

80 ^ 70 1 60 и 50 .§ 40 £ 30

Некрозно- Сосудистые Гнили Бактериозы Мучнистая раковые патологии Р°са болезни

Рисунок 4 - Патологическая характеристика зкотипов дуба за 2009-2011 гг.

5.3 Поражаемость дуба в ЗЛН болезнями в зависимости от возраста и технологических приемов создания

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) проявляют сравнительно высокую устойчивость 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.

Нами выявлено, что с увеличением полноты насаждений происходит рост количества больных деревьев. Если часть деревьев выпадает, то через определенное время инфекционный фон снижается. Увеличение полноты напрямую связано с количеством контактов ветвей и корней (корневые спайки), что способствует распространению инфекции.

6 Перспективные формы дуба для озеленения урболандшафтов 6.1 Патологическое состояние дуба в озеленении населенных пунктов

В зоне промышленного загрязнения поражаемость мучнистой росой больше на 8,3%, некрозно-раковой патологией - на 6,5%, сосудистой микозной патологией - на 16,8%, бактериозами - на 10,7% по сравнению с фоновой зоной, что свидетельствует о снижении патологической устойчивости дубовых насаждений в условиях жесткой антропогенной и техногенной нагрузки.

Содержание Сахаров в листьях дуба из зоны с благополучным экологическим фоном в 1,24 раза больше, содержание азота - в 1,06 раза больше, белков - в 1,02 раза меньше.

6.2 Степень патологической устойчивости и перспективности дуба в городском озеленении

Выявлена комплексная биологическая и патологическая устойчивость отдельных видов, форм и гибридов, что позволило обосновать и рекомендовать их для введения в практику озеленения (рисунок 5).

д. красный • д. черешчатыи д. чсрешчатый ■ д. красный д. красный

д. черешчатый, ф. пирамидальная д. черешчатый, ф. ранораспускающаяся д. черешчатый, ф позднораспускающаяся

Степень устойчивости, балл:

1 - высоковосприкмчивые

2 - восприимчивые

3 - восприимчивые в слабой

степени

4 - устойчивые

5 - высокоустойчивые

Балл

Условные обозначения.

Щ гнили, □ бактериозы, Ш- сосудистые патологии, ¡2 - некрозно-раковые болезни, В- мучнистая роса.

Рисунок 5 - Устойчивость видов, гибридов и форм дуба к болезням

7 Биохимический анализ видов, гибридов, форм и экотипов дуба различной степени патологической устойчивости и эколого-экономическое обоснование их использования

7.1 Биохимическая оценка видов, гибридов, форм дуба различной степени устойчивости к фитопатогенам

Более устойчивые формы имеют меньшее содержание сахара, но большее содержание белка, танинов, азота и калия в клеточном соке, т.е. происходит снижение основных веществ и элементов, необходимьк для норм&чьной жизнедеятельности патологических организмов, и увеличение количества танинов, снижающих скорость роста и размножения грибов и бактерий внутри органов растения (рисунок 6).

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

lll.ll

АВСВЕР

:: V I. ...1 :;

А В С В Е 1?

Таааяы ..

А В С 1) Е К

Белок

АВСВЕР

Калий

IIШ!

АВСВЕР

Фосфор

А В С В Е Г

Азот

Условные обозначения: А - д. черешчатый, ф. ранораспускающаяся В - д. черешчатый, ф. позднораспускающаяся С - д. черешчатый, ф. пирамидальная

Э - д. красный

Е - д. черешчатый х д. красный ? - д. красный х д. черешчатый

я 2010 г. Ш 2011 г.

Рисунок 6 - Содержание Сахаров, танинов, азота, фосфора, калия (в %) в древесине дубов 2010-2011 гг.

7.2 Биохимическая оценка экотипов

Изучение биохимических различий экотипов дуба выявило взаимосвязь: дубы нагорного экотипа отличаются высоким уровнем танинов, обеспечивающих устойчивость к болезням, при этом низким уровнем белка и Сахаров; дубы пойменного экотипа - высоким уровнем азота, белка и Сахаров (рисунок 7).

2 - белок

3 танины

4 - фосфор

5 - азот

6 - калий

Условные обозначения.

4 5

Г] байрачный,

□ ■ пойменный.

Рисунок 7 - Содержание Сахаров, танинов, азота, фосфора, калия в древесине дубов различных экотипов

7.3 Эколого-экономическое обоснование оптимизации насаждений с участием рода Quercus

Применение дуба более устойчивого, быстро растущего, влияющего на улучшение экологической обстановки прилегающей территории, оказывается экономически более эффективным комплексом мероприятий, чем траты на лечение и восстановление погибших деревьев. Затраты на обработку деревьев фунгицидами (при средней продолжительности жизни 50 лет) для рано- и позд-нораспускающихся феноформ дуба черешчатого составят 3865 руб., для дуба пирамидальной формы того же вида - 881,5 руб., для дуба красного и его гибридов с дубом черешчатым - 150 руб. и 75 руб. соответственно. Затраты на санитарную обрезку для дуба черешчатого с раскидистой кроной составят 4,0 млн руб., для дуба пирамидальной формы того же вида - 2,0 млн, дуб красный и гибриды не потребуют обрезки при соблюдении лесотехнических приемов. Затраты на удаление и замену погибших деревьев в расчете на 1000 штук составят для дуба черешчатого с раскидистой кроной - 4,3 млн руб., для дуба пирамидальной формы того же вида - 2,2 млн руб., для дуба красного и гибридов -1,8 млн руб. и 1,8 млн руб. соответственно, поскольку они более стойки к абиотическим и биотическим факторам зоны исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных исследований и полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Обследование насаждений с участием дуба (род Quercus) выявило, что в естественных лесах, защитных лесных и озеленительных посадках урбоэкоси-стем Волгоградской области преобладает дуб черешчатый рано- и позднорас-пускающихся феноформ - 57,5 и 21% соответственно, реже встречаются пирамидальная морфоформа (Q. rohur / fastigiata) этого вида - 10%, дуб красный (Q. rubra L.) - 4,6 %, гибрид дуб черешчатый х дуб красный (О. robur х Q. rubra) - 2,8%, гибрид дуб красный х дуб черешчатый (Q. rubra х Q. robur) -2,2%, другие виды рода Дуб - 1,9%.

2. Патологический комплекс рода Quercus в засушливом регионе Нижнего Поволжья представлен мучнистой росой (Microsphaera alalphitoides Griff, et Maubl.); некрозно-раковыми болезнями (Vuilleminia comedens Maize.; Nummul-laria bulliadii Tul.; Colpoma qitercinum (Pers.) Wallr. и др.); сосудистыми патологиями (грибами из рода Ceratocystis); бактериозами (бактерии из родов Pseudomonas и Envinia); гнилями стволов и корней (ArmiUariella mellea (Fr.) Karst.; In-onotus dryophilus (Berk.) Murr.; Phellinus robustus (Karst.) Bourd et Galz.) и др.).

3. С возрастом снижается устойчивость к основным болезням дуба. Молодые деревья (0 - 20 лет) более устойчивы и менее подвержены некрозно-раковой инфекции, сосудистым патологиям, бактериозам. Дубы среднего и старшего возраста (21 - 40 и более лет) проявляют большую устойчивость только к мучнистой росе в сравнении с молодыми дубами. В малорядных и смешанных культурах дуб менее поражен болезнями.

4. Выявлена более высокая комплексная устойчивость пирамидальной формы дуба черешчатого (в среднем на 17,4%) в сравнении с рано- и поздно-распускающейся формами того же вида. Из феноформ дуба черешчатого более устойчивой к патогенам является ранораспускающаяся. Определена большая устойчивость гибрида дуб красный х дуб черешчатый и близкого к нему по степени устойчивости гибрида дуб черешчатый х дуб красный в сравнении с обоими родительскими видами. Дуб красный проявляет высокую устойчивость к основным возбудителям болезней в сравнении с дубом черешчатым.

5. Установлено, что в условиях поймы дубы сильнее инфицированы мучнистой росой - на 18,6%, возбудителями трахеомикоза - на 7,6%, некрозно-раковыми патологиями - на 4,3% и бактериозами - на 6,3% в сравнении с нагорными. Наибольшая зараженность трутовыми грибами отмечена в пойменных условиях северных и северо-западных районов Волгоградской области в среднем на 5,6%.

6. Для урбоэкосистем в связи с усилением антропогенного и техногенного пресса, помимо инфекционных патологий, также характерны болезни непаразитарного характера (пятнистости, деформации, ожоги, хлороз и др.). В напряженных экологических условиях возрастает поражаемость всеми группами заболеваний. В зонах промышленного загрязнения (Волгоградский алюминиевый завод) поражаемость мучнистой росой больше в среднем на 8,3%, некрозно-раковой патологией - на 6,5%, сосудистой патологией грибной этиологии - на 16,8%, бактериозами - на 10,7% по сравнению с фоновой зоной, что свидетельствует о снижении патологической устойчивости и деградации насаждений в условиях жесткой антропогенной и техногенной нагрузки.

7. Биохимическая оценка показала, что в условиях промышленного и транспортного загрязнения происходит увеличение количества белковых молекул, при этом содержание неорганического азота и общее содержание Сахаров падают, что может быть объяснено стрессовым состоянием растения и более сильной инфицированностью грибными и бактериальными болезнями.

8. Виды, гибриды и формы дуба, проявляющие большую устойчивость к комплексу патогенов грибного и бактериального происхождения, имеют в 2-3 раза меньшее содержание Сахаров в клеточном соке, одновременно с этим высокое содержание танинов. Уровень азота у малоустойчивых экземпляров в 11,5 раза ниже, что обусловлено большей белковой активностью и высоким уровнем азотистого обмена. Уровень физиолого-биохимических отклонений выше у видов и форм дуба, восприимчивых к поражению возбудителями болезней, для среднеустойчивых форм эти показатели были существенно ниже, у высокоустойчивых экземпляров он был выше и не проявлял колебаний в период вегетации растения.

9. Дубы нагорного экотипа содержат в 1,3 раза больше танинов, чем дубы пойменного экотипа, при этом отличаются низким уровнем белка и Сахаров, что может объяснять их низкую поражаемость инфекциями, а дубы пойменного экотипа - высоким уровнем азота, белка и Сахаров - элементов, необходимых для быстрого развития инфекционного начала.

10. Посадка более устойчивых, быстрорастущих, влияющих на улучшение экологической обстановки прилегающей территории видов, гибридов и форм дуба оказывается экономически более эффективным комплексом мероприятий, чем затраты на лечение и восстановление погибших деревьев.

Все вышеизложенное позволяет сделать следующие рекомендации производству:

В засушливых условиях Нижнего Поволжья для создания здоровых насаждений дуба и оздоровления существующих защитных лесных насаждений, озеленительных посадок населенных пунктов областным лесничествам, МУ «Горэколес», городским озеленительным организациям рекомендуется:

1.В целях повышения устойчивости и оздоровления дуба в защитные лесные насаждения вводить комплексно патологически устойчивые виды, формы и гибриды: ранораспускающуюся и пирамидальную форму дуба черешчато-го, дуб красный, его гибриды с дубом черешчатым.

2. Для повышения ассортимента и его эстетичности в озеленительных посадках г. Волгограда и других городов и населенных пунктов Нижнего Поволжья рекомендуется использовать высокодекоративные, патологически устойчивые систематические группы рода Дуб: дуб красный и его гибриды, пирамидальную форму дуба черешчатого. Вводить их в посадки парков, аллей и насаждения историко-мемориального комплекса «Мамаев курган».

3. Для получения сеянцев рекомендуется закладка питомников дуба красного и пирамидальной формы дуба черешчатого.

4. Для озеленительных посадок урбоэкосистем использовать крупномерные саженцы дуба красного и пирамидальной формы дуба черешчатого.

5. Создавать малорядные, смешанные культуры с участием дуба как ме-

нее поражаемые в сравнении с монокультурами.

6. Заготавливать семена дуба черешчатого для питомников с нагорного экотипа, а также плюсовых деревьев ранораспускающейся формы. Сбор семян дуба красного осуществлять на семенной плантации Новоаннинского лесничества Волгоградской области.

7. Учитывать условия произрастания (климат, почвы, рельеф) маточных деревьев и рационально подбирать видовое, гибридное и формовое разнообразие дуба.

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации

Статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ

1. Крюкова, Е.А. Патологические особенности рода Quercus в урбоэкоси-стемах сухостепного региона и перспективы его озеленения / Е.А. Крюкова, И.В. Скуратов // Вестник Саратовского государственного университета им. Н.И. Вавилова.-2011.-№2.-С. 21-23.

2. Крюкова, Е.А. Состояние, проблемы и пути оздоровления городского озеленения в сухостепном регионе / Е.А. Крюкова, Т.В. Кузнецова, И.В. Скуратов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - Волгоград: ВГСХА, 2011.-№2(22).-С. 13-17.

3. Крюкова, Е.А. Дубы в городе / И.В. Скуратов // Цветоводство. - 2010-№ 6. - С. 28-29.

Статьи в сборниках научных статей

4. Скуратов, И.В. Оценка устойчивости видов, гибридов и форм рода Quercus к эколого-патологическим факторам для защитного лесоразведения / И.В. Скуратов, Е.А. Крюкова // Современные проблемы науки и образования. -2013. - № 1. - URL: http://www.science-education.ru/107-8204 (дата обращения: 25.01.2013).

5. Крюкова, Е.А. Состояние, проблемы и пути оздоровления древесных пород в лесных сообществах и урбосистемах сухостепного региона / Е.А. Крюкова, Т.В. Кузнецова, И.В. Скуратов // Защитное лесоразведение в Российской Федерации: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2011. -С. 330-333.

6. Скуратов, И.В. Биоразнообразие рода Quercus и его сохранение в лесоразведении засушливого региона / И.В. Скуратов // Защитное лесоразведение в Российской Федерации: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Волгоград : ВНИАЛМИ, 2011. - С. 342-345.

7. Скуратов, И.В. Интегральная оценка толерантности систематических групп дуба / И.В. Скуратов // Первые Международные Беккеровские чтения: сб. науч. тр. по материалам конф. - Волгоград, 2010. - Ч. 1. - С. 193-194.

8. Скуратов, И.В. Инфекционное усыхание дуба разного возраста в насаждениях Нижнего Поволжья / И.В. Скуратов // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. по итогам Междунар. науч.-техн. конф. - Брянск: БГИ-ТА, 2012. - Вып. 31. - С. 57-60.

9. Скуратов, И.В. Комплексная оценка дуба к биоэкологическим факторам в регионе Нижнего Поволжья / И.В. Скуратов // Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство: современные тенденции: материалы Междунар. науч.- практ. конф. (Воронеж, 3^ сент. 2010 г.). - Воронеж, 2010. - Т. 2. -С. 77-82.

10. Скуратов, И.В. Мониторинг современного состояния дуба в защитных лесных насаждениях Волгоградской области / И.В. Скуратов // Актуальные вопросы природопользования в аридной зоне Северо-Западного Прикаспия: материалы 1 Междунар. науч.-практ. конф. мол. ученых. - М.: Изд-во «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», 2012. - С. 27-29.

11. Скуратов, И.В. Оценка санитарного состояния дуба в городском озеленении промышленных зон / И.В. Скуратов // Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство: современные тенденции: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Воронеж, 2011. - С.114-118.

12. Скуратов, И.В. Оценка степени устойчивости к болезням видового и формового разнообразия рода Quercus / И.В. Скуратов // Материалы XIV региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. -Волгоград: ВГСХА, 2010. - С. 52-54.

13. Скуратов, И.В. Оценка устойчивости дуба к патогенным грибам рода Ceratocystis / И.В. Скуратов // Леса степной зоны европейской части России и ведение хозяйства в них: сб. ст. - Пушкино : ВНИИЛМ, 2009. - С. 156-160.

14. Скуратов, И.В. Патологические и пространственные особенности мучнистой росы: биоразнообразия дуба в засушливом регионе Нижнего Поволжья / И.В. Скуратов // Экологическая безопасность региона: материалы Междунар, науч.- практ. конф. - Брянск : Курсив, 2009. - С. 335-339.

15. Скуратов, И.В. Пирамидальная форма дуба черешчатого и перспектива ее использования в городском озеленении / И.В. Скуратов // Проблемы и перспективы развития лесомелиорации и лесного хозяйства в Южном федеральном округе: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Новочеркасск:

НГМА, 2010.-С. 294-298.

16. Скуратов, И.В. Устойчивые виды и формы дуба для целей городского озеленения / И.В. Скуратов // Экологическая безопасность региона: материалы III Междунар. науч.-практ. конф. - Брянск : Курсив, 2010. - С. 190-195.

17. Скуратов, И.В. Биохимическое обоснование устойчивости различных экотипов дуба черешчатого к болезням / И.В. Скуратов // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб. науч. тр.- Рязань: ФГБОУ ВПО «РГПУ», 2012. -Вып. 5.-С. 18-20.

Подписано в печать 28.05.2013. Формат 60 х 90 1/16. Объем 1,0 пл. Заказ 8 Тираж 110.

400062, г. Волгоград, Университетский проспект, 97 Печатпо-множительпый участок ГНУ ВНИЛЛМИ.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Скуратов, Илья Владимирович, Волгоград

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ВИДОВ И ФОРМ РОДА ОиЕКСШ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ЛЕСОРАЗВЕДЕНИЯ И ОЗЕЛЕНЕНИЯ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ НА ОСНОВЕ ЭКОЛОГО-ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ

На правах рукописи

04201

СКУРАТОВ ИЛЬЯ ВЛАДИМИРОВИЧ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Крюкова Елена Андреевна

Волгоград - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................... 4

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР .................................................................. 11

2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ, ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ ............................................................. 25

3 ОБЪЕКТЫ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА

ИССЛЕДОВАНИЙ ............................................................................. 35

4 ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО ПАТОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РОДА

дЦЕЯСШ В ЗЛН и урбоэкосистемах

ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ ............................................................ 43

4.1 Морфобиологическое разнообразие дуба .......................................... 43

4.2 Фитосанитарное состояние дуба в защитных лесных

озеленительных насаждениях населенных пунктов и естественных лесах ...... 44

4.3 Влияние абиотических факторов на развитие

возбудителей болезней дуба .............................................................. 54

4.4 Патогенный комплекс видов, гибридов и форм дуба ................................. 57

4.4.1 Болезни листьев дуба встречающиеся в Волгоградской области......... 62

4.4.1.1 Биологические особенности и вредоносность

возбудителя мучнистой росы и бурой пятнистости листьев дуба................. 62

4.4.2 Некрозно-раковые патологии дуба.............................................. 68

4.4.2.1 Биологические особенности и вредоносность возбудителя колпомового (клитрисового) некроза дуба .......................................... 68

4.4.2.2 Биологические особенности и вредоносность возбудителя

черного немоспорового (диатрипового) некроза дуба ............................ 70

4.4.2.3 Биологические особенности и вредоносность возбудителя нумуляривого некроза дуба ............................................................. 72

4.4.2.4 Биологические особенности и вредоносность

виллеминиевого некроза дуба .......................................................... 73

4.4.3 Сосудистые патологии дуба (микозы) .......................................... 75

4.4.3.1 Биологические особенности и вредоносность грибов рода СегаШсузЙБ .. 75

4.4.4 Бактериальные болезни дуба, встречающиеся в Волгоградской области .. 80 4.4.4.1 Биологические особенности и вредоносность поперечного рака дуба .... 80

4.4.4.2 Биологические особенности и вредоносность

бактериальной водянки дуба ........................................................... 82

4.4.4.3 Биологические особенности и вредоносность

капельной болезни стволов дуба ...................................................... 84

4.4.5 Гнилевые болезни дуба ........................................................... 87

4.4.5.1 Биологические особенности и вредоносность

ложного дубового трутовика ........................................................... 88

4.4.5.2 Биологические особенности и вредоносность дубового трутовика .... 89

4.4.5.3 Биологические особенности и вредоносность опенка осеннего ........... 91

5 СТЕПЕНЬ ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДУБА В ЗЛН ............................................................ 95

5.1 Степень устойчивости видов, гибридов и

форм дуба в ЗЛН ............................................................................... 95

5.2 Патологическое состояние дуба в ЗЛН различных

экологических условий произрастания ................................................ 109

5.3 Поражаемость дуба в ЗЛН болезнями в зависимости

от возраста и технологических приемов создания .................................... 120

6 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ФОРМЫ ДУБА

ДЛЯ ОЗЕЛЕНЕНИЯ УРБОЛАНДШАФТОВ .......................................... 127

6.1 Патологическое состояние дуба в озеленении населенных пунктов ......... 127

6.2 Степень патологической устойчивости и перспективности дуба

в городском озеленении ................................................................... 131

7 БИОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВИДОВ, ГИБРИДОВ, ФОРМ И ЭКОТИПОВ ДУБА РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ И ЭКОЛОГО -ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ......................... 136

7.1 Биохимическая оценка видов, гибридов, форм дуба различной степени устойчивости к фитопатогенам ........................................................... 136

7.2 Биохимическая оценка экотипов ..................................................... 140

7.3 Эколого-экономическое обоснование оптимизации насаждений

с участием рода Quercus ................................................................. 142

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................ 152

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................... 158

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А. 1 -Таксационные и патологические показатели дуба

на основных объектах исследования .................................................... 183

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Дуб является одной из ведущих древесных пород в лесоразведении засушливого региона Нижнего Поволжья. 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 [15, с. 76]. Эти насаждения выполняют важнейшие функции, среди которых особо необходимо выделить водоохранную, водорегулирующую, почвозащитную и санитарно-гигиеническую.

Снижение природной устойчивости дубовых древостоев к абиотическим и патогенным факторам - характерное явление современности, массовому развитию которого способствует неблагоприятная экологическая обстановка. При этом больше половины дубрав находятся в неудовлетворительном санитарном состоянии [63],[232]. Таким образом, повышение устойчивости дубовых насаждений является актуальной проблемой лесного хозяйства и защитного лесоразведения.

Проблема инфекционного усыхания дуба освещена в литературных источниках; [80], [ 81], [ 121], [157], 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 мелиоративностью, высокой декоративностью и эстетичностью.

Ю.Ф. Арефьев (2009), В.Д. Шульга (2002) и др. Необходимо отметить, что на сегодняшний день нет четкого представления о причинах деградации дубрав, при этом 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. Гар-шиной (1990), М. В. Прибыловой (1992), Л.В. Ширниной (1995-1997), В.Ф. Ковя-зина (2002-2007), O.A. Костроминой (2009) и ряда других авторов. В последние годы проблеме инфекционного усыхания и подбора устойчивого ассортимента древесных пород уделяется меньше внимания.

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:

- провести патологический мониторинг состояния дуба в защитных лесных насаждениях (3JIH), озеленительных посадках населенных пунктов и лесных экосистемах, находящихся в различных экологических условиях;

- изучить структуру, таксономический состав, культурально-морфологические особенности патогенного комплекса дуба;

- дать комплексную оценку устойчивости представителей рода (^иегсш 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 Оиегсш.

Научная новизна. В ходе исследований впервые выявлен и изучен патогенный комплекс микробиоты видов, гибридов, форм и экотипов рода Риегсш 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 (Зиегсиэ; выделено морфобиологиче-ское разнообразие дуба повышенной устойчивости для целей защитного лесоразведения и озеленения населенных пунктов Нижнего Поволжья.

Практическая значимость результатов исследования. Результаты исследований могут быть использованы в качестве рекомендаций при выборе ассортимента древесных пород, вводимых в защитные лесные насаждения и посадки урбоэкоси-стем 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, 3JIH 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 поражаемое™ их болезнями [122, с. 56-71], [193, с. 201-237]. Распространение и развитие болезней определялись и вычислялись по общепринятым в фитопатологии методикам и формулам [219, с. 61-103]. 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. Кулаи-чеву (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:

1. Виды, гибриды, формы и экотипы рода (^иегсш в защитных лесных насаждениях, городском озеленении и лесных экосистемах Волгоградской области.

3. Таксономический состав, структура, культурально-морфологическая характеристика патогенного комплекса дуба.

ции» (Волгоград, ВНИАЛМИ, 2011), «Актуальные вопросы природопользования в аридной зоне Северо-Западного Прикаспия» (с. Соленое Займище, 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 агроуниверси-тетского комплекса» (2011), «Современные проблемы науки и образования» (2013); 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 4 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.

ского дендрария канд. с.-х. наук Л.В. Филимоновой, начальнику отдела озеленения мемориально-исторического комплекса «Мамаев курган» Е.А. Морозову.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Насаждения с участием дуба черешчатого (Оиегсиэ гоЬиг Ь.) представляют значительную ценность на территории Волгоградской области и Европейской части России в целом. Эти древостой являются источником древесины, выполняют важнейшие функции, среди которых особо необходимо выделить такие, как водоохранная, водорегулирующая, почвозащитная и санитарно-гигиеническая.

В условиях аридной зоны леса имеют многофункциональное значение, но вследствие заметного ухудшения их состояния и усыхания главной породы многие функции утрачиваются [108].

Дубовые леса уже длительное время усыхают не только в России, но и во многих других странах [80], [157], [187] и др. Очаги усыхания дубрав фиксируются каждый год в различных регионах России и за рубежом (Англия, США, Германия, Г

Информация о работе

Скуратов, Илья Владимирович
кандидата сельскохозяйственных наук
Волгоград, 2013
ВАК 06.03.03

Диссертация

Повышение устойчивости видов и форм рода Quercus для защитного лесоразведения и озеленения Нижнего Поволжья на основе эколого-патологической оценки - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы