Московский экономический журнал 11/2019

image_pdfimage_print

УДК 630.443.3+630.176.321.3

DOI 10.24411/2413-046Х-2019-10160

ЗАМЕНА БЕРЕЗНЯКОВ, ПОРАЖЕННЫХ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ВОДЯНКОЙ

REPLACEMENT OF BETULA FORESTS INFLUENZED BY BACTERIAL HYDROGEN

Евгений Платонов, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия

Анастасия Данчева, доктор сельскохозяйственных наук, научный сотрудник, Казахский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации, Щучинск, Казахстан

Сергей Залесов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия

Жуматай Суюндиков, кандидат сельскохозяйственных наук, Республиканское государственное предприятие «Жасыл Аймак», Ну-Султан, Казахстан

Evgeny Platonov, PhD Candidate in Agriculture, associate professor, Ural State Forest Engineering University, Ekaterinburg, Russia

Anastasia Dancheva, PhD in Agriculture, researcher, Kazakh Research Institute of Forestry and Agroforestry, Shchuchinsk, Kazakhstan

Sergey Zalesov, PhD in Agriculture, professor, Ural State Forest Engineering University, Ekaterinburg, Russia

Zhumatay Suyundikov, PhD Candidate in Agriculture, Republican state enterprise “Zhasyl Aimak”, Nur-Sultan, Kazakhstan

Аннотация: Береза повислая (Betula pendulа Roth.) является главной породой при искусственном лесоразведении в подзоне сухой типчаково-ковыльной степи Северного Казахстана. Целью исследований являлся поиск древесной породы для искусственного лесовосстановления на участках березовых насаждений, пораженных бактериальной водянкой. Выбор данного вида обусловлен тем, что из основных пород лесообразователей береза повислая является единственным аборигенным видом в районе исследований и создает здесь естественные колки. На темно-каштановых лесопригодных почвах искусственные березовые древостои в возрасте 46 лет достигают запаса 267 м3/га. Однако в последние десятилетия в березовых насаждениях наблюдается разрастание очагов бактериальной водянки. Особо следует отметить, что зараженные бактериальной водянкой деревья утрачивают способность к вегетативному возобновлению и на месте высокопродуктивных насаждений формируются редины и пустыри. Поскольку лиственные породы подвержены заражению бактериальной водянкой, нами предлагается на образовавшихся вырубках, прогалинах и пустырях создавать искусственные насаждения из лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.). Указанная древесная порода более устойчива к засолению почвы, чем сосна обыкновенная и не уступает сосне и березе в росте на темно-каштановых почвах. Кроме того, при оценке влияния густоты искусственных березовых насаждений на их запас нельзя не учитывать повышенную мозаичность почв в районе исследований.

Summary: Drooping birch (Betula pendula Roth.) is the main species for artificial afforestation in the subzone of the dry fescue-feather grass steppe of Northern Kazakhstan. The aim of the research was to search for tree species for artificial reforestation in areas of birch plantations affected by bacterial dropsy. The choice of this species is due to the fact that of the main species of forest-forming species, the dangling birch is the only native species in the research area and creates natural splits here. On dark chestnut forest suitable soils, artificial birch stands at the age of 46 reach a reserve of 267 m3/ha. However, in recent decades, growth of foci of bacterial dropsy has been observed in birch stands. It should be specially noted that trees infected with bacterial dropsy lose the ability to vegetatively renew and in the place of highly productive plantings, grasslands and wastelands are formed. Since deciduous species are susceptible to infection by bacterial dropsy, we propose to create artificial stands from Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) On the formed clearings, glades and wastelands. The specified tree species is more resistant to soil salinization than ordinary pine and is not inferior to pine and birch in growth on dark chestnut soils. In addition, when assessing the effect of the density of artificial birch plantations on their stock, one cannot ignore the increased mosaicity of soils in the study area.

Ключевые слова: искусственное лесоразведение, подзона сухой типчаково-ковыльной степи, береза повислая, лиственница сибирская, бактериальная водянка.

Keywords: artificial afforestation, subzone of dry fescue-feather grass steppe, drooping birch, Siberian larch, Bacterial dropsy.

Введение

Наблюдающееся в последние десятилетия изменение климата в аридных условиях оказывает отрицательное влияние не только на рост древостоев за счет повышенной транспирации при недостатке влаги, но и за счет развития инфекционных болезней и вредителей в ослабленных древостоях. В частности, во многих регионах резко увеличились очаги бактериальной водянки [1-3]. Бактериальные болезни лесных пород ввиду  специфичности возбудителей играют особую роль в патогенезе при усыхании малонарушенных насаждений, лесных культур, лесных полос, отдельных видов древесных пород, семенного, посадочного материала, охватывая разные виды одного рода [4, 5]. Несмотря на широкую экологическую амплитуду, береза очень чувствительна не только к вредителям леса, но и к различным систематическими функциональным группам мико- и микроорганизмов [6, 7]. Рядом авторов установлено, что возбудителей бактериальной водянки переносят стволовые вредители, а степень зараженности данной болезнью обусловлена возрастом древостоев, особенностями лесорастительных условий и т.д. [8-10]. Приведенные факты обуславливают необходимость поиска путей минимизации ущерба и замены традиционных главных пород при искусственном лесовосстановлении на интродуценты, более устойчивые к инфекции.

К сожалению, несмотря на расширение очагов бактериальной водянки в березовых насаждениях Северного Казахстана, в научной литературе практически отсутствуют рекомендации по проведению лесоводственных и лесокультурных мероприятий на их территориях. Последнее предопределило направление наших исследований.

Методология

Целью исследований являлся поиск древесной породы для искусственного лесовосстановления на участках березовых насаждений, пораженных бактериальной водянкой.

Объектом исследований служили искусственные березовые, лиственничные и смешанные насаждения, произрастающие на территории республиканского государственного предприятия (РГП) на праве хозяйственного ведения «Жасыл Аймак». Указанное предприятие расположено в степной зоне, подзоне сухой типчаково-ковыльной степи.

Климат района исследований резко континентальный со значительным дефицитом влажности, суровыми малоснежными и продолжительными зимами, резкими сменами температур в течение суток. Сильные ветры зимой сдувают снег с открытых элементов ландшафта, способствуя глубокому промерзанию почвы и поверхностному стоку в период таяния снега. Среднегодовая сумма осадков составляет 300 мм, при этом несмотря на то, что в летний период выпадает до 70% осадков, испаряемость намного превышает поступление влаги в почву.

Засушливые периоды часто сопровождаются суховеями и пыльными бурями. К недостаткам климата относятся также поздние весенние и ранние осенние заморозки, создающие опасность повреждения побегов и генеративных органов. Кроме того, при недостаточной влагозарядке в малоснежные зимы при сильных морозах происходит вымерзание тканей у древесных растений, плохо подготовившихся к зиме.

Разнообразие форм рельефа оказывает существенное влияние на формирование типов и разновидностей почв. Зональными почвами района исследований являются темно-каштановые. Однако широкое распространение получили также лугово-каштановые, лугово-болотные солонцы и солончаки. Последнее предопределило не только мозаичность, но и доминирование нелесопригодных почв.

Специфика почвенно-климатических условий предопределила тот факт, что в районе исследований естественно произрастают из древесных видов лишь березы повислая (Betula pendula Both.) и пушистая (B. pubescens Ehrh.) При проведении исследований использовался метод пробных площадей (ПП), которые закладывались в соответствии с широко известными апробированными методиками [11, 12].

С ухудшением лесорастительных условий густота лесных культур резко снижается за счет отпада и, в конечном счете, формируются изреженные искусственные насаждения.

Результаты и обсуждение

Выполненные исследования показали, что на долю березняков приходится 31,2% покрытой лесной растительностью площади. В отличие от большинства других видов древесных пород береза имеет как естественное (рис. 1), так и искусственное происхождение (рис. 2).

Искусственные березовые насаждения на темно — каштановых лесопригодных почвах характеризуются достаточно высокой производительностью (Табл. 1).

Материалы таблицы 1 свидетельствуют, что таксационные показатели искусственных березовых насаждений в значительной степени зависят от густоты древостоев, что  наглядно прослеживается в 15-летних искусственных березовых насаждениях. Так, если при густоте древостоя 1358 шт./га его запас не превышает 5,3 м3/га, то при густоте 4800 шт./га запас достигает 84,0 м3/га. Последнее, на наш взгляд, объясняется высокой конкуренцией лесным культурам со стороны  живого напочвенного покрова при их малой густоте. В загущенных искусственных насаждениях, напротив, высокая сомкнутость крон препятствует разрастанию травянистой растительности.

Кроме того, при оценке влияния густоты искусственных березовых насаждений на их запас нельзя не учитывать повышенную мозаичность почв в районе исследований. С ухудшением лесорастительных условий густота лесных культур резко снижается за счет отпада и, в конечном счете, формируются изреженные искусственные насаждения.

В целом можно отметить, что береза повислая правильно была выбрана в качестве главной породы, поскольку на лесопригодных почвах она способна создавать искусственные насаждения, достигающие в 46-летнем возрасте запаса 266,5 м3/га. Снижение запаса, как правило, объясняется ухудшением лесорастительных условий и, как следствие этого, повышенным отпадом [13, 14]. Снижению запасов березовых древостоев во многом способствуют болезни и вредные насекомые [15-17].

Учитывая быстрый рост березы повислой, данная древесная порода широко используется при создании двухприемных лесных культур [18]. При этом вначале создаются рядовые посадки березы повислой из 6-ти рядов полосами в 24 м с оставлением полос аналогичной ширины, где лесные культуры  не создаются. Оставляемые полосы служат накопителями влаги и способствуют повышению сохранности лесных культур первой очереди. После того как деревья березы в высаженных рядах сомкнутся  в полосах накапливающих влагу, создаются более благоприятные условия произрастания, чем в открытой степени.  Последнее используется для создания в них лесных культур второй очереди или второго приема из более ценных древесных пород дуба черешчатого, ели, плодовых растений. Таким образом,  создание лесных культур первой очереди из березы повислой, способствует в дальнейшем введению других  древесных видов, а, следовательно, увеличению биологического разнообразия.

Ориентация на дальнейшее расширение площади искусственных и естественных березовых насаждений сопряжена с определенными опасениями. Последнее связано с интенсивным разрастанием во второй половине XX столетия очагов бактериальной водянки. С середины 70-х годов указанного столетия крупные эпифитотии бактериальной водянки зафиксированы на территории Украины [19], Польши [20], России [21, 22], Белоруссии [23].

Известно [24], что климатические изменения являются ведущим фактором нарушения существующего равновесия в биогеоценозах. Изменения в характере погоды, являясь неблагоприятными для одних видов (например, для древесных растений), ведущих к их ослаблению, будут чрезвычайно полезны для других (например, для вредителей и болезней). Не только за счет того, что они непосредственно более благоприятны для процессов роста и развития патогенных организмов, но и за счет снижения устойчивости хозяев. Засуха отмечается как основная угроза для лесов планеты. В частности, установлен 5% рост усыхания бореальных лесов Канады из-за водного стресса, вызванного региональным потеплением климата [25].

Изменения климата и другие негативные факторы природного и антропогенного воздействия на березовые насаждения привели в последнее десятилетия к тому, что площадь очагов бактериальной водянки превысила в Курганской области на 100 тыс. га, в Челябинской – на 60 тыс. га [21]. Действуют очаги бактериальной водянки в березняках Башкортостана на площади 1,4 тыс. га, в Калужской области на площади 300 га, а также в Брянской, Московской, Оренбургской, Свердловской, Омской, Новосибирской областях и в Алтайском крае [26]. По данным Ю.Н. Гниненко [27] болезнь широко распространена в березняках степной и лесостепной зон Зауралья, Северного Казахстана и Западной Сибири.

Исследования, проведенные сотрудниками Казахского НИИ защиты растений на территории Государственного национального природного парка «Кокшетау» [28] в 2006 г., показали, что березовые леса повсеместно поражены «бактериальной водянкой».

Установлено, что заболеванию подвержены деревья всех возрастов от 10 до 90 лет, а также подрост 3-5 лет. Сильные очаги болезни зафиксированы в насаждениях березы на повышенных элементах рельефа и на склонах, а также в сосняках, где береза является сопутствующей породой. Степень поражения на отдельных участках достигала 71%. Особенно сильно были поражены болезнью искусственные березовые насаждения.

Болезни подвергаются все ткани дерева – кора, луб, древесина. При сильном поражении болезнь охватывает значительную часть древесины, отмечается побурение и размягчение тканей. Оставленные на корню погибшие деревья березы оказываются к осени в сильной степени отработанными березовой губкой (Piptoporus betulinus) и обычно на всем протяжении ствола имеют плодовые тела грибов.

Массовая гибель деревьев березы при бактериальной водянке вызывает необходимость вырубки пораженных деревьев. Однако, несмотря на то, что береза повислая достаточно успешно возобновляется вегетативным способом, восстановление на вырубках сплошной санитарной рубки не наблюдается. Аналогичный факт был зафиксирован Гниненко с соавторами [26] при обследовании вырубок сплошных санитарных рубок при зимней заготовке древесины в березняках Калужской области, пораженных бактериальной водянкой. Особо следует отметить, что даже зафиксированные на отдельных пнях порослевины погибают в первой половине лета. Другими словами, в очагах бактериальной водянки рассчитывать на естественное лесовосстановление березой не приходится. На участках выборочных санитарных рубок формируются редины, а на участках сплошных санитарных рубок – пустыри. В результате территории бывших высокопродуктивных березовых насаждений, выращенных на лесопригодных почвах, на долгие годы исключаются из активного лесопользования (рис. 3).

Создание на вышеуказанных участках (вырубки, пустыри, редины) лиственных насаждений проблематично, поскольку бактериозы характерны для различных лиственных пород. В частности, в Краснодарском крае от бактериоза сильно страдают дубравы. Зафиксированы случаи массового усыхания осины (Populus tremula L.) на территории степной и лесостепной зон в очагах бактериальной водянки березы [26].

Выполненные исследования показали, что на лесопригодных и относительно — лесопригодных почвах достаточно успешно произрастает лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.) (рис. 4).

Материалы Таблицы 2 свидетельствуют, что лиственница сибирская не уступает в росте сосне обыкновенной и березе повислой.

На ПП-5 четыре ряда березы повислой произрастают с одним рядом лиственницы сибирской, а на ПП-37 четыре ряда сосны обыкновенной соседствуют с рядом лиственницы сибирской. При этом если на ПП-37 отпад сосны обыкновенной и лиственницы сибирской практически отсутствовал, то на ПП-5 отпад по березе существенно превысил таковой у лиственницы сибирской. Другими словами, отпад по березе на 16% выше такового у лиственницы сибирской.

В 17-летних культурах лиственница обильно плодоносит (рис. 5), что позволяет надеяться на появление естественного возобновления данной породы в искусственных насаждениях.

Указанные обстоятельства позволяют предложить лиственницу сибирскую в качестве альтернативной главной древесной породы в очагах бактериальной водянки березы, а также при создании искусственных насаждений при лесоразведении на территории Северного Казахстана.

Выводы

Искусственные березовые насаждения на темно-каштановых почвах в подзоне сухой типчаково-ковыльной степи Северного Казахстана в 46-летнем возрасте могут достигать запаса 267 м3/га. Изменение климата в сторону повышения аридности увеличило вероятность разрастания очагов бактериальной водянки. Деревья березы, зараженные бактериальной водянкой, погибают в течение года и не дают вегетативного возобновления. После проведения санитарных рубок в очагах бактериальной водянки целесообразно создание лесных культур лиственницы сибирской. Лиственница сибирская на темно-каштановых лесопригодных почвах в подзоне сухой типчаково-ковыльной степи Северного Казахстана превышает по солеустойчивости сосну обыкновенную, а по производительности – сосну обыкновенную и березу повислую.

Литература

  1. Tatarintsev A.I. Ecological-coenotic characteristics of the bacterial dropsy infection rate in birch forests in the southern part of Middle Siberia (Krasnoyarsk group of areas) // Contemporary Problems of Ecology. 2014. Vol. 7. Issue 2. P. 221-227.
  2. Akatov V.V. Compensation reactions to the reduction of density of dominants in forest stands of the Western Caucasus // Contemporary Problems of Ecology. 2015. Vol. 8. Issue 4. P. 431-439.
  3. Черпаков В.В. Лиственные породы России и ближнего зарубежья, поражаемые бактериальной водянкой // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2017. №47. С. 173-178.
  4. Черпаков В.В. Бактериальные болезни лесных пород в патологии леса // Известия С.-Петерб. лесотехн. акад. 2012. Вып. 200. С. 292-303.
  5. Ma B., Hibbing M.E., Kim H.-S. et al. Host range and molecular phylogenies o the soft rot enterobacterial genera Pectobacterium and Dickeya // Phytopathology. 2007. Vol. 97. P. 1150-1163.
  6. Швец М.В. Бактериальная водянка березы повислой (Betula Pendula Roth.) в житомирском полесье Украины // Лесной журнал. 2017. №4. С. 84-94.
  7. Мешкова В.Л., Кошеляева Я.В. Санитарное состояние березы повислой (Betula Pendula Roth.) в различных лесорастительных условиях левобережной лесостепи Украины // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2017. Вып. 220. С. 155-168.
  8. Шелухо В.П., Сидоров В.А. Бактериальная водянка березы и эффективность мероприятий по борьбе с ней в насаждениях зон смешанных и широколиственных лесов. Брянск: БГИТА, 2009. 117 с.
  9. Tatarintsev A.I., Skripalshcikova L.N. Ecological and Phytopathological Status of Birch Stands on the Territory of Krasnoyarsk Group of Districts // Siberian Journal of Forest Science. 2015. №2. Р. 8-19.
  10. Shink B., Ward J.C., Zeikus G. Microbiology of Wetwood RoleofAnaerobic Bac-terial Populations in Living Trees //Journal of Gneral Microbiology. 1981. Vol. 123. P. 313-322.
  11. Бунькова Н.П., Залесов С.В., Зотеева Е.А., Магасумова А.Г. Основы фитомониторинга. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2011. 89 с.
  12. Данчева А.В., Залесов С.В. Экологический мониторинг лесных насаждений рекреационного назначения. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2015. 152 с.
  13. Залесов С.В., Азбаев Б.О., Белов Л.А., Суюндиков Ж.О., Залесова Е.С., Оплетаев А.С. Использование показателя флуктуирующей асимметрии березы повислой для оценки ее состояния // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 5.
  14. Залесов С.В., Белов Л.А., Залесова Е.С., Оплетаев А.С., Суюндиков Ж.О. Надземная фитомасса искусственных березовых насаждений в санитарно-защитной зоне г. Астаны // Аграрный вестник Урала. 2014. № 9(127). С. 68-71.
  15. Sveinbjörnsson B., Sonesson M., Nordell O.K., Karlsson S.P. Performance of Mountain Birch in Different Environments in Sweden and Iceland: Implications for Afforestation // Forest Development in Cold Climates. Boston, MA: Springer, 1993. Р. 79-88.
  16. Otoda T., Sakamoto K., Hirobe M., Undarmaa J., Yoshikawa K. Influences of anthropogenic disturbances on the dynamics of white birch (Betula platyphylla) forests at the southern boundary of the Mongolian forest-steppe // Journal of Forest Research. 2013. Vol. 18. Issue 1. Р. 82-92.
  17. Wielgolaski F.E., Karlsson P.S., Neuvonen S., Thannheiser D., Tømmervik H., Gautestad A.O. The Nordic Mountain Birch Ecosystem — Challenges to Sustainable Management // Plant Ecology, Herbivory, and Human Impact in Nordic Mountain Birch Forests. Berlin, Heidelberg: Springer, 2015. Р. 343-356.
  18. Залесов С.В., Азбаев Б.О., Данчева А.В., Рахимжанов А.Н., Ражанов М.Р., Суюндиков Ж.О. Искусственное лесоразведение вокруг г. Астаны // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 4.
  19. Гвоздяк Р.И., Яковлева Л.М. Бактериальные болезни лесных древесных пород. К.: Наукова думка, 1979. 244 с.
  20. Kochler W. Zarys hylopatologii. Warszawa, 1978. 406 p.
  21. Гниненко Ю.И., Безрученко А.Я. Бактериальная водянка в березняках Южного Зауралья и Северного Казахстана // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. 1983. № 1. С. 77-79.
  22. Обзор санитарного и лесотипологического состояния лесов России за 2002 год. Пушкино: ВНИИЛМ, 2003. 112 с.
  23. Федоров Н.И., Ковбаса Н.П., Ярмолович В.А. Бактериальная водянка березы – опасное заболевание // Лесное и охотничье хозяйство, 2004. № 4. С. 15-17.
  24. Павлов И.Н., Кулаков С.С., Евдокимова Л.С., Кудрявцев О.А., Перцовая А.А. Образование и затухание очагов куртинного усыхания сосны обыкновенной в результате воздействия Armillaria borealis marxm. And Kophonen (Сообщение 1. Эдафические закономерности) // Хвойные бореальные зоны. Теоретический и научно-практический журнал. Т. XXX, № 3-4. Красноярск, 2012. С. 234-246.
  25. Birdsey R., Pan Y. Affiliations Corresponding author // Nature Climate Change. 2011. P. 444-445.
  26. Гниненко Ю.И., Жуков А.М., Ахметшин Ф.Н., Шеховцов В.П. Эпифитотия бактериальной водянки березы в лесах Европейской части России в начале XXI века // Леса, лесной сектор и экология Республики Татарстан: Сб. науч. статей. Вып. 2. Казань: Казанский гос. ун-т им. В.И. Ульянова — Ленина, 2006. С. 80-84.
  27. Гниненко Ю.И. Бактериальная водянка в березняках Северного Казахстана // Фитонциды. Бактериальные болезни растений. Ч. 2. Киев: Наукова думка. 1985. С. 78-79.
  28. Исин М.М., Кокуров К.А. Бактериальное заболевание березы // Современное состояние лесного хозяйства и озеленения в Республике Казахстан: проблемы, пути их решения и перспективы. Алматы, 2007. С. 191-195.