Экологическая и фитосанитарная оценка лесорастительных условий древостоев на территории лесной опытной дачи ргау-мсха имени к.а. тимирязева
На правах рукописи
Смирнова Оксана Геннадьевна ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ФИТОСАНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ДРЕВОСТОЕВ НА ТЕРРИТОРИИ ЛЕСНОЙ ОПЫТНОЙ ДАЧИ РГАУ-МСХА имени К.А. ТИМИРЯЗЕВА Специальность 06.01.07. - защита растений 03.02.08. - экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Москва - 2010
Работа выполнена на кафедре лесоводства Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А. Тимирязева.
Научный консультант: доктор биологических наук профессор Наумов Владимир Дмитриевич
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Перевертин Кирилл Александрович доктор биологических наук, доцент Гриценко Вячеслав Владимирович
Ведущая организация: Московский государственный университет леса
Защита состоится «23» апреля 2010 г. в 1300часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.04 при Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва ул., д. 49, Ученый совет РГАУ-МСХА имени К.А.
Тимирязева.
С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ – МСХА имени К.А.
Тимирязева.
Автореферат разослан «23» марта 2010 г.
и размещен на сайте университета www.timacad.ru
Ученый секретарь диссертационного совета Р.И. Словцов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Зелёные насаждения выполняют важнейшие почвозащитные, рекреационные экологические и санитарно-гигиенические функции. В этой связи всё больше возрастает роль зеленых объектов, расположенных на территории городов. На основании данных роста и развития древесных пород, произрастающих на таких объектах, можно получить информацию об изменениях состояния экосистем за длительный период времени.
Разнообразие породного состава и структуры древостоя, длительное произрастание и отсутствие оборота рубки делает Лесную опытную дачу (ЛОД) уникальным объектом для проведения исследований, связанных с лесоведением, а также состоянием насаждений, подроста и подлеска в условиях города.
Большое значение на территории Леной опытной дачи имеют лесопатологические исследования. При этом, в условиях мегаполиса следует учитывать неинфекционные болезни и инфекционные болезни, а также сопряженность между ними. Последнее вызвано влиянием урбанизированной среды, ослабляющей иммунитет древостоев и тем самым облегчающей внедрение патогенов в ткани растения. В различные годы были отмечены поражения дуба грибами-трутовиками Laetiporus sulphureus и Phellinus igniarius, наличие на березе таких грибов, как Fomes fomentarius и Piptoporus betulinus (Нестеров Н.С., 1933, 1960;
Тимофеев В.П., 1947, 1966). Наличие и встречаемость древоразрушающих трутовых грибов и мхов, а также лишайников и видов весенних травянистых растений – важные показатели жизнеспособности древостоя и устойчивости фитоценоза в урбанизированных условиях существования. В этой связи, наша работа направлена на получение экологического обоснования защитных мероприятий против трутовых грибов – наиболее частых патогенов древесных пород на территории ЛОД. Актуальность исследования данного лесного массива обусловлена еще и повышенными антропогенной нагрузкой и уровнем урбанизации, сложившимися в Москве, и в частности, в Северном округе, на территории которого расположена ЛОД. В этой связи встает важная научно прикладная проблема, связанная с изучением адаптационного потенциала ЛОД.
Цель работы – провести структурную, экологическую и фитосанитарную оценку древостоев и обоснование комплекса лесозащитных мероприятий против неинфекционных и инфекционных болезней на территории ЛОД.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи.
На основе использования данных космического снимка и почвенно таксационных описаний основных структурных характеристик фитоценоза территории ЛОД.
1. Применить методы визуального дешифрирования космического снимка для оценки состава и состояния древостоя, группирования выделенных изображений участков для последующего таксационного описания и почвенных исследований.
2. Изучить уровень биоразнообразия древесных пород в кварталах территории ЛОД.
3. На основе почвенно-таксационных описаний временных пробных площадей изучить взаимосвязь между составом древостоя и особенностями почв для выявления влияния основных древесных пород на свойства почв.
4. Провести сравнительный ретроспективный анализ результатов проведенного таксационного описания с данными предшествующих таксационных описаний для изучения изменения состава древостоев.
На основе использования данных маршрутного обследования территории для получения экологической и фитосанитарной оценки состояния древостоев на территории ЛОД.
5. Выявить влияние экологических факторов, вызывающих неинфекционные болезни древостоев.
6. Изучить степень пораженности древесных пород ксилотрофными паразитами.
7. Обосновать назначение и комплекс лесозащитных мероприятий древостоев.
Положения, выносимые на защиту.
1. Использование данных визуального дешифрирования космического снимка в условиях мегаполиса.
2. Информативность применения биоиндикационных методов – на основе анализа данных по лихеноиндикации и флоре весеннецветущих растений для выявления влияния экологических факторов, вызывающих неинфекционные болезни древостоев в условиях мегаполиса.
3. Пространственная неоднородность санитарного состояния древостоев и их пораженности стволовыми гнилями на фоне напряженной экологической обстановки в условиях мегаполиса.
4. Комплекс лесозащитных мероприятий на территории ЛОД.
Научная новизна. Впервые для территории ЛОД использован метод визуального дешифрирования космического снимка для оценки состава и состояния насаждений (Сухих В.И., 2005;
Bartholome E. and Belward A.S., 2005). В условиях мегаполиса исследована этиология и вредоносность стволовых гнилей березы, выявлена взаимосвязь между экологическими и фитосанитарными характеристиками древостоев.
Практическая ценность работы. На основе мониторинговых экологических и фитосанитарных исследований обоснована комплексная система и экологизация лесозащитных мероприятий, направленная на сохранение древостоев ЛОД.
Апробация работы. Результаты работы докладывали на шести конференциях: ежегодной декабрьской научной конференции РГАУ-МСХА 2002, 2003, 2009 года (Москва РГАУ-МСХА);
«Влияние природных и антропогенных факторов на социоэкосистемы» Рязань, февраль 2003 год;
Международной научной конференции «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации» Ростов-на-Дону, апрель 2006 год;
ежегодной конференции молодых ученых РГАУ-МСХА, март 2009 год (Москва РГАУ-МСХА).
Публикации. Основные результаты исследований представлены в шести публикациях, одна из них – в журнале, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 174 страницах машинописного текста. Содержит введение, обзор литературы, экспериментальную часть, выводы, практические рекомендации, список литературы (194 наименований, из них 25 иностранных) и одно приложение.
Включает 46 таблиц и 75 рисунков.
Участие в работе. Работа выполнена непосредственно соискателем и представляет собой завершенный научный труд. Автор благодарит своего научного руководителя декана факультета почвоведения, агрохимии и экологии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева д.б.н. профессора кафедры почвоведения Наумова В.Д. за планирование исследований и обсуждение полученных результатов.
Содержание работы Введение Одним из уникальных объектов, располагающихся в центре г. Москва является комплексный заказник Лесная опытная дача Российского государственного аграрного университета – РГАУ МСХА имени К.А. Тимирязева, на которой имеются участки, занятые древесными породами искусственного и естественного происхождения. Комплексные мониторинговые таксационные, почвенные и экологические исследования, изучение динамики санитарного состояния древостоев, их пораженность болезнями и вредителями позволяют оценить современное состояние древостоев ЛОД, выявить характер изменения фитоценозов в условиях урбанизированной среды и наметить комплекс лесозащитных мероприятий для оздоровления фитосанитарной ситуации.
1. Обзор литературы В главе рассматривается экологическая оценка состояния городской среды на территории ЛОД РГАУ-МСХА. Отмечается, что настоящее время на территории г.
Москвы возрастает интенсивность процессов урбанизации (Кучерявый В.А., 1991;
Шевцов А.Н., 2008). Рассматривается использование аэро- и космических фотоснимков для экологической оценки среды (Сухих В.И., 1979;
Горожанкина С.М., Константинов В.Д., 1987). Анализируются особенности почвенного покрова территории ЛОД и влияние древесных растений на свойства почвы (Наумов В.Д., Поляков А.Н., 2009). Отмечается, что для биоиндикации состояния (химического загрязнения) лесных экосистем, прежде всего, используют лихеноиндикацию (Trass H., 1973;
Шапиро И.А., 1991;
Малышева Т.В., 2000). По данным таксации 1987 г. анализируется лесопатологическое состояние насаждений ЛОД.
Отмечается, что для защиты насаждений проводили санитарные рубки.
Рассматривается характеристика флористических и геоботанических исследований, проводимых на территории ЛОД (Чичев А.В. и др., 2003).
2. Объект и методы исследований Объект исследований. ЛОД расположена в южной части склона Клино Дмитровской гряды, по рельефу представляет собой моренную холмистую равнину, сложенную валунным суглинком. Географические координаты ЛОД – 55о 50 северной широты и 37о 14 восточной долготы. Площадь ЛОД составляет 248,7 га. По природным условиям она входит в подзону смешанных хвойно широколиственных лесов. По почвенно-географическому районированию территория ЛОД входит в Европейско-Западно-Сибирскую таежно-лесную область, таежно-лесную зону, подзону дерново-подзолистых почв южной тайги, в фацию умеренных промерзающих почв, Среднерусскую провинцию (Наумов В.Д.
и др., 2001;
Наумов В.Д., Поляков А.Н., 2009).
Методы исследований. Нами была проведена комплексная оценка территории ЛОД РГАУ-МСХА. Были применены методы визуального дешифрирования многозонального космического снимка ЛОД МСХА ИСЗ Landsat 2002 г., с разрешением 28 м. (предоставлен ГНУ Почвенным институтом им. В.В. Докучаева), анализировали изображение зеленой части спектра (0,5-0, мкм), в сочетании с полевыми исследованиями на ключевых участках. Провели выявление дешифровочных признаков на космическом снимке ЛОД, сопоставление полученных данных с данными таксационных описаний временных пробных площадей, а также с планом последнего лесоустройства 1987 г. Для описания типов изображения использовали фотометрические признаки изображения: зернистость, цвет участка, размер и цвет пятен. Выделенные на космическом снимке контуры были перенесены на карту ЛОД масштаба 1:10000.
В 2003-2007 гг. было проведено почвенное обследование в пределах групп типов изображения, выделенных на космическом снимке.
При таксационном описании древостоев ЛОД применили метод ключевых участков (Дедю И.И., 1989). На выделенных контурах в 2003-2005 гг. было произведено обследование 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, частично в 10 и 11 кварталов, заложено 109 временных пробных площадей-квадратов, площадью 100 м2. Использовали методы таксационного описания (Поляков А.Н., 1998).
Во время камеральных работ для видов деревьев и кустарников подсчитывали следующие индексы видового разнообразия (Дедю И.И., 1989).
Индекс Шеннона – для определения степени информированности (упорядоченности) системы, Индекс Глисона – индекс видового разнообразия, означающий отношение общего числа видов к числу особей в биогеоценозе, Индекс Нордхагена, Индекс Жаккара – для оценки изменения встречаемости древесных пород в различные периоды времени. Индекс видового сходства Серенсена – для сравнения степени видового сходства биоценозов.
Было выполнено маршрутное обследование 31 точки наблюдения (рис. 1), с применением метода ключевых участков (Дедю И.И., 1989).
Для выявления влияния экологических факторов, вызывающих неинфекционные болезни древостоев в 2003-2007 гг. учитывали следующие характеристики: встречаемость людей в точках обследования (рекреационная нагрузка), эпиксильных лишайников, водорослей (загрязнение воздуха) и видов травянистых растений (общее влияние урбанизации).
Рисунок 1.
Схема маршрутного обследования территории ЛОД Оценку рекреационных показателей проводили в будние и праздничные дни в мае-июле 2006 г. по методике В.А. Бухтоярова, О.Д. Цыплаковой (1984) в соответствии со шкалами, приведенными в Проекте организации и ведения лесного хозяйства…(1988).
Встречаемость видов эпиксильных лишайников, водорослей определяли как процент покрытия на древесных породах: обильно-5 (50%), часто-4 (25 50%), умеренно-3 (6-25%), редко-2 (3-5%), единично-1 (1-2%).
Встречаемость видов травянистых растений определяли в соответствии с классификациями (Стольберг Ф.В., 2000;
Richardson et al., 2000;
Панасенко Н.Н., 2003;
Чичев А.В., 2004), проводили разделение видов весеннее-цветущих растений на группы лесных и синантропных видов (антропофиты, апофиты).
При определении фитосанитарных характеристик выявляляли пораженность древостоев эпиксильными грибами и мхами, а также категории санитарного состояния деревьев. Встречаемость эпиксильных мхов определяли по аналогичной шкале определения встречаемости лишайников и водорослей.
Выявляли количество плодовых тел видов эпиксильных грибов (шт./ствол), переводили в баллы встречаемости: обильно-5 (30), часто-4 (15-30), умеренно- (6-14), редко-2 (3-5), единично-1 (1-2).
Дополнительно диагностировали основные болезни листвы, некрозно раковые заболевания деревьев, а также отмечали их пораженность насекомыми вредителями (на стволах и листве).
Для определения категории санитарного состояния деревьев использовали интегральную шести-балльную оценку состояния деревьев по визуальным признакам (густоте и цвету кроны, наличию и доле усохших ветвей, состоянию коры и др.): 1 – без признаков ослабления;
2 – ослабленные;
3 – сильно ослабленные;
4 – усыхающие;
5 – сухостой текущего года;
6 – сухостой прошлых лет (Лесное хозяйство…, 2002).
Ранговый корреляционный анализ полученных данных проводили по Н.А.
Плохинскому (1961) посредством программы EXCEL 2003. Значимость ранговых коэффициентов корреляции r определяли на основе критерия достоверности t при Р0,95 и Р0,99. Кластерный анализ данных проводили по методу Варда на основе Эвклидовых дистанций в программе STATISTICA 7.0.
3. Результаты исследований 3.1. Структурная характеристика древостоев на основе дешифрирования космического снимка и анализа почвенно-таксационных описаний территории ЛОД В данном разделе представлены результаты по дешифрированию космического снимка ИСЗ Landsat для комплексной оценки насаждений, а также почв вне постоянных пробных площадей.
Особенности дешифрирования космического снимка растительности ЛОД. В результате работы с космическим снимком ЛОД обнаружили следующие особенности изображения: встречается крупная, средняя и мелкая зернистость;
если зернистость не была выражена, а участок представлял собой ряд размазанных пятен, то его относили к группе без зернистости;
цвета разделились в зависимости от их яркости (темные, светлые) и сочетаемости с другими цветами;
выделяли цвет пятен и общий тон участка. Космический снимок был разделен на участки, различающиеся по типам изображения (зернистости, общему тону участка, размеру и цвету пятен), в результате чего выделили 42 контура. Объединили отдельные контуры в восемь групп по однородным типам изображения. В пределах каждого контура заложили временные пробные площади, на которых производили исследование древостоя и его состояния, а также в типичных местах заложили почвенные разрезы для определения типов почв. Анализ космического снимка ИСЗ Landsat ЛОД и результатов полевого обследования территории ЛОД показал, что на наличие преобладающих пород указывает характер зернистости, общий тон участка, цвет и размер пятен, на сомкнутость крон – характер зернистости и цвет пятен, на наличие тропиночной сети – цвет пятен.
Сопоставление данных дешифрирования контуров и выполненных почвенно-таксационных описаний временных пробных площадей территории ЛОД. На выделенных контурах были заложены временные пробные площади (111 п.п.), определен породный состав, а также состояния и степени антропогенной нагрузки. Полученные данные сопоставили с особенностями изображения выделенных групп, сгруппировали в сводную таблицу (табл. 1).
При анализе космического снимка выделили дешифровочные признаки, которые были подтверждены при экстраполяции их на другую часть лесного массива ЛОД. Так, сосна определяет наличие в больших количествах участков и пятен бурого цвета, а также в некоторых случаях общий бурый тон участка.
Смазанные зеленые пятна обусловлены наличием березы. Лиственница видна в виде смазанных зеленых и светло-зеленых пятен. Присутствие темно-зеленых и бурых пятен объясняется наличием дуба. Лиственные породы образуют участки с различным сочетанием тонов, а также пятнистость светло-зеленого, серо-зеленого и зеленого цвета. Присутствие на участках зеленых крупных пятен объясняется наличием на контуре большого количества дуба. Участки без древесной растительности или с небольшой сомкнутостью крон (10-30 %), а также развитая тропиночная сеть и вытоптанные поляны отражаются на снимке как чередование светло-зеленых, желтых и темных участков. Различная степень зернистости определяется наличием хвойных и лиственных пород в составе (средняя зернистость), дубов и произрастанием деревьев группами, лиственных пород, таких как липа, береза (мелкая зернистость). На снимке выделяются участки без зернистости со смазанными пятнами, что можно объяснить большой сомкнутостью крон, а также присутствием лиственницы или березы.
Наши данные подтверждают отмеченные ранее особенности фото изображений лесных массивов (Горожанкина С.М., Константинов В.Д., 1987;
Калашников Е.Н. и др., 1987;
Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., 1991). В результате проведенных исследований подтвердилось соответствие между данными космического снимка и таксационными описаниями ЛОД. Это позволит, не проигрывая в точности, дополнять и заменять геоботанические изыскания.
Таблица Почвы выделенных однородных групп изображений Фактическая ситуация на контурах № Почвы группы Преобладающие Сомкнутость Наличие породы крон тропиночной сети Пд2-2/4лсМсп береза, дуб, 1 0,5 тропинки Почва среднедерновая средне- глубоко-подзолистая легкосуглинистая на моренной сосна супеси.
Пдг1-2/4лсМп Дерново-подзолистая слабодерновая средне-глубокоподзолистая грунтово 2 дуб 0,5-0,8 тропинки глееватая легкосуглинистая на моренном песке.
Пдг2-3/4сМлс 3 дуб, сосна 0,4-0,5 тропинки Дерново-подзолистая среднедерновая сильно-глубокоподзолистая грунтовоглееватая среднесуглинистая на моренном легком суглинке.
ПДГ2-2/4спМсп 4 сосна 0,3-0,5 нет Дерново-подзолистая среднедерновая средне-глубокоподзолистая, грунтовоглееватая супесчаная на моренной супеси.
ПДГ4-2/4лсМс 5 береза 0,5-0,6 нет Дерново-подзолистая глубокодерновая средне-глубокоподзолистая мелко грунтовоглееватая легкосуглинистая на моренном среднем суглинке.
Пд3-2/4лсМсп дуб, береза, 0,6-0,7, 6 нет сосна, липа 0,1 Почва мощнодерновая глубоко-подзолистая легкосуглинистая на моренной супеси.
Пд2-2/4спМп 7 лиственница 0,3-0,6 тропинки Дерново-подзолистая среднедерновая глубокоподзолистая супесчаная почва на мореном песке Пдг1-2/4лсМп 0,5-0,7, 8 сосна, дуб, липа тропинки Дерново-подзолистая слабодерновая средне-глубокоподзолистая грунтово 0,1-0, глееватая легкосуглинистая на моренном песке.
3.2. Оценка биоразнообразия и структурных взаимосвязей древостоев на территории ЛОД Анализ распределения индексов биоразнообразия дает возможность получить информацию, касающуюся степени разнообразия и упорядоченности древостоев с учетом их густоты. Для выявления структурных взаимосвязей древостоев применили ранговый корреляционный анализ.
Количественная оценка биоразнообразия древостоев. На территории ЛОД присутствует небольшое количество временных пробных площадей с повышенным значением индексов биоразнообразия. Наименьшее биоразнообразие выявили на пробных площадках во втором, третьем, шестом, седьмом, восьмом и десятом кварталах.
Использование индексов Шеннона и Глисона, на территории ЛОД показало, что они имеют сходные результаты. Анализ их распределения на территории ЛОД свидетельствует об ограниченном биоразнообразии, меньшем, чем в естественных ненарушенных лесных сообществах. Кроме того, получено свидетельство того, что территория ЛОД (включая большинство кварталов) характеризуется неравномерностью биоразнообразия, это отражают диаграммы (рис. 2, 3).
Неравномерное распределение видов древесных пород на территории ЛОД определяется не только их происхождением, но также и неравномерностью распределения подроста, рекреационной нагрузкой и ограниченным вводом интродуцированных видов.
Корреляционный анализ между характеристиками древостоя. С целью выявления взаимосвязей между характеристиками древостоя был проведен корреляционный анализ и построена корреляционная таблица. Было выявлено пять статистически значимых корреляционных взаимосвязей: прямая зависимость между густотой 2 яруса и густотой 1-2 ярусов (r=0,79±0,16);
прямая зависимость между густотой подроста и густотой 1-2 яруса, подроста и подлеска (r=0,97±0,17);
обратная зависимость между индексом Шеннона и густотой 1-2 яруса, подроста и подлеска (r=-0,57±0,16);
обратная зависимость между индексом Шеннона и густотой подроста (r=-0,68±0,17);
прямая зависимость между индексом Шеннона и густотой подлеска (r=0,57±0,16).
Взаимосвязи между густотой подроста, второго яруса и суммарной густотой 1-2 яруса, подроста и подлеска объясняются тем, что суммарная густота складывается из этих показателей и напрямую зависит от них. Обратная зависимость между индексом Шеннона и густотой 1-2 ярусов, подроста и подлеска, а также обратная взаимосвязь с густотой подроста связаны с тем, что индекс Шеннона определяется густотой древесных пород и числом их видов. С уменьшением густоты увеличивается и индекс Шеннона, так как количество видов практически не меняется.
Индекс Шеннона 2, значения индекса 1, 0, кварталы Рисунок 2. Диаграмма распределения индекса Шеннона по кварталам ЛОД Индекс Глисона 2, значения индекса 1, 0, кварталы Рисунок 3. Диаграмма распределения индекса Глисона по кварталам ЛОД В целом, количество хороших взаимосвязей было ограниченным. Это свидетельствует о том, что насаждения исследуемой территории находятся в неустойчивом состоянии.
3.3. Особенности почв под древесными насаждениями различного состава Для выявления связей между почвенными показателями и древесными породами, произрастающими в пределах восьми групп контуров, выделенных на космическом снимке, было выбрано четыре группы контуров, наиболее выделяющиеся среди остальных групп по породному составу преобладающих древесных пород. Были выбраны группы с преобладанием одной породы, а также одна группа со смешанным составом хвойных и лиственных пород (рис. 4-7).
рН Н2О Содержание гумуса, % А 30, 4,50 4,50 А1А 25,00 4, 4, 4,64 4, 4, 4, 20,00 А 4,55 4,70 4, 5,33 5,22 4, 15, В 4,40 4,50 4, 3, 3,87 10, 5,30 5, 5,10 ВС 4, А 2, 5, 5,30 5, 5,15 5, А 0, 0,92 С 0,41 0, 0 0, дуб сосна дуб, береза, лиственница дуб сосна дуб, береза, лиственница сосна, липа сосна, липа Рисунок 4. Рисунок 5.
Содержание гумуса в гумусово-элювиальном и элювиальном Величина актуальной кислотности горизонтов почв под горизонтах почв под насаждениями различного состава насаждениями различного состава Гидролитическая кислотность, Н г, мг-экв/100 г.
рН KCl А 25, 4, А1А 3,85 3, 3,70 30 А 20,00 13, 4,10 3, 3,82 3,95 А2 11, 15,00 10, 3,90 А 9, 3,80 3,75 3, 8, В 10,00 4,10 3, 3,50 2, 3,55 6, 6, В 10 7, 9, 4,15 4,11 ВС 4, 3, 5,00 6, 6, 4,00 4, 3, 3,85 5, 4,44 С 3, 3, С 0,00 дуб сосна дуб, береза, лиственница дуб сосна дуб, береза, лиственница сосна, липа сосна, липа Рисунок 6. Рисунок 7.
Величина обменной кислотности горизонтов почв под Гидролитическая кислотность горизонтов почв под насаждениями различного состава насаждениями различного состава Древесные породы оказывают влияние на физико-химические свойства почвы, в зависимости от почвенного горизонта (рис. 4-7). Так, дуб способствует повышению содержания гумуса и гидролитической кислотности в гумусово элювиальном горизонте, а также суммы обменных оснований в элювиальном горизонте и материнской породе. Под смешанными насаждениями, наблюдается наибольшее содержание гумуса и наименьшее значение гидролитической кислотности, суммы поглощенных оснований, а также степени насыщенности основаниями. Сосна понижает содержание гумуса в элювиальном горизонте, повышает гидролитическую кислотность и сумму обменных оснований в гумусово-элювиальном горизонте и материнской породе соответственно.
Лиственница, как и сосна, способствует понижению содержания гумуса и повышению суммы обменных оснований в элювиальном горизонте.
3.4. Изменение фитоценоза на территории ЛОД (1915-2005 гг.) Сравнили данные по встречаемости древесных пород в начале, середине и конце 20 века (Таксационное описание ЛОД ТСХА, 1915, 1935;
Проект организации и ведения лесного хозяйства…, 1988;
Поляков А.Н., 2001), а также в начале 21-го века (наши данные). На ЛОД выявили восемь видов древесных пород, присутствующих в составе насаждений постоянно: береза, вяз, дуб, ель, тополь, клен, лиственница, сосна. Встречаемость других видов древесных пород не была постоянной. Подрост и подлесок естественного происхождения, в подрост 1935 г. входили дуб, осина, береза, липа, ель, сосна, клен. Подлесочные породы в 1935 г.: крушина, черемуха, рябина, ива, лещина, бересклет, жимолость, бузина. В 2005 году обнаружили подрост клена, липы, ясеня, ели, вяза. Подлесок формируют рябина и лещина.
Значения индексов биоразнообразия Нордхагена, Жаккара и Серенсена представлены в табл. 2.
Таблица Индексы видового сходства между встречаемостью древесных пород Годы 1915 1915 1915 1915 1935 1935 1935 1987 1987 сравнения 1935 1987 1997 2005 1987 1997 2005 1997 2005 Индекс Нордхагена 0,26 0,26 0,26 0,28 0,26 0,26 0,27 0,30 0,33 0, Индекс Жаккара 1,16 1,13 1,25 1,25 1,14 1,0 1,50 2,77 3,56 3, Индекс Серенсена 0,70 0,72 0,71 0,77 0,70 0,69 0,75 0,91 0,95 0, Между временным интервалом 1915-2005 гг. индекс Нордхагена одинаков, хотя по видовому составу сообщества этих лет имеют различия. Индексы Жаккара и Серенсена лучше демонстрируют эту разницу. Анализ индексов попарного сходства показал, что на протяжении большей части 20-го века, до середины 1980-х годов выявлены значительные изменения в видовом составе древостоев ЛОД. Об этом свидетельствуют низкие значения индексов попарного сходства. С 1987 г. видовой состав древостоев ЛОД не изменился. На это указывает высокие значения индексов (1987-1997;
1987-2005;
1997-2005).
3.5. Влияние экологических факторов, вызывающих неинфекционные болезни, на древостои ЛОД При обследовании территории ЛОД выявлены такие поражения неинфекционной природы, как ожоги листьев, ослабление и усыхание древостоев. Основными причинами этих поражений являются рекреационная нагрузка, загрязнение атмосферного воздуха, а также комплексное влияние урбанизированной среды. Для оценки влияния загрязнения атмосферного воздуха и урбанизации использовали биоиндикационные методы:
лихеноиндикацию и выявление представленности синантропной флоры.
Рекреационная нагрузка. В будние дни на территории большинства точек наблюдения количество людей можно охарактеризовать как умеренное. Среднее количество людей – 3,0. Максимальное количество людей наблюдалось во втором квартале и составило 16-20 человек в точке наблюдения. В праздничные дни на всей территории ЛОД среднее количество людей составило 14,0.
Большинство обследованных точек наблюдения ЛОД характеризуются повышенной рекреационной нагрузкой.
Оценка устойчивости насаждений ЛОД показала, что большинство из них характеризовалась замедленным ростом, с неблагонадежным подростом, вытоптанным подлеском и уплотненной почвой. Это свидетельствует о нестабильности фитоценоза на территории ЛОД и уменьшении сопротивляемости урбанизированной среде. Больше половины обследованных точек характеризовалось средней степенью деградации лесной среды. Во втором и четвертом кварталах отмечены участки с сильной степенью деградации.
Лихеноиндикационная оценка влияния загрязнения на древостои.
Встречаемость эпиксильных лишайников. На территории ЛОД обнаружено 5 видов эпиксильных лишайников. Чаще других встречался лишайник пармелия шероховатая (Parmelia aspera Massal). Редко присутствовала гипогимния вздутая (Hypogimnia phisoides L Nyl) и гипогимния трубчатая (Hypogymnia tubulosa Havaas). Ксантория постенная (золотнянка) (Xanthoria parietina (L.) Th) была единично обнаружена на территории 4-го квартала, а также между 6-м и 7-м кварталами. Кладонию порошистую (Cladonia coniocrea (Flk.) Spreng) отметили только на территории 3-го квартала. Встречаемость этих лишайников на стволах всех пород была единичной или редкой во всех точках обследования. Талломы гипогимний и ксантории были часто недоразвиты и характеризовались ограниченным ростом. Большая их часть была обнаружена на свежем валежнике березы, липы. Лихеноиндикационный анализ показал, что экологическая ситуация территории ЛОД неблагоприятна. Эпиксильные лишайники не были обнаружены на территории кварталов, прилегающих к транспортным путям. Они встречались в центральных кварталах ЛОД. Можно сказать, что центральная часть ЛОД и кварталы, прилегающие к плодовой и овощной станциям РГАУ МСХА, подвержены невысокому уровню загрязнения, в отличие от остальной территории ЛОД. Отсутствие напочвенных лишайников свидетельствует о высоком уровне рекреационной нагрузки.
Встречаемость эпиксильных водорослей. На территории ЛОД было обнаружено 2 вида эпифитных водорослей. Большинство кленов и лип было покрыто зеленой водорослью хлорококкус. Проективное покрытие у большинства деревьев достигало 50-100%. В кварталах 2, 3 на дубах встречалась зеленая водоросль трентеполия. Встречаемость водорослей была сопоставимой с их встречаемостью в естественных сообществах. Они продемонстрировали толерантность к отрицательному антропогенному влиянию.
Оценка синантропности фитоценоза для выявления влияния урбанизации на древостои. Обилие лесных и синантропных видов биоиндикаторов весенних травянистых растений отражает общий уровень урбанизации на древостои исследуемой территории. В результате исследований выявили 31 вид травянистых растений (табл. 3).
Таблица Весенние виды травянистых растений исследуемой территории ЛОД Синантропные Лесные антропофиты апофиты (урбанизированные) (универсальные) Cop1, Сop2 – 1 вид: сныть обыкновенная (Aegopodium podagriara L.) Cop1 – 3 вида: осока волосистая (Carex pilosa Cop1 – 1 вид: Cop1 – 2 вида: яснотка Scop.), лютик ползучий (Ranunculus repens L.), крапива двудомная крапчатая (Lamium maculatum пролесник (Mercurialis perennis L.). (Urctica dioica L.). (L.) L.), лютик ползучий (Ranunculus repens L.) Cop1, sp – 4 вида: лютик ползучий (Ranunculus Cop1, sp –2 вида: Cop1, sp – 3 вида: чистяк repens L.), щитовник мужской (Dryopteris filix-mas (L.) гравилат городской весенний (Ficaria verna Huds.), Schott.), ожика волосистая (Luzula pilosa (L.) Willd.), (Geum urbanum L.), овсянница овечья (Festuca ландыш (Convallaria majalis L.) одуванчик (Taraxacum ovina L.), ветренница officinale Wigg.) лютиковая (Anemone ranunculoides L.) Sp – 8 видов: копытень европейский (Asarum Sp – 4 вида: живучка europaeum L.), кислица обыкновенная (Oxalis ползучая (Ajuga reptans L.), acetosella L.), медуница неясная (Pulmonaria obscura будра плющевидная (Glechoma Dum.), мятлик дубравный (Poa nemoralis L.), купырь hederaceae L.), клевер лесной (Anthriscus sylvestris (L.) Hoffm.), гусиный лук ползучий (Trifolium repens L.), (Gagea lutea (L.) Ker-Gawl.), луговой чай (Lysimahia щавель конский (Rumex nummularia L.), фиалка собачья (Viola canina L.) confertus Willd.) Sol, sp – 2 вида: вороний глаз четырехлистный Sol, sp – 1 вид: мать-и (Paris quadrifolia L.), майник двулистный мачеха (Tussilago farfara L.) (Maianthemum bifolium (L.) F. W. Schmidt.) На территории ЛОД выявили как виды с высоким синантропным статусом – антропофиты (одуванчик) и апофиты (сныть, чистяк весенний) так и виды, в характерные для лесных сообществ (пролесник). Лесные виды встречались реже, чем, в сообществах вне города. Несмотря на то, что синантропная флора ( видов) представлена в меньшей степени, чем лесная (17 видов), обилие синантропных видов было выше, чем лесных видов, что свидетельствует о высокой антропогенной нагрузке.
3.6. Ксилотрофные паразиты древостоев на территории ЛОД Для фитосанитарной оценки древостоев изучали их поражаемость мхами и грибами, а также присутствие сухостоя. Наряду с этим отмечали наличие повреждений древесных пород вредителями. Определяли категории санитарного состояния древесных пород.
Встречаемость эпиксильных мхов. Мхи обнаружили на древесных породах во всех кварталах. Моховое покрытие в основном наблюдалось на березе и липе (до 50%). На других породах процент покрытия составлял от 2 до %. Таким образом, встречаемость эпиксильных мхов отражает ослабленное состояние таких древесных пород как береза и липа на территории ЛОД.
Встречаемость трутовых грибов. Выявили 10 видов трутовых грибов (табл. 4): чага (трутовик скошенный), трутовик березовый (березовая губка), трутовик настоящий, трутовик окаймленный, трутовик ложный, дедалеопсис бугристый, кориолюс, стереум, трутовик плоский, вешенка. Встречаемость трутовиков была от единичной до частой. В большей степени была поражена береза (65%), в меньшей – хвойные породы (35%). На березе встречался трутовик настоящий, реже – трутовик березовый. Они наиболее часто встречались во втором, четвертом и шестом кварталах, где вызвали стволовые гнили березовых насаждений. В третьем, пятом, седьмом и восьмом кварталах пораженные деревья встречали локально.
Встречаемость грибов и бактерий, вызывающих раковые заболевания стволов. На дубах, липах и березах редко были обнаружены различные наросты, язвы и механические повреждения. На дубе, на отдельных деревьях (единично) обнаружили поперечный рак (бактерия Pseudomonas quercus Schem.). На липе обнаружили обыкновенный рак (сумчатый гриб Nectria galligena Bres.). На березе обнаружили черный рак (сумчатый гриб Hypoxylon pruinatum Pon.).
Пораженные деревья были обнаружены на березовой аллее (между 5-м, 6-м, 7-м и 9-м, 10-м и 11-м кварталами), а также в третьем и четвертом кварталах, со стороны Плодовой станции.
Встречаемость грибов, вызывающих болезни листвы. Из болезней листьев, способных уменьшить фотосинтетическую активность деревьев и тем самым ухудшить их состояние, обнаружили три болезни – две на клене, одну – на дубе. На клене выявили черную пятнистость (Rhytisma acerinum Fr.), конидиальную стадию болезни выявили в 4 квартале, ее встречаемость была умеренной (рис. 69). Черная пятнистость незначительно ухудшала состояние деревьев. Мучнистая роса клена (Uncinula tulasnei Fuck.) и мучнистая роса дуба (Microsphaera alphitoides Gr. Et Maubl.) выявлены редко во всех кварталах (рис.
70 - 71). Мучнистые росы уничтожали 10-30% подроста клена и дуба.
Таблица Встречаемость древоразрушающих грибов на исследуемой территории ЛОД Грибы, баллы их встречаемости на древесных породах, характер поражения Чага (березовый Трутовик Дедалеопсис Трутовик Трутовик Трутовик Кориолюс;
Трутовик гриб, трутовик березовый бугристый Вешенка наблюдения № квартала настоящий окаймленный ложный Стереум плоский № точки скошенный) (березовая губка) (пластинчатый) Piptoporus Fomes Fomitopsis Phellinus Daedaleopsis Ganoderma Coriolus spp.;
Inonotus obliquus Pleurotus betulinus (Bull. ex pinicola (Sow. igniarius (L. confragosa (Bolt.
fomentarius applanatum (Pers.) Pil. Stereum spp. sp.
Fr.) (L. ex Fr.) ex Fr.) ex Er.) ex Fr.) (Pers. ex Wallr.) береза береза береза береза, сосна дуб дуб сосна, береза береза береза Название Светло-бурая Красно-бурая Белая мраморная Белая Белая ядрово болезни ядрово- Белая ядрово Белая ядровая ядрово- ядрово- ядровая заболонная заболонная заболонная стволовая гниль заболонная заболонная стволовая корневая и стволовая гниль стволовая гниль стволовая гниль гниль комлевая гниль гниль 4 3 единично часто обильно - - - - - 4 4 - единично - - - - единично - 4 6 - - - - - - очень редко - 3 7 - - - - - - единично - 2 11 - - редко - - - - - 2 13 - - редко - - - - - 2 14 - - - единично - - - - 2 15 - - очень редко - - - - - 3/6 18 - - единично редко - - - - 3/4/6/7 19 - редко редко - - - - - 6 22 - - - - - - - - 5/6 23 - редко редко редко - - редко редко 5 24 - - редко часто - - - - 5 26 - - единично - - - единично - 5/6/9/10 27 - - - - - - - - единично 6/10 28 - единично единично - - - единично - 7/8 30 - - - - - редко - - 7/8 31 - - - - единично единично единично - В кварталах 2 и 4 – очаги поражения настоящим и березовым трутовиками.
Встречаемость вредителей. Подробное изучение вредоносных насекомых было за рамками нашего исследования. Тем не менее, при обследовании были отмечены значительные поражения древесных пород насекомыми. Они проявлялись в образовании вылетных отверстий на коре, разрушении древесины, повреждения листвы. Выявленные повреждения листвы и древесины сосны, березы, дуба и клена характерны для листоверток (Tortrix), совок (Calymnia, Amphypyra), пядениц (Phigalia, Operophtera), шелкопряда (Ocneria), минирующих молей (Nepticula), лубоедов (Blastophagus, Polygraphus), заболонников (Scolytus), усачей (Criocephalus) и смолевок (Pissodes). Наиболее часто повреждения насекомыми встречались во 2-м, 4-м и 5-м кварталах.
Таким образом, на 50% точках наблюдения были зафиксированы поражения эпиксильными древоразрушающими грибами и насекомыми, что говорит о высокой степени пораженности древесных пород исследуемой территории. Кроме того, в залежах валежника было обнаружено большое количество древоразрушающих грибов с распростертыми по стволу плодовыми телами. Сравнение с материалами лесотаксационного обследования ЛОД (Проект организации и ведения лесного хозяйства…, 1988) показало, что в течение 1990-х и 2000-х годов вырос уровень поражения древесных пород, особенно березы трутовыми грибами. Напротив, очагов корневой губки и смоляного рака сосны, а также опенка в нашем исследовании не выявили.
Поражение вредителями осталось на прежнем уровне.
Категории санитарного состояния древостоев территории ЛОД. На исследуемой территории выявили деревья 5 и 6 категории – свежий и старый сухостой: береза, сосна и липа (рис. 8).
лиственница береза сосна сосна % точек наблюдения дуб береза береза дуб лиственница сосна дуб лиственниц а сосна дуб здоровые ослабленные сильно ослабленные усыхающие 1 2 3 категории санитарного состояния Рисунок 8. Распределение категорий санитарного состояния среди древесных пород (% - от количества точек наблюдения с преобладанием данной породы) Анализ распределения категорий санитарного состояния древесных пород (рис. 8) показал, что основное количество точек наблюдения находится в ослабленном состоянии. В сильно ослабленном состоянии находятся сосновые, березовые и дубовые древостои во 2-м, 4-м и 5-м кварталах. В целом, фитосанитарное состояние древостоя ЛОД удовлетворительное.
3.7. Анализ встречаемости трутовиков на территории ЛОД с учетом экологических показателей посредством кластерного анализа Важным показателем фитосанитарной ситуации является наличие древесных пород, пораженных эпиксильными грибами. Категорию санитарного состояния также необходимо использовать при характеристике древостоев.
Проведенный кластерный анализ точек наблюдения выявил шесть однородных групп точек наблюдения (рис. 9).
В первую группу вошли семь точек наблюдения: 1, 2 (4 квартал), 8 ( квартал), 9 (2 квартал), 20 (6 квартал), 25 (5 квартал), 29 (6 квартал), расположенные на равнине, некоторые точки наблюдения расположены на склонах моренного холма. Точки наблюдения данной группы характеризуются третьей категорией санитарного состояния, сомкнутостью крон 0,5-0,6 (реже 0,7 0,8), отсутствием грибов, мхи на деревьях присутствовали в равной мере умеренно, часто и обильно, рекреационная нагрузка составляет 2 балла.
1 Равнина, 3 категория Категория санитарного состояния, сомкнутость крон, трутовики, мхи группа санитарного состояния, мхи – умеренно-обильно, трутовики Tree Diagram for 31 Variables отсутствуют, рекреационная Ward`s method нагрузка – редко.
Euclidean distances 2 Вершина холма, 2 категория группа санитарного состояния, мхи – умеренно, трутовики отсутствуют, рекреационная нагрузка – редко 1 3 Долинообразные понижения, 2 группа категория санитарного состояния, мхи –редко, трутовики – редко, рекреационная нагрузка № точ ки наблю дения – редко 3а Равнина, 2 категория группа санитарного состояния, мхи – 3 редко, трутовики –отсутствуют, рекреационная нагрузка – редко 3а 4 Долинообразные понижения, группа категория санитарного состояния, мхи – умеренно, трутовики – обильно, рекреационная нагрузка - умеренно 5 5 Долинообразные понижения, группа склоны моренного холма, 3 категория санитарного состояния, мхи – умеренно, трутовики – умеренно, 0 5 10 15 20 рекреационная нагрузка умеренно Linkage Distance Рисунок 9. Дендрограмма сходства точек наблюдения по категориям санитарного состояния, сомкнутости крон, пораженности трутовыми грибами и мхами Во вторую группу вошли три точки наблюдения: 17, 22, 27 (6 квартал), расположенные преимущественно на вершине моренного холма. Группа характеризуется второй категорией санитарного состояния древостоя, сомкнутостью крон 0,6, отсутствием грибов, мхи присутствовали умеренно, рекреационная нагрузка составляет 2 балла.
В третью группу сгруппировалось четыре точки наблюдения: 7 (3 квартал), 14, 15 (2 квартал), 31 (7 квартал), расположенные преимущественно в долинообразных понижениях, реже на равнине и склонах моренного холма.
Данная группа характеризуется второй категорией санитарного состояния древостоя, сомкнутостью крон 0,7, редким поражением древесных пород трутовиками, мхи были редкими, рекреационная нагрузка составляет 2 балла.
В четвертую группу вошли четыре точки наблюдения: 3, 19 (4 квартал), 23, 24 (5 квартал), расположенные в долинообразных понижениях. Категория санитарного состояния древостоя вторая, сомкнутость крон 0,5, обильное поражение трутовиками (50 шт. на стволе), мхи присутствовали умеренно (6 25%), рекреационная нагрузка составляет 3 балла (умеренно 16-30 человек).
В пятую группу вошли восемь точек наблюдения: 4, 6 (4 квартал), 11, 13 ( квартал), 18 (6 квартал), 26 (5 квартал), 28 (6 квартал), 30 (7 квартал), расположенные в долинообразных понижениях и склонах моренного холма.
Данная группа характеризуется третьей категорией санитарного состояния, сомкнутостью крон 0,4, трутовые грибы встречались умеренно, мхи присутствовали умеренно, рекреационная нагрузка составляет 3 балла.
Проведенный анализ показал, что в половине обследуемых точек наблюдения древостой находится в сильно ослабленном состоянии, что связано с его пораженностью древоразрушающими грибами и мхами.
Была обнаружена нечеткая связь между санитарным состоянием древостоя и элементами рельефа. Точки наблюдения с ослабленными древостоями располагались преимущественно на вершине и склонах моренного холма, с сильно ослабленными древостоями – на равнине. В долинообразных понижениях обнаружили как ослабленные, так и сильно ослабленные древостои.
Связь между санитарным состоянием древостоя и рекреационной нагрузкой не прослеживается. Не выявлено приуроченности доминирующих древесных пород к группам, выделенным в результате кластерного анализа.
3.8. Анализ встречаемости трутовиков на территории ЛОД с учетом экологических показателей посредством корреляционного анализа Для выявления взаимосвязей между встречаемостью трутовиков и другими фитосанитарными и экологическими показателями древостоя ЛОД, при различной рекреационной нагрузке, провели ранговый корреляционный анализ между встречаемостью трутовиков, биоиндикаторами экологической ситуации, степенью рекреационной нагрузки, элементами рельефа и сомкнутостью крон.
Выявлена обратная взаимосвязь между степенью поражения трутовыми грибами и сомкнутостью крон (r=-0,50±0,16). Выявлены прямые зависимости между степенью поражения трутовиками и элементом рельефа (r=0,38±0,17).
Продвигаясь от вершины холма к равнине и долинообразным понижениям, количество древоразрушающих грибов возрастает, что говорит о влиянии рельефа на фитосанитарную ситуацию ЛОД.
Отсутствие взаимосвязи между экологическими и фитосанитарными показателями объясняется тем, что лишайники на территории ЛОД встречались единично. Встречаемость мхов и трутовиков была различной – от обильной до единичной. В этой связи, ранговый корреляционный анализ не выявил взаимосвязей между встречаемостью лишайников, а также мхов, грибов и категориями санитарного состояния древостоев.
Прямой взаимосвязи между рекреационной нагрузкой и показателями, отражающими фитосанитарное состояние сообщества, не выявили.
Проведенный анализ экологических и фитосанитарных показателей древостоя выявил сложную экологическую обстановку территории ЛОД.
Наблюдается ослабленное и сильно ослабленное состояние древостоев, а также неблагоприятная фитосанитарная ситуация. Ее ухудшение усиливается по мере понижения элемента рельефа, а также при меньшей сомкнутости крон.
На фоне ослабления состояния древесных пород вероятны вспышки развития патогенов (как в квартале 5), демонстрирующих толерантность по отношению к неблагоприятным факторам окружающей среды. В настоящее время фитоценоз ЛОД находится в динамическом равновесии с урбанизированной окружающей средой. Насаждения подвергаются воздействию антропогенной нагрузки, увеличение которой повлечет ухудшение санитарного состояния древостоев, их устойчивости и деградации.
3.9. Обоснование лесозащитных мероприятий на территории ЛОД Неотъемлемые элементы лесозащиты – банк экологических данных и система принятия решений о целесообразности и методах борьбы с вредными организмами с помощью безопасных для человека средств (Семенкова И.Г., Соколова Э.С., 2003;
Кузнецова Н.Е., Томилов Ю.В., 2009). Учитывая заповедный статус ЛОД, мы не имели возможности проводить эксперименты по определению биологической эффективности защитных мероприятий.
Проанализировав используемые в практике лесозащитные мероприятия (по литературным данным), а также сложившуюся экологическую и фитосанитарную ситуацию на исследуемой территории, мы пришли к заключению, что на ЛОД требуется применение четырех типов лесозащитных мер и мероприятий, а также их комплекса – интегрированной защиты.
Лесохозяйственные мероприятия. Санитарные рубки. Сухостой представляет собой источник инфекции возбудителей стволовых гнилей и распространения лубоедов и заболонников. В условиях ЛОД это мероприятие имеет важное значение против массового развития трутовиков.
Реконструкция насаждений. Это лесозащитное мероприятие следует проводить как культурооборот против патогенов с ограничениями специализации. Березу можно заменять культурами лиственницы и сосны.
Создание и прочистка мелиоративных каналов. Понижение элементов рельефа в ряде случаев имеет большее влияние на ухудшение фитосанитарной ситуации, чем воздействие урбанизации. Целесообразно провести прочистку мелиоративных каналов для их нормального функционирования, с целью улучшения лесорастительных условий и повышения устойчивости древостоев.
Ограничение рекреационной нагрузки. На исследуемой территории ЛОД отмечены кварталы с сильной степенью деградации лесной среды (2, 3, кварталы), вызванные повышенной рекреационной нагрузкой. Механические повреждения деревьев являются сопряженным фактором, облегчающим проникновение базидиоспор возбудителей стволовых гнилей в ткани деревьев, а также древоразрушающих насекомых. Для ограничения рекреационной нагрузки на отдельные участки осуществлять ограничение доступа людей постоянно (режим заповедной территории) или на определенные периоды времени.
Механические меры. Утилизация бурелома и порубочных остатков и обжигание пней. Целесообразно применять метод засыпания порубочных остатков почвой для предотвращения заселения трутовыми грибами.
Химический метод. Ограничительным фактором является срок ожидания после обработки препаратом, так как на территории ЛОД полностью ограничить доступ людей в обработанные насаждения практически невозможно. Данный метод возможно применять для обработки единичных пораженных деревьев, а также против черной пятнистости и мучнистых рос подроста клена и дуба.
Использование аттрактантов. Для регулирования численности вредителей ниже экономического порога вредоносности (ЭПВ) целесообразно использовать феромонные и феромонно-инсектицидные ловушки в соответствии с методиками, разработанными в РГАУ-МСХА (Третьяков Н.Н., 2006;
Митюшев И.М., Третьяков Н.Н. и др., 2008, 2009).
Интегрированная защита лесонасаждений. Целесообразно грамотное сочетание лесохозяйственных мероприятий и механических мер. Обрезка и уничтожение больных органов растений, сбор и уничтожение плодовых тел трутовых грибов. Применение индивидуальной защиты деревьев на основе механических мер и химического метода надо проводить при единичном поражении деревьев стволовыми гнилями и некрозно-раковыми заболеваниями.
Выводы 1. На территории ЛОД в древостое преобладают сосна обыкновенная, дуб черешчатый, береза бородавчатая, липа мелколистная, клен остролистный.
Одной из причин увеличение доли участия лиственных пород в составе является выпадение старых посадок хвойных, а также отсутствие их подроста. В подлеске преобладают рябина и лещина, в подросте – клен остролистный, липа мелколистная. Выявлено неравномерное распределение древесных пород на территории ЛОД. Оно определяется не только их происхождением, но также и неравномерностью распределения подроста, рекреационной нагрузкой и ограниченным вводом интродуцированных видов.
Анализ космического снимка позволил выделить дешифровочные признаки для выявления древесных пород ЛОД.
Ретроспективный анализ биоразнообразия показал, что породный состав древесных пород на территории ЛОД периодически изменялся, в последние 10 20 лет видовой состав стабилизировался.
2. Анализ биоразнообразия насаждений временных пробных площадей ЛОД показал, что в пределах одного квартала индексы биоразнообразия варьируют, но в пределах небольших значений (значения индексов Шеннона и Глисона для большинства обследованных точек наблюдения не превышали 1,50).
Количество достоверных взаимосвязей между характеристиками древостоя ЛОД было ограниченным. Это свидетельствует об ограниченном разнообразии древесных пород ЛОД, и их пониженной устойчивости к внешним воздействиям.
3. Породный состав древостоя и его состояние оказывает влияние на физико-химические характеристики почвы ЛОД. В древостоях смешанного состава, а также в чистых дубовых древостоях это влияние проявляется в большей степени. Дубовые и смешанные древостои способствуют повышению содержания гумуса и гидролитической кислотности, а также суммы обменных оснований. Сосна и лиственница способствуют понижению содержания гумуса и повышению гидролитической кислотности и суммы обменных оснований.
4. Доказано, что влияние экологических факторов, вызывающих неинфекционные болезни древостоев на территории ЛОД, было значительным.
Рекреационная нагрузка приводила к ослаблению устойчивости насаждений и деградации лесной среды. Данные по лихеноиндикации выявили высокий уровень загрязнения воздуха. Преобладание синантропных травянистых растений над лесной флорой в целом свидетельствует о значительном влиянии урбанизации на исследуемые древостои. Во втором и четвертом кварталах отмечены деградация лесной среды и низкая устойчивость насаждений, сопряженные с поражением трутовиками и древоразрушающими насекомыми.
Тем не менее, наличие выраженных лесных ландшафтов, а также анализ встречаемости эпиксильных водорослей свидетельствует об устойчивости насаждений ЛОД. Таким образом, в настоящее время фитоценоз на территории ЛОД находится в динамическом равновесии с урбанизированной окружающей средой, провоцирующей развитие неинфекционных и сопряженных заболеваний.
5. Рельеф в большей степени, чем рекреационная нагрузка оказывает влияние на состояние древостоев. Ослабленные древостои располагались преимущественно на вершине и склонах моренного холма, сильно ослабленные древостои, пораженные трутовиками – на равнине. В долинообразных понижениях обнаружили как ослабленные, так и сильно ослабленные древостои, пораженные трутовиками.
6. Наиболее вредоносными и распространенными заболеваниями древостоев (в основном березы) на территории ЛОД являются стволовые гнили.
Доминирующий патоген – настоящий трутовик (Fomes fomentarius). Реже встречались березовый трутовик (Piptoporus betulinus) и окаймленный трутовик (Fomitopsis pinicola). Во втором и четвертом кварталах развитие стволовых гнилей привело к массовым выпадениям березы. Поражению трутовиками сопутствовало повреждение насекомыми (заболонниками и лубоедами).
7. Неравномерное распределение пораженности трутовиками и поврежденности насекомыми, единичные случаи корневых гнилей и некрозно раковых заболеваний грибной и бактериальной природы, отсутствие выраженных очагов опенка и корневой губки свидетельствуют о том, что, в целом, фитосанитарное состояние древостоя территории ЛОД можно охарактеризовать как удовлетворительное.
8. Анализ экологических и фитосанитарных характеристик древостоев ЛОД позволяет обосновать следующие группы лесозащитных мероприятий для последующего применения с целью сохранения лесорастительных условий:
лесохозяйственные (санитарные рубки;
создание и прочистка мелиоративных каналов), механические (утилизация бурелома и порубочных остатков), химические, использование аттрактантов (феромонные и феромонно инсектицидные ловушки), а также интегрированная защита лесонасаждений.
Практические рекомендации по проведению лесозащитных мероприятий в исследуемых кварталах ЛОД 2 квартал – проведение санитарных рубок, утилизация бурелома и порубочных остатков, обжигание пней, реконструкция насаждений, ограничение рекреационной нагрузки, использование аттрактантов.
3 квартал – утилизация бурелома и порубочных остатков, обрезка и уничтожение больных органов растений, сбор плодовых тел трутовых грибов.
4 квартал – проведение санитарных рубок, реконструкция насаждений, создание и прочистка мелиоративных каналов, утилизация бурелома и порубочных остатков, обжигание пней, ограничение рекреационной нагрузки, использование аттрактантов, химические обработки против болезней листвы.
5 квартал – проведение санитарных рубок, реконструкция насаждений, утилизация бурелома, обжигание пней, использование аттрактантов.
6 квартал – утилизация бурелома и порубочных остатков, обрезка больных органов растений, сбор и уничтожение плодовых тел трутовых грибов.
7 квартал – создание и прочистка мелиоративных каналов, утилизация бурелома и порубочных остатков, сбор и уничтожение плодовых тел трутовых грибов, химические обработки против болезней листвы клена, частичное ограничение рекреационной нагрузки.
8 квартал – утилизация бурелома и порубочных остатков, сбор и уничтожение плодовых тел трутовых грибов, ограничение рекреационной нагрузки (большая часть территории в настоящее время огорожена).
9 квартал – утилизация бурелома и порубочных остатков, сбор и уничтожение плодовых тел трутовых грибов.
10 квартал - утилизация бурелома и порубочных остатков, обрезка и уничтожение больных органов растений, сбор и уничтожение плодовых тел трутовых грибов, использование аттрактантов.
11 квартал - утилизация бурелома и порубочных остатков, обрезка и уничтожение больных органов растений, сбор и уничтожение плодовых тел трутовых грибов, использование аттрактантов.
Список работ, опубликованных по теме диссертации 1. Бардачева О.Г. Средообразующая роль древесных насаждений в условиях мегаполиса / О.Г. Бардачева //Доклады ТСХА. М.: Изд-во МСХА, 2003. – Вып. 275. – С. 221-223.
2. Бардачева О.Г. Влияние загрязнения атмосферы на человека и растительный мир / О.Г. Бардачева // Влияние антропогенных факторов на социоэкосистемы. – Рязань, 2003 г. – Вып. 2. – С. 44-47.
3. Бардачева О.Г. Динамика изменения состава насаждений пробных площадей Лесной опытной дачи МСХА / О.Г. Бардачева // Доклады ТСХА. М.: Изд-во МСХА, 2004. – Вып. 276. – С. 281-284.
4. Градусов В.М. Использование информации и составе и состоянии древостоя при изучении почвенного покрова Лесной опытной дачи МСХА им. К.А.
Тимирязева / В.М.Градусов, О.Г. Бардачева // Экология и биология почв:
проблемы диагностики и индикации. Ростов-на-Дону, 2006. с. 122-123.
5. Наумов В.Д. Экологическая оценка состояния территории Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева / В.Д.Наумов, О.Г. Бардачева //Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. М.: Издательство МСХА. – 2008. - Вып. 2. – С. 42-52.
6. Бардачева О.Г. Пораженность березовых древостоев трутовыми грибами на территории ЛОД РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева / О.Г. Бардачева // Международная научная конференция молодых ученых и специалистов «Вклад молодых ученых в развитие инноваций аграрной науки» 23-24 апреля.
М., 2009. – С. 196-200.
7. Смирнов А.Н. Развитие эпифитотий на близкородственных видах растений хозяев / А.Н. Смирнов, С.А. Кузнецов, О.Г. Смирнова (О.Г. Бардачева) // Доклады ТСХА. М.: Изд-во МСХА, 2010. – Вып. 282. – В печати.