Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ВИДОВ, ГИБРИДОВ И ФОРМ РОДА QUERCUS К ЭКОЛГО-ПАТОЛОГИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ЛЕСОРАЗВЕДЕНИЯ

Скуратов И.В. 1 Крюкова Е.А. 1
1 ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации
Выявлено, что в защитных лесных насаждениях (ЗЛН) Волгоградской области преобладает дуб череш-чатый и его формы. Значительно реже встречается дуб красный, гибриды дуб красный х дуб черешчатый и дуб черешчатый х дуб красный. Выявлена комплексная устойчивость пирамидальной формы дуба черешчатого в сравнении с позднораспускающейся формой этого вида. Из фенологических форм дуба черешчатого по комплексной устойчивости выделяется ранораспускающаяся. Выявлена большая устойчивость дуба красного и его гибридов с дубом черешчатым в сравнении с дубом черешчатым. Среди гибридов более устойчив гибрид – дуб красный х дуб черешчатый. Исходный материнский вид дуб красный комплексно устойчив к эколого-патологическим факторам. Эти виды формы и гибриды, как более устойчивые к абиотическим и патологическим факторам, рекомендуются для введения при создании защитных лесных насаждений с целью оздоровления и повышения устойчивости.
инфекционная патология
оздоровление
патологическое состояние
биоразнообразие
грибы
бактерии
форма
гибрид
дуб красный
дуб черешчатый
1. Иозус А. П. Основные достижения в селекции и семеноводстве древесных видов для защитного лесоразведения / А. П. Иозус // Фундаментальные исследования: материалы конференции. – Волгоград, 2008. – С. 48-49.
2. Калинина И. В. Гибриды дуба в Нижнем Поволжье / И. В. Калинина// Бюллетень ВНИАЛМИ. – Волгоград, 1971. – Вып. 9 (62). – С. 8–9.
3. Кузьмичев Е. П. Инфекционные болезни городских насаждений и меры борьбы с ними : учеб. пособ. / Е. П. Кузьмичев, Э. С. Соколова, Е. Г. Куликова. – М.: МГУЛ, 2002. – 87 с.
4. Кулаичев А. П. Методы и средства комплексного анализа данных / А. П. Кулаичев. – М.: ФОРУМ, 2011. – 512 с.
5. Маттис Г. Я. Лесоразведение в засушливых условиях / Г. Я. Маттис, С. Н. Крючков. – Волгоград: ВНИАЛМИ, 2003. – 392 с.
6. Озолин Г. П. Перспективы биологических методов борьбы с вредителями и болезнями в защитных лесных насаждениях / Г. П. Озолин, В. Ю. Щебланов, Е. А. Крюкова // Вестник с.-х. науки. – 1981. – № 2.– С. 83–89.
7. Семенкова И. Г. Фитопатология / И. Г. Семенкова, Э. С. Соколова. – М. : Издат. центр «Академия», 2003. – С. 201 – 333.
8. Филимонова Л. B. Размножение дуба черешчатого пирамидальной формы для лесоразведения в Нижнем Поволжье: автореф. дис… канд. с.-х. наук / Л. В. Филимонова. – Волгоград: ВНИАЛМИ, 1999. – 23 с.

Введение

Волгоградская область обладает уникальными природными ресурсами. К их числу можно отнести и рукотворные лесные полосы, которые создавались десятки лет назад. Лесные насаждения играют исключительно важную роль в стабилизации экологических систем биосферы. Они выступают как экологический фактор оптимизирующего значения, участвуя в накоплении органических веществ, обогащении атмосферы кислородом, регулировании стока, смягчении климатических условий, охране почв и водных источников [5, 8].

Изучением причин усыхания и ухудшения общего состояния дубрав на территории России в разное время занимался ряд исследователей: Воронцов А. И., Щербин-Парфиненко А. Л., Кузьмичев Е. П., Арефьев Ю. Ф., Вакин А. Т., Озолин Г. П., , Крюкова Е. А., Шульга В. Д.; Григорьев А. С., Ширнина Л. В. и др. Авторы указывают, что ухудшение состояния и усыхания дубрав определяется сложным комплексом абиотических, биотических и антропогенных факторов.

Несмотря на детальную изученность болезней дуба, исследований устойчивости к комплексу патологических факторов не проводилось. В литературе мало освещены вопросы выявления биологической устойчивости морфобиологического разнообразия дуба по признаку толерантности к патогенным грибам и бактериям, особенно местных природных древостоев в различных условиях произрастания. Это даст возможность рекомендовать устойчивые виды и формы растений для дальнейшего размножения, внедрения их в производство, повышения долговечности и улучшения состояния насаждений из дуба.

Цель и задачи исследования

Учитывая актуальность этой проблемы и востребованность здоровых защитных лесных насаждений, нами была сформулирована цель научно-исследовательской работы: определение степени устойчивости дуба к комплексу патогенов, характерных для региона исследований, для выявления перспективных видов, гибридов и форм рода Quercus и внедрения в защитное лесоразведение.

Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:

  1. Выявить морфобиологическое разнообразие: виды, гибриды, формы дуба, используемые для защитных лесных насаждений Волгоградской области.
  2. Определить степень устойчивости морфобиологического разнообразия дуба к абиотическим факторам и основным патогенам региона исследования, для рекомендации в практику защитного лесоразведения.

Материал и методы исследования

Для реализации поставленной цели проводились мониторинговые исследования биологического разнообразия фитопатологического состояния дуба. В вегетационный период 2008–2011 гг. были проведены рекогносцировочные и детальные патологические обследования защитных лесных насаждений, включающие другие сопутствующие породы. Изучение патологического состояния дуба осуществлялось путем анализа временных и постоянных площадок в 14 районах Волгоградской области. Детально обследовано 2250 деревьев с учетом экологических условий произрастания дуба. Исследования осуществлялись в защитных лесных насаждениях, на лесосеменных плантациях и дендрариях на территории Волгоградской области.

Лабораторные и полевые эксперименты проведены по соответствующим общепринятым методикам Кузьмичева Е. П., Куликовой Е. Г.  (2002); Соколовой Э. С., Семенковой И. Г.  (2003).

Степень поражения болезнями оценивали по 5-балльной шкале:

0 – здоровое дерево; 1 – поражено до 10 % кроны; 2 – поражено от 10 до 25 % кроны; 3 – от 25 до 50 %; 4 – более 50 %; 5 – полная гибель дерева.

Для определения общей устойчивости представителей рода Дуб к болезням применялась шкала баллов по степени устойчивости: 1 – высоковосприимчивые; 2 – восприимчивые;

3  – восприимчивые в слабой степени; 4 – устойчивые; 5 – высокоустойчивые.

Определение видового состава ассортимента и биоэкологической характеристики перспективных видов и форм рода Quercus осуществлялось путем визуального обследования насаждений, сбора гербария, отбора образцов для определения возбудителей болезней, работы с литературой, изучения проектной и отчетной документации по их созданию [2, 5, 8].

Развитие  болезни определяли по формуле:

 

где R – интенсивность развития болезни (балл или %),

Σ (ab) – сумма произведений числа растений на соответствующий им процент поражения,

N – общее количество учтенных растений.

Биологические особенности изучаемых представителей рода Дуб оценены сотрудниками отдела биологии древесных пород ВНИАЛМИ: Маттисом Г. Я., Крючковым С. Н. и  Калининой И. В. [2, 5].

Оценка солеустойчивости проводилась ими у потомства плюсовых деревьев в вегетационных сосудах в течение вегетационного периода. Оценку состояния сеянцев осуществляли по 5- балльной шкале С. С. Пятницкого.

Засухоустойчивость определялась в полевых условиях оценкой погибших от засухи насаждений, а также методом создания искусственной засухи по Н. И. Туманову с оценкой по 5-бальной шкале.

Морозоустойчивость оценивалась в полевых условиях подсчетом погибших деревьев, а также дополнительно проводилось искусственное промораживание 1-летних потомств в холодильной установке. Критической считалась температура, при которой погибло 50 % растений. Оценка морозоустойчивости велась по 5-и балльной шкале.

Статистическая обработка данных проводилась с использованием пакета программ MS Excel [4].

Результаты исследования и их обсуждение

В ходе фитопатологического мониторинга защитных лесных насаждений была проведена оценка поражаемости дуба грибной и бактериальной инфекцией (таблица 1).

Таблица 1. Фитопатологическое состояние дуба черешчатого в защитных лесных насаждениях с различными типами смешения пород и монокультурах

Объект

Схема смешения

Возраст

Развитие и распространение болезней R/P (%)

Мучнистая роса

Некрозно- раковые

Сосудистые микозы

Бактериозы

Гнили

Смешанные посадки

Качалинское опытное поле – д. черешчатый ф. пирамидальная

5Дч, 5смз

33

34,1

61,0

14,2

10,0

8,8

11,0

Котовский р-он, Мокрая Ольховка - д. черешчатый

6Дч, 2Вп, 1Ка, 1Б

60-65

41,4

92,0

21,5

33,0

19,1

18,0

ГУ Новоаннинский лесхоз

6Дк, 4Дч

28

13,7

27,0

17,2

35,0

12,0

16,0

4,8

7,0

_

Иловлинский р-н.

х. Вилтов – д. черешчатый

7Дч, 2Тч,1Сл

40-60

51,8

91,3

25,4

76,9

31,4

30,6

3,3

8,3

ГНУ Нижневолжская станция по селекции древесных пород - д. красный х д. черешчатый

2 Дч, 2Яо, 1Кк,2с, 1Дк, 1Дч х Дк, 1 Дк х Дч

50

12,7

20,0

6,2

5,0

0,2

1,0

Новониколаевский р-он,

х. Двойновский – д. черешчатый

7Дч, 1Рб, 1Б, 1Ка

47

53,6

100

21,5

42,3

27,0

20,0

6,4

15,0

Монокультуры

Серафимовический р-н.

х. Клетско-Почтовский –

д. черешчатый

10 Дч

42

76,0

91,4

36,5

41,6

38,3

27,4

10,0

15,0

Условные обозначения:

Б – береза; Вп – вяз приземистый; Дч – дуб черешчатый; Дк – дуб красный; Дк х Дч – гибрид дуб красный х дуб черешчатый; Ка – клен американский; Кк – клен канадский; Рб – робиния лжеакация; Сл – слива колючая; смз – смородина золотистая; Тч – тополь черный; Яо – ясень обыкновенный.

Мониторинговые исследования свидетельствуют, что на территории области преобладают ослабленные различными факторами посадки с участием дуба. Доля их в защитных лесных насаждениях находится в пределах 30-40 %. Эти посадки характеризуются наличием деревьев с изреженной кроной, усыханием скелетных ветвей, присутствием деревьев с сухими вершинами и др. Отмечено, что ослабленность древостоев главным образом зависит от экологических условий  произрастания, возраста, схемы смешения, расположения относительно оживленных автомагистралей и промышленных предприятий.

В защитных лесных насаждениях Волгоградской области преобладает дуб черешчатый.  Этот вид включает фенологические формы (рано- и позднораспускающаяся), также различные морфоформы – раскидистая и пирамидальная. Нами учитывались рано- и  позднораспускающиеся формы с раскидистой кроной. Ранораспускающаяся форма составляет – 59,4 %, позднораспускающаяся форма – 21 % (обе формы относятся к раскидистой морфоформе) и 12 % – пирамидальная форма. Значительно реже встречается североамериканский вид – дуб красный (Q. rubra) – 5,7 %, гибрид дуб черешчатый х дуб красный – 0,9 %, гибрид дуб красный х дуб черешчатый – 0,7 %, дуб монгольский, дуб пушистый и дуб Гартвиса малочисленны на территории Волгоградской области и составляют – 0,3 %.

Оценка и выявление древесных пород, устойчивых к возбудителям заболеваний, характерных для конкретной местности, является наиболее эффективным и перспективным методом защиты растений.

Нами была проведена эколого-биологическая оценка устойчивости видов, гибридов, форм дуба к абиотическим и биотическим условиям биотопов, в результате чего определена степень устойчивости биоразнообразия рода Quercus (таблица 2).

Таблица 2. Интегральная оценка устойчивости видов, гибридов, форм дуба

(по данным отдела биологии ВНИАЛМИ: *Г. Я. Маттиса, С. Н. Крючкова,**А. П. Иозуса, 2008, И. В. Скуратова)

Морфобиологическое

 разнообразие

Степень устойчивости

к болезням, балл

Солеустойчивость, балл

Засухоустойчивость, балл

К прочим экологическим факторам, балл

Дуб черешчатый q. robur

форма ранораспускающаяся

форма позднораспускающаяся

форма пирамидальная

 

3

2

4

 

3*

2*

4*

 

3*

2*

4*

 

3**

3**

4*

Дуб красный q. rubra

Гибриды:

- дуб красный х дуб черешчатый

- дуб черешчатый х дуб красный

4

 

4

4

3*

 

3**

3**

3*

 

4**

4**

3*

 

4**

4**

Шкала баллов по степени устойчивости:

  1. – высоковосприимчивы;
  2. – восприимчивы;
  3. – восприимчивы в слабой степени;
  4. – устойчивое;
  5. – высокоустойчивое.

Данные мониторинговых исследований представлены в таблице 1. Из таблицы следует, что все обследованные виды, гибриды и формы дуба поражены заболеваниями в различной степени. Изученные виды, гибриды и формы отличаются по засухо- и солеустойчивости. При этом пирамидальную форму дуба черешчатого можно определить как более устойчивую, среди остальных форм того же вида, в отношении комплекса патологий и абиотических факторов (табл. 2).

Идентифицирован видовой состав возбудителей наиболее вредоносных заболеваний дуба, грибного и бактериального происхождения. Для проведения селекционных работ и введения в практику защитного лесоразведения более перспективных видов, гибридов и форм определялась их устойчивость:

  • к мучнистой росе (возбудитель болезни – Microsphaera alalphitoides Griff. et Maubl.);
  • сосудистому микозу, вызываемому грибами из рода Ceratocystis (C.roboris (Georg. et Y.Teod.) Potl., C.kubanicum (Scz.-Par.) Potl., (конидиальные стадии – Graphium rоboris Schv., Verticillium sp., Cephalosporium sp. Hyalodendron sp., Rhinotrichum sp.).
  • некрозно-раковым патологиям (поперечный рак дуба – возбудитель – бактерия Pseudomonas quercina Schem.; виллеминиевый некроз дуба – возбудитель – Vuilleminia comedens Maize;
  • гнилевым патологиям (опенок осенний – Armillariella mellea (Fr.) Karst.; ложный дубовый трутовик – Phellinus robustus (Karst.) Bourd, et Galz.); 
  • бактериозам (бактерии из рода Ervinia и Pseudomonas).

Выявлена более высокая устойчивость пирамидальной формы (Quercus robur f. fastigiata) к мучнистой росе, поражаемость – 30,3 %, в сравнении с раскидистой (рано- и позднораспускающейся формой дуба черешчатого) – 53,1 % и 61,9 % соответственно. Дуб красный и его гибрид с дубом черешчатым оказались более устойчивы к комплексу самых распространенных и вредоносных патогенов (мучнистая роса, сосудистые и некрозно-раковые патологии).

У пирамидальной формы дуба черешчатого прослеживается четырехлетняя закономерность в более низкой поражаемости некрозно-раковой патологией 16,4 % в сравнении с ранораспускающейся – 25,0 % и позднораспускающейся формой – 26,2 %. Дуб красный также проявляет закономерность низкой поражаемости – 15,1 %. Из гибридов более устойчив – дуб красный х дуб черешчатый.

Гнилевые патологии, не типичные для региона исследования, имеют незначительную долю в общей картине инфекционного фона дубовых насаждений. Дуб пирамидальной формы поражен на 5,8 %, а раскидистой на – 8,3 %. Пораженность дуба красного возбудителями гнилевых болезней не превышает 2,5%, гибриды его с дубом черешчатым подвержены гнилевой патологии в меньшей степени (рисунок 1).

Оценка пораженности форм дуба черешчатого сосудистой патологией грибного происхождения показала различную степень поражения: пирамидальная форма поражается в наименьшей степени  – 18,0 %, в то время как  позднораспускающаяся форма – 32,0 %, а ранораспускающаяся форма – 37,4 %.  Дуб красный и его гибриды с дубом черешчатым более резистентны к сосудистым патологиям – 11,0 % , 0,6 % и 0,2 % соответственно.

Сравнительная оценка устойчивости форм дуба черешчатого (раскидистой и пирамидальной) к бактериозам  показала наибольшую устойчивость пирамидальной формы дуба черешчатого. Дуб красный и его гибриды с дубом черешчатым бактериозами поражены в низкой степени (рисунок 1).

  1. – д. черешчатый ф. ранораспускающаяся (Quercus robur);
  2. – д. черешчатый ф. позднораспускающаяся (Quercus robur);
  3. – д. черешчатый ф. пирамидальная (Quercus rubra х Quercus robur);
  4. – д. красный (Quercus rubra);
  5. – д.черешчатый х д.красный (Quercus robur х Quercus rubra);
  6. – д.красный х д.черешчатый (Quercus rubra х Quercus robur).

Рисунок 1. Пораженность болезнями дуба в защитных лесных насаждениях,

Волгоградская область 2009–2011 гг.

Выводы

Таким образом, анализ биологического разнообразия дуба выявил комплексную устойчивость отдельных видов, форм и гибридов дуба к абиотическим и патологическим факторам региона исследования, что позволяет рекомендовать их для повышения жизнеспособности и оздоровления лесоаграрных ландшафтов. В целях повышения устойчивости и оздоровления дуба в защитных лесных насаждениях вводить устойчивые виды, формы и гибриды: ранораспускающуюся форму и пирамидальную форму дуба черешчатого, дуб красный и его гибриды с дубом черешчатым.

Рецензенты:

Степанов Александр Михайлович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник Всероссийского института агролесомелиорации Россельхозакадемии, г. Волгоград.

Литвинов Евгений Александрович, доктор сельскохозяйственных  наук, профессор, заведующий кафедрой «Агроэкология и защита растений» Волгоградского государственного аграрного университета, г. Волгоград.


Библиографическая ссылка

Скуратов И.В., Крюкова Е.А. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ВИДОВ, ГИБРИДОВ И ФОРМ РОДА QUERCUS К ЭКОЛГО-ПАТОЛОГИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ЛЕСОРАЗВЕДЕНИЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=8204 (дата обращения: 16.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074