Студенту

УДК 630.561
Павлов И.Н., Агеев А.А., Марков А.А.

Влияние дефолиации Dendrolimus superans sibiricus Tschetv. на радиальный прирост Pinus sibirica и Pinus sylvestris
Сибирский государственный технологический университет

По изменению ширины годичного кольца выявлены основные закономерности вторичного (неоднократного) прохождения вспышки массового размножения сибирского шелкопряда по старому очагу на различных элементах рельефа.

Изменчивость ширины годичного кольца у отдельных деревьев зависит от целого ряда причин как внутреннего (генетические особенности вида,  возраст модельного дерева,  время  его  появления и т.п.),  так и внешнего происхождения (фитоценотические, эдафические, климатические, гелио-геофизические, болезни, вредители, пожары и др.  факторы) (Ловелиус, 1979). Установлен ряд зависимостей между колебаниями климата и изменчивостью радиального прироста (Битвинскас, 1974; Мазепа, 1982; Мелехов, 1979; Молчанов, Смирнов, 1967). Однако, значение одного и того же климатического показателя и его влияние на годичный прирост проявляется по-разному не  только  в различных географических районах,  но и различных эдафизических условиях. Влияние климатических факторов проявляется по особому на разных  элементах рельефа (Смоляк, Болботунов, Романов, 1986) в разных типах леса (Розенберг, Феклистов, 1981). Степень влияния климатических факторов проявляется в той степени, в какой они являются лимитирующими. Так, в Урало- Сибирской Субарктике основополагающим является температурный режим летних месяцев. Он значимо влияет на радиальный прирост деревьев хвойных видов и объясняет в среднем до 60-80% изменчивости прироста (Ваганов, Шиятов, Мазепа, 1996). Естественно, что немаловажное влияние на прирост оказывает и  дефолиация хвои.
Одним из самых опасных хвоегрызущих вредителей темнохвойных лесов является сибирский шелкопряд. В ходе последнего массового размножения, которое состоялось в середине 1990-ых гг., шелкопряд повредил темнохвойные насаждения в Ангаро-Енисейском регионе на площади 480 тыс. га. При этом 125 тыс. га были повреждены в слабой степени (гусеницы уничтожили менее 25% хвои), 68 тыс. га – в средней (обесхвоивание 25-50%), 50 тыс. га – в сильной (50-75%), и 237 тыс. га подверглись полному объеданию (съедено более 75% хвои) (Солдатов, Ремарчук, Гродницкий, Бондарев, 2000).
Специфика фазового портрета сибирского шелкопряда предполагает значительную продолжительность  вспышки (до 10 лет) не только в пределах региона (Кондаков, 1974), но и внутри ландшафта. Так, для одного региона (Томская область, Тегульдетский лесхоз) вспышка начала ХХ века датируется и 1914 г. (Дудин, 1958), и 1920-1922 (Коломиец, 1962).  В конце ХХ века отмечается увеличение числа вспышек (Окунев, 1962). Возможно 2 причины: улучшение системы мониторинга и объективный рост, вызванный изменениями климата и кормовой базы.
Вспышки массового размножения подчиняются определенным закономерностям притом, что каждой из них присущи свои особенности. На основе ландшафтного подхода и экологической интерпретации очагов сибирского шелкопряда установлено, что  для условий равнинной тайги Западно-Сибирской низменности их развитие приурочено к темнохвойным насаждениям с преобладанием в составе пихты, занимающим повышенные элементы рельефа и сформировавшихся на хорошо дренированных легких суглинках (Ряполов, 1981; Ряполов, 1987). В этих условиях формируются коренные темнохвойные сообщества, входящие в группы свежих и сухих типов леса – пихтачи разнотравные и мшистые. Первичные очаги зарождаются в приспевающих, спелых и перестойных среднеполнотных древостоях, а также перестойных низкополнотных березняках со вторым ярусом из пихты (Коломиец, 1962; Болдаруев, 1969).
Цель данной работы – выявить закономерности вторичного (неоднократного) прохождения вспышки массового размножения сибирского шелкопряда по старому очагу с единичными деревьями кедра, сосны.
Исследуемая территория была подвержена панзональным вспыш­кам размножения сибирского шелкопряда в 1914-1922 (Дудин, 1958; Коломиец, 1962); 1920 -1928 (Коломиец, Майер, 1963); 1950—1959 гг. (Катаев, 1959; Коломиец, 1962).   Нельзя исключать и наличие других вспышечных периодов (например, 1935-1947 гг.)
Значительная гетерогенность ландшафта (чередование грив, торфяных болот, пойм), цикличность климата определяют различные условия для зимовки сибирского шелкопряда. Следовательно, можно сделать предположение, что расположенные в пойме и на вершине гривы хвойные деревья будут объедены в разные годы.
Во время экспедиции 2002 г. керны взяты с единичных деревьев кедра и сосны, переживших не одну вспышку массового размножения. Пихта старше 50 лет на исследуемой отсутствует (погибла после дефолиации из-за  низкой регенерационной способности).   
Исследованная  темнохвойная тайга (5К3П2Е+С, Б) была почти полностью  уничтожена вредителем в период 10-20 гг. ХХ века. На большей части прошли пожары различной степени интенсивности. В настоящее время 1 ярус древостоя имеет формулу 6Б3Ос1С (75) +К (75-150). Во втором ярусе 3П3Е2К2Б (возраст 40 лет). Единично сохранившиеся модельные деревья кедра во время вспышки были под пологом (прирост 0,2 – 1,8 мм) и смогли восстановиться (рисунок). Очевидно, что в молодом возрасте деревья легче перенесли дефолиацию. После уменьшения прироста (до 300 %) наблюдается его восстановление до предыдущего уровня, а в ряде случаев и значительная активизация. Так у деревьев кедра, растущих на вершине гривы, радиальный прирост к 1927 г. увеличился в 6 раз. Причина заключается в том, что после гибели части деревьев, выжившие деревья оказываются в более благоприятных условиях освещения, питания, что и отражается на увеличении радиального прироста.
Остановимся более подробно на точно установленной и имеющей огромные негативные последствия вспышке 50 –х годов. К этому времени на данной территории произошло возобновление лиственными породами (осина, береза). Хвойные, пережившие предыдущие вспышки, представлены единично. Несмотря на это, они также были подвержены значительной дефолиации, приведшей к существенному снижению прироста. Установлено отсутствие синхронности в изменчивости ширины годичного кольца у деревьев кедра, растущих в разных лесорастительных условиях. На вершине гривы снижение прироста  начинается раньше (1950 г.), чем на болоте и в пойме (1956 г.). Очевидно, что на повышенных элементах рельефа среди заболоченной темнохвойной тайги образуются лучшие условия для зимовки вредителя. Видимо начальную и проднормальную фазу шелкопряд проходит в более благоприятных условиях, а эруптивную и кризисную – мигрируя в близлежащие леса, расположенные на пониженных элементах рельефа. Деревья кедра, растущие на вершине гривы, в полной мере не смогли восстановить радиальный прирост до уровня довспышечного периода. Видимо, данные условия произрастания не соответствуют экологии данного вида.
Сосна и кедр, растущие в одном экотопе,  имеют свои характерные закономерности роста. У кедра раньше начинается существенное снижение прироста (на 4-5 лет), достигая минимума на 4 года быстрее. Это объясняется, прежде всего, высокими антибиозными свойствами сосны.
На графике заметно выделяется значительное увеличение ширины годичных колец (до 4, 5 мм) у деревьев кедра, растущих на более плодородных средних и тяжелых суглинках у подошвы гривы. Увеличение прироста определяется образованием разреженной структуры древостоя и отсутствием угнетения со стороны соседних деревьев. Высокая изменчивость прироста в период с 1979 г. по н.в. вызвана с нашей точки зрения обильным семяношением.
Установлено значительное увеличение прироста кедра на болоте и в пойме в конце ХХ века. Видимо, это следствие восстановления регулирующей роли древесной растительности, а также общей тенденции разболачивания  (Орлов, 1975; Львов, 1976;  Пьявченко, 1979; Глебов, 1988).

Выводы:

1. Мозаичная структура леса (чередование темнохвойных и лиственных ценозов, сосновых боров, прогалин, торфяных болот)  обеспечивает возможность постоянного существования сибирского шелкопряда на данной территории и при сочетании определенных факторов переходить в режим собственно вспышки.
2. Установлено отсутствие полной синхронности  в снижении радиального прироста у модельных деревьев, сохранившихся на старых шелкопрядниках. На сухих и хорошо дренированных почвах (вершин гривы) снижение прироста у кедра, вызванного дефолиацией, начинается раньше и более значительное, чем на болоте и в пойме. Очевидно, что на повышенных элементах рельефа среди заболоченной темнохвойной тайги образуются лучшие условия для зимовки вредителя.
3. Установлено значительное увеличение прироста кедра на болоте и в пойме в конце ХХ века.
4. Сосна, обладая более высокими антибиозными свойствами, снижает радиальный прирост в одном экотопе медленнее (на 4-5 лет позднее кедра). При этом минимальный прирост сосны в два раза больше, чем у кедра.

Библиографический список:

1. Битвинскас Т.Т.  Дендроклиматические исследования. - Л.: Гидрометеоиздат,1974.-170 c.
2. Болдаруев В.О. Динамика численности сибирского шелкопряда и его паразитов. - Улан-Уде: Бурятское кн. изд-во, 1969. – 162 с.
3. Ваганов Е. А., Шиятов С. Г., Мазепа В.С. Дендроклиматические исследования в Урало- Сибирской Субарктике. Новосибирск: Наука, 1996. 246 с.

1. Дудин В.А. Проблема использования и восстановления шелкопрядников в Томской области //Труды по лесному хозяйству Сибири, вып. 4. – Новосибирск, 1958. - С. 262 - 268.
2. Катаев О.А. Структура и типы очагов сибирского шелкопряда // - Труды ленинградской ордена Ленина лесотехнической академии им. С.М. Кирова, - Л.: 1959. - № 9. – С. 85 – 86.
3. Коломиец Н.Г. Сибирский шелкопряд и его роль в хвойных лесах Западной Сибири // Труды по лесному хозяйству Сибири. вып. 7. - Издательство СО АН СССР, Новосибирск,  1962. - С. 137 – 161.
4. Коломиец Н.Г., Крылов Г.В. Весенние половодья и вспышки сибирского шелкопряда в Западной Сибири. //Лесное хозяйство. - 1956. №12. С. 45-47
5. Краснобаева К.В. Динамика прироста в толщину древостоев ельника-кисличника в зависимости от климатических факторов. //Лесоведение.– 1972. №4. С. 51-55
6. Ловелиус  Н.В.   Изменчивость  прироста  деревьев.Дендроиндикация  природных  процессов  и  антропогенных  воздействий. - Л.: Наука.Ленинградское  отделение,1979. -  232с.
7. Мазепа  В.С.    Метод  расчета  индексов  годичного   прироста  обобщенного  дендроклиматического  ряда//Экология. - 1982. - N 3. - С.21-27.
8. Мазепа В.С. Влияние осадков на динамику радиального прироста хвойных в субарктических районах Евразии //Лесоведение. -  1999. №6. - С. 14-21
9. Мелехов  И.С.  Значение  структуры  годичных  слоев  и  ее  динамики  в   лесоводстве  и  дендроклиматологии//Лесной  журнал. - 1979. - N 4. - С.6-14.
10. Молчанов А.А., Смирнов  В.В.  Методика  изучения    прироста  древесных  растений. - М.: Наука,1967. - 96 с.
11. Розенберг  Г.С., Феклистов  Н.А.  О    прогнозировании  прироста  сосны  и  ели  методами  регрессивного  анализа//Лесной  журнал. - 1981. - N 2. - С.18-21.
12. Ряполов В.Я. Ландшафтная приуроченность очагов численности сибирского шелкопряда // Экологическая оценка местообитания лесных животных. - Новосибирск: Наука, 1987. – С. 76 – 89
13. Ряполов В.Я. Ландшафтно-экологические аспекты формирования резерваций сибирского шелкопряда  // Лесное хозяйство. – 1981. № 5. –  С. 66 - 68
14. Смоляк  Л.П., Болботунов А.А., Романов  В.С.   Влияние  рельефа   на  изменчивость  радиального  прироста   сосны// Дендрохронология  и  дендроклиматология. -Новосибирск: Наука .Сибирское  отделение, 1986. -  С.114-122.
15. Солдатов В.В., Ремарчук Н.П., Гродницкий Д.Л., Бондарев А.И. Массовое размножение насекомых - экологическая катастрофа в тайге северной Азии.  –М.: Лесной бюллетень. – 2000. - №3(15). - С. 23-26.