Анализ динамики очагов массового размножения насекомых по данным мониторинга в лесах Воронежской области

Для принятия оптимальных решений по защите лесов от вредных организмов требуется анализ разнообразной информации [1–5]. На ее основе определяют показатели и критерии, которые дают возможность оценивать и прогнозировать лесопатологическую ситуацию, а также планировать лесозащитные мероприятия. Однако прежде всего необходимо осуществлять поиск путей более эффективного использования уже имеющейся информации [3, 6, 7].

Территория Воронежской обл. относится к зоне сильной лесопатологической угрозы. Вспышки массового размножения вредных лесных насекомых повторяются здесь наиболее часто, а очаги наблюдаются практически ежегодно.

Ретроспективный анализ материалов государственного лесопатологического мониторинга и статистической отчетности по защите лесов показал, что они имеют большую ценность для прогнозирования распространения очагов [1, 8, 9]. Компьютерные технологии позволяют автоматизировать обработку информации и существенно повысить эффективность ее использования [6, 7].

Для прогнозирования необходимы многолетние данные, постоянное обновление и накопление информации в виде баз данных. Это позволяет решать различные задачи анализа лесопатологической информации и автоматизировать обработку данных: сортировку, выборку по критериям, представление в виде таблиц, графиков, диаграмм. В результате значительно повышается эффективность анализа, особенно его оперативность, обеспечивается разработка различных прогнозных сценариев и оценка их реалистичности.

Цель исследования – определить лесопатологическую угрозу дубравам и сосновым насаждениям Воронежской обл. на основе накопленных и систематизированных многолетних данных инвентаризации очагов хозяйственно опасных насекомых, предложить способы их анализа.

Материалы и методы исследования

Для анализа лесопатологической ситуации в Воронежской обл. нами использованы архивные материалы статистической отчетности по защите лесов и результаты лесопатологического мониторинга (ежегодные обзоры санитарного и лесопатологического состояния лесов России) [10–12], на основе которых созданы электронные таблицы площадей очагов насекомых в формате Microsoft Excel (XLS).

Сведения о площадях очагов хвоегрызущих вредителей имеются для периода с 1963 по 2022 г., листогрызущих – с 1954 по 2022 г. Многолетние данные характеризуют динамику очагов наиболее опасных насекомых: соснового шелкопряда ( Dendrolimus pini L.), сосновой совки ( Panolis flammea Schiff.), сосновой пяденицы ( Bupalus piniarius L.), обыкновенного соснового ( Diprion pini L.) и рыжего ( Neodiprion sertifer Geoffr.) пилильщиков, непарного шелкопряда ( Lymantria dispar L.), зеленой дубовой листовертки ( Tortrix viridana L.), златогузки ( Euproctis chrysorrhoea L.).

Среднюю площадь очагов рассчитывали как частное от суммы площадей очагов за период наблюдений и количества лет наблюдений.

Встречаемость (вероятность образования) очагов массового размножения определяли как долю лет с очагами в регионе Российской Федерации или лесничестве от общего периода наблюдения, выраженную в процентах [13].

Результаты и обсуждение

В Воронежской обл. преобладают очаги листогрызущих вредителей: их средняя ежегодная площадь в 1977–2015 гг. достигала 16 293 га. В этот же период средняя ежегодная площадь очагов хвоегрызущих насекомых составляла 9 967 га, иных вредителей – 6 707 га; очагов болезней – 14 313 га. Характерной особенностью региона является высокая плотность очагов (относительно площади земель, занятой древесной растительностью, которая в 2013 г. насчитывала 340,5 тыс. га). При сравнительно небольшой абсолютной площади очагов ежегодно они охватывают в среднем 13,9 % лесов: хвоегрызущие вредители – 2,9 %, листогрызущие – 4,8 %, прочие насекомые – 2,0 %, болезни – 4,2 %.

Данные по динамике площади очагов хозяйственно опасных хвоегрызущих насекомых за последние 60 лет (1963–2022 гг.) приведены в табл. 1. Очаги в лесах Воронежской обл.

Таблица 1. Площади очагов хозяйственно опасных хвоегрызущих насекомых в Воронежской обл. в 1963–2022 гг.

Год Площадь очагов, га Год Площадь очагов, га ■5 I м = s i 15 s ? Z ш О cl О к О E 5 co О < z z W co z >s s j ? >S tn J s ° 5 * 5 i JOS CL W E >S z z ° 1 h? Ш O s Owe ■5 2 ш e 15 w El О К О E 5 co О < z z w co О S z >s s >S tn J s ° 5 * 5 i JOS CL W E >S z z ° 1 h? о s Owe 1963 3 675 7 089 0 2 471 1 244 1993 3 105 2 050 0 1 714 100 1964 4 287 6 396 0 8 283 6 724 1994 2 400 26 950 0 1 614 100 1965 2 937 3 974 0 4 659 517 1995 200 6 400 0 467 0 1966 3 227 944 0 2 844 7 515 1996 1 640 0 0 1 427 0 1967 3 074 1 026 0 2 556 14 127 1997 573 0 0 17 917 0 1968 3 973 430 0 2 346 14 127 1998 1 230 0 0 8 336 0 1969 1 300 750 0 1 940 11 882 1999 1 019 250 1 280 6 236 0 1970 4 326 750 0 1 880 10 050 2000 751 670 6 194 2 755 0 1971 5 533 917 0 1 580 3 899 2001 632 670 1 995 1 655 0 1972 4 243 467 0 1 949 4 744 2002 0 0 50 575 0 1973 4 481 1 867 5 085 11 142 5 361 2003 0 0 1 323 200 0 1974 3 431 29 763 4 968 5 813 3 711 2004 1 668 3 419 1 003 210 0 1975 2 790 22 563 2 634 6 068 4 256 2005 0 0 0 264 0 1976 4 076 6 110 200 2 117 4 317 2006 2 157 0 0 286 0 1977 22 095 2 200 0 980 3834 2007 400 0 0 275 0 1978 19 128 2 574 0 902 2 254 2008 103 0 0 3 615 0 1979 1 036 5 939 0 502 2 254 2009 206 0 0 5 734 0 1980 1 171 7 704 0 2 892 2 384 2010 0 0 0 6 306 0 1981 948 3 332 0 2 957 1 834 2011 0 0 0 7 206 0 1982 0 2 361 0 4 011 3 597 2012 0 0 3 523 6 056 0 1983 500 620 0 2 371 4 820 2013 0 0 6 308 1 552 0 1984 0 620 0 2 280 3 150 2014 0 0 6 785 1 579 0 1985 1 560 2 511 3 508 6 150 1 400 2015 0 0 257 504 0 1986 6 655 5 525 1 150 14 897 1 612 2016 0 0 126 0 0 1987 978 7 053 650 9 417 1 482 2017 0 0 0 0 0 1988 316 4 376 250 12 343 1 482 2018 0 0 0 0 0 1989 0 450 0 8 217 220 2019 0 0 0 340 0 1990 0 100 0 3 352 220 2020 0 0 0 340 0 1991 9 000 50 0 387 140 2021 2 145 0 0 340 0 1992 2 900 50 0 267 100 2022 2 015 0 0 1 406 0 наблюдались ежегодно, кроме 2017 и 2018 г., однако их площадь по годам существенно варьировала: от 47 686 га (1974 г.) до 126 га (2016 г.) и наблюдалась тенденция ее снижения.

Для сосновых насаждений всех возрастов особую опасность представляют сосновые шелкопряд, пяденица и совка, массовое размножение которых приводит не только к ослаблению, но и к гибели насаждений, поврежденных в сильной степени. Рыжий пилильщик менее опасен для насаждений среднего и старшего возраста, которые успешно справляются с его повреждениями, реагируя на них только некоторым снижением текущего прироста. Гораздо больший вред он наносит молодым сосновым культурам до 15-летнего возраста, в которых после повреждений резко уменьшается текущий прирост, происходит ослабление насаждений и усыхание вершин у отдельных деревьев.

Площадь очагов соснового шелкопряда была максимальна в 1977 г. (22 075 га). В целом наблюдается тенденция снижения интенсивности и частоты вспышек массового размножения этого вредителя. В последнее 10-летие межвспышечный период существенно вырос, и с 2010 по 2020 г. очаги соснового шелкопряда не регистрировались. Еще более длительный период не фиксировались очаги сосновой пяденицы (с 2005 г.) и обыкновенного соснового пилильщика (с 1995 г.) – соответственно 18 и 28 лет. В 2015 и 2017 г. зарегистрированы очаги звездчатого пилильщика-ткача (1 500 и 306 га соответственно). Наиболее распространенными хвоегрызущими насекомыми являются рыжий сосновый пилильщик и сосновая пяденица, средняя ежегодная площадь очагов которых составляет 3 850 и 3 187 га соответственно.

Приведенные данные являются количественной характеристикой лесопатологической угрозы на региональном уровне, они характеризуют вероятность вспышек массового размножения насекомых и образования их очагов, а также потенциально возможную площадь негативного воздействия. Экологические условия в регионе благоприятны для вредных дендрофильных насекомых, поэтому лесопатологическая угроза оценивается как сильная.

Площадь очагов хозяйственно опасных листогрызущих насекомых (табл. 2) в лесах Воронежской обл. варьировала от 119 923 га (1963 г.) до минимума 34 га (2015 г.). Наиболее распространенными были очаги зеленой дубовой листовертки: средняя ежегодная площадь – 24 022 га, максимальная – 116 755 га (1963 г.). Далее следуют очаги непарного шелкопряда: средняя площадь – 5 291 га, максимальная – 47 155 га (1974 г.). Для очагов златогузки средняя ежегодная площадь составляет 4 351 га, максимальная – 39 360 га (1971 г.).

Для зеленой дубовой листовертки установлена долговременная тенденция значительного сокращения площади очагов: в 1963 г. она составляла 116 755 га, затем стала постепенно снижаться. Наблюдается также увеличение межочагового (межвспышечного) периода (число лет без очагов). Последние 8 лет (2015–2022 гг.) очаги не регистрировались, в то время как в течение 55 лет (1959–2014 гг.) комплексные очаги зеленой дубовой и других листоверток наблюдались ежегодно. Межочаговый период для непарного шелкопряда увеличился с 1 года до 10 лет (2002–2011 гг.).

Очаги златогузки не отмечались еще более длительный период (23 года) – с 2000 г. Возможно, они станут столь же редки и эпизодичны, как и очаги некоторых других вредителей лиственных пород, которые действовали в лесах России на больших площадях в 1950–1960-х гг. и не отмечаются в настоящее время (лунка серебристая, ранние совки, дубовый шелкопряд, дубовая хохлатка). Очаги дубовой хохлатки не регистрируются с 1994 г. (28 лет).

Наблюдается также существенное (в сотни раз) снижение амплитуды колебания площадей очагов. Площадь очагов непарного шелкопряда была максимальна в 1974 г. (47 155 га), а в 2000–2001 гг. очаги зарегистрированы только на 160 га. Наибольшая площадь очагов листоверток и златогузки составляла 116 755 (1963 г.) и 39 360 га (1971 г.) соответственно. За 1990-е гг. комплексные очаги дубовой зеленой листовертки стали локальными

Таблица 2. Площади очагов хозяйственно опасных листогрызущих насекомых в Воронежской обл. в 1954–2021 гг.

Год	Площадь очагов,		га	Год	Площадь очагов,		га
	Непарный шелкопряд	Дубовая листовертка	Златогузка		Непарный шелкопряд	Дубовая листовертка	Златогузка
1954	6 429	11 360	100	1988	11 002	17 049	0
1955	14 883	2 571	0	1989	18 866	18 726	0
1956	10 997	1 860	0	1990	5 164	15 246	0
1957	26 828	2 500	10 600	1991	640	8 730	0
1958	21 888	0	4 635	1992	404	10 360	0
1959	28 186	12 141	6 855	1993	0	9 960	0
1960	3 124	53 027	39 268	1994	0	7 700	0
1961	0	84 427	200	1995	0	6 352	33
1962	0	6 013	0	1996	0	5 510	33
1963	0	116 755	3 168	1997	0	3 705	33
1964	3 648	85 345	100	1998	0	3 305	5
1965	9 330	96 595	0	1999	0	2 785	3
1966	33 749	82 069	2 034	2000	160	2 075	0
1967	23 228	43 701	2 034	2001	160	1 930	0
1968	10 173	37 328	2 240	2002	0	1 490	0
1969	6 000	66 837	8 031	2003	0	1 390	0
1970	1 066	63 202	29 725	2004	0	3 051	0
1971	334	57 172	39 360	2005	0	1 496	0
1972	100	45 670	29 558	2006	0	140	0
1973	4 117	54 613	6 777	2007	0	140	0
1974	47 155	62 700	737	2008	0	140	0
1975	7 699	56 633	0	2009	0	244,4	0
1976	6 500	59 740	0	2010	0	260	0
1977	7 810	46 992	0	2011	0	260	0
1978	8 150	36 006	0	2012	6 244	1 101	0
1979	1 100	34 602	0	2013	3 430	1 034	0
1980	0	23 438	1 102	2014	1 572	925	0
1981	0	23 349	7 599	2015	34	0	0
1982	0	25 809	16 75	2016	0	0	0
1983	0	23 887	16 853	2017	0	0	0
1984	0	19 667	23 407	2018	0	0	0
1985	906	18 907	15 580	2019	0	0	0
1986	147	16 213	5 971	2020	0	0	0
1987	2 100	17 147	1 801	2021	0	0	0

(до 3,0–3,5 тыс. га), а очаги златогузки больше не регистрировались.

Еще раньше аналогичная ситуация наблюдалась с очагами дубовой хохлатки. Их максимальное распространение отмечалось в 1956 г. (4 600 га), площадь очагов следующего массового размножения также была значительно меньше (около 1 000 га), а с 1994 г. очаги не выявляют. Переход на образование локальных очагов свидетельствует об ухудшении условий развития вредных насекомых в связи с изменением климата, состояния и структуры насаждений. В этой ситуации не каждое даже сильное воздействие модифицирующих факторов (погоды) способно вывести популяцию из-под контроля внутрипопуляционных и биоценотических регулирующих механизмов и вызвать массовое размножение вредителей.

Полученные количественные оценки трендов динамики очагов мы рассматриваем как предварительные, так как определение площадей очагов имеет существенную субъективную составляющую. В последние годы очаги не всегда регистрируются, их площадь занижается. Оценок этой систематической ошибки пока не существует.

Базы данных учета очагов позволяют определять вероятность обнаружения очагов (относительную продолжительность их функционирования в % от всего периода наблюдения) (табл. 3). Этот показатель коррелирует с частотой возникновения очагов и их интенсивностью. Наиболее часто встречаются очаги рыжего соснового пилильщика (98,1 %), зеленой дубовой листовертки и соснового шелкопряда (95,2 и 75,5 % соответственно), сосновой пяденицы (68,5 %).

По вероятности возникновения очагов (относительной продолжительности их действия) на данной территории можно судить о частоте вспышек массового размножения насекомых. Высокая (более 75 %) вероятность возникновения очагов свидетельствует о перманентном характере массовых размножений.

Временны´е ряды площадей очагов зеленой дубовой листовертки, обыкновенного пилильщика в целом по Воронежской обл. не позволяют определять периодичность (частоту) массовых размножений. Это обусловлено погрешностью в инвентаризации очагов, а также асинхронностью массового размножения в территориально удаленных насаждениях. Для характеристики частоты массовых размножений необходимо анализировать ряды площадей очагов не по области, а по отдельным районам (лесничествам).

Заключение

Для лесов Воронежской обл. характерна высокая степень лесопатологической угрозы. Очаги массового размножения хозяйственно опасных насекомых во второй половине XX в. наблюдались практически постоянно и имели значительное распространение. В последнее время наблюдается тенденция снижения площадей

Таблица 3. Характеристика очагов хозяйственно опасных насекомых

Вид вредителя Площадь очагов, га Вероятность обнаружения очагов, % максимальная средняя ежегодная Непарный шелкопряд 47 155 5 290,8 58,7 Зеленая дубовая листовертка 116 755 24 022,0 95,2 Златогузка 39 360 4 351,1 47,6 Сосновый шелкопряд 22 095 2 523,1 75,5 Сосновая совка 6 785 875,7 35,2 Сосновая пяденица 2 9763 3 187,2 68,5 Рыжий сосновый пилильщик 17 917 3 850,1 98,1 Обыкновенный сосновый пилильщик 14 127 2 286,2 59,3 очагов наиболее опасных насекомых и частоты их массового размножения. Приведенные материалы необходимы для прогнозирования лесопатологической ситуации и регионального планирования в области защиты лесов от вредных организмов.