Оптимизация фитосанитарного состояния лесомелиоративных комплексов

Введение. Прогрессирующий рост антропогенного воздействия на окружающую среду проявляется в сужении специализации растениеводства, переходе к севооборотам с короткой ротацией, минимализации обра ботки почв, интенсификации использования агрохимикатов и пестицидов. Изменение структуры земледелия привело к обеднению биологического разнообразия, подавлению активности природных регуляторных меха- низмов агролесоландшафтов и, как следствие, увеличению случаев массового размножения вредителей и болезней, в том числе не имевших ранее хозяйственного значения. Среди путей, обеспечивающих фитоса-нитарную стабильность агроландшафта, повышение продуктивности растениеводства, особую актуальность приобретает лесомелиоративное обустройство аграрных территорий [6, 8, 9].

Создание на аграрной территории системы взаимодействующих многопородных лесных полос сопровождается вселением разнообразных организмов, усилением процессов экологической интеграции и дифференциации ландшафтов [6, 10]. Появляются многочисленные новые элементы и структуры, не характерные для безлесных экосистем. Это обусловливает яркое проявление краевого эффекта - тенденции к увеличению биоразнообразия и изменению плотности насекомых [1-4, 6, 7].

Лесомелиоративное обустройство агроландшафтов способствует решению важнейших проблем: рациональному использованию земельных ресурсов, сохранению биологического разнообразия и экологичному управлению фитосанитарным состоянием экосистем [3, 7]. С целью своевременного получения информации о нежелательных изменениях насаждений под влиянием различных факторов, выявления и прогнозирования очагов массового размножения вредителей и болезней необходим лесопатологический мониторинг, способствующий в дальнейшем разработке комплекса мероприятий по оптимизации санитарного и лесопатологического состояния лесопосадок.

Материалы и .методика исследований. Комплексные стационарные исследования в лесоаграрных ландшафтах опытной сети ВНИАЛМИ и опорных хозяйствах проводились в течение 1976-2011 гг. Наблюдения велись в лесоаграрных ландшафтах разных природных зон, включающих системы взаимодействующих поли-функциональных лесных полос различного породного состава, созданных по рекомендуемым ВНИАЛМИ технологиям.

В ходе исследований оценивали таксономический состав фитопатогенов, их пространственное распределение, анализировали фитопатогены по экологическим группам, способу использования органического вещества и степени паразитизма.

Работы по изучению населения насекомых лесомелиоративных комплексов проводили методом энтомологического кошения, визуальным осмотром и ручным сбором. Общая площадь обследования при кошении - около 12 м2 (25 ординарных взмахов в 4-кратной повторности). Учеты хищных и паразитических насекомых совмещали с учетами фитофагов.

Установление результативности агротехнических приемов осуществляли при оценке эффективности других средств и методов контроля численности вредных насекомых. Площадь опытного варианта составляла 2-10 га, что предотвращает миграцию насекомых с одного варианта на другой и заселение опытных площадей фитофагами с окружающих стаций.

Эффективность приемов активизации природных механизмов саморегуляции оценивали путем сравнения численности паразитов и хищников, соотношения в системе «энтомофаг-фитофаг» на вариантах опыта.

Результаты и обсуждение. Изменения энтомофауны и микрофлоры проявляются в расширении видового состава, перераспределении численности насекомых разных трофических групп, распространении и развитии возбудителей болезней. Начинаются они с внедрения нетипичных видов, обладающих повышенной экологической пластичностью (рисунок). С увеличением возраста насаждений и, соответственно, контрастности экологических условий тенденция преобразования состава насекомых и фитопатогенов усиливается. В структуре сообществ снижается доля участия сухолюбивых видов. Ряд ксерофилов, являющихся индикаторами биоценозов открытых экосистем, элиминируют за пределы агролесоландшафта.

Характерно, что в лесные полосы проникают неморальные виды вредителей и болезней, на лесозащищенных угодьях происходит накопление мезофильных организмов - типичных обитателей увлажненных биотопов. Это своеобразный инди- катор, характеризующий выраженную ме-зофитность условий и состояние кормовой базы данных биоценозов. Появление богатой трофической базы для дополнительного питания, сети разнообразных и взаимосвязанных экологических ниш в сочетании с рядом других факторов обусловливает оптимальную среду существования жизнеспособных популяций полезной биоты, что адекватно сказывается на ее численности.

Лесные полосы оказывают существенное сглаживающее влияние на коли чественные показатели вредного комплекса в прилегающих агроценозах. На лесозащищенных посевах численность важнейших вредителей в 1,3-2,9 раза и развитие болезней на 1,7-15,6% ниже по сравнению с полями в безлесной степи. Это дает основание для использования системы лесополос в качестве важного экологического фактора оптимизации фитосанитарного состояния сбалансированных аграрных экосистем в масштабах севооборота и агроле-соландшафта в целом.

Особенности формирования биотических сообществ агролесоландшафта

Потенциальная способность насаждений к оптимизации фитосанитарного состояния в защищаемых агроценозах неодинакова. Одним из важнейших факторов, определяющих состав и численность биотических сообществ, является ассортимент деревьев и кустарников в лесных полосах. Влияние отдельных пород на энтомофауну и микрофлору межполосных полей в разных природных зонах неидентично. Так, в степной зоне лучший эффект в регулировании вредных организмов обеспечивают дубовые насаждения, а в сухостепной и полупустынной - лесополосы из вяза. Повышению регуляторной роли насаждений способствует введение в их состав хвойных пород (сосна обыкновенная и крымская, лиственница и др), обладающих репел-лентным действием.

В процессе формирования биоты зернового поля имеют значение ширина и рядность лесополос. На полях среди узких посадок (3 ряда) для части вредных орга низмов складываются менее благоприятные условия, нежели на посевах, прилегающих к многорядным (6-12 рядов) насаждениям. В результате в агроценозах с участием 3 -рядных лесополос численность вредного комплекса в 1,8-2,1 раза ниже по сравнению с посевами, защищенными широкими насаждениями.

Одним из важнейших элементов управления фитоф агами является конструкция лесополос. В связи с этим в агро-лесоландшафте особое значение приобретают лесохозяйственные мероприятия в искусственных насаждениях, в частности разреживание и реконструкция загущенных посадок путем вырубки отдельных рядов, обрезки боковых ветвей на деревьях и удаления подлеска.

Для лесозащищенного поля характерна ярко выраженная агрегированность биоты, отражающая мозаичность микроклиматических условий. В течение всего вегетационного периода наблюдается по- вышенная концентрация особей некоторых видов насекомых и фитопатогенов на прилегающих к лесополосам зонах поля, в которых действие лесных полос наиболее выражено.

Количество паразитов и хищников в шлейфовых зонах насаждений на 38-55% превышает аналогичный показатель в зоне, расположенной вне влияния лесополос. Более ярко реагируют на наличие лесной растительности паразитические насекомые. Аналогичная тенденция размещения зафиксирована для невредных фитофагов, которые в течение всего вегетационного сезона также концентрируются в прилегающих к лесным полосам зонах.

ЗЛН являются барьером, препятствующим распространению в агролесоланд-шафте патогенной микрофлоры, особенно аэрогенной инфекции. Более раннее проявление и интенсивное развитие инфекционных заболеваний также наблюдается в приполосных зонах, где формируются оптимальные условия для реализации биотического потенциала фитопатогенов. Мицелий мучнистой росы, например, поражает здесь почти все ярусы стеблестоя, чего нет в открытом поле. Наиболее выражена концентрация фитопатогенов с наветренной стороны лесополосы. Содержание спор возбудителей инфекционных заболеваний здесь в 3-8 раз больше, чем в противоположном биотопе (подветренная сторона), однако, условия для сохранения и заражения инфекцией в последнем менее благоприятны, что подтверждает высокая гибель спор.

Максимальное развитие патогенной микрофлоры (сельхозкультур и сорной травянистой растительности) наблюдается в зоне смыкания: лесополоса - поле. В экотоне сосредоточиваются растения-резерваты инфекции: пырей ползучий, горец птичий, костры и др. Так, зараженность пырея ползучего в степной черноземной зоне бурой листовой ржавчиной составляла 55%, мучнистой росой - 38%. Скашивание этих трав обеспечивало снижение развития болезней зерновых в прилегающей к полосе зоне поля в 1,5 раза.

Менее благоприятные условия (ниже относительная влажность воздуха, короче росяной период, больше скорость ветра) для развития патогенной микрофлоры складываются в середине лесозащищенного поля.

Способность биотических компонентов к агрегированности в определенных зонах поля постоянна и относительна. Она четко согласуется с экологической требовательностью, биологией, поведением насекомых и фитопатогенов. Это послужило основанием к использованию пространственной структуры биоты в качестве экологической основы для изменения тактики проведения активной борьбы с вредителями и болезнями путем перехода от сплошных обработок лесозащищенных посевов пестицидами к локальным, точечным.

Введение в агроландшафт защитных лесных насаждений, особенно многорядных, способствует улучшению качества природных вод и биологической продуктивности водоемов - ограничивает поступление биогенных элементов с сельхозугодий в водные экосистемы и предотвращает их эвтотрофирование. В период весеннего снеготаяния лесные полосы существенно снижают содержание в стоке взвеси, азота и фосфора.

Защитные насаждения играют важную роль в предотвращении загрязнения водоемов патогенной микрофлорой. Как известно, наиболее опасными источниками биогенного заражения водоемов являются животноводческие комплексы. Создание вокруг них лесных насаждений в сочетании с организацией простейших инженерных устройств (валы, мелкие пруды и т.п.) позволяет в десятки раз снизить микробное загрязнение воды.

Изменение водных угодий под влиянием лесомелиорации проявляется в повышении прозрачности воды при одновременном снижении содержания взвеси, органических веществ, общего фосфора, а также улучшении кислородного режима на протяжении всего вегетационного периода. Кроме того, при этом наблюдается подъем биологической продуктивности (количество фитопланктона возрастает в 6-8 раз).

Санитарно-гигиеническая роль ЗЛН проявляется в снижении распространения и концентрации вредных газов и пыли, улучшении качества воздушной среды защищенных ландшафтов. Минимальный гигиенический эффект обеспечивают молодые двухрядные лесополосы (шириной 4 м) из вяза приземистого, имеющие защитную высоту 12 м и умеренно-ажурную конструкцию. С увеличением ширины и густоты насаждений гигиеническая эффективность их возрастает. Максимально снижают загрязнение воздуха спелые многорядные насаждения (шириной 26-40 м) смешанного породного состава, высотой 6-10 м, ажурные в верхней и плотные в нижней части, а также ажурно-продуваемые лесопарковые массивы 30-летнего возраста, состоящие из хвойных с примесью лиственных пород деревьев высотой 15 м. Оптимальное оздоравливающее действие оказывают 25-летние многопородные 4-5-рядные полосы шириной 15 м, высотой 12 м и ажурно-продуваемой конструкции. Гигиеническую функцию способны выполнять и молодые (6 лет) насаждения, состоящие из 6 рядов деревьев и кустарников, имеющие ширину 18 м, защитную высоту 4,5 м и плотную конструкцию. Их действие почти не уступает оздоровительной роли спелых вязовых и смешанных лесных полос.

Снижение санирующего действия насаждений любого возраста наблюдается, если в них не поддерживаются лесовод-ственными мерами уходов надлежащие конструкция и санитарное состояние.

Деревья и кустарники в процессе жизнедеятельности выделяют фитогенные летучие фракции. Фитонциды способны вступать в химические реакции с загрязняющими веществами, что ведет к снижению количества токсикантов в воздухе. Поэтому растения приобретают большое регуляторное значение в агроландшафтах. Установлено, что под пологом насаждений вблизи источников загрязнения содержание поллютантов в 2-3,3 раза ниже, чем на аналогичных безлесных участках агроландшафта. Вместе с тем следует отметить, что существует ряд видов растений, под воздействием фитонцидов которых не происходит улучшения состояния воздушной среды. По данным Т. П. Муха (1988), наибольшей гигиенической эффективно- стью (по показателю бихроматной окисля-емости воздуха) обладают тополя (белый и пирамидальный), клен Траутфеттера, яблоня лесная, карагана древовидная, а также сосна обыкновенная, вяз приземистый и ДР-

В то же время для бузины обыкновенной, ивы белой, березы пушистой, сирени обыкновенной, яблони культурной это нехарактерно. К числу "пылеемких" пород относятся яблоня лесная, вяз приземистый, робиния псевдоакация, сосна обыкновенная, клен ясенелистный, карагана древовидная, бузина обыкновенная и др.

Обеспечение чистоты атмосферного воздуха в агроландшафтах возможно за счет создания многофункциональных лесных насаждений. Вблизи локальных очагов загрязнения целесообразно создавать многопородные посадки. При этом доля главной древесной породы, отличающейся наибольшей жизнеспособностью и устойчивостью к кислым газам, должна составлять не менее 1/2 от общего числа деревьев. Оставшаяся часть насаждения должна состоять из сопутствующих древесных пород и кустарников, способствующих лучшему росту главной породы.

Системы ЗЛН являются мощным экологическим фактором, определяющим рекреационно-эстетический облик лесоаграрных территорий. По выразительности, декоративным и рекреационноэстетическим свойствам выделяют следующие категории лесополос:

• 1    - здоровые монокультуры и многопородные насаждения, включающие высокодекоративные (береза повислая, черемуха, аморфа) или хорошо дополняющие друг друга по декоративности (сосна крымская + скумпия кожевенная, ясень ланцетный + робиния лжеакация + акация желтая и др.) породы. Значительно повышает рекреационно-эстетические качества посадок введение в их состав такой экологически пластичной плодово-ягодной культуры, как смородина золотая;

• 2    - лесные полосы менее удачного ассортимента по декоративности, удовлетворительного санитарного состояния;

• 3    - насаждения невысоких декоративных показателей, отличающиеся неудачным

флористическим составом, наличием суховершинных деревьев и сохранностью 40% и ниже.

В лесонасаждениях формируются более комфортные микроклиматические условия для отдыха населения по сравнению с открытой степью. Наибольшие различия отмечены по показателям освещенности: в полупустыне они достигают 84-91, в сухой степи 77-93%. По относительной влажности воздуха различия соответственно 11-19 и 13-22%. Еще более повышает их рекреационные качества наличие ягод, плодов, грибов и лекарственного сырья.

Интенсивность антропогенного воздействия на лесные полосы изменяется в зависимости от природной зоны и удаленности посадок от населенных пунктов. Так, в Самарской области они используются почти на 40, а в Калмыкии - на 33%. Основными видами рекреационной деятельности в лесоаграрных ландшафтах являются собирательная рекреация, отдых в перерывах сельскохозяйственных работ, бивачная и автотранспортная рекреация. Использование защитных насаждений в рекреационных целях при активном отдыхе существенно снижает запасы лесной подстилки, уплотняет верхний слой почвы и увеличивает ее объемную массу, подавляет микробиологические процессы в почі Ввиду негативного влияния на защитные насаждения рекреационной деятельности с использованием автотранспорта, устройством кострищ, приводящей к повреждению среды, необходимо ограничивать такие виды рекреации, выделять и обустраивать специальные участки.

Заключение. Экспериментально доказано, что лесомелиоративное обустройство способствует стабилизации фитосани-тарной обстановки в зерновых агроценозах. Более ярко эффективность лесных полос проявляется в засушливых условиях.

Особенностью энтомо- и микробиоценоза лесомелиоративных комплексов является дифференцированное пространственное распределение биоты, что легло в основу фитосанитар ной оптимизации ландшафта. Менее благоприятные условия для развития вредителей и болезней складываются в агролесных экосистемах с

3-4-рядными лесополосами ажурной и ажур но-продуваемой конструкций.

Лучшее оздоравливающее действие оказывают насаждения из дуба и сосны. Введение в лесополосы энтомофильных пород и посев на опушках травянистых нектароносов обеспечивает привлечение и активизацию энтомофагов, что ведет к стабилизации фитосанитарной обстановки в агроценозах.

Агротехнические мероприятия (длинноротационные севообороты, дифференцированная обработка почвы, удобрения, устойчивые сорта и пр.) формируют неблагоприятные условия для вредных организмов, повышают устойчивость растений и способствуют активизации природных популяций паразитов и хищников.

Эффективное управление фитосани-тарным состоянием в трансформированных ландшафтах возможно только на основе изучения состава биотических сообществ и оценки их роли в процессах функционирования принципиально новых аграрных комплексов. На современном этапе значение таких исследований приобретает особую актуальность в связи с важностью проблемы сохранения биологического разнообразия, относящейся к числу проблем глобальной значимости.