CC BY
11
УДК 630*44+630*1 Ст. викл. О.Б. MuxaMis -НЛТУ Украти, м. Львiв
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВПЛИВУ МЕТЕОРОЛОГ1ЧНИХ ФАКТОР1В НА ПОШИРЕННЯ ШЮТТЕ СОСНИ (LOPHODERMIUM CHEVALL. SPP.) НА ПРИКЛАД1 Л1СОСТАН1В ПОЛЬЩ1
Представлено результати статистичного аналiзу впливу погодних умов на по-ширення шютте сосни i3 застосуванням методики множинного регресшного аналiзу. Найбiльш достовiрну модель використано для опрацювання короткотермшового прогнозу.
Ключовi слова: поширення хвороби, короткотермшовий прогноз, модель за-лежностi.
Вступ. Шютте сосни - це шфекцшна хвороба, симптоми яко! проявля-ються на хво!, а збудником е гриби Lophodermium seditiosum i L. pinastri. Перший з названих збудниюв заселяе сосну у вщ ще до 5 роюв, а другий з них заз-вичай хвою дерев, вшом понад 5 роюв [7]. На ураженш, за перюд вгд весни до жовтня, хво! з'являються дрГбш жовт шфекцшт крапки, i впродовж поточного року хвоя набувае бурого забарвлення. Весною наступного року (а школи вже i восени поточного року, залежно вщ погодних умов) на хво! з'являються помгт-нi чорнi шкшди, якi мiстять чисельне конiдiльне спороношення. Пiсля опадан-ня хво! на землю, зазвичай у квiтнi-травнi, в них формуються чорнi апотеци iз сумками i сумкоспорами [2]. За вщповщно! високо! вiдносно!' вологост повiтря висипаються спори, якi становлять шфекцшний матерiал. Натомiсть, за низько! вологост повiтря, апотеци з сумками закриваються. Припускають, що в зош помiрного клiмату е два термши висипання сумкоспор - у травш-червш i в сер-пнi-вереснi [5]. Процеси формування i вивiльнення спор значною мiрою е зу-мовлеш умовами зовнiшнього середовища, зокрема погодними факторами. I ця гшотеза е тдтверджена в працях фiтопатологiв [1, 7, 10].
Зпдно з Pagony [10], частi атмосфернi опади впродовж вегетацшного перiоду стимулюють розвиток апотецш патогенна. Найсильнiше ураження спостерiгаеться на тш територй", де сума опадiв в перiод вегетацй' змiнюеться в межах вщ 400 до 500 мм. А коли опадiв менше нiж 300 мм, це унеможлив-люе зараження рослини патогеном. I разом з тим, температура повггря в межах 14-17°С i дуже висока вiдносна вологiсть пов^я також створюють опти-мальнi умови для розвитку апотерцш. Як зазначае Мшкевич [1], в умовах Бь лорусй' максимальна кiлькiсть сумкоспор вившьнюються за вiдносно! воло-гостi пов^я 100 % i температури повггря 12-16°С. Натомiсть, у разi шдви-щення температури до 21-25°С i одночасно низькГй вологостГ повГтря (4060 %), спостерiгалося значне сповшьнення утворення спор. В свою чергу, Manka [7] зазначае, що суха весна i лГто не е сприятливими умови для формування i розвитку патогену. Для утворення апотецш дуже велике значення мае вщповщна волопсть грунту, зокрема в перюд дозрiвання плодових тш на опалш хво! [10].
Загалом, можна стверджувати, що розвитку шютте сосни сприяе воло-га весна i лпо, а також м'яка осшь i зима [7]. Висока волопсть повпря у перi-од весни i лiта е рушГйним фактором розвитку значного резерву шфекцшного матерiалу. А за умов м'яко! осеш та зими спостерiгаеться прискорення шку-бацiйного перiоду. Натомiсть, сповГльнюють формування шфекцшного про-
цесу, як i сам розвиток хвороби, умови сухого i спекотного лгга, а також ран-m приморозки в попередньому зимовому сезош.
Метою наших доошджень було: по-перше, провести анашз статистичних зв'язюв мiж окремими елементами погоди та 1х аномалiями i поширенням шютте сосни; i по-друге, розробити методолопчш засади для здшснення прогнозiв роз-витку шютте сосни на короткотермшовий перiод за погодними умовами.
У цьому дослiдженнi демонструемо матерiали, якi отриманi за час ста-жування в науково-дослiдному шституп лiсiвничих дослiджень в Польщi.
Матерiали i методика. В аналiтичних дослщженнях були використа-нi данi про площу поширення шютте сосни в люових культурах i молодняках (вжом до 20 рокiв) за перюд 1975-2008 рр. Джерелом шформаци були щорiч-нi звiти [6, 9]. Вихщт данi до цих звтв збирають щорiчно в кожному державному люогосподарському пiдприемствi Польщi експерти-спещалюти на постiйних монiторингових пробних площах вiдповiдно до единих правил, зпдно з Iнструкцiею охорони лiсу [3].
Як метеоролопчш фактори до анашзу було вибрано: температуру по-вггря, температуру грунту, атмосфернi опади. Джерелом шформаци для зак-ладання бази даних про метеоролопчш фактори використано "Щомюячний агрометеоролопчний огляд", складений i виданий 1нститутом метеорологи i водного господарства Польшд. Було зiбрано даш i про наступнi елементи погоди на територп Польшi за кожен рш вiд 1972 до 2008 р.
До опрацювання шформацшно! бази даних про погоднi умови використано метеоролопчш даш:
• температуру повггря - середньомшячт [Tcp_(I)...Tcp_(XII)], максимальт
вл1тку [T(max)] i мшмальт взимку [T(min)];
• мюячну суму опад1в [£0_(Ш)...£0_(ХП)], товщину стгового покриву
[Сшгтовщ], а також вщносну волопсть повггря [W_(IV).... W_(X)];
• середньомюячну температуру грунту на глибит 5 см [Tgl(I)...Tgl(XII)].
Даш про переб^ метеорологiчних факторiв на територи Польшi були отримаш як середнi величини, методом штерполяци матерiалiв замiрiв iз 30 метеостанцш, вибраних з усiх регiонiв краши.
Для побудови функцюнально! залежностi мiж поширенням хвороби й умовами погоди використовували процедуру множинного регресiйного ана-лiзу з покроковим виключенням незначних змшних iз регресшно! моделi [11]. Статистичну обробку результат дослiдження проводили за допомогою пакета статистичних програм SAS Enterprise Guide 4.
До анашзу подавали величини плошд поширення ценанпевого некрозу пагонiв сосни в n-му роцi (1975-2007 рр.) i проходженням погодних умов в роках n - l - (де l = 0,1,2,3). Взято таю чотири перюди: з поточного року (за перюд 1975-2007 рр.); з попереднього року n-1 (вщповщно за перюд 19742006), з роюв n-2 (тобто 1973-2005 рр.), i n-3 (вiдповiдно 1972-2004 рр.). До штерпретаци результатiв аналiзу вибрано елементи погоди з того перюду, для якого отримано найвищий рiвень коефiцiента детермшаци (R >0,6, рiвень достовiрностi p<0,05).
Для оцiнки впливу елемеипв погоди, якi залишилися шсля вщсорту-вання змiнних, використали коефщент регреси Д, стандартизований коефь
щент регреси г, а також рiвень iстотностi р. Коефщент Д вказуе на скiльки в середньому змшяться величини змшно! залежно! (у цьому випадку плошд по-ширення хвороби), якщо величина змшно! незалежно! (елемент1в погоди) змiняться на одиницю, у яких виражена ця вартють. Стандартизований коефь щент регреси вказуе на напрям i силу впливу кожного iз залишених у моделi елемент1в погоди. Додатна вартiсть коефiцiента г свiдчить, що зi зростанням рiвня вiдповiдних елементiв погоди зростае i площа поширення хвороби.
Кiнцевим етапом регресшного аналiзу було використання зверифжова-но! моделi для опрацювання алгоритму короткотермшового прогнозу змшно! залежно! [4]. Для прогнозування поширення хвороби застосовано тшьки ту статистично ютотну модель, у яюй отримано iстотний вплив погодних умов з роюв, що передують розвиток погоди, зокрема з роюв п-1, п-2 чи п-3. У такий спосiб, пiсля шдставляння актуальних погодних умов з роюв 2008, 2007 чи 2006 до отриманого рiвняння регреси, отримали прогнозовану величину пло-шi поширення хвороби на наступш роки - 2008, 2009 чи навпъ на 2010.
Зазначимо, що до моделi впроваджено i данi про площу поширення хвороби в 1975-2007 рр. Натомють, вщома вже на час дослщжень площа поширення ценангiевого некрозу пагошв сосни в 2008 та 2009 рр., була вико-ристана для порiвняння i перевiрки прогностично! достовiрностi моделi. Кри-терiем розбiжностi дшсно! величини змшно! залежно! i прогнозовано!, обра-ховано! з рiвняння моделi, е рiзницi мiж площами, а також процентне в1дхи-лення вщ дшсно! плошi. А для в1зуал1заци моделi зображено графiки лши тренду, якi iлюструють дiйсне i прогнозоване поширення хвороби.
Результати дослщжень. Внаслiдок проведеного множинного регресшного аналiзу отримано статистично iстотнi залежност мiж деякими показ-никами погодних умов i площею поширення шютте сосни. Найсильнiшою i найбiльш ютотною виявилася залежнiсть мiж площею поширення хвороби i температурою повiтря та атмосферними опадами (табл. 1). Найбшьш досто-вiрна модель регресiйного аналiзу описуе мiнливiсть поширення шютте сосни залежно вiд погодних умов iз точнiстю 59 % (Я2=0,59) на рiвнi iстотностi р <0,0001.
$поширення= -12,81 - 1,42Гсрп-2(1У) + 0,22Шп-2(1У) + 0,11Х0п-2(У) + + 0,06Шп-2(УП) - 0,08Е0п-2(УШ)
Табл. 1. Залежшсть поширення шютте сосни вiд погодних умов
Б БигЬта-Ша180па 1,807
р 82ар1го-ШПка 0,4319
^-коефщент детермiнацii 0,59
р-уа1ив рiвень штотност1 моделi <0,( 3001
Коефiцiент регресii г Р
Елементи погоди
Тп-2(1У) -0,31 0,0244
Юп-2(1У) 0,52 0,0008
^Оп-2(У) 0,22 0,075
ХОп-2(УП) 0,34 0,008
Шп-2(УШ) -0,29 0,0382
Модель, що грунтуеться на 33-р1чному часовому рядi (1973-2007), висвгтлила, що поява симптомiв хвороби в рощ п корелюе зi специфiкою по-
годних умов, як були два роки перед проявом симптомiв хвороби, тобто п-2. Пояснюе таку залежнiсть цикл розвитку патогену, шфекцшний потенцiал якого закладаеться i нагромаджуеться в роцi, випереджуючому iнфiкування i розвиток хвороби.
Зпдно з моделлю, розвитку хвороби сприяе дощовi квiтень, травень i липень, на що вказуе додатнiй коефщент регреси. Все це згiдно з бюлопею патогена i даними лггератури. З iншого боку, аналiз регреси показав, що чин-ником, який обмежуе розмiр поширення шютте, е надто висока середньомюяч-на температура пов^я у квiтнi та дощова погода в серпнi. Такi результати, от-риманi з аналiзу регреси, е сшвзвучш з результатами дослщжень Мшкевич [1], згiдно з якими температура повггря в межах 14-17°С i дуже висока вiдносна волопсть повiтря в сезонах весни i лiта, створюють оптимальнi умови для розвитку апотецш, а також е рушшним фактором формування маси шфекцшного матерiалу. Отриманi результати тдтверджують iнформацiю з лiтератури, зпд-но з якою шютте сприяе волоп весна i лiто, а також м'як осiнь i зима [7].
Для прогнозування поширення шютте сосни в люових культурах i мо-лодняках використано рiвняння моделi, яка в 59 % випадюв змальовуе (вщ-творюе) мiнливiсть площi заражених насаджень iз врахуванням метеороло-пчних чинникiв з попереднiх рокiв. За допомогою отримано! моделi можна передбачити поширення хвороби на 2008-2010 рр. (табл. 2).
Табл. 2. Поширення шютте сосни, що дшсно спостер^алося i прогнозоване
залежно вiд метеорологiчних факторiв
Рк Площа дшсна (тис. га) Площа передбачувана, (тис. га) Р1зниця, (тис. га) Ввдхилення (%) плошд дшсно1 ввд передбачувано!
1999 34,77 26,16 8,6 25
2000 20,86 13,55 7,3 35
2001 17,42 19,16 -1,7 -10
2002 15,06 18,15 -3,1 -21
2003 14,72 17,05 -2,3 -16
2004 8,74 9,69 -1,0 -11
2005 4,11 3,45 0,7 16
2006 2,75 0,00 2,8 100
2007 6,87 7,86 -1,0 -14
2008 3,89 1,160 2,7 70
2009 15,20 11,700 3,5 23
2010 0,100
I вже в першому прогнозованому 2008 р. бачимо досить значну рiзни-цю мiж розрахованою за алгоритмом моделi площу хвороби i тiею, що дiйсно спостер^алася. Але обидвi площi вказують на неютотне, як для масштабу кра!ни, поширення хвороби. Як видно з табл. 3, тепловi умови i вологiсть року п-2, тобто 2006 р., не були сприятливими для розвитку шютте. Наприклад, температура в лютому та березш була дещо нижчою, тж у середньому впро-довж багаторiчного перiоду, i вологiсть повiтря в червнi i липнi становила лише 21-70 % вщ переЫчно! для цього сезону. З такими погодними умовами об-рахована площа становила 1200 га, насправдi ж поширення хвороби зафжсо-вано на площi 3900 га.
Табл. 3. Показники температури i суми оnадiв та вiдхилення _вiд середн1х багаторiчних*_
М1сящ
И • ^ Рц Показники грудень ь н <и V • ^ с лютий бере-зень ь н е н • ^ травень червень липень серпень вере-сень жов-тень листопад
Тср,°С** -0,6 -7,6 -3,2 -0,8 8,2 13,0 16,9 21,7 17,0 15,5 10,4 5,5
ю о ЛТ, ±°С 0,3 -5,2 -1,9 -3,1 0,8 0,0 0,9 4,1 -0,2 2,7 2,2 2,6
о с^ ЕО, мм - - - 36 38 64 54 19 150 36 34 62
ЛО, % - - - 103 91 105 70 21 214 65 73 134
Тср, °С 3,6 3,2 -0,5 6,1 9,1 14,7 18,1 18,3 18,3 12,6 7,7 1,6
о ЛТ, ±°С 4,5 5,6 0,8 3,8 1,7 1,7 2,1 0,7 1,1 -0,2 -0,5 -1,3
о с^ ЕО, мм - - - 44 18 69 95 113 68 91 34 51
ЛО, % - - - 126 42 113 123 128 98 165 73 112
Тср, °С 0,0 1,1 2,8 3,4 8,4 13,2 17,4 18,5 18,0 12,5 9,3 4,7
00 о ЛТ, ±°С 0,9 3,5 4,1 1,1 1,0 0,2 1,4 0,9 0,8 -0,3 1,1 1,8
о ЕО, мм - - - 58 50 41 41 99 85 53 56 36
ЛО, % - - - 166 119 67 53 113 121 98 119 78
* - середш багаторiчнi показники мюячних температури i суми опадiв за 40-рiчний перiод (1966-2005 рр.)
**, Тср - середня мюячна температура пов^ря,°С; ЛТ - абсолютне вiдхилення мюячних температур вiд середнiх багаторiчних, ±°С; ЕО - мiсячна сума атмосфер-них опадiв, мм; ЛО - частка мюячних сум опадiв вщ середнiх багаторiчних, %.
Погодш умови у 2007 р. значно вщр1знялися вщ попереднього року, очевидно прискорювали розвиток хвороби, оскшьки ютотно зросла площа пошкоджених насаджень. Зокрема, вщзначена в березш температура повггря була на 3,8°С вища за середню багатор1чну за цей мюяць, а опади становили 166 % вщ норми. Така вщмшшсть погодних умов вщобразилася 1 на понад 3-кратному зростанш плошд, охопленш шютте, до 15200 га. На, майже, ешфгго-тда в 2009 р. вказала також 1 модель, враховуючи погодш умови 2007 р., зокрема на площу 11700 га.
40-
35
с30
6 25 к
яГ ^О ° 15
с.о
о
• Площа дшсна —й— Площа розрахована
\А - -А П Л 1 \ д
ш _ \\Д \ Л а_Д / / V * л ' * У /Г 11 V /^и!' ■
1 0 ТРм/ V 1 -1—1-г-1-1-1-1-»-г-1-г-1-1-1-1-г-1-1-г-1-1-1-1-1-1-г-г-1-1-1-1-ПГ1-г-1-
1Л О
о\ — Г--. ос ^ о
ос
1Л
ОС
а-.
ос о
^ —
ОС
о о
о*-
а-, о
г---
OS —
а-. о о
(VI
(Л
о с
(N1
1Г> О
о
(V)
о о
сч
I Роки
гч
Рис. Дшсне i прогнозоване поширення шютте в молодняках сосни
У прогнозованих 2008 1 2009 рр. обрахунки велися згщно з регре-сшною моделлю з незначним в1дхиленням, але вщтворювали характер лши
тренду дшсно! плошд поширення шютте сосни (рис.). На 2010 р. обрахунки показали вщсутшсть загрози з боку шютте, але за вщсутносл опублiкованих даних немае можливостi зверифiкувати цей прогноз. Висновки.
1. На поширення шютте сосни найбшьш ютотний вплив мають погодт умови, як1 були два роки перед появою симптом1в хвороби.
2. Розвитку шютте в особливий спо^б сприяе дощов1 квггень i липень, а сповшьнюе тепла погода у квггт.
3. Мiж площею, розрахованою за рiвнянням моделi, i дiйсним поширенням шютте сосни спостериаеться незначне вiдхилення. Це дае можливють стверджувати про достовiрнiсть прогнозу.
4. Модель залежносп, опрацьована вiдповiдно до характеру ктмату певно-го регюну, може бути використана до короткотермшового прогнозуван-ня епiфiтотiй чи ствердження вiдсутностi загрози з боку патогену.
Лггература
1. Минкевич И.И. Эпифитотии грибных болезней древесных пород / И.И. Минкевич. -Ленинград : Изд-во Ленинградского университета. - 1986. - 234 с.
2. Шевченко С.В. Шютте в лесных культурах / С.В. Шевченко // Лесное хозяйство. -1960. - Вип. 6. - 46 с.
3. Instrukcja ochrony lasu, 2004. Oprac. zespol. aut. przew.: Andrzej Kolk / CILP, Warszawa.
4. Kloska R. 2007. Wybrane zagadnienia z prognozowania / R. Kloska, M. Hundert, R. Czyzycki. - Szczecin : Wyd.: Ekonomicus.
5. Kozlowska, С. 1968. Badania nad sporulaj osutki sosnowej - Lophodermium pinastri (schrad.) Chev / С. Kozlowska. Prace IBL, nr. 353.
6. Krotkoterminowa prognoza wyst^powania wazniejszych szkodnikow i chorob in-fekcyjnych drzew lesnych w Polsce w 2009. 2009. IBL, S^kocin Stary, odpowiednio corocznie dla lat 2001 do 2008.
7. Manka, K. 2005. Fitopatologia lesna / K. Manka. - Warszawa : Wyd. 6, RWRiL.
8. Marosy, M; Patton, R.F.; Upper, C.D. 1989. A conductive day concept to explain the effect of low temperature on the development of scleroderris shoot blight. Phytopathology. - Vol. 79, No. 11. - Pp. 1293-1301.
9. Ocena wyst^powania wazniejszych szkodnikow lesnych i chorob infekcyjnych w Polsce w 1999 roku oraz prognoza ich pojawu w 2000 roku. 2000. IBL, Warszawa, odpowiednio corocznie dla lat 1976 do 1999.
10. Pagony, H. 1971. Przebieg pogody a zwalczanie osutki sosny. Zeszyt problem ost^pow nauki rolniczej. No.127. - S. 109-116.
11. Stanisz, A. 2006. Przyst^pny kurs statystyki z zastosowaniem STATISTICA PL na przykladach z medycyny. Tom 1, 2, Krakow : Wyd. 3. StatSoft Polska.
Михайлив О.Б. Исследование влияния метеорологических факторов на распространение шютте сосны (Lophodermium Chevall. spp.) на примере лесостанов Польши
Представлены результаты статистического анализа влияния погодных условий на распространение шютте сосны с применением методики множественного регрессионного анализа. Наиболее достоверная модель использована для обработки краткосрочного прогноза.
Ключевые слова: распространение болезни, краткосрочный прогноз, модель зависимости.
Mykhayliv O.B. Studies the impact of of meteorological factors in spreading of Scots pine needle cast caused by Lophodermium spp for example forest in Poland
This article presents the results of statistical analysis of the impact of weather on the spread of Scots pine needle cast caused by Lophodermium spp using the method of multiple regression analysis. The most reliable model is used for processing short-term forecast. Keywords: spreading the disease, short-term forecast, the model dependence.
УДК 630*2 Acnip. В.€. Луцишин1 -НЛТУ Украти, м. iïbeie
СУЧАСНИЙ ЕТАП ПРИРОДНИЧИХ ДОСЛ1ДЖЕНЬ В УКРАШСЬКОМУ РОЗТОЧЧ1
Проаналiзовано основш напрямки природничих дослщжень в регюш Розточчя за останшх 30 роюв. Показано, що дослщження вчених цього регюну мали pi3Honna-новий характер (лювничий, боташчний, зоолопчний, фенолопчний, таксацшний та iншi напрями). Вивчення стшкосп деревостанiв до рекреацiйних навантажень потре-буе бшьшо'1' уваги.
Ключов1 слова: Розточчя, напрямки дослщжень, рекреацiйно-оздоровчi люи, рекреацiйне навантаження.
Мальовнич1 ландшафти, численш водойми, ушкальний за р1зноман1т-тям рослинний i тваринний свгг Розточчя з давшх-давен привертали увагу вчених. Тут працювали В. Бессер (1809-1820), А. Завадський (1824-1836), Б. Блоцький (1870-1908), Й. Пачоський (1910), В. Шафер (1923-1935), М. Кочвара (1925-1939), Я. Мондальський (1930-1938); шзшше проводили дослщження Ю. Шеляг-Сосонко, К. Малиновський, С. Стойко, М. Горшенш, С. Шевченко та багато шших науковщв Украïни, якi дiйшли до одностайно1 думки, що природа Розточчя заслуговуе особливоï уваги.
Свою частку у дослщження ушкальних об,ектiв Розточчя вшс украшсь-кий вчений-лiсiвник - Андрш П'ясецький. Впродовж 1940-1942 рр. вчений за-початкував тривалий польовий дослщ, вiдмежувавши профiль типiв лiсу, дов-жиною 1050 м i шириною 50 м, на територи Яшвсь^' дослiдноï станцiï^
Основнi результати стосувалися адаптацiï' едафiчноï' сiтки Алексеева-Погребняка до природних умов Захщного регюну, зокрема Розточчя, де рос-туть раритетш буково-сосново-дубовi лiсостани. Результати дослщжень А. П'ясецький опублжував у пращ "Про побудування i бюлопчний розвиток ряду тишв Украï'нського лiсу" (1942).
Пюля створення природного заповiдника "Розточчя" на типолопчно-му профiлi А. П'ясецького неодноразово проводилися повторш замiри такса-цiйних показникiв деревостанiв. Найбшьш детально ïx виконали у 1992 р. пращвники кафедри лiсовоï таксаци та лiсовпорядкування П.Г. Хом'юк та В.В. Гаврилюк пiд керiвництвом завщувача М.П. Горошка. На всix дшян-ках було проведено комплекс лiсiвничо-таксацiйниx робiт з фiксуванням координат дерев та бюметричною оцiнкою показниюв деревостанiв [7].
Кафедрою люових культур НЛТУ Укра1ни ведеться робота з впрова-дження iнтродуцентiв у лiсовi культури Страдчiвського НВЛК: упродовж кшькох останнix рокiв у культури введено сосну жорстку з метою дослщження росту ще1 породи в умовах Розточчя.
Характеристику росту хвойних штродуценлв (Pinus strobus L., Pinus nigra Arn., Pinus banksiana Lamb., Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franko та iн.)
1 Наук. KepiBHm: доц. В.В. Лавний, канд. с.-г. наук - НЛТУ Украши, м. Львiв
