Vliv faktorů prostředí na kalamitní šíření vybraných houbových patogenů na jehličnatých dřevinách

Ing. Michal Samek

Doctoral thesis

Influence of environmental factors on calamity spreading of selected fungal pathogens on coniferous trees

Abstract:

Stále častěji dochází vlivem disturbancí k nárůstu mortality lesních porostů střední Evropy. Disturbance představují velký problém pro hospodářské lesy především v kombinaci s probíhající změnou klimatu. Disertační práce se zabývá šířením patogenů působících disturbance a faktory, které mohou ovlivňovat jejich životní cyklus ze tří různých úhlů pohledu. Prvním je hodnocení rozsahu napadení smrku ztepilého a pichlavého kloubnatkou smrkovou (Gemmamyces piceae) v Krušných horách, kde jsou sledovány faktory ovlivňující šíření na úrovni porostu. Druhým je fyziologický, kdy je zkoumáno, zda existuje rozdíl v obsahu trehalózy u napadených a nenapadených stromů kloubnatkou smrkovou na kyselých půdách s vyšším obsahem hliníku. Třetím pohledem je šlechtitelský, při kterém byl na mezinárodní výzkumné ploše Hůrky vyhodnocen zdravotní stav pěstovaných proveniencí douglasky tisolisté, který je v posledních letech ovlivněn sypavkami. Houba Gemmamyces piceae, význačný invazní patogen posledního desetiletí v celé oblasti Krušných hor, se během výzkumu vyskytoval na smrku pichlavém i ztepilém. Významnými faktory podmiňující šíření byly věk a zakmenění. Nejvyšší míra napadení smrku ztepilého byla zjištěna ve středně starých porostech. Při plném (10) a nejrozvolněnějším (<6) zakmenění bylo zaznamenáno nižší napadení než v případě průměrného zakmenění (8). Intenzita napadení s ohledem na zakmenění se lišila i ve věkových kategoriích. Trehalóza, která se vyskytuje v tělech většiny organismů představuje neredukující cukr ze skupiny disacharidů. Může být vnímána jako vhodný ukazatel zdravotního stavu a to proto, že u zdravých jedinců bývá hodnota jejího obsahu významně vyšší než v případě silně středně či silně napadených jedinců. Výsledky vyhodnocení trehalózy prokázaly významný rozdíl hodnoty mezi infikovanými a zdravými jedinci. Stromy napadené kloubnatkou měly slabě vyvinutou mykorhizu a obsah trehalózy byl u poškozených stromů výrazně nižší. Zjištěná nižší koncentrace houbových cukrů a ergosterolu spočívá v příznivých faktorech mykorhizy, která se projevuje vyšší zásobou vody a minerálních živin. Na mezinárodní ploše Hůrky v oblasti Písecka, byl potvrzen výskyt patogenů z rodů Rhabdocline a Nothophaeocryptopus na douglasce tisolisté. Zjištěná defoliace poukazovala na zhoršený zdravotní stav, a navíc úzce korelovala s objemem kmene, který u nejvíce defoliovaných jedinců jen výjimečně dosáhl 1 m3. Statistické výsledky vykázaly nepřímo úměrný vztah mezi defoliací a průměrným přírůstem. Vhodné provenience k pěstování na našem území pocházejí z oblasti Washingtonu a Britské Kolumbie. Prezentované výsledky ukazují, že je vhodné při řešení biologie škodlivých činitelů pohlížet na problematiku z více různých pohledů. To i proto, že by nedostatečné srážky a sucho v součinnosti s dalšími patogeny či sekundárními škodlivými činiteli mohly představovat v budoucích letech velké riziko. V České republice je takovým příkladem ve významné kalamitě nebývalých rozměrů kambioxylofágní hmyz, zejména kůrovci (Ips typographus (L.), Pityogenes chalcographus (L.)), který věcně reprezentuje reálné problémy sucha v kombinaci se sekundárními činiteli.

Abstract:

More often disturbances are leading to an increase in mortality in the forests of Central Europe. Disturbance is a major problem for forest ecosystems, especially in combination with ongoing climate change. Dissertation thesis examines the spread of disturbance pathogens and the factors that may influence their life cycle from three different perspectives. The first is an assessment of the extent of the infestation of spruce bud blight (Gemmamyces piceae) in the Ore mountains, where factors influencing the spread at the stand level are investigated. The second is physiological, where is investigated whether there is a difference in trehalose content between infested and uninfested spruce trees by bud blight on acid soils with higher aluminium content. The third perspective is a breeding, where the health of cultivated provenances of Douglas-fir, which has been affected by needle casts in recent years, has been evaluated at the Hůrky international research plot. The pathogen Gemmamyces piceae, a prominent invasive pathogen of the last decade throughout the Ore mountains, was present on both Norway spruce and Colorado Blue spruce during the survey. Age and stemming were important factors influencing the spread. The highest infestation rates of Norway spruce were found in medium-aged stands. At full (10) and at the loosest (<6) stemming, lower infestation was recorded than at average stemming (8). The intensity of infestation with respect to stemming also differed between age categories. Trehalose can be seen as a good indicator of health status because healthy individuals tend to have significantly higher trehalose levels than moderately or severely infested individuals. The results of the trehalose assessment showed a significant difference in values between infected and healthy individuals. Trees infested with bud bligt had poorly developed mycorrhiza and the trehalose content was significantly lower in the damaged trees. The observed lower concentration of fungal sugars and ergosterol is due to the favourable factors of mycorrhiza, which is reflected in a higher water and mineral nutrient supply. The occurrence of pathogens of the genera Rhabdocline and Nothophaeocryptopus on Douglas fir was confirmed in the international research plot Hůrky in the Písek region. Evaluated defoliation indicated poor health and was also closely correlated with stem volume, which rarely reached 1 m3 in the most defoliated specimens. Statistical results showed an inversely proportional relationship between defoliation and average increment. Suitable provenances for cultivation in Czechia originates from Washington and British Columbia. The presented results showed how it is useful to look at the issue from several different perspectives when dealing with pest biology. This is also because inadequate rainfall and drought, in conjunction with other pathogens or secondary harmful agents, could pose a major risk in future years. In the Czechia, one biggest example is a major calamity of unprecedented proportions caused by cambiophagous insects, especially bark beetles (Ips typographus (L.), Pityogenes chalcographus (L.)), which factually represent the real problems of drought in combination with secondary harmful agents.

Keywords

invazní patogeny, kloubnatka smrková, sypavka, trehalóza, faktory šíření

Keywords

invasive pathogens, Picea bud blight, needle casts, trehalose, spread factors

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 10. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Vítězslava Pešková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Doctoral programme / field:
Forestry Engineering / Forest Protection and Game Management