Health condition and colonization of stem insects in Scots pine after ground fire in Central Polissya

Abstract

Over the past decades, the increase in occurrence of fires has caused degradation of the forest ecosystem and caused impacts to the environment. The aim of this study was to reveal the peculiarities of Scots pine health condition dynamics in the first 2 years after August fire and to estimate the rate of tree colonisation by stem insects in Central Polissya. Scots pine health condition for the first 2 years after summer ground fire in August 2016 and the rate of tree colonisation by stem insects was studied in Zhytomyr region, Western Ukraine. Stem scorch height was measured for every fire-damaged tree, and the index of fire damage severity was calculated. Vital trees health condition worsened more intensively in the sample plot with the lowest relative stocking density and the highest stem scorch by fire. Generally, the forest health condition has worsened in post-fire period in fire damaged stands. However, 23.1% of trees recovered health condition from category «drying-up» to «severely weakened». In fire-damaged stands, the number of species of stem insects has increased from 8 to 11 during the first 2 years of fire damage. Bark beetles were represented by Tomicus piniperda (Linnaeus, 1758), Tomicus minor (Hartig, 1834), Ips acuminatus (Gyllenhal, 1827) and Ips sexdentatus (Boerner, 1767). Jewel beetles included Anthaxia quadripunctata (Linnaeus, 1758), Phaenops cyaneus (Fabricius, 1775), Melanophila acuminata (DeGeer, 1774) and Chalcophora mariana (Linnaeus, 1758). Longhorn beetles included Monochamus galloprovincialis (Olivier, 1795), Pogonocherus fasciculatus (Degeer, 1775) and Acanthocinus aedilis (Linnaeus, 1758). Tree colonisation by stem insects in the year of fire damage was comparable with control stand, because insect swarming completed before this disturbance. Maximal occurrence of stem insects in 2017 in fire-damaged stand increased up to 66.7% (for I. sexdentatus). The percentage of trees colonised by any insect species at fire-damaged and healthy pine stands differed significantly. The occurrence of stem insects depended mainly on the ratio of trees with different health condition. Our results demonstrate data of tree damage from fire and tree health index as a strong predictor of post-fire mortality of Scots pine and bark beetle occurrence.

Протягом останніх десятиліть збільшення кількості пожеж спричинило порушення лісової екосистеми та вплинуло на навколишнє середовище. Метою цього дослідження було виявити особливості динаміки стану сосни звичайної в перші 2 роки після серпневої пожежі та оцінити заселеність дерев стовбуровими комахами у Центральному Поліссі. Санітарний стан сосни звичайної в перші 2 роки після серпневої пожежі 2016 року та заселеність дерев стовбуровими комахами вивчали в Житомирській області, Західній Україні. Для кожного пошкодженого вогнем дерева вимірювали висоту нагару та розраховували індекс інтенсивності пожежі. Санітарний стан життєздатних дерев погіршився більш інтенсивно на пробній площі з найменшою повнотою та найбільшою висотою нагару. Загалом санітарний стан пошкоджених вогнем насаджень погіршився. Однак 23,1% дерев відновили санітарний стан від категорії «всихаючі» до «сильно ослаблені». У пошкоджених вогнем насадженнях кількість видів стовбурових комах збільшилася з 8 до 11 протягом перших 2 років після пожежі. Короїди були представлені Tomicus piniperda (Linnaeus, 1758), Tomicus minor (Hartig, 1834), Ips acuminatus (Gyllenhal, 1827) та Ips sexdentatus (Boerner, 1767). Златки включали Anthaxia quadripunctata (Linnaeus, 1758), Phaenops cyaneus (Fabricius, 1775), Melanophila acuminata (DeGeer, 1774) і Chalcophora mariana (Linnaeus, 1758), а вусачі – Monochamus galloprovincialis (Olivier, 1795), Pogonocherus fasciculatus (Degeer, 1775) і Acanthocinus aedilis (Linnaeus, 1758). Заселеність дерев стовбуровими шкідниками в рік пожежі не відрізнялася від контролю, тому що літ комах завершився перед пожежею. Максимальне трапляння стовбурових комах у 2017 році у пошкоджених пожежею насадженнях зросло до 66,7% (для I. sexdentatus). Частка дерев, заселених будь-яким шкідником у пошкоджених пожежею та непошкоджених насадженнях, відрізнялася достовірно. Трапляння стовбурових комах залежало переважно від співвідношення дерев різного санітарного стану. Наші результати показали, що показники рівня пошкодження вогнем та індекс санітарного стану є важливими предикторами післяпожежного відпаду дерев сосни звичайної та трапляння короїдів.

На протяжении последних десятилетий увеличение количества пожаров послужило причиной нарушения лесной экосистемы и повлияло на окружающую среду. Целью этого исследования было установить особенности динамики состояния сосны обыкновенной первые 2 года после августовского пожара и оценить заселенность деревьев стволовыми насекомыми в Центральном Полесье. Санитарное состояние сосны обыкновенной первые 2 года после августовского пожара 2016 года и заселенность деревьев стволовыми насекомыми изучали в Житомирской области, Западной Украине. Для каждого поврежденного огнем дерева измеряли высоту нагара и рассчитывали индекс интенсивности пожара. Санитарное состояние жизнеспособных деревьев ухудшилось более интенсивно на пробной площади с наименьшей полнотой и наибольшей высотой нагара. В целом санитарное состояние поврежденных огнем насаждений ухудшилось. Однако 23,1% деревьев восстановили санитарное состояние от категории «засыхающие» до «сильно ослабленные». В поврежденных огнем насаждениях количество видов стволовых насекомых увеличилось с 8 до 11 на протяжении первых 2 лет после пожара. Короеды были представлены Tomicus piniperda (Linnaeus, 1758), Tomicus minor (Hartig, 1834), Ips acuminatus (Gyllenhal, 1827) та Ips sexdentatus (Boerner, 1767). Златки включали Anthaxia quadripunctata (Linnaeus, 1758), Phaenops cyaneus (Fabricius, 1775), Melanophila acuminata (DeGeer, 1774) і Chalcophora mariana (Linnaeus, 1758), а усачи – Monochamus galloprovincialis (Olivier, 1795), Pogonocherus fasciculatus (Degeer, 1775) і Acanthocinus aedilis (Linnaeus, 1758). Заселенность деревьев стволовыми вредителями в год пожара не отличалась от контроля, потому что лет насекомых закончился перед пожаром. Максимальная встречаемость стволовых насекомых в 2017 году в поврежденных пожаром насаждениях возросло до 66,7% (для I. sexdentatus). Доля деревьев, заселенных любым вредителем в поврежденных пожаром и неповрежденных насаждениях, отличалась достоверно. Встречаемость стволовых насекомых зависела преимущественно от соотношения деревьев разного санитарного состояния. Наши результаты показали, что показатели уровня повреждения огнем и индекс санитарного состояния являются важными предикторами послепожарного отпадания деревьев сосны обыкновенной и встречаемости короедов.