Zjawisko zamierania dębów w Polsce znane jest od ponad 80 lat, jednak naj-dotkliwsze straty wystąpiły w latach 80. XX wieku. Ucierpiały przede wszystkim dęby szypułkowe, które płytko korzenią się w glebie i wytwarzają mniejszą biomasę korzeni. Symptomy chorobowe dotyczyły zarówno koron drzew, jak i ich pni (Fot. 3 i 4). Widoczne było drobnienie liści, zamieranie pędów i w konsekwencji przerzedzenie koron oraz na pniach rozwój pędów wtórnych, tzw. wilków. Wiosną i jesienią zauważyć można było wysięki soków w postaci wilgotnych i brunatnych plam. Po gołożerach wywołanych przez owady młode liście są szczególnie wrażliwe
na infekcje przez mączniaka dębu Erysiphe alphitoides. Prawdopodobnie zarodnikowanie grzyba zbiega się w czasie z rozwojem nowych, młodych, wrażliwych liści. Początkowo widoczne są tylko pojedyncze białe skupiska grzybni, stopniowo rozszerzające się na całą powierzchnię liścia. Niejednokrotnie grzyb poraża wszystkie liście w ko-ronach drzew, które w konsekwencji zwijają się i przedwcześnie opadają.
Fot. 3. Na pniu drzewa wysączające się spod kory soki widoczne z daleka w for-mie ciemnych przebarwień
Fot. 4. Wysączające się spod kory soki stanowią pożywkę dla mikroorganizmów (bakterii, grzybów) oraz przywabiają owady
Na skutek podtopienia drzewostanu (wiosenne roztopy czy długotrwałe opady) drobne korzenie tworzące związki mykoryzowe i pobierające wodę z solami mine-ralnymi z gleby obumierają z powodu niedotlenienia. Natomiast są to nadzwyczaj korzystne warunki dla rozwoju patogenicznych lęgniowców. Wystarczy ulewny deszcz, aby patogeny z rodzaju Phytophthora mogły aktywnie przemieszczać się w wodzie pomiędzy cząsteczkami gleby w poszukiwaniu najdrobniejszych korzeni.
Po przyczepieniu się do ich powierzchni wciągają wici, otorbiają się i rozpoczynają proces infekcji. Porażone obumarłe korzonki szybko gniją, a patogeny pozostają w szczątkach roślinnych w glebie, oczekując na kolejne sprzyjające warunki pogodowe, aby znów móc zaatakować. Niekorzystną dla nich suszę mogą przetrwać zarówno jako formy przetrwalnikowe, tzw. chlamydospory, jak i grubościenne zarodniki, tzw. oospory. Te ostatnie powstają podczas rozmnażania płciowego w wyniku wymiany materiału genetycznego pomiędzy organami żeńskimi, tzw.
lęgniami, i męskimi – plemniami. Lęgniowce, jako organizmy, których cykl biologiczny ściśle związany jest ze środowiskiem wodnym, szybko namnażają się w sytuacji podtopienia drzewostanu, podczas gdy grzyby mykoryzowe w takich warunkach obumierają. Procesy te przebiegają bardzo dynamicznie w warstwie gleby mineralnej do 25 cm głębokości. Uszkodzone korzenie pobierają mniej wody, a usychające pędy dostarczają mniej asymilatów do korzeni.
Zjawisko zamierania drzewostanów dębowych badano w ramach projektu Life+
„Ocena wpływu nawozów fosforynowych na stan zdrowotny lasu zobrazowany za pomocą fotowoltaicznego bezzałogowego statku powietrznego”, o akronimie HESOFF, w ramach którego zaproponowano zastosowanie fosforynów jako substan-cji wzmacniających odporność roślin. Fosforyny są komponentem niektórych nawo-zów stosowanych w rolnictwie i ogrodnictwie. W obecności jonów PO3- r oślina jest w stanie rozpoznać patogena i przeciwdziałać rozwojowi infekcji. Sygnał ostrzegawczy wysyłany jest do sąsiednich komórek, które mają czas na reakcję.
W projekcie HESOFF eksperymentalnie zastosowano włoski nawóz Kalex oparty na fosforynie potasu. Nawozy fosforynowe dostarczono drzewom dolistnie podczas oprysku z powietrza oraz poprzez oprysk pni drzew. Zaletą oprysku z powietrza jest duża wydajność zabiegu i drobnokroplistość, co zmniejsza zjawisko fitotoksyczności.
W przypadku pni preparat dostaje się do systemów przewodzących drzew przez żywe tkanki pomiędzy spękaniami kory. Zabieg może być stosowany selektywnie, co zmniejsza koszty jego zastosowania. Opryskowi podlegają tylko te drzewa, które ro-kują, że wyzdrowieją. Prowadzone badania z użyciem spektrofotometrów oraz pomiary teledetekcyjne za pomocą kamery wielospektralnej Quercus 6 miały na celu opracowanie metody wczesnego wykrywania symptomów chorobowych, widocznych jako zmiany
w przebiegu sygnatur spektralnych w zakresach promieniowania widzialnego oraz podczerwieni. Poznanie wczesnych etapów rozwoju choroby stwarza możliwość pre-cyzyjnej ochrony drzew i ograniczenia strat ekonomicznych związanych z zamiera-niem drzew i deprecjacją surowca drzewnego. Wyniki uzyskane podczas realizacji projektu zaprezentowane zostały w lipcu 2015 roku i wrześniu 2018 roku w IBL na międzynarodowej konferencji z udziałem leśników, biologów, fitopatologów i entomologów. Infekcje korzeni przez patogeny z rodzaju Phytophthora prowadzą do zmian w organizmie roślinnym na wielu poziomach: morfologicznym, fizjologicznym i genetycznym. Badania genetyczne były bardzo ważnym elementem projektu, jako że dostarczały informacji o obecności DNA patogenów w ryzosferze badanych dębów.
Zainfekowane drobne korzenie giną i zostają oddzielone od korzeni matecznych (powstaje rana, która zabliźnia się, Fot. 5), w związku z tym bardzo trudno
jest wówczas wyizolować patogeny z systemów korzeniowych. Gatunki z rodzaju Phytophthora, szczególnie P. quercina, pozostają jednak w ryzosferze przez wiele lat. Ich obecność może zostać wykryta za pomocą metod biologii molekularnej. Wyekstrahowane DNA zostaje namnożone w reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR), a następnie charakterystyczne jego odcinki, tzw. ITS, są analizowane, aby zidentyfikować gatunek patogenu.
Fot. 5. Uszkodzony system korzeniowy, widoczne nieliczne drobne korzenie długości do 2 mm (u góry) i odcinki zupełnie ich pozbawione oraz blizny po infekcjach (u dołu)
Dodatkowym celem projektu HESOFF było poszukiwanie skutecznej ochrony biologicznej drobnych korzeni dębów za pomocą antagonistycznych bakterii hamujących rozwój patogenów z rodzaju Phytophthora. Ze wszystkich 180 szczegółowo badanych drzew pobrano próbki liści z wierzchołkowych, dobrze oświetlonych części koron oraz tyle samo próbek gleby wokół pni (z głębokości ok. 25 cm). Co roku wykonywano analizy na zawartość azotu, fosforu, potasu, wapnia i magnezu, tworząc unikalną bazę danych. Umożliwiła ona poznanie nie tylko wpływu zabiegu, ale i naturalnych procesów zachodzących w drzewostanach dębowych, np. zakwaszania siedliska. Pomiary krzywych spektralnych liści dębów wykonywane spektrofotometrem w terenie pozwalały prześledzić poprawę stanu fizjologicznego drzew (po zabiegu). Jednak to analiza drobnych korzeni i ich jakości miała podstawowe znaczenie w ocenie efektów zabiegu.
Dęby potraktowane fosforynami posiadały więcej drobnych korzeni niż dęby kontrolne. Więcej informacji zawarto w specjalnie przygotowanym filmie pt. Nowe technologie w ochronie drzewostanów dębowych na Płycie Krotoszyńskiej (HESOFF), dostępnym w mediach społecznościowych (YouTube).