Ассоциации сорной растительности в зерновых агроценозах Приобья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства СО РАСХН

Калининградский НИИ сельского хозяйства РАСХН

Ассоциации сорной растительности в зерновых агроценозах Приобья

Красноперов А.Г., Синещеков В.Е., Красноперова Е.М.

Аннотация

севооборот сорный растительность пшеница

В зернопаровом севообороте и на бессменной пшенице на выщелоченных черноземах Приобья в результате 17-летних исследований выделено восемь ассоциаций сорной растительности. В данной статье проанализировано три. На формирование ассоциаций сегетальных сообществ основное влияние оказывал долговременный неизменный агроценотический фактор.

Ключевые слова: ЗЕРНОВЫЕ АГРОЦЕНОЗЫ, СОРНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ, ГЕОФИТЫ, ТЕРОФИТЫ, ГЕМИКРИПТОФИТЫ, ГЕМИТЕРОФИТЫ, АГРОЦЕНОТИЧЕСКИЙ ФАКТОР, СЕГЕТАЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА, АССОЦИАЦИИ СОРНЫХ РАСТЕНИЙ, ЗЕРНОПАРОВОЙ СЕВООБОРОТ

Основная часть

В основу классификации сегетальных сообществ положены общие установки метода Браун-Бланке /1/. Первоначально вся пашенная растительность объединена Брауном-Бланке в один класс Ruderato-Secalietea, который был принят многими исследователями. В дальнейшем произошла дифференциация этого класса. Собственно сегетальные сообщества были выделены Р.Тюксеном в один класс Stellarietea mediae. Этот класс также имел немало сторонников, позже Браун-Бланке разделил Stellarietea mediae на Secalietea и Chenopodietea /2/. Такая система классов с хорошо разработанной синтаксономической иерархией - несколькими порядками, союзами и многими ассоциациями до сих пор наиболее часто используется за рубежом /3,4/.

Существование двух классов, один из которых объединял только злаковые посевы, а другой - пропашные, следовало из отсутствия в Центральной Европе севооборотов, что позволяло флористически различаться сорным сообществам этих классов. Однако, по мере усиления факторов химической нагрузки и возрастания уровня агротехники, разница во флористическом составе пропашных и злаковых культур исчезла. Этот период относится к середине семидесятых годов 20 века. Было решено объединить вновь все сегетальные сообщества в класс Secalietea.

Для территории России целесообразно объединение всей сегетальной растительности в один класс, поскольку система севооборотов позволяла сочетаться в одном и том же сообществе и видам из класса Secalietea, и видам из класса Chenopodietea. Количественное соотношение этих сорняков и их постоянство меняется и по полям севооборота, и по периодам ротации севооборота подобно тому, как меняется структура и флористический состав луговой растительности при разногодичных флуктуациях /5/.

Материалы и методы

Исследования проводили на стационаре ГНУ СибНИИЗХим в ОПХ «Элитное» Новосибирской области. Почвы - выщелоченный среднесуглинистый чернозем с содержанием гумуса около 6%. Поглощающий комплекс на 80% насыщен Са при очень малом содержании Na и Mg; pH водная - в пределах 6,1-6,9. Содержание валового азота в пахотном слое - 0,30-0,35%, Р₂О₅ - 26-30 мг, К₂О - 9,4-12 мг/100 г почвы. Среднемноголетняя норма осадков - 420 мм.

В материалы исследования вошли данные по сорной флоре в зернопаровом 5-типольном севообороте с 1986 по 1994 гг. и в 4-хпольном зернопаровом севообороте и поле с бессменной пшеницей с 1995 по 2002 гг. Система основной (зяблевой) обработки включала: 1 - вспашка на глубину 20-27 см (В); 2 - безотвальная на 20-27 см (Б); 3 - минимальная на 10-12 см (М); 4 - нулевая (без зяблевой обработки) (Н). На все системы основной обработки почвы накладывались четыре фона химизации: 1 - без средств химизации - контроль (К); 2 - гербициды (Г) (в нашем случае гербициды иллоксан и аминная соль - 2.4 Д применялись с 1986 по1994 гг., пума-супер и гранстар - с 1995 по 1999 гг., с 2000 по 2002 гг. использовался пума-супер комби); 3 - удобрения +фунгициды (УФ); 4 - комплексная химизация: гербициды + удобрения + фунгициды + ретарданты (УФГ). Засоренность изучали на всех вариантах основной обработки почвы при изучаемых уровнях химизации в четырехкратной повторности. Определяли видовой состав сорных растений, абсолютную и относительную численность, проективное покрытие, площадь листовой поверхности, воздушно-сухую массу и вынос питательных веществ в период цветения. Площадь учетных делянок составляла 1300 м² (10013). Использовали общепринятые методики. Статистическая обработка экспериментального материала осуществлялась методом дисперсионного анализа зависимости постоянства видов от системы основной обработки почвы и уровня химической нагрузки в зернопаровом севообороте.

Результаты

Для анализа сегетальной растительности в исследуемом севообороте воспользовались наиболее соответствующей нашим задачам классификацией Б.М. Миркина с соавторами /6/. В данной классификации авторы выделяют внутри класса Secalietea, наряду с традиционным порядком Secalitalia Br.-Bl. 1931 em J.et.R.Tx. 1960, в который входят три союза и пять ассоциаций, и новый порядок - Achilletalia millefolii Abramova, Rudakov in Mirkin et.el. 1985.all. nov., включающий всего один союз и пять ассоциаций сорных растений (рис. 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Диагностические виды сорных растений для различения синтаксонов класса Secalietea

На основании диагностических комбинаций высших единиц сегетальной растительности были выбраны диагностические виды для центральной лесостепи Приобья. Из числа видов традиционного порядка Secalietalia включены следующие: Convolvulus arvensis L., Avena fatua L., Fallopia convolvulus (L.) A.Love, Galeopsis ladanum L., Neslia paniculata (L.) Desv., Sonchus arvensis L., Chenopodium album L., Setaria viridis Р.В., Persicaria lapathifolia (L.) S.F.Gray, Amaranthus retroflexus L., Thlaspi arvense L., Erodium cicutarium L., Cirsium setosum (Willd.) Bess., Lappula squarrosa (Retz.) Dum., Euphorbia virgata Waldst.et.Kit.

Основную диагностическую роль видов этого порядка несут геофиты, которые в меньшей степени подвержены влиянию основной культуры, а постоянство терофитов изменяется в больших пределах, они по этой причине были повторно использованы при распознавании ассоциаций и субассоциаций.

Диагностическими видами порядка Achilletalia millefolii являются гемикриптофиты и гемитерофиты (рис. 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2 Диагностические виды сорных растений для различения ассоциаций Achilion millefolii

Агроценотический фактор был основным и долговременным (в течение 17 лет) в формировании ассоциаций сегетальных сообществ. Нами выявлено восемь ассоциаций (Lactucetum tataricae, Lathyro-Lactucetum tataricae, Cannabio-Sinapetum, Galeopsetum bifidae, Lactuco-Artemisietum, Lactuco-Carduetum, Cirsio-Potentilletum, Matricario-Taraxacetum officinalis). В данном сообщении рассматриваются первые три ассоциации. Ассоциации разделены на субассоциации также по видам-индикаторам изменения уровня агроценотических нагрузок и отражают системы основной обработки почвы и химической защиты основной культуры.

Установлено, что пар и озимая рожь в системе севооборота по флористическому составу сорной флоры существенно отличаются от бессменной пшеницы и пшеницы - второй и третьей культур после пара. Поэтому целесообразно двухступенчатое отражение влияния систем основной обработки почвы и химической защиты основной культуры. Рангом варианта приняты пар и озимая рожь, а остальные культуры севооборота делятся на субварианты по составу видов, отражающих особенности засорения яровой пшеницы. Все виды сорной флоры, на основании которых выделены варианты и субварианты, характеризуются слабой связью с абиотическими факторами среды и высокими значениями влияния антропогенного фактора (более 10%).

Такая постановка вопроса позволяет подчинить систему синтаксонов в первую очередь, применяемому для возделывания яровой пшеницы традиционному комплексу агротехнических приемов, а изменение состава сегетального сообщества в течение четырех ротаций севооборота рассматривать как явление второго порядка. Это облегчает сравнение классификации сегетальной растительности с классификацией естественных сообществ, составление карт восстановленной растительности и позволяет с учетом эдафо-климатических показателей более точно прогнозировать флористический состав сегетальных сообществ по характеру механической и химической нагрузки при возделывании яровой пшеницы.

Ассоциация Lactucetum tataricae

Ассоциация входит в союз Lactucion tataricae, который характеризуется обедненным составом сегетального сообщества, что связано со способностью произрастать даже при экстремальных почвенных режимах и выдерживать длительную засуху. Ассоциация Lactucetum tataricae имеет преимущественное постоянство в годы с остродефицитным типом увлажнения, когда сумма положительных температур вегетационного периода ?t > 10°С находится в пределах 2060-2160°С, а коэффициент увлажнения Ку соответствует значению < 0.58.

Ассоциация выделяется по одному виду Lactuca tataricae. Это геофит, его размещение в условиях зернопарового севооборота - группа IIId с минимальной обработкой и полным комплексом химической нагрузки основной культуры. Lactuca tataricae - доминант сегетальной растительности на всех полях севоборота, наибольшее распространение имеет при остродефицитном увлажнении вегетационного периода (1990 и 1994 гг.).

Видовая насыщенность и проективное покрытие рассматриваемой ассоциации в полях севооборота низкие и варьируют от 3 видов и 7% в механическом паре до 8 видов и 17% в посевах пшеницы - заключительной культуры севооборота, 13 видов и 27% - в посевах бессменной пшеницы, соответственно, в зависимости от изучаемых систем основной обработки почвы и уровней химической нагрузки основной культуры (рис. 3).

Рис. 3 Проективное покрытие и видовая насыщенность сорных видов ассоциации Lactucetum tataricae в зернопаровом севообороте и на бессменной пшенице: I-пар механический; II-пар химический; III-озимая рожь; IV-пшеница - вторая культура после пара; V-пшеница - третья культура после пара; VI-бессменная пшеница; 1-общее проективное покрытие; 2-проективное покрытие сорных растений; 3-количество видов сорных растений

В ассоциации выделяется одна субассоциация, включающая два варианта: Amaranthus retroflexus и typica. Вариант Amaranthus retroflexus, в основном, приурочен не только к бессменной пшенице, но и пшенице в полях изучаемого зернопарового севооборота. Диагностические виды - Amaranthus retroflexus, Panicum milaceum, Persicaria lapathifolium. Это терофиты, они входят в группы Ib, Ia, IIc, соответственно. Доминанты: Lactuca tataricae, Amaranthus retroflexus, Panicum miliaceum, Setaria viridis, Avena fatua, Convolvulus arvensis.

Видовая насыщенность сообществ варианта низкая: 6-11 видов. Проективное покрытие сорных растений в пшенице - второй и третьей культуре после пара - низкое: 6-14%, на бессменной пшенице - выше: 15-30%, и на парах - еще выше: 45-78%.

Вариант typica приурочен к пару и озимой ржи по паровому предшественнику. Такое объединение закономерно, потому что в пару и в посевах озимой ржи создаются крайне неблагоприятные условия для развития сорных растений. Это обусловлено интенсивной механической обработкой почвы и высокой химической нагрузкой в пару и взаимодействием факторов ранневесеннего боронования с высоким ценотическим эффектом озимой ржи - второй культуры севооборота. Вследствие этих причин произошло выпадение из варианта typica диагностических видов варианта Amaranthus retroflexus.

В пределах варианта выявляются два субварианта. Субвариант Thlaspi arvense, в основном, приурочен к посевам озимой ржи и выделяется по диагностическим видам Thlaspi arvense, Nonnea pulla. Thlaspi arvense - терофит, входит в группу IIa. Nonnea pulla - гемикриптофит из группы IVa. Установить доминанты среди видов, засоряющих посевы озимой ржи, трудно из-за их низкого проективного покрытия. Однако отмечалось значительное превосходство Lactuca tataricae и Amaranthus blitoides над другими видами сорных растений.

Субвариант typica приурочен к пару. Сообщества данного субварианта также не отличаются от предыдущего разнообразием видов. Сохранились только диагностические виды и некоторые виды сорняков высших рангов (Secalietea, Secalietalia). Все они - геофиты: Lactuca tataricae, Convolvulus arvensis, Cirsium vulgare, Cirsium setosum, Sonchus arvensis и терофиты: Setaria viridis, Avena fatua и устойчивы к обработке почвы. Проективное покрытие сорных растений субварианта typica (ниже 12%) и видовая насыщенность (3-7 видов) - низкие. Выделение доминантных видов затруднено.

Ассоциация Lathyro-Lactucetum tataricae

Ассоциация входит в союз Caucalidion Lappulae, представители которого предпочитают плодородные почвы и доминируют уже при умеренном увлажнении вегетационного периода. Ассоциация Lathyro-Lactucetum tataricae характеризует сообщество, наиболее распространенное перед обработкой парового поля в севообороте и на поле с бессменной пшеницей. Ассоциация выделена по двум диагностическим видам: Lactuca tataricae (группа IIId) и Lathyrus tuberosus (группа IVa). Эти растения характерны для чернозёмных почв и часто доминируют в сообществах ассоциации.

Видовая насыщенность сорных растений выше, чем в предыдущей ассоциации. Это особенно отчетливо проявилось при достаточном увлажнении вегетационного периода в 2000, 2001, 2002 годах, в которых коэффициент увлажнения Ку варьировал в пределах от 1.0 до 1.27. В эти годы отмечалось от 24 до 42 видов сорных растений, принадлежащих к данной ассоциации. Их проективное покрытие в процессе обработки пара изменялось от 10 до 4% и до 50% на вариантах без зяблевой обработки на бессменной пшенице (рис. 4).

Внутри ассоциации выделено два варианта: Matricaria perforata и Persicaria lapathifolium.

Рис. 4 Проективное покрытие и видовая насыщенность сорных видов ассоциации Lathyro-Lactucetum tataricae в зернопаровом севообороте и на бессменной пшенице: I-пар механический; II-пар химический; III-озимая рожь; IV-пшеница, вторая культура после пара; V-пшеница, третья культура после пара; VI-бессменная пшеница; 1-общее проективное покрытие; 2-проективное покрытие сорных растений; 3-количество видов сорных растений

Вариант Matricaria perforata связан с посевами пшеницы - бессменной культуры и встречается на полях с озимой рожью. Диагностические виды - Matricaria perforata, Thlaspi arvense, Camelina sativa, Artemisia absinthium, Descurainia sophia. Они входят, соответственно, в группы Ia, IIa, IIIa, IVa. Характеризуются неустойчивостью ко всем уровням химической защиты основной культуры и предпочитают произрастать на участках без минеральных удобрений. К основной обработке почвы относятся индифферентно, отмечены на вспашке, безотвальной минимальной и нулевой при зяблевой обработке. Видовая насыщенность - 17-26 видов, проективное покрытие сорных видов - 3-33%. Доминируют виды данной ассоциации, а также вышеназванных класса и союза.

Вариант Persicaria lapathifolium объединяет растения, предпочитающие расти в посеве с пшеницей - третьей культурой после пара и на бессменной пшенице. Он выделяется по двум видам: Avena fatua и Persicaria lapathifolium (группы Ic и IIc). Оба вида терофиты, часто доминируют, причем в паре это происходит только при умеренном переувлажнении вегетационного периода, когда коэффициент увлажненности Ку > 1.27. Они преобладали на участках опыта без гербицидной обработки с внесенными минеральными удобрениями (азотно-фосфорными) и фунгицидной обработкой. Число видов изменялось от 16 до 23, проективное покрытие сорных видов варьировало от 8 до 37%. Относительно высокая засоренность посевов, очевидно, связана с ослаблением ценотического влияния основной культуры при удалении последней от пара (3-я культура после пара) и бессменной пшеницы, находящейся вне севооборота.

Внутри вариант распадается на два субварианта, встречающихся, в основном, в посевах пшеницы - второй и третьей культур после пара и на бессменной пшенице - субвариант Amaranthus retroflexus и typica. К диагностическим видам субварианта Amaranthus retroflexus относят, кроме этого вида, ещё Setaria viridis, Panicum milaceum, Echinochloa crus-galli, Cannabis sativa (группы Ia, Ib, Ic, IIIa). Это типичные терофиты, хорошо приспособленные к вспашке и имеющие преимущество на участках не только без химических нагрузок (Panicum miliaceum), но и после применения гербицидов (Amaranthus retroflexus, Setaria viridis). Субвариант typica собственных диагностических видов не имеет.

Ассоциация Cannabio-Sinapetum

Ассоциация входит в союз Galeopsion bifida. Это самый богатый в видовом отношении союз. Представители союза имеют преимущество в условиях прохладной погоды, когда сумма положительных температур ?t > 10°С находится в пределах <1630°С при умеренном увлажнении вегетационного периода. В зернопаровом севообороте и на бессменной пшенице представители данного союза были отмечены в 1987, 1992, 1993, 1996, 2002 годах.

Диагностическими видами ассоциации оказались Canabis sativa и Sinapis alba. Но второй диагностический вид Sinapis alba был зарегистрирован авторами только в 2002 году, причем в единичном экземпляре, поэтому, учитывая сукцессионные процессы, характерные для любого полевого стационара, этот вид принят диагностическим условно. Для ассоциации характерны два вида, доминирующие в сегетальных сообществах - Galeopsis bifidae и Cirsium setosum.

Проективное покрытие сорных видов сообществ ассоциации варьирует от 4-9% в посевах озимой ржи и на парах до 35-48% в посевах яровой пшеницы севооборота и на бессменной пшенице. Видовая насыщенность - 14-22 вида (рис. 5).

В пределах ассоциации выделены два варианта: Erodium cicutatum и Galium spirium. Это типичные терофиты, входят в группу IIIa. Доминанты - Erodium cicutatum, Galium spirium, Sonchus arvensis, Chenopodium album, Neslia paniculata, Avena fatua, Setaria viridis, Galeopsis ladanum. Вариант включает один субвариант.

Рис. 5 Проективное покрытие и видовая насыщенность сорных видов ассоциации Cannabio-Sinapetum в зернопаровом севообороте и на бессменной пшенице: I-пар механический; II-пар химический; III-озимая рожь; IV-пшеница - вторая культура после пара; V-пшеница - третья культура после пара; VI-бессменная пшеница; 1-общее проективное покрытие; 2-проективное покрытие сорных растений; 3-количество видов сорных растений

Субвариант Viola arvensis характерен для яровой пшеницы в севообороте и при ее бессменном возделывании вне севооборота. Viola arvensis отнесена к группе IIId, что говорит не только об устойчивости к основным обработкам почвы, но также и об относительно высокой устойчивости к химическим нагрузкам. То же самое можно сказать о доминанте субварианта - Fumaria officinalis (группа Id). Кроме яровой пшеницы, субвариант Viola arvensis с высокой долей постоянства присутствует и в посевах озимой ржи, и на химическом паре. Видовая насыщенность иногда очень высокая (в годы с коэффициентом увлажнения Ку > 1.27 - 21 вид, но в среднем составляет 13-16 видов). Проективное покрытие колеблется в разные годы от 12 до 25%.

Список использованных источников

1. J. Braun-Blanquet. Pflanzensociologie.3. Aufl.Wien, 1964. 865 S.Community: Ecology, pattern and processes/ Ed.J.Kikkawa, D.J.Anderson. Melburn etc.: Blackwell, 1986. 432 p.

2. V.Westhoff, E. van der Maarel. The Braun-Blanquet approach // Classification of plant communities/ Ed.R.H.Whittaker. The Hague, 1978. P. 287-399.

3. H.Ellenberg. Zeigerwerte der Gefasspglanzen Mitteleuropas. Gottingem, 1974. 97 S. (Scr. Geobot.; Bd).

4. W.Maturszkiewicz. Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roslinnych Polski. W-wa: Panstw. wyd-wo nauk., 1981. 321 p.

5. Работнов Т.А. Фитоценология. М.: МГУ, 1983. 292 с.

6. Миркин Б.М. Сегетальная растительность Башкирии./ Миркин Б.М., Абрамова П.М. и другие - Уфа, БФАН СССР, 1985. 158 с.

7. Милащенко Н. З. Борьба с сорняками на полях Сибири. Омск, 1978. 133 с

8. Мокшин В.С. Особенности развития корневой системы у осотов при минимальной обработке почвы/ Сибирский вестник сельскохозяйственных наук, 1978. №6. С. 13-17.

Размещено на Allbest.ru