Методы регулирования сорных растений в зерновых агроценозах Западной Сибири

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства СО РАСХН

Калининградский НИИ сельского хозяйства РАСХН

Методы регулирования сорных растений в зерновых агроценозах Западной Сибири

Синещеков В.Е., Южаков А.И., Красноперов А.Г.

Аннотация

засоренность зерновой агроценоз севооборот

В статье проанализированы многолетние (1994-2003) данные по засоренности зернового агроценоза в течение нескольких ротаций севооборота. Установлено, что засоренность посевов по зерновым предшественникам на черноземных почвах Приобья в большинстве случаев не удается свести к минимуму за счет механических обработок. Минимальная обработка почвы при недостаточном использовании гербицидов и без должного анализа сорного сообщества обусловила не только определенную перестройку структуры доминантных видов, но и распространение просовидных и двудольных сорняков, устойчивых к гербицидам группы 2,4-Д.

Снижение засоренности зерновых агроценозов до безопасного уровня возможно при сочетании механических обработок почвы и комплекса гербицидов, а в паровом поле - замене 1-2 механических обработки гербицидами с учетом спектра сорного сообщества.

Ключевые слова: ЗЕРНОПАРОВОЙ СЕВООБОРОТ, ДОМИНИРУЮЩИЕ СОРНЫЕ СООБЩЕСТВА РАСТЕНИЙ, ОБРАБОТКА ПОЧВЫ, РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ, ПЕСТИЦИДНАЯ НАГРУЗКА, МЕТОД МНОГОМЕРНОГО СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Основная часть

Известно, что климатические условия Новосибирской области предоставляют недостаточно временных и тепловых ресурсов для успешного контроля сообщества сорных растений с помощью агротехнических средств [1]. Полевые работы, в основном, начинаются 10-15 мая, а короткое лето заставляет заканчивать посевную пшеницы в этом же месяце. Может быть, успехи целенаправленной селекции на создание ультра-раннеспелых сортов зерновых как-то изменят ситуацию в будущем, но пока основным средством удержания засоренности посевов под контролем, особенно по зерновым предшественникам, являются гербициды.

Для успешного контроля и регулирования численности сорных растений необходимы знания основных особенностей их развития и распространения при почвозащитных зяблевых обработках почвы на разных уровнях химизации в условиях различного типа увлажнения вегетационного периода. Специфика поведения сорной растительности в агроценозах состоит в том, что эта растительность формируется при постоянном прессинге земледельца, что сказывается на отборе таких механизмов выживания, подавить которые земледелец пока не в состоянии. Эти механизмы самые разнообразные, многие из них нами рассматривались ранее [2].

По многочисленным сведениям, за последние 50 лет засоренность полей на территории лесостепи Западной Сибири при минимизации зяблевой обработки почвы резко возросла [3-5], причем структура сорного сообщества кардинально изменяется под действием экологических факторов [6].

Происходит смена доминирующих сорняков, т.е. на смену одним видам, вытесненным в результате хозяйственной деятельности человека, пришли другие виды. Особенно резко возросло количество мелкосемянных однодольных (особенно, просовидных) и двудольных сорняков, устойчивых к гербициду 2,4-ДА, что обусловлено широким применением минимальной обработки почвы на фоне недостаточного использования гербицидов, нередко без учета спектра видового состава сорняков.

По данным областного статистического управления Новосибирской области (2006 г.), площадь пашни, засоренной в разной степени, составила 2634,4 тыс. га. Только овсюгом было засорено 449,5 тыс. га, корнеотпрысковыми сорняками - 1947,8 тыс. га.

В данной работе нами дан анализ результатов статистической обработки экспериментальных данных засоренности зерновых агроценозов по различным предшественникам, системам обработки почвы и уровням химизации в полевом многофакторном стационарном опыте с использованием смешанной модели дисперсионного анализа.

Материалы и методы

Данные по засоренности зерновых агроценозов получены в результате исследований на стационаре центрального опытного поля ГНУ СибНИИЗХим в ОПХ «Элитное» Новосибирского района Новосибирской области, заложенных в 1981 году. С 1981 по 1993 годы был пятипольный зернопаровой севооборот (пар - пшеница - пшеница - овес (ячмень) - пшеница), а с 1994 по 2003 год -- четырехпольный зернопаровой севооборот (пар-озимая рожь-пшеница-пшеница), а одно поле выведено из севооборота в бессменную культуру (яровая пшеница). Четырехпольный зернопаровой севооборот и поле с бессменной пшеницей развернуты в пространстве в однократном повторении. Размеры поля под каждой культурой - 100 м Ч 364 м.

Варианты зяблевой обработки почвы, по которым изучали динамику формирования сорняков в каждом поле данного севооборота и на поле с бессменной пшеницей, были следующие:

1. Вспашка (вспашка в пару и под 3-ю культуру на 20-22 см, под 2-ю -- на 25-27 см).

2. Безотвальная обработка (безотвальное рыхление стойками СибИМЭ или почвообрабатывающим орудием «параплау» под 1-ю и 3-ю культуры после пара на глубину 20-22 см и под 2-ю -- на 25-27 см).

3. Минимальная обработка (плоскорезная обработка на глубину 10-12 см под все культуры ежегодно).

4. «Нулевая» обработка (без зяблевой обработки).

Методом расщепленных делянок поперек основных обработок накладывались варианты с применением химических средств: 1 - без средств химизации (контроль), 2 - гербициды против злаковых и двудольных сорняков, 3 - удобрения N₈₀ под вторую и N₁₀₀ под третью культуру + гербициды, 4 - удобрения + пестициды (комплексная химизация).

В зависимости от фитосанитарной обстановки применяли инсектициды, фунгициды и ретарданты.

Против злаковых сорняков применялись гербициды пума-супер в посевах пшеницы в фазу 3-4 листьев (1 л/га) и против двудольных (через 5-7 дней после обработки пума-супер) -- гранстар (20 л/га) или пума-комби против всех сорняков. Препарат ТУР (3 л/га) применялся по вариантам опыта с комплексной химизацией на всех полях севооборота.

Против скрытостебельных вредителей в фазу всходов -- обработка инсектицидами на основе фитосанитарного мониторинга.

Для подавления листо-стеблевых инфекций применялась обработка препаратами системного действия (тилт, 0,5 л/га и др.) в фазу начала колошения пшеницы.

Зернопаровой севооборот (1 - 4 поля) и 5-ое поле с бессменной пшеницей (яровая пшеница вне севооборота) развернуты в пространстве в однократном повторении, размеры поля -- 100Ч364 м. Вдоль длинной стороны поле делится на 4 фона химического контроля согласно схеме опыта. Ширина первых трех фонов -- по 5 м, четвертого -- 85 м. Защитные (разворотные) полосы -- 20 м. Размер учетной делянки при уборке комбайном -- 29,9 м².

Для статистической обработки использовались экспериментальные данные по засоренности пара (1-е поле), агроценозов с бессменной пшеницей (5-ое поле), озимой рожью по паровому предшественнику (2-е поле), пшеницей - второй и третьей культур после пара (соответственно 3-е и 4-е поля) в зернопаровом севообороте на ранее указанных четырех вариантах зяблевой обработки почвы.

Насколько это удалось, иллюстрируют материалы исследований по изучению влияния систем обработки черноземных почв на структуру засоренности посевов зерновых агроценозов в многофакторном стационарном полевом опыте. Исходные данные о численности и видовом составе сорной флоры взяты за основу из нашей ранней работы [2], в которой были просчитаны средние оценки массы побега каждого вида.

Произведение численности побегов видов на массу единичного побега было взято нами в качестве косвенной оценки массы данного вида. Ясно, что эти оценки не могут использоваться для сравнения технологий, поскольку их влияние проявляется как на численности, так и на единичной массе сорняков. Однако для анализа динамики засоренности посевов на различных агротехнических фонах (способы основной обработки почвы и т.д.) эти данные вполне пригодны, тем более что они использовались дифференцированно для годов с различной степенью увлажнения.

Сумма массы всех видов сорняков была взята в качестве общей косвенной оценки засоренности посевов. Это позволило далее оценить долю массы каждого вида в общей массе. Взвешивание на долях позволило упорядочить виды по их роли в агроценозе.

Показатели засоренности, в соответствии с целью и структурой экспериментальных данных, были подвергнуты многофакторному многомерному дисперсионному анализу, реализованному процедурой GLM пакета STATISTICA-6.

Поскольку влияние степени увлажнения годов исследования оказывалось решающим, и, в основном, стохастическим, было решено не все компоненты эффектов лет считать чисто случайностными. Из-за кумулятивного эффекта нарастания засоренности именно эти обстоятельства опыта были подвергнуты специальному анализу. В качестве ошибок были использованы взаимодействия высоких порядков (3, 4). Они давали по отношению к оцениваемым эффектам шестикратную повторность. При этом, как правило, по всем выделяемым эффектам нулевые гипотезы отвергались с высокой доверительной вероятностью.

Результаты

На основе приведенных типичных двухфакторных графиков по показателям засоренности посевов зерновых агроценозов изучали влияние предшественников, систем обработки черноземных почв, уровней химической нагрузки при различных метеорологических условиях на их динамику (рис.1).

Рис. 1 Динамика общей засоренности по полям севооборота

Примечание: первое поле - пар, второе поле - озимая рожь по пару, третье поле - пшеница вторая культура после пара, четвертое поле - пшеница третья культура после пара, пятое поле - бессменная пшеница

В последующей ротации севооборота (1998-2003 годы) при отсутствии гербицидов отмечалось закономерное нарастание засоренности посевов яровой пшеницы по мере удаления культуры от пара, которое достигало наибольших значений на бессменной пшенице (5-е поле) (см. рис. 1). Однако конкретный тренд засоренности посевов зерновых агроценозов определяется не только предшественниками, но и системой обработки почвы (рис. 2).

«Нулевая» обработка зачастую позволяет удерживать объем даже общей засоренности изучаемых культур севооборота, а также посевов бессменной пшеницы, на уровне, не большем, чем по вспашке. Ясно, что основной источник сдерживания - это однолетние мелкосемянные сорняки, которые в более мелком слое почвы («нулевая» обработка) сохраняются заметно хуже.

Рис. 2 Распределение сорняков по культурам севооборота и по вариантам обработки почвы

Примечание: первое поле - пар, второе поле - озимая рожь по пару, третье поле - пшеница - вторая культура после пара, четвертое поле - пшеница - третья культура после пара, пятое поле - бессменная пшеница

В ротации севооборота (1999-2003 годы), в сравнении с предшествующей (1994-1998), несколько возросла встречаемость многолетних сорняков, особенно вьюнка полевого (рис. 3).

Рис. 3 Особенности распространения сорных растений, устойчивых к 2,4-Д, от ротации к ротации зернопарового севооборота

В течение последней ротации продолжалось заметное нарастание засоренности и однолетними сорными растениями, устойчивыми к 2,4-Д, особенно липучкой щетинистой (Lappula squarrosa), которая ранее встречалась значительно реже (табл. 1).

Таблица 1

Особенности распространения сорняков, устойчивых к 2,4-Д, от ротации к ротации зернопарового севооборота (г/м² надземной фитомассы)

Анализ иллюстративного материала наглядно и достаточно убедительно показал, что влияние агротехнических приемов просматривается на всей структуре популяции сорняков. В данном случае было идентифицировано 89 видов сорняков, и определено их участие в агроценозе через численность объектов на единицу площади. Затем эти данные были использованы для оценки надземной биомассы каждого вида. Для этого использовались дифференцированные по увлажнению показатели массы единичного растения или побега. Перемножение численности показателей вида на единичную массу дает оценку общей массы вида. К сожалению, в наших материалах не было дифференциации единичной массы сорняка для случаев применения гербицидов, поэтому оценки массы сорняков по фонам интенсификации не вполне корректны, однако влияние времени и степени увлажнения на развитие той или иной группы сорняков вполне может быть оценено.

Нами было произведено разделение материалов на фоны без применения гербицидов и с гербицидами, и внутри этих массивов были определены показатели варьирования структуры популяции сорняков.

Прежде всего, эта структура была дифференцирована по их ведущим экологическим группам. Так, на основании определения доли участия вида в сообществе были выделены наиболее значимые и агрессивные роды сорняков, что позволило упорядочить сорняки по степени их участия в сообществе.

Таким образом, нами были выделены группы просовидных, полыней и щириц, а также многолетние сорняки, особенно, вьюнок полевой. Установлено методом ранжирования по биомассе, что в настоящее время наиболее агрессивной группой сорняков являются просовидные, которые составляют 11-12 % биомассы сорного сообщества. Полыни и щирицы играют фоновые роли, а многолетние, в основном, корнеотпрысковые, оказываются подчиненными, тем более, что они эффективно подавляются гербицидами. С корневищными (хвощ полевой и др.) и корнеотпрысковыми сорняками, особенно с вьюнком полевым, можно эффективно бороться в паровом поле, причем, помимо механических обработок, целесообразно хотя бы однократное применение системных гербицидов.

Анализ структуры засоренности на фонах без гербицидов и с применением таковых показал, что даже использование столь радикальных средств не приводит к существенной перестройке сорной растительности, а лишь корректирует ее в зависимости от условий увлажнения и применения гербицидов. Основой этой стабильности является фундаментально представленный и хорошо сформированный потенциал засорения, в котором в почвенных запасах семян сорняков, отрезков корневищ формируется залог постоянного генерирования всходов сорняков в любой год. По другим данным, на черноземных почвах лесостепи Приобья в среднем на 1 м² в слое почвы 0-10 см может содержаться от 12500 до 400000 шт./м² диаспор (семян и плодов) сорняков [7]. Из этого числа 7-12 % составляют долю жизнеспособных семян, из которых 60% способны дать всходы. По этой причине меры по подавлению засоренности, как агротехнические, так и химические, должны применяться систематически, но в то же время необходимо быть уверенными в том, что они не представляют угрозу ни культурам, ни самому земледельцу.

В связи с этим, на наш взгляд, представляет определенный интерес демонстрация динамики надземной фитомассы сорных растений, как во времени, так и по полям зернопарового севооборота и видам основной обработки. Из представленных материалов следует, что многолетние сорные растения в системе севооборота могут быть заметно подавлены, но для удержания численности, например, просовидных и других, необходимо дальнейшее совершенствование систем борьбы с ними. Вероятно, в связи с глобальным потеплением происходит увеличение ресурсов тепла, в том числе и в северной лесостепи Западной Сибири. Просовидные сорняки, которые раньше представляли опасность, в основном, для степных районов, в настоящее время стали серьезной проблемой для земледелия северной лесостепи. В этом же направлении, возможно, двигался естественный отбор, отбирая наиболее скороспелые и холодостойкие особи. По нашим наблюдениям, просовидные сорняки оказались самой агрессивной группой. Поэтому подавление этих сорняков должно быть постоянной компонентой системы земледелия этой территории.

Имеется еще один вариант подавления просовидных сорняков - это прямой посев в необработанную с осени почву. Как показали испытания зарубежной и отечественной техники прямого посева, время готовности почвы к прямому посеву сдвигается на 7-10 дней. Прорастание просовидных сорняков в массе еще не наступает, но дружные (неглубокий ровный подпочвенный рассев) всходы основной культуры эффективно подавляют всходы просовидных, формируя относительно чистые посевы в ряде случаев даже без применения гербицидов (известно, что просовидные сорняки крайне чувствительны к недостатку освещенности).

Все приведенные эффекты высоко значимы. Это означает, что все испытуемые агротехнические средства и их комбинации существенным образом влияют на засоренность посевов, но не перестраивают ее радикально.

Установлено, что все выделенные многомерные эффекты высоко значимы, они свидетельствуют о существенной перестройке сегетальной растительности. Масса просовидных сорняков примерно пропорциональна глубине обрабатываемого слоя без оборота пласта (рис. 4).

Нами выполнен и регрессионный анализ влияния увлажнения и года на фитомассу просовидных сорняков. В качестве модели нарастания засоренности была построена простейшая линейная модель засоренности просовидными от номера года с начала наблюдений и увлажнения (табл. 2).

Рис. 4 Влияние способов зяблевой обработки на засоренность культур севооборота и бессменной пшеницы на фоне гербицидов

Примечание: 1 - вспашка, 2 - безотвальная, 3 - минимальная, 4 - «нулевая» обработка.

Таблица 2

Параметры регрессии влияния увлажнения WI и номера года G1 на биомассу просовидных сорняков в ценозе

Доверительная вероятность, в целом, оказалась значимой с коэффициентом корреляции 0,52. Систематическое нарастание биомассы составило 1,63 г в год, в основном, нарастание засоренности обусловлено увлажнением и применением минеральных (азотных) удобрений.

График связанности фактических и исчисленных по модели данных выглядит следующим образом (рис.5).

Рис. 5 Фактические и прогнозные данные засорения полей просовидными сорняками в зависимости от номера года и увлажнения

Несмотря на значительный разброс экспериментальных данных, влияние года в модели является достоверным, что является убедительным доказательством агрессии просовидных сорняков в условиях опыта (см. рис. 5).

Заключение

Засоренность посевов сельскохозяйственных культур по зерновым предшественникам на черноземных почвах Приобья в большинстве случаев не удается свести к минимуму за счет механических обработок.

Минимальная обработка почвы при недостаточном использовании гербицидов и без должного анализа сорного сообщества обусловила не только определенную перестройку структуры доминантных видов, но и распространение просовидных и двудольных сорняков, устойчивых к гербицидам группы 2,4-Д.

По нашим данным, выявлено, что с увеличением глубины плоскорезных обработок почвы наблюдается нарастание, а по вспашке - уменьшение доли просовидных сорняков в посевах зерновых культур.

Снижение засоренности зерновых агроценозов до безопасного уровня возможно при сочетании механических обработок почвы и комплекса гербицидов, а в паровом поле - замене 1-2 механических обработки гербицидами с учетом спектра сорного сообщества.

Список использованных источников

1. Агроклиматические ресурсы Новосибирской области. Л.: 1971. 154 с.

2. Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Красноперова Е.М., Колинко П.В. Сорные растения зерновых агроценозов в почвозащитном земледелии: Монография. Издание 2-е, дополн. //РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим. Новосибирск, 2006. 156 с.

3. Власенко А.Н. Системы основной обработки черноземов лесостепи Западной Сибири при разных уровнях интенсификации земледелия. Автореф. дисс. д - ра с.-х. наук. Новосибирск, 1995. 40 с.

4. Синещеков В.Е. Особенности засоренности посевов зерновых культур и меры борьбы с ней в агролесомелиоративной экосистеме. // Сибирский вестник с.-х. науки. Новосибирск, 2000. № 1, 2. С. 8-11.

5. Юшкевич Л.В. Ресурсосберегающая система обработки и плодородие черноземных почв при интенсификации возделывания зерновых культур в южной лесостепи Западной Сибири // Дисс. на соиск. уч.ст. доктора с.-х. наук. Омск, 2002. 638 с.

6. Краснопёров А.Г. Научные основы комплексной фитозоологической оценки состояния зернового агроценоза в почвозащитном земледелии Приобской лесостепи Западной Сибири // Автореферат дисс. на соиск. уч.ст. доктора с-х. наук. Москва, 2007. 63 с.

7. Власенко Н.Г., Власенко А.Н., Садохина Т.П., Кудашкин П.И.Сорные растения и борьба с ними при возделывании зерновых культур в Сибири: Методическое пособие //РАСХН. Сиб. отд-ние, СибНИИЗХим. Новосибирск, 2007. 128 с.

Размещено на Allbest.ru