Адаптация сорных растений к химическим нагрузкам и зяблевой обработке

6.1 Адаптация сорных растений к химическим нагрузкам и зяблевой обработке

Для исследования устойчивости видов сорных растений использовали прямой градиентный анализ (Миркин, 1989). В системе основной обработки почвы (СООП) последовательно происходит падение интенсивности этого процесса до полного отсутствия (нулевая зяблевая обработка почвы). В градиенте химической нагрузки постепенно происходит увеличение числа применяемых средств защиты растений до полного комплекса (инсектициды, гербициды, фунгициды, ретарданты, минеральные удобрения). Введены четыре класса, отражающие тенденцию более частой встречаемости тех или иных видов сорной растительности на вспашке, безотвальной, минимальной и нулевой обработках. Подгруппы характеризовали относительную устойчивость сорных видов растений к градиенте химической нагрузки (табл. 1).

Таблица 1 - Схема классификации сорных растений по их отношению к системе основной обработки почвы и уровню химической нагрузки

СООП	Устойчивость к химической нагрузке
	без химической нагрузки (a)	гербициды (b)	удобрения +фунгициды (c)	удобрения+гербициды+фунгициды (d)
Вспашка (I)	Ia	Ib	Ic	Id
Безотвальная (II)	IIa	IIb	IIc	IId
Минимальная (III)	IIIa	IIIb	IIIc	IIId
Нулевая (IV)	IVa	IVb	IVc	IVd

Обнаружено, что при увеличении механического воздействия на почву увеличивается число и постоянство видов, имеющих относительную устойчивость к химическим обработкам.

6.2 Влияние основных обработок почвы на биоморфологический состав основных группировок сорной растительности

 

Установлено, что минимальные зяблевые обработки почвы способствуют развитию в большей степени сорных растений с розеточным типом побегообразования. Они занимают 36,0 % от общего числа сорных растений. Второе место занимают безрозеточные (33,7 %), третье – полурозеточные растения (30,3 %), что хорошо согласуется с установленными закономерностями развития безрозеточных и розеточных растений и их тесной взаимосвязи с экологическими условиями среды. Более прогрессивный, с точки зрения растения, розеточный тип побегообразования может противостоять наиболее неблагоприятным условиям в агрофитоценозе. Подавляющее большинство видов являются симподиальными, на долю моноподиальных сорняков приходится только 4,5 % от всего видового разнообразия.

Выяснилось, что по характеру перезимовки при почвозащитном земледелии летнезеленые сорные растения составляют 64,1 %, зимнезеленые – 27,0 %, вечнозеленые – 8,9 %. Количество летнезеленых сорных растений уменьшается по мере минимизации обработок почвы, что связано с большими конкурентными способностями зимнезеленых и вечнозеленых сорняков. Вечнозеленые растения чаще всего укоренялись на вариантах с нулевой зяблевой обработкой и полностью отсутствовали на минимальной обработке.

Установлено также, что к моменту созревания яровой пшеницы (25 декада от начала года), основная масса сорных растений ещё не заканчивает формирования генеративных побегов, а их отмирание происходит значительно позже. Это очень важный факт, который необходимо учитывать в почвозащитном земледелии, так как семена сорных растений будут сосредотачиваться на поверхности почвы, либо заделываться неглубоко.

Глава 7. Формирование ассоциаций сорных растений в зерновом агрофитоценозе

Для анализа сорной растительности, мы воспользовались наиболее приемлемой для наших исследований классификацией Б.М. Миркина с соавторами (1985). На основании диагностических комбинаций высших единиц сегетальной растительности, были выбраны диагностические виды, характерные для агрофитоценозов лесостепи Приобья. Основную диагностическую роль несут геофиты, которые в меньшей степени подвержены влиянию основной культуры, а постоянство терофитов изменяется в больших пределах. По этой причине они были повторно использованы при различении ассоциаций и субассоциаций.

Поскольку почвенно-климатические условия на полевом стационаре из года в год в основном повторяются, то на формирование ассоциаций сегетальных сообществ основное влияние оказывал долговременный (в течение 18 лет) неизменный агроценотический фактор. Число ассоциаций по этой причине невелико – 8. Ассоциации разделены на субассоциации также по видам-индикаторам изменения уровня агроценотических нагрузок и отражают систему основных обработок почвы и систему химической защиты основной культуры.

Ассоциация Lactucetum tataricae имеет преимущественное постоянство в годы с острозасушливым 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. Видовая насыщенность и проективное покрытие во всех полях севооборота низкие и варьируют от 3-х видов и 7 % в механическом пару до 13 видов и 27 % в посевах бессменной пшеницы почти на всех вариантах основной обработки почвы и химической защиты основной культуры

Ассоциация Lathyro-Lactucetum tataricae характеризует сообщество, наиболее распространенное на парах и на поле с бессменной пшеницей. Видовая насыщенность гораздо выше, чем в предыдущей ассоциации. Преимущественное постоянство имеет в годы с коэффициентом увлажнения Ку в пределах от 1,0 до 1,27. Отмечено в разные годы от 24 до 42 видов сорных растений, принадлежащих к данной ассоциации. Проективное покрытие также колеблется от 4 – 10 % на парах в севообороте до 50 % на вариантах с нулевой обработкой в поле с бессменной пшеницей.

Ассоциация Cannabio-Sinapetum входит в союз Galeopsion bifida. Это самый богатый в видовом отношении союз. Представители союза имеют преимущество в прохладные и умеренно-влажные годы, когда сумма положительных температур ∑t > 10°С находится в пределах < 1630. 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.

Ассоциация Galeopsetum bifidae входит также как и предыдущая в союз Galeopsion bifida. Преимущество имеет в годы, когда сумма положительных температур ∑t > 10°С за вегетационный период колеблется в пределах от 1630 до 1770 °С. Представители этой ассоциации имеют большую моду постоянства на озимой ржи и на яровой пшенице в системе севооборота и вне её, причем одинаково хорошо переносят как вспашку так и мелкое плоскорезное рыхление. Ассоциация в целом, менее устойчива к химическим обработкам в сравнении с Cannabio-Sinapetum. Проективное покрытие сорных видов от 3 – 17 % на озимой ржи до 7 – 56 % на яровой пшенице.

Ассоциация Lactuco-Artemisietum имеет преимущественное постоянство в годы с умеренно-дефицитным типом увлажнения, когда сумма положительных температур ∑t > 10°С находится в пределах 1770-1860 °С, а коэффициент увлажнения Ку соответствует значениям 0,79 – 1,0. Проективное покрытие 7 - 36 %, видовая насыщенность 8 - 21 видов.

Ассоциация Lactuco-Carduetum имеет высокое постоянство на нулевых обработках почвы в посевах пшеницы второй и третьей культуры после пара и на полях с бессменной пшеницей в дефицитные по типу увлажнения годы, когда сумма положительных температур ∑t > 10°С находится в пределах 1860-2060°С, а коэффициент увлажнения Ку соответствует значениям 0,58 – 0,79. Видовая насыщенность ассоциации Lactuco-Carduetum высокая 19 - 35 видов, проективное покрытие достигает 45 %.

Сорные растения ассоциации Cirsio-Potentilletum, не имеют четко выраженной приуроченности к определенному типу увлажнения вегетационного периода. Сорные растения этой ассоциации способны развиваться в посевах озимой ржи и яровой пшеницы в системе севооборота и вне её в годы, когда сумма положительных температур ∑t > 10°С находится в пределах от 1630 до 1860 °С. Связано это отчасти с многочисленными доминантными видами, представляющими ассоциацию. Видовая насыщенность сегетальных сообществ ассоциации высокая – 22 - 33 вида, что связано с резким увеличением числа гемикриптофитов при минимальной и нулевой зяблевыми обработками и относительно неустойчивыми к гербицидным обработкам. Проективное покрытие также высокое – 32 - 45 %.

Ассоциация Matricario-Taraxacetum officinalis имеет высокое постоянство на нулевых обработках почвы в посевах яровой пшеницы в системе севооборота и вне его в умеренно переувлажненные годы, когда сумма положительных температур ∑t > 10°С находится в пределах < 1630°С, а коэффициент увлажнения Ку соответствует значению > 1,27. Видовая насыщенность 13 - 26 видов, что связано с тем, что в условиях достаточного увлажнения создаются оптимальные экологические условия для благоприятного развития основной культуры, которая успешно конкурирует с засорителями. Проективное покрытие сорных видов колеблется от 4 – 6 % в посевах пшеницы – второй культуры после пара, до 33 % в пшенице – бессменной культуре

Таким образом, выделенные ассоциации дифференцированы в основном по гемикриптофитам и гемитерофитам. Они наиболее адаптированы к условиям почвозащитных обработок. При современной тенденции к их минимизации, вплоть до полного отказа от основной обработки, что характерно для земледелия лесостепи Приобья. При возделывании зерновых культур на выщелоченных черноземах, все большее значение станут приобретать сорные растения, вышеназванных ассоциаций. Они являются также относительно устойчивыми к различной степени химической нагрузки, вплоть до использования полного комплекса защиты растений.

Глава 8. Сукцессии сообществ сорных растений

Мы изучали вторичные автогенные сукцессии, происходившие в зернопаровом пятипольном севообороте 1986 - 1990 гг. и четырёхпольном с пятым полем бессменной пшеницы - в 1991-2003 гг. четырехпольном зернопаровом севообороте и на бессменной пшенице.

При анализе полученных результатов мы исходили из представления об обусловленности смены видов сорной растительности наличием полного набора почвенного банка семян и считаем, что варианты с минимальной и нулевой зяблевыми обработками почвы с полным комплексом химической нагрузки при возделывании зерновых культур являются эталонными. Результаты анализа факторов, влияющих на характер сукцессии на сорное сообщество в зернопаровом севообороте и на бессменной пшенице приведены в табл. 2.

Таблица 2 - Результаты дисперсионного анализа влияния факторов сукцессии сорного сообщества в зернопаровом севообороте и на бессменной пшенице

Показатели	Доли дисперсии факторов
	А	В	С	АВ	ВС	АС
Число видов	0.12	0.15	0.70	0.05	0.03*	0.05
Фитомасса	0.09	0.11	0.25	0.26	0.33	0.19
Общее проективное покрытие	0.10	0.19	0.33	0.12	0.01*	0.05
Плотность	0.15	0.14	0.38	0.07	0.04*	0.06
Продолжение табл. 2
Примечание – А- система основной обработки почвы, В-уровни химической нагрузки , С-сукцессионное время * - cила влияния фактора недостоверна на Р<0.95

Установлено, что изучаемые факторы - система основной обработки почвы и уровни химической нагрузки посевов существенно влияли на характер сукцессии. Существенным был также вклад в вариацию признаков сорного сообщества. На основании сравнения четырех ротаций зернопарового севооборота убедительно показано, что главным фактором, определяющим видовой состав сорного сообщества растений является фактор сукцессионного времени. Система зяблевой обработки почвы и полный комплекс химической нагрузки оказывали достоверное статистическое влияние в формировании видового состава сорной флоры.

Сукцессии сообщества сорных растений в почвозащитном земледелии протекают в соответствии с моделью толерантности, когда за счет повышения общего уровня конкуренции и дифференциации ниш виды сегетальной ориентации постепенно вытесняются видами естественных сообществ гемикриптофитами и гемитерофитами. Сукцессионные процессы в зернопаровом севообороте проследили на примере ассоциации Lactucetum-tataricae. Это типичное сообщество сорных растений на эталонных вариантах без зяблевой обработки почвы и полным комплексом химической нагрузки посевов занимает в ротацию (1991-1994) 51% от общего обилия видов, с большим перевесом геофитов и терофитов в своем составе (до 67%). В ротацию за 1995-1998 годы продолжалось постепенное снижение доли ассоциации Lactucetum-tataricae в засорении рассматриваемых эталонных вариантов и наблюдается перераспределение экологических ниш. К концу ротации 1999-2002 гг. уже не отмечалось явного преобладания ни у одной растительной ассоциации, в то время как доля гемикриптофитов по отношению к остальным группам сорняков составила 71% (рис.3).

Рис. 3. Долевое участие ассоциаций сорного сообщества зернопарового севооборота и бессменной пшеницы в ходе сукцессии на вариантах без зяблевой обработки почвы при полном комплексе химической нагрузки посевов:1 - Lactucetum-tataricae; 2 - Lathyro-Lactucetum tataricae; 3 - Cannabio-Sinapetum; 4 - Galeopsetum bifidae; 5 - Lactuco-Artemisietum austriacae; 6 - Cirsio-Potentilletum impolitae; 7 - Lactuco-Carduetum crispi; 8 - Matricario-Taraxacetum officinalis.

Закономерности рассматриваемого сукцессионного процесса характерны и для вариантов со вспашкой и безотвальной обработкой почвы при используемых химических нагрузках, но интенсивность данного процесса значительно ниже, чем при почвозащитных зяблевых обработках.

Выводы

1. В условиях лесостепи Приобья при переходе к адаптивно - ландшафтной системе земледелия сорная растительность заменяется преимущественно антропохорами (56,7%), на долю апофитов приходится 29,5% видов. Ведущие 13 семейств включают в себя 73 вида (84,1%). Самые крупные 11 родов содержат 25 видов (27,7%).

2. Флорогенетический анализ сорных растений показывает, что наиболее представлена группа евразийских видов (45,6%), куда относятся представители семейств Asteraceae, Fabaceae, Rosaceae, играющие значительную роль в формировании растительных сообществ, при почвозащитных обработках почвы. Второе место по представительству занимает голарктическая группа видов (28,8%). Третье - космополитная группа (10,4%) от всей сорной флоры. Пополнение голарктической группы сорных видов идет в основном за счет североамериканских видов, которые начинают широко распространяться по Евразии.

3. Применение адаптивно–ландшафтной системы земледелия отражается на снижении почти в 20 раз доли корнеотпрысковых (с 23,4 до 1,2%) и многолетних сорных растений примерно вдвое (с 42,4 до 22,1 %). Они замещаются увеличением доли представительства двулетних (до 13,5%), дерновиннокорневищных (до 15,7%,) стержнекорневых до (29,5%), короткокорневищных (до 8,3%) и растений с мочковатой корневой системой (3,9%).

4. В комплексе коротковегетирующих сорняков для адаптивно–ландшафтного земледелия наиболее опасны эфемероидные растения, такие как - Myosotis arvensis, Hyoscyamus niger, Lepidium ruderale, Euforbia virgata. По мере минимизации зяблевой обработки увеличивается количество видов, способных в течение вегетационного периода образовывать две генерации побегов и листьев. На сроки и интенсивность развития второй генерации побегов и листьев наибольшее влияние оказывают гидротермические условия. Третья генерация листьев и побегов не развивается.

5. В адаптивно - ландшафтном земледелии наиболее представлены розеточные сорные растения (36,0%). Второе место занимают безрозеточные (33,7%), третье – полурозеточные растения (30,3%.), что согласуется с установленными закономерностями развития безрозеточных и розеточных растений и их тесной взаимосвязи с экологическими условиями среды. Более прогрессивный розеточный тип побегообразования может противостоять наиболее суровым условиям внешней среды. Подавляющее большинство видов являются симподиальными, на долю моноподиальных сорняков приходится только 4.5% от всего видового разнообразия.

6. По характеру перезимовки при адаптивно - ландшафтном земледелии летнезеленые сорные растения составляют 64,1%, зимнезеленые - 27%, вечнозеленые – 8,9%. Количество летнезеленых сорных растений уменьшается по мере минимизации обработок почвы. Вечнозеленые растения чаще всего укоренялись на вариантах с нулевой зяблевой обработкой и полностью отсутствовали на минимальной обработке.

7. К моменту созревания яровой пшеницы (25 декада), основная масса сорных растений не заканчивает формирования генеративных побегов, а их отмирание происходит значительно позже.

8. В адаптивно - ландшафтном земледелии при возделывании зерновых культур на выщелоченных черноземах лесостепи Приобья все большее значение, вероятно, будут приобретать следующие ассоциации сорных растений союза Achillion millefolii: Латуко-Полынная (Lactuco-Artemisietum), Латуко-Чертополоховая (Lactuco-Carduetum), Бодяково-Лапчатковая (Cirsio-Potentilletum), Трехреберниково-Одуванчиковая (Matricario-Taraxacetum officinalis)

9. Сукцессии сообщества сорных растений в адаптивно - ландшафтном земледелии протекают в соответствии с моделью толерантности, за счет повышения общего уровня конкуренции и дифференциации экологических ниш виды сегетальной ориентации постепенно вытесняются видами естественных сообществ гемикриптофитами и гемитерофитами. Чередование культур в севообороте уменьшает эффект такого вытеснения и значительно замедляет этот процесс во времени.

10. Адаптационные процессы сорных растений на примере зерновых агроценозов Приобской лесостепи идут не только на уровне видов, но и на уровне сообществ.

Список работ автора, опубликованных по теме диссертации

1.  Красноперов А.Г., Красноперова Е.М. Сегетальная растительность на выщелоченных черноземах лесостепи Приобья //Агрохимические аспекты повышения продуктивности сельскохозяйственных культур / Матер. междунар. конф. М.: ВИУА, 2002. №116, С.369-371.

2.  Красноперов А.Г., Синещеков В.Е., Красноперова Е.М. Аллелопатическое влияние некоторых сорных растений на пшеницу в агрофитоценозах лесостепи Приобья //Аграрная наука. 2003. № 10. С.11-13.

3.  Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Красноперова Е.М. Результаты биотестирования черноземов Приобья при разных уровнях интенсификации земледелия // Вестник Российской Академии сельскохозяйственных наук, 2002. №6. С.54-57.

4.  Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Васильева Н.В., Красноперова Е.М. Минимизация обработки почвы и засоренность посевов зерновых культур на выщелоченных черноземах Приобья //Научное обеспечение АПК Сибири, Монголии, Казахстана, Беларуси и Башкортостана: Матер. междунар. конф./ РАСХН Сиб. Отд-ние, Новосибирск, 2002. С.156-157.

5.  Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Красноперова Е.М. Роль основной обработки почвы в формировании устойчивых зерновых агроценозов на выщелоченных черноземах Приобья //Современные проблемы земледелия и экологии: Матер. междунар. конф. Курск, 2002. С.254-257.

6.  Красноперов А.Г., Красноперова Е.М. Результаты градиентного анализа сорной флоры в агроценозах Приобья //Обеспечение высокой экономической эффективности и экологической безопасности приемов использования удобрений и других средств химизации в агротехнологиях: Матер. междунар. конф. М.: ВИУА, 2003. № 118. С.280-283.

7.  Слесарев В.Н., Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Красноперова Е.М. Обработка почвы должна быть щадящей //Пути повышения эффективности АПК в условиях вступления России в ВТО/ Матер. междунар. конф. Уфа, 2003. Ч.2. С.48-50.

8.  Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Красноперова Е.М. Влияние обработки почвы и средств химизации при возделывании зерновых культур на фитотоксичность черноземов Приобья //Результаты научных исследований географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами / Бюлл. Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д.Н. Прянишникова. М.: Агроконсалт, 2003. № 117. С.160-161.

9.  Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Красноперова Е.М, Тырышкин С.В. Аллелопатия в агрофитоценозах лесостепи Приобья //Результаты научных исследований Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами / Бюлл. Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д.Н. Прянишникова. М.: Агроконсалт, 2003. № 117. С.175-176.

10.      Красноперов А.Г, Слесарев В.Н., Синещеков В.Е., Красноперова Е.М. Устройство для диагностики биологической активности почвы //Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. М.: ФИПС, 2003. № 24. Ч.3. С.853.

11.      Слесарев В.Н., Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Красноперова Е.М. Устройство для определения потенциального запаса семян сорных растений в пахотном слое почвы //Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. М.: ФИПС, 2003. № 34. Ч.3. С.645.

12.      Красноперов А.Г., Слесарев В.Н., Синещеков В.Е., Красноперова Е.М. Прибор для установления и извлечения, обитающих в почве тромбидиформных клещей //Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. М.: ФИПС, 2004. №10. Ч.3. С.592.

13.      Красноперов А.Г., Слесарев В.Н., Синещеков В.Е., Красноперова Е.М. Устройство для отбора почвенных проб с ненарушенным физическим сложением //Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. М.: ФИПС, 2004. № 17. Ч.3. С.813.

14.      Красноперов А.Г., Синещеков В.Е., Красноперова Е.М. Особенности сукцессии сорной растительности в зерновых агрофитоценозах Приобья // Сельскохозяйственная биология, 2004. №1. С.78-82.

15.      Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Красноперова Е.М. Роль обработки почвы и средств химизации в распределении сегетальной растительности на выщелоченных черноземах. //Вестник Российской Академии сельскохозяйственных наук, 2004. № 6. С.30-33.

16.      Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Красноперова М.Е., Колинко П.В. Сорные растения зерновых агроценозов в почвозащитном земледелии. РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим. Новосибирск, 2005. С.120.

17.      Синещеков В.Е., Красноперов А.Г., Красноперова М.Е., Колинко П.В. Сорные растения зерновых агроценозов в почвозащитном земледелии. Изд. 2-е, доп., РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим. Новосибирск, 2006. С.196.

18.      Пат. 31702 МПК7 А 01 В 79/00. Устройство для диагностики биологической активности почвы / Красноперов А.Г., Слесарев В.Н., Синещеков В.Е., Красноперова Е.М. / Заявлено 08.01.2003; Опубл. 07.08.2003, Бюл. № 24. Ч.3. С.853. Приоритет 24.12.2002.

19.      Пат. 34305 МПК7 А 01 С 1/00. Устройство для определения потенциального запаса семян сорных растений в пахотном слое почвы.приоритет. / Слесарев В.Н., Синещеков В.Е., Красноперов А.Г. , Красноперова Е.М. / Заявлено 31.07.2003; Опубл. 10.12.2003, Бюл. № 34. Ч.3. С.645. Приоритет 21.07.2003.

20.      Пат. 36941 МПК7 А 01 М 1/14. Прибор для установления и извлечения обитающих в почве тромбидиформных клещей.приоритет /Краснопёров А.Г, Слесарев В.Н., Синещеков В.Е., Краснопёрова Е.М., Глебова А.Е. / Заявлено 30.10.2003; Опубл. 10.04.2004. Бюл. №10. Ч.3. С.592. Приоритет 20.10.2003.

Елена Михайловна КРАСНОПЕРОВА

ЭКОЛОГИЯ СОРНЫХ РАСТЕНИЙ ЗЕРНОВЫХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ ПРИОБСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ

 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Подписано в печать 9.11.2006 г. Формат 60х90 1/16

Бумага для множительных аппаратов. Ризограф. Усл. печ. л. 1,2

Уч.-изд. л. 0,9 Тираж 80. Заказ

Издательство Российского государственного

университета имени Иммануила Канта,

236038, г. Калининград, ул. А. Невского,14