Агрохимия, 2022, № 7, стр. 40-49

ВВЕДЕНИЕ

К необходимым элементам технологии возделывания кукурузы на Южном Урале относится эффективная защита растений от сегетальной растительности. Природные условия региона отличаются выраженной широтной и вертикальной зональностью [1]. Например, в административных границах Челябинской обл. выделяют 5 почвенно-климатических зон: горно-лесную, лесолуговую, северную и южную лесостепную, степную, что оказывает существенное влияние на биологическое разнообразие и вредоносность сорняков [2, 3]. Таксономический состав сорных сообществ во многом обусловлен типом сельскохозяйственной культуры, поэтому в посевах кукурузы формируются специфические сегетальные сообщества [4–7]. Долгосрочные изменения сорной растительности отмечали в связи с интенсификацией агротехнологий [8–10].

Изменения сорных сообществ при продвижении с юга на север, как правило, сопровождаются снижением их биологического разнообразия [11–13], заменой мезофитных видов ксерофитными и возрастанием доли многолетних сорняков [14–16]. В результате структура сегетальных сообществ приобретает зональный характер, что необходимо учитывать при обосновании технологических схем защиты растений. Кроме этого, усиление конкуренции за ресурсы влаги повышает вредоносность сорняков в южных районах [2, 17]. Отмечено возрастание негативного влияния на культуру слабо диверсифицированных сообществ сорняков, характерных для аридных регионов [18]. Вместе с тем высокая вредоносность сорняков сохраняется и на фоне достаточного увлажнения в связи с отчуждением питательных веществ и с конкуренцией за свет [16, 19].

Актуальность изучения таксономического состава сорных растений связана с его определяющей ролью в обосновании систем защиты растений [20, 21]. При смешанном характере засоренности, включающей как двудольные, так и злаковые виды, необходимо использовать гербициды кросс-спектра, современный ассортимент которых включает препараты 3-х типов: почвенные, послевсходовые и послевсходовые с почвенным эффектом. В мировой практике первая группа представлена в основном производными хлорацетанилидов, изоксазола [22–25], симм-триазина и динитроанилина [23, 26, 27]. Из группы послевсходовых гербицидов широким спектром действия обладают производные сульфонилмочевины и в разной степени трикетоны, эффективность которых выявлена в различных частях света [23, 28–30].

Основные проблемы, возникающие при применении препаратов обеих групп в условиях Южного Урала, заключаются в нестабильности действия почвенных гербицидов на черноземах с высокой емкостью поглощения и неустойчивым водным режимом, а также в отсутствии пролонгации эффекта у послевсходовых гербицидов [31, 32]. Преодоление этих недостатков стало возможным с появлением на рынке послевсходовых гербицидов с почвенным действием. В различных регионах России выявлена эффективность препаратов Аденго, в состав которого в качестве действующих веществ входят изоксафлютол и тиенкарбазон-метил, и Майстер Пауэр, почвенный эффект которого также обусловлен присутствием в составе формуляции тиенкарбазон-метила [33–36].

Зависимость эффективности гербицидов от фитоценотических, почвенных и гидротермических факторов потребовала экспериментального обоснования их выбора для различных условий вегетации кукурузы. Цель работы – определение таксономического состава сегетальной растительности, а также в выявление влияния гербицидов с различным характером действия на засоренность посевов и урожайность кукурузы в контрастных почвенно-климатических зонах Южного Урала.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проведено в 2019–2020 гг. в 3-х почвенно-климатических зонах Челябинской обл.: лесолуговой (Каслинский р-н, 56°03′ с.ш. 61°19′ в. д.), лесостепной (Еткульский р-н, 54°41′ с.ш. 60°57′ в.д.), степной (Брединский р-н, 52°20′ с.ш. 60°27′ в.д.). Метод исследования – полевой опыт, схема которого включала контроль без гербицидов и варианты с 3-я гербицидами кросс-спектра, различавшимися по срокам применения и характеру действия на сорные растения: почвенный препарат Мерлин, ВДГ (изоксафлютол 240 г/л), послевсходовый Майстер, ВДГ (форамсульфурон 300 г/кг, йодосульфурон-метил-натрий 10 г/кг, антидот изоксадифен-этил 300 г/кг), послевсходовый с почвенным действием Майстер Пауэр, МД (форамсульфурон 31.5 г/л, йодосульфурон-метил-натрий 1 г/л, тиенкарбазон-метил 10 г/л, антидот ципросульфамид 15 г/л). С учетом того, что изоксафлютол при довсходовом внесении не проявляет активности против многолетних сорняков [37], для получения сопоставимых результатов вариант с этим гербицидом был дополнен послевсходовым опрыскиванием препаратом Эстет, КЭ (сложный 2-этилгексиловый эфир 2.4-Д 564 г/л). Повторность опыта трехкратная, размещение вариантов рендомизированное. Общая площадь делянки 84 м², учетная 42 м². Нормы расхода и агротехнические сроки внесения препаратов: Мерлин – 0.15 кг/га до всходов (через 7–9 сут после посева), Эстет – 0.6 л/га в фазе 3–4-х листьев кукурузы; Майстер – 0.15 кг/га в фазе 3–4-х листьев кукурузы в баковой смеси с адъювантом Биопауэр (1 л/га); Майстер Пауэр – 1.5 л/га в фазе 3–4-х листьев кукурузы. Способ внесения – опрыскивание ранцевым опрыскивателем Jacto XP-16 с расходом рабочей жидкости 200 л/га. Для исследований использован ультраранний гибрид кукурузы Кубанский 141 СВ.

Почвы опытных участков: в лесолуговой зоне – темно-серая лесная оподзоленная обычная высоковскипающая среднемощная малогумусная тяжелосуглинистая, в лесостепной – чернозем обыкновенный обычный среднемощный среднегумусный среднесуглинистый, в степной зоне – чернозем южный обычный маломощный малогумусный среднесуглинистый. Период исследования характеризовался удовлетворительным увлажнением в лесолуговой зоне, периодическим дефицитом влаги в лесостепной зоне и хронической засушливостью в степи.

Учеты засоренности проводили по окончании фазы цветения початка в каждом повторении опытов на 4-х площадках общей площадью 1 м² весовым методом, основываясь на более высокой корреляционной зависимости урожайности кукурузы от массы сорняков, чем от их количества [18, 38, 39]. Урожайность кукурузы учитывали в первой декаде октября. Влажность биомассы сорняков и зерна кукурузы определяли гравиметрическим методов путем высушивания до постоянной массы при температуре 105°С.

Для проверки статистических гипотез использовали методы дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов. Принятый уровень значимости для критических величин статистических параметров составлял 5%.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ засоренности в контрольных вариантах опыта показал обеднение ботанического разнообразия сорняков при продвижении с севера на юг региона (табл. 1): если в агрофитоценозе лесолуговой зоны сорный компонент в благоприятных условиях вегетации 2019 г. был представлен 36 видами из 16 семейств, то в лесостепной зоне максимальное число видов составило 21, в степной – 16, семейств – соответственно 12 и 10.

На фоне засухи 2020 г. во всех 3-х пунктах также наблюдали снижение таксономического разнообразия по сравнению с удовлетворительно увлажненным фоном: в отношении видов – на 23–45, в отношении семейств – на 9–14%. Аналогичные тенденции установлены в широком диапазоне почвенно-климатических условий [11–13].

Выявленные виды сорняков относятся к 3-м основным группам, значимым с точки зрения выбора гербицидов: многолетние двудольные (за исключением хвоща полевого), однолетние однодольные и однолетние двудольные. Состав каждой из групп имел зональный характер лишь частично. Например, среди многолетних сорняков 4 вида (бодяк обыкновенный, осот полевой, вьюнок полевой и молочай лозный) встречались во всех 3-х зонах, но, если в лесолуговой зоне преобладали осот полевой и вьюнок полевой, то в лесостепной и степной – бодяк обыкновенный и молочай лозный. Еще 5 многолетних видов (чина клубненосная, горец земноводный, хвощ полевой, мята полевая и яснотка белая) встречались только в лесолуговой зоне.

Однодольные (злаковые) сорняки были представлены в основном азональными видами, засорявшими посевы кукурузы во всех 3-х зонах. В полной мере это относится к видам с ксероморфными признаками (ежовник обыкновенный, просо сорное и щетинник зеленый), тогда как овсюг присутствовал лишь в лесолуговой и лесостепной зонах. При этом в лесолуговой зоне доминировал ежовник обыкновенный; в лесостепной и степной зонах в 2019 г. основное участие в засорении кукурузы принимало просо сорное, в 2020 г. – щетинник зеленый.

Наибольшее видовое разнообразие обнаружено в группе однолетних двудольных сорняков. К азональным в этой группе следует отнести лишь 5 из 30 выявленных видов: щирицу запрокинутую, аистник цикутолистный, горец вьюнковый, дымянку лекарственную и паслен черный.

Однако и эти виды в отдельных зонах встречались нерегулярно: например, ксерофиты горец вьюнковый и дымянка лекарственная в лесолуговой зоне отмечены лишь в периодически засушливых условиях 2020 г.; напротив, щирица запрокинутая, аистник цикутолистный и паслен черный элиминировались в степной зоне на фоне засухи.

В отношении остальных однолетних двудольных сорняков при продвижении с севера на юг наблюдали вытеснение мезофитов засухоустойчивыми видами. Наиболее наглядно это прослежено внутри отдельных ботанических семейств: например, семейство Амарантовые в лесолуговой и лесостепной зонах представлено главным образом щирицей запрокинутой, тогда как в степной – в большей степени щирицей белой. Аналогичная замена видов происходила в подсемействе Маревые: марь белая на севере области вытеснялась лебедой татарской в центре и солянкой иберийской на юге; в семействе Гвоздичные по мере аридизации климата звездчатка средняя и смолевка обыкновенная замещались звездчаткой злаковой и качимом метельчатым, в семействе Астровые василек синий и трехреберник непахучий – мелколепестником канадским. В семействе Гречишные в засушливых условиях в посевах сохранялся лишь горец вьюнковый, в семействе Капустные – пастушья сумка (за исключением степной зоны). Представители семейств Бурачниковые, Мареновые, Фиалковые, Яснотковые в период исследования встречались в основном в лесолуговой зоне. Отмеченные явления замены видов (викаризма) способствуют частичному сохранению таксономического разнообразия сорных растений, в результате чего в различных зонах в посевах кукурузы присутствовали все 3 хозяйственно значимые группы сорняков (рис. 1).

Рис. 1.

Структура сегетальной биомассы в посевах кукурузы в различных почвенно-климатических зонах Южного Урала: ЛЛЗ – лесолуговая зона, ЛСЗ – лесостепная зона, СЗ – степная зона (2019–2020 гг.).

При этом в лесостепной и степной зонах в сухой сегетальной массе наблюдали увеличение доли многолетних сорняков, что согласовалось с результатами исследования [14]. В группе однолетних сорняков с севера на юг изменялось соотношение между массой двудольных и однодольных растений в пользу последних [12]. Отметим, что на структуру сегетальной биомассы большее влияние оказали зональные климатические условия, чем изменения погоды по годам.

Таким образом, несмотря на выявленные тенденции изменения таксономического состава сорняков, во всех 3-х зонах засоренность характеризовалась как смешанная [16]. Это диктует необходимость использования гербицидов кросс-спектра на всей территории Южного Урала, однако нерешенным остается вопрос о выборе модели препаратов и оптимальных сроках их внесения с учетом гидротермических условий отдельных зон.

Общая засоренность в контрольных вариантах опытов зависела от обеспеченности периода вегетации влагой (табл. 2). Максимальная сухая масса сорняков в оба года исследования формировалась в лесолуговой зоне, в лесостепи установлено ее снижение на 85 г/м² в 2019 г. и на 52 г/м² – на фоне засухи 2020 г., в степи – соответственно на 110 и 96 г/м².

Влияние гербицидов на засоренность также было обусловлено гидротермическими условиями. На фоне устойчивого увлажнения верхнего слоя почвы, связанного с регулярными осадками начала июня, в лесолуговой зоне наблюдали высокую биологическую эффективность почвенного препарата, составившую в среднем за 2 года 83.5%. Близкий результат (86.4%) показал комбинированный гербицид Майстер Пауэр, обладающий, помимо трансламинарного, почвенным действием. Напротив, послевсходовый препарат Майстер, эффективно подавляя вегетирующие на момент обработки сорняки, не контролировал их последующие всходы, что обеспечило высокую вторичную засоренность и умеренную биологическую эффективность гербицида (в среднем 68.5%).

Основная особенность, выявленная в лесостепной зоне, заключалась в низкой эффективности почвенного гербицида (47.6%), что стало следствием дефицита осадков в начале июня 2020 г. Минимальную засоренность в этом географическом пункте показал вариант с применением препарата Майстер Пауэр, который, как и лесолуговой зоне, в силу тех же обстоятельств обеспечил умеренную эффективность.

Еще более слабое гербицидное действие препарата Мерлин, отмеченное с большей регулярностью, чем в лесостепи, наблюдали в степной зоне как результат затяжной почвенной и атмосферной засух. По этой же причине не выявлено почвенного действия гербицида Майстер Пауэр, что обеспечило сопоставимую биологическую эффективность 2-х послевсходовых препаратов. Кроме того, на фоне дефицита влаги не выявлено вторичной засоренности посевов, вследствие чего присутствие в препарате Майстер Пауэр тиенкарбазон–метила как носителя почвенного эффекта не играло существенной роли в регулировании сегетальной биомассы.

Урожайность зерна находилась в обратной зависимости от засоренности посевов (табл. 3). В соответствии с этим в лесостепной зоне максимальную хозяйственную эффективность показали препараты с продолжительным почвенным действием Мерлин и Майстер Пауэр; между названными вариантами существенных различий по урожайности не обнаружено.

В лесостепной зоне, где периодическое увлажнение также провоцировало вторичное засорение посевов, различия в урожайности складывалось в пользу варианта с препаратом Майстер Пауэр, который подавлял ранние волны сорняков как послевсходовый гербицид, а поздние – как почвенный. Эффективному действию почвенного препарата Мерлин в этом пункте исследования препятствовал дефицит осадков в мае и начале июня. Послевсходовый гербицид Майстер конкурировал по урожайности с препаратом Майстер Пауэр лишь в 2020 г., при слабо выраженной вторичной засоренности посевов.

На регулярно засушливом фоне степной зоны существенные различия между препаратами Майстер и Майстер Пауэр отсутствовали в оба года исследования, вариант с почвенным препаратом в этом пункте не обеспечил достоверной прибавки урожайности по отношению к контролю.

Существенный фактор, влияющий на выбор гербицидов – издержки, связанные с их приобретением. Высокая стоимость гектарной нормы гербицида Майстер Пауэр (5.9 тыс. руб. в ценах 2021 г.) ограничивала целесообразность его применения в основном лесостепной зоне. В лесолуговой зоне технологически и экономически было оправдано использование препарата Мерлин, в степной – Майстер, стоимость которых составляла соответственно 3.4 и 3.1 тыс. руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в полевых опытах показано, что пространственная аридизация климата при продвижении с севера на юг Челябинской обл. в период исследования сопровождалась снижением биологического разнообразия сегетальной флоры, однако замещение мезофитов видами с ксероморфными признаками обеспечило смешанный характер засоренности и вызвало необходимость применения гербицидов кросс-спектра во всех почвенно-климатических зонах региона.

Выбор оптимальной модели гербицида был обусловлен не столько фитоценотическим фактором, сколько гидротермическими условиями. На фоне сравнительно устойчивого увлажнения лесолуговой зоны стабильно низкую засоренность и высокую урожайность зерна кукурузы обеспечило применение почвенного гербицида Мерлин, вносимого после посева (до всходов) культуры.

Использование послевсходового гербицида с почвенным действием (на примере препарата Майстер Пауэр) технологически и экономическибыло целесообразно лишь в лесостепной зоне в связи с периодическим дефицитом влаги в начале вегетации и высокой вероятностью вторичного засорения под влиянием летних осадков.

В степной зоне, где засоренность кукурузы формировалась преимущественно одной волной сорняков, достаточным условием достижения максимальной биологической и хозяйственной эффективности стало применение послевсходовых препаратов, почвенный эффект в этом случае не играл существенной роли в регулировании сегетальной биомассы.