Агрохимия, 2020, № 5, стр. 52-61

ВВЕДЕНИЕ

Новизна представленного исследования состоит в том, что выявлены особенности формирования сорных ценозов для условий вегетационных сезонов 2016–2018 гг. европейского Нечерноземья, резко отличавшихся гидротермическими показателями. Агрофитоценозы в агроландшафтах формируются как комплексные функционально связанные растительные сообщества культурных и сорных растений. Взаимоотношения растений в агрофитоценозе составляют его существо и содержание, определяющее видовой состав компонентов, строение и развитие [1–4].

Доминантами агрофитоценозов являются высеянные человеком культурные растения, и их роль в создании внутренней среды фитоценоза, его местообитания является решающей. Антропогенный фактор, определяющий особенности местообитания агрофитоценоза, является ведущим, подавляя в некоторых случаях неблагоприятные для растений свойства климата и почвы [5–7].

В этой связи постоянный стационарный мониторинг динамики ценоза сорной растительности (видовой состав, плотность произрастания, распространенность и вредоносность) в посевах сельскохозяйственных культур выявляет состояние агроландшафтов и важен для получения оперативной информации как об ожидаемом уровне засоренности полей наиболее вредоносными сорняками, так и о прогнозируемом от них ущербе для растениеводства в целом [8–11].

Цель работы – продолжение многолетних систематических работ отдела гербологии ВНИИФ в мониторинге состояния агроландшафтов, включающих изучение сорного компонента в посевах зерновых колосовых культур в зависимости от складывающихся погодных условий вегетационного сезона и их влияния на эффективность химических систем защиты растений от сорняков на продуктивность сельскохозяйственных культур для конкретного почвенно-климатического региона РФ.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в 2016–2018 гг. в 4‑польном экспериментальном стационарном севообороте отдела полевых испытаний ВНИИФ в посевах озимой пшеницы сорта Московская 39, идущей после чистого пара, по общепринятой методике полевых и стационарных гербологических исследований [8–11]. Почва стационарного опытного поля отдела гербологии – типичная для европейского Нечерноземья РФ, дерново-подзолистая средне окультуренная с содержанием гумуса 3.0%, рН$_{{{{{\text{Н}}}_{{\text{2}}}}{\text{О}}}}$ 6.1, емкостью катионного обмена (ЕКО) 15 мг-экв/100 г почвы.

В схемы полевых экспериментов были включены как контрольные делянки с естественным ценозом сорняков, так и обработанные различными гербицидами. Площадь каждой учетной делянки составляла 20 м² при рендомизированной пятикратной повторности.

При оценке эффективности химических способов борьбы со сложившимся ценозом сорняков в посевах озимой пшеницы были использованы следующие гербицидные препараты:

1. Дротик, ККР (2,4-Д сложный 2-этилгексиловый эфир) в норме 0.8 л/га для борьбы с однолетними и некоторыми многолетними ранневесенними сорняками;

2. Фенизан, ВР (дикамба и хлорсульфурон) в норме 0.2 л/га для борьбы с устойчивыми к 2,4-Д двудольными, в том числе и некоторыми многолетними видами сорняков;

3. Генсек, ВРК (дикамбы + пиклорам + клопиралид) в дозе 0.25 л/га для борьбы с широким спектром злостных двудольных многолетних сорняков в течение всего периода вегетации культуры.

В соответствии с рекомендованной технологией используемые в экспериментах гербицидные препараты вносили весной в фазе кущения озимой пшеницы ранцевым опрыскивателем с расходом рабочей жидкости 200 л/га.

Для оценки сорного компонента агроландшафтов использовали количественно-весовые методы учета. Уровень засоренности посевов на опытных делянках определяли в традиционные сроки применения гербицидов в изученном регионе и при последующих наблюдениях за эффективностью их применения. В весенний период, когда сорняки находились в ранних фазах развития (2–3 настоящих листа, розетка, начало стеблевания), а также при появлении их новых всходов в период вегетации пшеницы (семядольные листья, фаза 1-го настоящего листа) проводили только количественный учет. В остальные сроки оценки засоренности (через 30, 45 сут после обработки гербицидами и перед уборкой урожая озимой пшеницы) использовали весовой и количественный методы учета (наиболее важный показатель оценки засоренности агрофитоценоза). Во все сроки учетов на учетных площадках размером 0.5 × 0.5 м и в пятикратной повторности подсчитывали общее количество сорняков и сырую массу всех надземных органов растений (г/м²), а также дифференцированно число особей каждого ботанического вида на 1 м² (шт./м²). Весовое обилие является наиболее полным и объективным показателем средообразующей роли сорного компонента в структуре агрофитоценоза.

Учет урожая зерна озимой пшеницы проводили в период полной зрелости культуры с помощью малогабаритного комбайна Хеге-125 на всей площади опытных делянок.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Погодные условия 2016 г. были в целом благоприятными для роста и развития как сорной растительности, так и озимой пшеницы (рис. 1). Весь период вегетационного сезона среднесуточная температура воздуха была наиболее близкой к среднемноголетней норме для изученной зоны.

Рис. 1.

Климатограммы, характеризующие метеоусловия 2016–2018 гг. в сравнении со среднемноголетними данными (Одинцовский р-н Московской обл.).

Погодные условия вегетационного сезона 2017 г. отличались от среднемноголетних ранним стаиванием снежного покрова, более низкими температурными показателями и высоким уровнем выпавших атмосферных осадков в течение вегетационного сезона, что привело к высокой влагообеспеченности почвы при относительно низких температурах воздуха. Количество выпавших осадков за сезон было больше среднемноголетней нормы в мае на 20.7, в июне – на 23.3, в июле – на 64.2 мм. В то же время вегетационный период 2017 г. был заметно холоднее: в июне и июле температура воздуха была ниже среднемноголетней на 1.0 и 2.3°С. В этом случае погодные условия затрудняли развитие теплолюбивых сорных видов, таких как марь белая и ежовник обыкновенный.

В мае и июне 2018 г. количество атмосферных осадков было меньше среднемноголетней нормы, а температурные показатели на 2–5°С превышали норму. Июль и август в регионе были теплее обычного на 3–5°С и достаточно хорошо обеспеченными осадками, что способствовало нормальному росту и развитию растений как озимой пшеницы, так и сорняков.

При сложившихся различных погодных условиях вегетационных сезонов 2016–2018 гг. в посевах озимой пшеницы сформировались следующие ценозы сорняков: в 2016 г. сорная флора была представлена 18 видами, входящими в 17 родов и 9 семейств; в 2017 г. – 22 вида, 20 родов и 18 семейств; в 2018 г. – 12 вида, 11 родов и 7 семейств (рис. 2). Отмечено, во всех 3-х ценозах преобладали виды сорняков из семейства Астровых, которые в сезоне 2016 г. занимали 67%, а в сезонах 2017 и 2018 гг. – 85 и 84% соответственно. Из других 4‑х семейств в сезоне 2016 г. семейство Капустные занимало 15% и Маревые – 13%, в сезоне 2017 г. – Мятликовые – 7%, в 2018 г. – Маревые – 10%. Установлено, что количественные показатели, характеризующие комплекс сорных видов вегетационного сезона 2017 г. (прохладного и дождливого), значительно превосходили параметры сезона 2018 г., отличавшегося высокими температурами и малым количеством атмосферных осадков.

Рис. 2.

Доля видов сорняков различных семейств (по величине надземной биомассы) в фитоценозах озимой пшеницы (2016–2018 гг.).

Биоморфологический спектр сорных сообществ показал, что 45.5% зимующих однолетников было в сезоне 2017 г. и 44.5% – в 2016 г., в то время как в засушливом 2018 г. их доля составила лишь 23% (рис. 3). При этом в период наибольшего развития сегетальной растительности агрофитоценозов в засушливом 2018 г. по массе преобладали яровые однолетники (53.8%), тогда как в 2016 и 2017 гг. их весовое присутствие менялось в пределах 33.3–36.4%.

Рис. 3.

Состав жизненных форм сорных ценозов (% от общего количества) в посевах озимой пшеницы (2016–2018 гг.).

В целом за годы исследования на малолетние озимые и яровые виды приходилось 77.8 (2016 г.), 81.9 (2017 г.) и 76.8% (2018 г.) надземной массы, что свидетельствовало об их большой роли в агрофитоценозе (рис. 4).

Рис. 4.

Соотношение биологических групп сорняков (по биомассе, %) в посевах озимой пшеницы (2016–2018 гг.).

В фазе колошения озимой пшеницы (3 июня 2016 г., 23 июня 2017 г., 10 июня 2018 г.) наблюдали самый высокий уровень засоренности посевов (588, 664, 1170 г/м² соответственно), при этом в сезоне 2018 г. на зимующий однолетник ромашку непахучую приходилось 28.6% сорной фитомассы, в 2016 г. ее количество составляло 9.6%, а во влажном и прохладном сезоне 2017 г. достигло 66.0% (рис. 5а). В засушливый и теплый сезон 2018 г. высокой фитомассой отличались василек синий (21.2%) и бодяк полевой (35.5% от общей массы сорняков), а во влажных и холодных сезонах 2016 и 2017 гг. на эти виды приходилось лишь 9.4 и 5.7% соответственно. Более равномерным присутствием компонентов сорного ценоза отмечен сезон 2016 г., наиболее близкий по метеорологическим параметрам к среднемноголетним показателям для региона. При этом наряду с эдификатором сорного ценоза бодяком полевым (35.5% долевого участия вида), довольно значительное количество по массе продуцировали такие малолетние виды, как крестовник обыкновенный (16.8%), пастушья сумка обыкновенная (15.6%) и марь белая (13.3%). По устойчивости, как видно из анализа динамики компонентов, изученные сорные сообщества были ближе к монодоминантным. Число и доля участия в общей массе доминирующих видов были обусловлены прежде всего такими сорными видами как ромашка непахучая, бодяк полевой и василек синий: по 2 года доминировали ромашка непахучая (в контрастных по метеоусловиям 2017 и 2018 гг.) и бодяк полевой (на фоне благоприятного по условиям увлажнения 2016 г. и засушливого 2018 г.). В относительно засушливом сезоне 2018 г. большой надземной фитомассой выделялись марь белая (112 г/м²) и василек синий (248 г/м²), а в благоприятном по метеоусловиям 2016 г. значительную сорную массу (92 г/м²) синтезировал крестовник обыкновенный (рис. 5б).

Рис. 5.

Соотношения видов сорняков (а) и доминирующих сорных видов (б) в агроценозах озимой пшеницы в середине вегетационного сезона в зависимости от погодных условий вегетационного периода.

Рис. 5.

Окончание

По времени массового цветения выделены 4 группы сорных видов: 1 – ранневесенние, цветущие в апреле (мятлик однолетний, пастушья сумка обыкновенная, одуванчик лекарственный, мышехвостник маленький, ярутка полевая, проломник северный), 2 – весенние, цветущие в мае (звездчатка средняя, крестовник обыкновенный, ромашка непахучая, фиалка полевая, незабудка полевая, подмаренник цепкий), 3 – раннелетние, цветущие в июне (бодяк полевой, гречишка вьюнковая, марь белая, подорожник большой, василек синий, ромашка душистая, жерушник болотный) и 4 – летние, цветущие в июле (горец птичий, осот полевой, пикульник обыкновенный, метлица обыкновенная) (рис. 6).

Рис. 6.

Фенологический спектр сорных видов (% от общего количества) – (а) и ритм развития сорных видов в посевах озимой пшеницы в середине вегетационного сезона (% от общей биомассы) – (б) в середине вегетационного сезона.

Таким образом, проведенная в условиях стационарного поля научно-исследовательская работа по особенностям формирования фитоценоза сорной растительности в посевах озимой пшеницы в зависимости от сложившихся гидротермических условий вегетационного периода показала, что погодные условия при всех равных ситуациях играют существенную роль в особенностях выращивания сельскохозяйственных культур.

В этой связи стратегия применения гербицидов, как основного средства борьбы с сорняками, требует грамотного и научно обоснованного подхода не только к правильному выбору препарата (в зависимости от целевого объекта) и нормы его применения, но и учета фазы роста и развития сорных компонентов и культурных растений [9, 10].

Индикатором условий обитания и внутренних взаимоотношений между компонентами фитоценоза является ритм первичного продукционного процесса, отраженный в динамике, составе и структуре сорного сообщества, который может быть использован в практических целях при решении проблемы защиты культурных растений от сорняков.

В наших исследованиях было показано, что в середине вегетационных сезонов 2016 и 2018 гг. в сорной массе преобладали раннелетние виды (64.8 и 49.6% соответственно), а также бодяк полевой (29.8%) и марь белая (9.5%). В сезоне 2017 г., отличавшемся экстремально низкими температурами вегетационного сезона и обильными осадками в середине сезона, злостный сорняк ромашка непахучая в ценозе занимала 66%, а дополняли структуру сорного ценоза раннелетние виды – василек синий (9.4%), бодяк полевой (5.7%) и ранневесенний мятлик однолетний (7.0%). В целом наибольший вред развитию озимой пшеницы наносили раннелетние сорные виды (особенно василек синий, марь белая и бодяк полевой), за ними по степени вредоносности следовала группа весенних видов (ромашка непахучая и в отдельные годы крестовник обыкновенный), а также ранневесенних видов (в обеспеченные атмосферными осадками годы – пастушья сумка и мятлик однолетний).

Погодные условия вегетационных сезонов 2016–2018 гг. существенно повлияли на урожайность озимой пшеницы, выращенной на постоянном по свойствам почвы и агротехническим приемам стационарном участке: в контроле без каких-либо способов борьбы с сорняками, этот показатель менялся от 30.0 ц/га в относительно холодном и дождливом сезоне 2017 г., до 38.1 ц/га в оптимальном по гидротермическим показателям сезоне 2016 г. (табл. 1). Применение гербицидов положительно влияло на долю сохраненного урожая, но их эффективность менялась в зависимости от гидротермических условий вегетационного сезона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для успешного решения проблемы со сложившейся ситуацией с засорением посевов озимой пшеницы в условиях Европейского Нечерноземья РФ следует применять гербицидные препараты с содержанием нескольких действующих веществ как быстрого, так и пролонгированного действия через почву, которые способны контролировать рост и развитие всех видов сорняков в течение всего периода вегетации культуры.

В изученных стационарных условиях наибольшую эффективность в борьбе со сложным многовидовым ценозом сорняков в посевах пшеницы проявил гербицид генсек, ВГР с 3-компонентным содержанием действующих веществ, который в 2 раза превосходил по уровню защищенной урожайности культуры эталонный однокомпонентный гербицид дротик, ККР.