COMPOSITION AND WEED HARMFUL IMPACT ON WHEAT CROPS IN THE SAMARA FOREST-STEPPE REGION

Full Text

Озимая и яровая пшеницы - основные продовольственные культуры. В структуре посевных площадей России пшеница занимает более 50,0%. Площади ее посевов в Самарской области составляют около 500 тыс. га при средней урожайности озимой пшеницы 20-25 ц/га, яровой пшеницы - 12 ц/га. Потери урожая зерновых от сорняков в России и, в частности, в Самарской области составляют около 20-25%, могут доходить до 40% [2, 5-7]. К резкому повышению засоренности полей и изменению видового состава сорных растений привел переход земледелия на минимальную и нулевую обработку почвы [4]. Важная задача современного земледелия - разработка зональных систем защиты растений от сорняков, снижение их численности в агроценозах до уровней ниже экономических порогов вредоносности для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Цель исследований - оценка влияния сорняков на продуктивность мягкой озимой и яровой пшеницы в лесостепи Самарской области. Задачи исследований - уточнить видовой состав и распределение сорной растительности в посевах озимой и яровой пшеницы в зависимости от мезоформ рельефа и метеоусловий года; провести сравнительные учеты надземной массы доминирующих видов сорняков и показателей продуктивности пшеницы на засоренных и незасоренных участках посевов, оценить уровень их вредоносности. Материал и методы исследований. Полевые исследования проводились в 2012-2015 гг. в окрестностях п.г.т. Усть-Кинельский в лесолуговом холмисто-увалистом ландшафте на ландшафтно-экологическом профиле протяженностью около 8 км от водораздела до первой террасы р. Б. Кинель с превышением рельефа около 80 м. Для исследований были выбраны опытные поля яровой и озимой пшеницы, возделываемые в пяти 3-5-польных севооборотах Поволжского НИИ селекции и семеноводства им. П. Н. Константинова (ПНИИСС), расположенные в верхней, средней и нижней частях макросклона северо-западной экспозиции. В верхней части склона располагалось одно поле площадью 9 га, в средней - три поля (2, 5, 3 и 4 га) и в нижней - одно поле площадью 17 га. Почва опытных участков - чернозем обыкновенный, среднемощный, среднегумусный, тяжелосуглинистый. Предшественником озимой пшеницы был чистый пар, яровой пшеницы - озимая пшеница. Основная обработка почвы на паровом поле после уборки предшественника, а также под озимую и яровую пшеницу - вспашка на глубину 20-25 см. На паровом поле в весенне-летний период против сорняков проводилась трехкратная культивация, а в посевах озимой и яровой пшеницы - предпосевная культивация. Посев озимой пшеницы проводился в конце августа - первой декаде сентября, яровой пшеницы - в конце апреля - начале мая в оптимальные сроки с учетом погодных условий. Норма высева для озимой пшеницы составляла 5,5 млн. всхожих семян/га, яровой пшеницы - 4,5 млн. Минеральные удобрения вносились под основную обработку почвы, азотные в виде подкормки в фазу кущения. Гербициды на паровом поле и в опытных посевах пшеницы не применялись. Объектами исследований были сорта озимой мягкой пшеницы: Поволжская 86, Кинельская 8 (разновидности lutescens) и Поволжская Нива (albidum); сорт яровой мягкой пшеницы - Кинельская 59 (lutescens) селекции Поволжского НИИСС. По срокам созревания все сорта среднеспелые. Во 2012-2014 гг. метеоусловия характеризовались как засушливые и сухие с гидротермическим коэффициентом (ГТК) в период вегетации озимой пшеницы 0,4-0,8, яровой пшеницы - 0,4-0,5, в 2015 г. - очень сухие с ГТК около 0,2. Лишь в сентябре 2013 г. сумма осадков превышала среднемноголетнюю норму в 2,6 раза, что способствовало дружному появлению всходов и развитию озимой пшеницы и зимующих сорняков в осенний период. В июне 2015 г. осадки практически отсутствовали. В мае-июле 2013 г., а также в мае и июле 2014 г. их количество было ниже нормы, в июне 2014 г. - лишь немного превышало среднемноголетние значения. Для развития яровых сорняков не складывались благоприятные условия в весенний период. Видовой состав сорной растительности в посевах озимой и яровой пшеницы учитывали путем маршрутного обследования опытных полей на ландшафтном профиле катенным методом [3] от наиболее высокой точки местности (водораздел) до самой низкой (долина р. Б. Кинель) по диагонали поля по фазам развития культур (всходы, кущение, трубкование, молочная и восковая спелость). На каждом поле в 10 местах на учетных площадках по 1 м2 определялся видовой состав сорных растений. Оценку обилия засоренности посевов пшеницы проводили по шкале Друде с дополнениями А. А. Уранова, П. Д. Ярошенко: soc (socialis) - сорные растения смыкаются надземной частью, сплошь; сор 3 (от copiosa - обильно) - очень обильно; сор 2 - обильно; сор 1 - весьма обильно; sp. (sparsae) - рассеянно; sol (solitaries) - редко, мало; un (unicum) - встречается единично; и по проективному обилию надземных органов растений, выраженному в %. На основании этих учетов выделялись и отмечались колышками на поле участки: не засоренные, слабо, средне и сильно засоренные доминирующими видами сорняков. В течение вегетации вариант без сорной растительности поддерживался в чистом виде путем ручной прополки. В фазу восковой спелости на выделенных участках по мезоформам рельефа после общего описания растительности участка проводили учеты надземной массы сорняков и пшеницы весовым методом. С учётной площадки 0,25 м2 в 4-кратной повторности выдергивали все растения сорняков и пшеницы. Собранные снопы отряхивали от почвы, помещали в полиэтиленовые пакеты, доставляли в лабораторию, помещали в холодильник и в свежем виде отделяли побеги растения пшеницы от сорняков, сорняки разбирали по видам. Сорняки по видам из каждого образца помещали в бумажные пакеты и высушивали до абсолютно сухого состояния в термостате при температуре 105°С, затем взвешивали. В образцах растений пшеницы побеги разделяли на продуктивные и непродуктивные, подсчитывали и записывали их количество. Образцы пшеницы раскладывали на бумагу в лаборатории и высушивали в течение 3 дней до воздушно сухого состояния, затем продуктивные и непродуктивные побеги взвешивали; отделяли колосья от побегов, определяли длину и массу колосьев. Колосья обмолачивали, определяли в них количество и массу зерен. На основании данных по массе зерен в колосе и количеству продуктивных колосьев на 1 м2 подсчитывали биологическую урожайность зерна. Полученные данные по массе зерна приводили с учетом его влажности к стандартному показателю 14%. За время исследований было взято и проанализировано 184 снопа, в том числе озимой пшеницы в 2013 г. - 32, 2014 г. - 52, 2015 г. - 28; яровой пшеницы в 2012 г. - 8, 2013 г. - 24, 2014 г. - 24, 2015 г. - 16 снопов. Статистическая обработка полученных данных проводилась в программах Microsoft Word и Microsoft Exel с применением дисперсионного и корреляционного анализов. Результаты исследований. Видовой состав и распределение сорняков. В период исследований (2012-2015 гг.) в посевах озимой пшеницы было выявлено 28 видов сорных растений, в посевах яровой пшеницы - 19. Среди них по количеству видов в посевах озимой пшеницы преобладали яровые поздние (43%), зимующие (18%), яровые ранние однолетники и корнеотпрысковые многолетники (по 14%); в посевах яровой пшеницы - яровые поздние однолетники (58%) и корнеотпрысковые многолетники (21%). К наиболее характерным, повсеместно распространенным засорителям посевов яровой и озимой пшеницы, относились ранний яровой однолетник марь белая (Chenopodium album L.) и корнеотпрысковые многолетники: вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.), бодяк щетинистый (Cirsium setosum (Willd.) Bess.); озимой пшеницы - также зимующие однолетники: ярутка полевая (Thlaspi arvense L.), латук дикий (Lactuca serriola L.), ромашка непахучая (Tripleurospermum inodorum (L.) Sch. Bip.); поздние яровые однолетники: щирицы жминдовидная (Amaranthus blitoides S. Wats) и запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.); яровой пшеницы - корнеотпрысковые сорняки: бодяк щетинистый, молочай прутьевидный (Euphorbia virgata Waldst. & Kit.). Во влажные в раннелетний период годы в посевах яровой и озимой пшеницы к ним добавлялись поздние яровые однолетники: щетинник сизый (Setaria pumila (Poir.) Schult.) и просо куриное (Echinochloa crusgalli (L). Beauv.). Указанные сорняки распространены в посевах пшеницы на всех основных мезоформах рельефа (водоразделах, верхних, средних и нижних частях склонов). В посевах озимой пшеницы наибольшее видовое разнообразие сорняков характерно для средней части склонов (18-22 вида), к водоразделам и верхним частям склонов, а также к нижним частям склонов, оно снижается до 14-15 видов. Яровой поздний однолетник щетинник зеленый (Setaria víridis (L.) Beauv.), зимующий сорняк василек синий (Centaurea cyanus L.), корневищный многолетник щавель конский (Rumex confertus Willd.) учитывались преимущественно в посевах на нижних, более увлажненных частях склонов; стержнекорневой многолетник одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.) - на нижних и средних, яровые поздние однолетники: дурнишник обыкновенный (Xanthium strumarium L.) - на средних, горец птичий (Polygonum aviculare L.), канатник теофраста (Abutilon theophrastii Medik.) и донник белый (Melilotus albus Medik.) - на средних и верхних частях склонов; зимующие однолетники: пастушья сумка (Capsella bursa-pastoris (L.) Medik.), ромашка непахучая, латук дикий - повсеместно от водоразделов до нижних частей склонов. Наибольшее видовое разнообразие сорняков в посевах озимой пшеницы на нижних частях склонов отмечено в 2012-2013 гг., на средних и верхних частях склонов - в 2014-2015 гг. В посевах яровой пшеницы наибольшее видовое разнообразие сорняков также отмечено в средней части склонов (8-13 видов), к нижним частям склонов оно снижается до 7-8, а к верхним - до 6 видов. При этом зимующий однолетник пастушья сумка (Capsella bursa-pastoris (L.) Medik.) отмечен, главным образом, в посевах яровой пшеницы на нижней части склонов, яровые поздние однолетники: циклахена дурнишниколистная (Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen.) - на нижней и средней, горец почечуйный (Persicaria maculosa Gray.), горец птичий, пикульник ладанниковый (Galeopsis ladanum L.), канатник, просвирник, дурнишник, зимующий однолетник ромашка непахучая, кистекорневой многолетник подорожник большой (Plantago major L.) - на средней части склонов. Наибольшее количество видов сорняков в посевах яровой пшеницы отмечено в 2014 г. на средней части склонов (13 видов), где их число снижалось до 8 видов в 2013 и 2015 гг. На нижней и верхней частях склонов количество видов сорняков в годы исследований (2013-2015 гг.) менялось незначительно и составляло 6-8 видов. В целом в посевах озимой пшеницы складываются более благоприятные условия для поддержания высокого видового разнообразия сорной растительности, по сравнению с посевами яровой пшеницы. Посевы яровой и озимой пшеницы на средних частях склонов являются резерваторами многих видов сорняков, откуда они распространяются на нижние и верхние части склонов в благоприятные для их развития годы. Многолетняя динамика видового разнообразия сорняков в посевах озимой пшеницы выражена более отчетливо, по сравнению с посевами яровой пшеницы. Яровая пшеница отличается низкой продуктивной кустистостью и слабой конкурентной способностью по отношению к сорнякам, по сравнению с озимой пшеницей. Тип засорения обусловлен приспособленностью сорных растений к биологическим особенностям культур. У озимой пшеницы таковыми являются озимые и зимующие сорняки. Озимая пшеница была засорена в основном яровыми поздними, зимующими и корнеотпрысковыми, яровая пшеница - яровыми поздними и корнеотпрысковыми сорняками. Вредоносность сорняков. При практической оценке влияния сорняков на сельскохозяйственные культуры к важнейшим показателям относится их экономический порог вредоносности (ЭПВ), при котором урожайность культуры снижается на 5-10%, и применение защитных мероприятий в борьбе с сорняками экономически оправдано. В годы исследований (2012-2015 гг.) к сорнякам, численность которых превышала их ЭПВ, относились в посевах озимой пшеницы зимующие однолетники: ярутка полевая и латук дикий, яровые ранние сорняки: конопля сорная, марь белая, гречишка вьюнковая, яровой поздний однолетник пикульник ладанниковый, корнеотпрысковые многолетники: вьюнок полевой и бодяк щетинистый; в посевах яровой пшеницы - преимущественно корнеотпрысковые многолетники: вьюнок полевой, осот полевой, бодяк щетинистый и молочай прутьевидный. В посевах озимой пшеницы в фазу кущения осенью или весной, а в посевах яровой пшеницы в фазы - всходы, кущение весной ЭПВ ярутки полевой составляет 10-20, латука дикого 1-2, конопли сорной - 5-15, мари белой - 9-12, гречишки вьюнковой 6-8, пикульника - 15-18, вьюнка полевого - 5-10, осота полевого 2-3, бодяка - 1-2, молочая - 2-5 растений или стеблей на 1 м2 [1]. К наиболее объективным методам оценки вредоносности сорняков в посевах пшеницы относится сравнение их развития, взаимоотношений и продуктивности на сравнительно однородных засоренных и незасоренных участках посева. В зависимости от жизненной формы сорняков их размеры и вредоспособность значительно различаются. При сравнительной оценке вредоносности сорняков к интегральному показателю, тесно связанному с потерями урожайности культуры, относится их надземная биомасса в период наибольшего развития сорняка и пшеницы в фазу восковой спелости зерна. В посевах озимой пшеницы на участках, засоренных яровыми ранними двудольными однолетниками, урожайность зерна снижалась на 16-28%, яровыми поздними - на 35%, зимующими однолетниками: яруткой полевой - на 8-36%, латуком диким - на 4-20%, корнеотпрысковыми многолетниками: вьюнком полевым в зависимости от степени засоренности - на 6-28%, бодяком щетинистым - на 24-32%; в посевах яровой пшеницы осотом полевым и бодяком - на 17-18%, молочаем - на 26%, вьюнком в зависимости от степени засоренности - на 2-44%, по сравнению с незасоренными участками (табл. 1, 2). Таблица 1 Влияние сорной растительности на сухую надземную массу и урожайность зерна озимой пшеницы сортов Кинельская 8, Поволжская 86, Поволжская Нива (средние данные) Сорняки Год Сухая надземная масса пшеницы, г/м2 Сухая масса сорняка, г/м2 Биологическая урожайность зерна, ц/га Жизненная форма Вид Контроль Опыт Отклонение, % Контроль Опыт Отклонение, % Яровые ранние Конопля сорная 2013 1768,4 1466,0 -17,1 172,4 41,1 32,7 -20,4 2015 1915,4 1306,5 -31,8 85,5 48,8 40,9 -16,2 Марь белая 2015 1915,4 1596,5 -16,6 64,7 48,8 40,4 -17,2 Гречишка вьюнковая 1532,1 955,6 -37,6 43,2 42,5 30,4 -28,5 Яровые поздние Пикульник ладанниковый 892,9 -41,7 57,7 27,8 -34,6 Зимующие Ярутка полевая 2013 1818,0 1485,6 -18,2 18,4 38,1 35,0 -8,1 2014 1773,6 1046,0 -41,0 30,8 45,5 29,1 -36,0 Латук дикий 2014 1841,8 1637,6 -11,0 205,2 42,9 41,1 -4,2 2015 1915,4 1451,7 -24,2 169,2 48,8 38,8 -20,5 Корнеотпрысковые многолетники Вьюнок полевой, засоренность слабо 2013 1571,7 1212,7 -22,8 21,1 45,0 38,9 -13,6 средне 1187,6 -24,4 41,1 38,3 -14,9 обильно 1178,3 -25,0 81,9 38,1 -15,3 НСР05 50,5 2,7 слабо 2014 1200,3 944,0 -19,7 11,5 45,5 42,7 -6,2 средне 944,8 -21,3 23,1 37,1 -18,4 обильно 871,1 -27,4 114,4 32,8 -27,9 НСР05 95,2 2,7 Бодяк щетинистый 2014 1841,8 1366,8 -25,9 46,4 42,9 32,8 -23,5 2015 1915,4 1078,4 -43,7 112,8 48,8 33,4 -31,6 Таблица 2 Влияние корнеотпрысковых сорняков на сухую надземную массу и урожайность зерна яровой пшеницы сорта Кинельская 59 Вид Год Сухая надземная масса пшеницы, г/м2 Сухая масса сорняка, г/м2 Биологическая урожайность зерна, ц/га Контроль Опыт Отклонение, % Контроль Опыт Отклонение, % Осот полевой 2013 827,0 370,0 -55,1 189,2 28,7 23,7 -17,4 Бодяк щетинистый 2014 1380,0 1053,8 -23,6 68,0 43,6 35,7 -18,1 Молочай прутьевидный 996,4 -27,8 180,4 32,5 -25,5 Вьюнок полевой 2012 779,2 535,6 -31,3 127,2 23,8 15,9 -33,2 Вьюнок полевой, засоренность слабо 2013 828,0 776,3 -6,3 4,9 28,7 28,1 -1,6 средне 706,7 -14,7 21,6 25,2 -11,7 обильно 635,9 -23,2 71,6 22,7 -20,5 НСР05 52,3 2,1 слабо 2014 1369,8 1254,8 -8,3 19,6 49,6 46,4 -6,3 средне 1229,3 -10,2 61,3 37,2 -24,9 обильно 1001,1 -26,9 82,6 28,0 -43,5 НСР05 78,5 3,8 слабо 2015 1170,0 1053,2 -10,0 10,8 44,1 36,9 -16,3 средне 1002,4 -14,3 48,0 35,4 -19,7 обильно 858,4 -26,6 81,6 30,6 -30,6 НСР05 76,5 1,6 В фазу восковой спелости отношение сухой надземной массы сорняков к надземной массе пшеницы составляло в посевах озимой пшеницы на участках, засоренных яровыми двудольным сорняками 4-12%, яруткой полевой 1-3%, латуком около 12%, вьюнком, в зависимости от степени засоренности, 1-13%, бодяком 3-10%. В посевах озимой и яровой пшеницы, чем выше было отношение сухой массы вьюнка к надземной массе пшеницы, тем больше были потери урожайности зерна с коэффициентами корреляции, соответственно 0,840 и 0,715. Заключение. В посевах озимой пшеницы складываются более благоприятные условия для поддержания высокого видового разнообразия сорной растительности, по сравнению с посевами яровой пшеницы. Посевы пшеницы на средних частях склонов являются резерваторами многих видов сорняков, откуда они распространяются на нижние и верхние части склонов в благоприятные для их развития годы. Многолетняя динамика видового разнообразия сорняков в посевах озимой пшеницы выражена более отчетливо, по сравнению с посевами яровой пшеницы. Озимая пшеница была засорена в основном яровыми поздними, зимующими и корнеотпрысковыми сорняками, яровая пшеница - яровыми поздними и корнеотпрысковыми. В посевах озимой пшеницы на участках, засоренных яровыми ранними двудольными однолетниками, урожайность зерна снижалась на 16-28%, яровыми поздними - на 35%, зимующими однолетниками: яруткой полевой - на 8-36%, латуком диким - на 4-20%, корнеотпрысковыми многолетниками: вьюнком полевым в зависимости от степени засоренности - на 6-28%, бодяком щетинистым - на 24-32%; в посевах яровой пшеницы: осотом полевым и бодяком - на 17-18, молочаем - на 26%, вьюнком в зависимости от степени засоренности - на 2-44%, по сравнению с незасоренными участками. В посевах озимой и яровой пшеницы, чем выше было отношение сухой массы вьюнка к надземной массе пшеницы, тем больше были потери урожайности зерна с коэффициентами корреляции, соответственно 0,840 и 0,715.

About the authors

I. I. Sharapov

FSBSI Volga Research Institute of Selection and Seed Production named after P. N. Konstantinov

Email: scharapov86@mail.ru
Junior Researcher of the laboratory «Selection of Winter Wheat» Samara region, Settlement Ust-Kinelsky

V. G. Kaplin

FSBSI Russian National Research Institute of Plant Protection

Email: ctenolepisma@mail.ru
Doctor of Biological Sciences, Professor, Leading Researcher of the laboratory «Phytosanitary Diagnostics and Forecasts» St. Petersburg, Pushkin

References

Supplementary files