Efficiency of herbicide treatment against weed vegetation in intensive technology of spring barley cultivation

Full Text

В обеспечении продовольственной безопасности РФ главная роль принадлежит производству зерновых культур. Одним из важнейших факторов, негативно влияющих на урожайность зерновых и наносящих хозяйственный ущерб, является засоренность посевов сорными растениями [1]. Конкуренция сорняков с культурными растениями является одним из наиболее важных ограничений в растениеводстве, поскольку они конкурируют за влагу, питательные вещества, свет, пространство и др. [2]. Для решения этой проблемы аграрии широко используют гербициды [3]. Не все виды сорняков могут быть уничтожены с помощью одного гербицида, использование одного типа гербицидов может приводить к развитию резистентности (устойчивости организмов к пестицидам). Для борьбы как с однодольными, так и двудольными сорняками применяется широкий спектр гербицидов. Необходимо правильно выбрать препарат из числа рекомендованных для применения на данной культуре, сопоставить его спектр действия с доминирующими видами сорняков в посевах этой культуры, установить срок, способ и норму внесения. Кроме того, в связи с растущей заботой об окружающей среде и здоровье населения крайне важно использовать гербициды, которые обладают низкой токсичностью [4].

Исходя из экологических особенностей применения современных средств защиты растений, проводился полевой эксперимент по изучению биологической эффективности гербицидной обработки от сорной растительности в посевах ярового ячменя в период 2020-2022 гг.

Цель исследований – повышение продуктивности ярового ячменя при гербицидной обработке от сорной растительности в зависимости от способов обработки почвы и удобрений.

Задачи исследований – в зависимости от систем обработки почвы и удобрений изучить биологическую эффективность гербицидной обработки сорной растительности по количеству и по массе в посевах ярового ячменя; выживаемость растений ярового ячменя, урожайность; содержание сухих веществ в зерне.

В Самарском ГАУ проводятся широкомасштабные исследования по изучению влияния гербицидов на посевы сельскохозяйственных растений. Гербицидная обработка посевов против сорняков оказывает влияние и на культурные растения. В данной статье представлены результаты изучения влияния гербицидов на продуктивность ярового ячменя. Готовится к публикации материал, где будут показаны результаты изучения устойчивости сорняков разных видов к гербицидным обработкам при различных способах обработки почвы.

Материал и методы исследований. Исследования проводили в 2020-2022 гг. на опытном поле лаборатории «Агроэкология» Самарского ГАУ [5, 6].

По данным метеорологической станции «Усть-Кинельская» погодные условия, сложившиеся за годы исследования, в не полной мере соответствовали нормальному развитию сельскохозяйственных культур, особенно яровых зерновых культур. Их можно охарактеризовать не совсем благоприятными, но давшими возможность получить хороший урожай.

Почвы в зоне произрастания в основном выщелоченные, обыкновенные и типичные черноземы среднегумусные среднемощные тяжелосуглинистые. Данные почвы имеют реакцию среды близкую к нейтральной, среднее содержание гумуса, сравнительно большую поглотительную способность. Эти почвы по своим физико-химическим и водным свойствам вполне отвечают требованиям успешного возделывания ведущих полевых культур [7, 8]. Агрохимические показатели почвы поля следующие: нитратный азот – 4,47 мг/кг, легкогидролизуемый азот – 42,4 мг/кг, органическое вещество – 4,6%, Р₂О₅ – 96,8 мг/кг, K₂O – 86,6 мг/кг, рН 7,82, рНсол 5,8. Увлажнение естественное [9].

Посев ярового ячменя проводили в оптимальные агросроки, в первые дни созревания почвы, при прогревании посевного слоя (0-5 см) до температуры 4-6°С, при норме высева 5 млн семян на 1 га, в поперечном направлении к вариантам основной обработки почвы сеялкой DMC «Primera». Повторность опыта трехкратная. Размер одной опытной делянки 780 м².

Объект исследований – яровой ячмень сорта Беркут. В пятипольном зернопаровом севообороте возделываемые культуры чередовались следующим образом: пар чистый – озимая пшеница – соя – яровая пшеница – ячмень [10].

Ячмень яровой Беркут. Характеристика сорта: Родословная: (Целинный 5 х Донецкий 4) х (Донецкий 4 х Донецкий 8). Включен в Госреестр по Средневолжскому (7) региону. Разновидность субмедикум. Растение среднерослое. Колос цилиндрический. Зерновка крупная. Масса 1000 зерен 42-49 г. Содержание белка 10,9-12,7%. Средняя урожайность в регионе 27,7 ц/га, на уровне стандартных сортов. Сорт среднеспелый, вегетационный период 72-84 дня. Засухоустойчивость на уровне или несколько выше стандарта. Зернофуражный, пищевой. Сорт ценный для получения ячневой и перловой круп [11].

Агротехника возделывания культур соответствовала интенсивной и включала следующие варианты основной обработки почвы в севообороте:

Вспашка: обработка почвы состоит из лущения на 6-8 см вслед за уборкой предшественников и вспашки на 20-22 см под пар;

Мелкая обработка: лущение почвы на 6-8 см вслед за уборкой предшественника и безотвального рыхления на 10-12 см под зерновые колосовые культуры и пар;

Без механической обработки: осенняя обработка почвы не проводилась, после уборки предшественников применялся гербицид сплошного действия Торнадо в дозе 3 л/га. Весной осуществлялся прямой посев культур [12].

Варианты обработки почвы изучались на фоне рекомендуемой дозы азотных минеральных удобрений (аммиачная селитра N30 действующего вещества) с оставлением на делянках измельченной соломы зерновых культур предшественников. Расчет доз удобрений проводили в зависимости от уровня содержания азота в почве и под планируемый урожай [12, 13]. В фазу кущения ярового ячменя на всех вариантах опыта против однолетних двудольных сорняков применялся гербицид Прима в дозе 500 мл/га [14, 15].

Уборку проводили селекционным комбайном «TERRION» в фазу полной спелости зерна. Перед уборкой проводили отбор снопов с делянок (площадка 0,25 м²). Сноповой материал служил для определения структуры и качества урожая. Урожай приводили к 100% чистоте и к 14% влажности [16].

Биологическая эффективность гербицидов показывает снижение численности сорняков в результате применения гербицидов (в процентах к исходной засоренности). Учеты проводились перед применением гербицида в фазу кущения и после обработки перед уборкой. Для оценки численности сорняков использовали учетную рамку размером 100 × 100 см. Биологическую эффективность действия гербицидов рассчитывали по формуле:

${\mathrm{Э}}_{\mathrm{биол}},\% = \frac{ {\mathrm{Р}}_{\mathrm{до} \mathrm{обр}} – {\mathrm{Р}}_{\mathrm{после} \mathrm{обр}}}{{\mathrm{Р}}_{\mathrm{до} \mathrm{обр}}}$× 100,

где ${\mathrm{Э}}_{\mathrm{биол}}$– эффективность действия гербицида, %; ${\mathrm{Р}}_{\mathrm{до} \mathrm{обр}}$ – количество сорных растений до обработки, экз./м², ${\mathrm{Р}}_{\mathrm{после} \mathrm{обр}}$ – количество сорных растений после обработки гербицидом, экз./м² [17].

Количество массы сухого вещества определяли по ГОСТ Р 52838-2007 «Корма. Методы определения содержания сухого вещества».

Выживаемость растений – это число растений перед уборкой на 1 м², выраженное в процентах относительно числа высеянных всхожих семян на 1 м² (нормы высева). Определяется по формуле:

$\mathrm{ВР} = \frac{\mathrm{ЧРу}}{\mathrm{НВ}}$ х 100,

где ВР – общая выживаемость, %, ЧРу – число растений перед уборкой, шт./м², НВ – норма высева или число высеянных всхожих семян на 1 м², шт., 100 – число для выражения ВР в процентах [13].

Определение накопления сухого вещества в зерне. Отбираются пробы по 100 зерен в трех проворностях. Их взвешивают, помещают в термостат на 1 ч при температуре 150°С, высушивают и снова взвешивают. Процедуру повторяют до постоянного веса. Содержание сухого вещества в зерне рассчитывают в процентах к начальной массе образцов [14].

Урожайные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову [13] с применением компьютерной программы STAT-1.

Результаты исследований. Изучалась засоренность посевов ярового ячменя в фазу кущения, в зависимости от способов обработки почвы – вспашки, рыхления и без механической обработки и азотных удобрений и на удобренном фоне, результаты представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Засоренность посевов ярового ячменя в фазу кущения, в среднем за период исследований

 

Из результатов, представленных в таблице 1, следует, что в фазу кущения в варианте без удобрений сорной растительности было меньше, чем на удобренном, 35,5 и 41,6 экз./м², или 61,4 и 78,2 г/м², соответственно. По вспашке и без удобрений было минимальное количество сорной растительности – 26,9 экз./м² или 47,4 г/м², при мелкой обработке почвы их было на 24% больше по количеству и на 33% по массе. Вариант без механической обработки почвы также содержал больше сорняков по сравнению со вспашкой на 49,8% по количеству и на 55,3% по массе. По вспашке с удобрениями находилось 35,1 экз./м² и 63,9 г/м², при мелкой обработке почвы их было на 17,7% больше по количеству и на 22,8% по массе. Вариант без механической обработки почвы также содержал больше сорняков по сравнению со вспашкой на 38,2% по количеству и на 44,4% по массе.

По исследованным показателям превышение наблюдалось только в варианте без механической обработки почвы, в варианте без удобрений на 11,9% по количеству и на 16,6% по массе, на удобренном фоне – на 14,2% по количеству и на 15,3% по массе.

Таким образом, в фазу кущения в варианте без удобрений сорной растительности было меньше, чем на удобренном, 35,5 и 41,6 экз./м2, или 61,4 и 78,2 г/м², соответственно. По вспашке как без удобрений, так и с удобрениями, сорной растительности было меньше, по сравнению с другими вариантами. Способ мелкой обработки почвы превосходил по количеству сорняков на 24 и на 33,3% по массе на неудобренном фоне, и также превосходил на 17,7% по количеству и на 22,8% по массе на удобренном фоне. Вариант без механической обработки почвы превосходил по количеству сорняков на 49,8 и на 55,3% по массе на неудобренном фоне, и также превосходил на 38,2,7% по количеству и на 44,4% по массе на удобренном фоне.

Результаты биологической эффективности гербицидной обработки от сорной растительности посевов ярового ячменя в зависимости от способов обработки почвы и удобрений представлены в таблице 2.

 

Таблица 2. Засоренность посевов ярового ячменя перед уборкой и биологическая эффективность обработки гербицидом, в среднем за период исследований

Обработка почвы		Без удобрений				Удобренный фон
		мало- летние	много- летние	всего	биологи-ческая эффектив-ность, %	мало- летние	много- летние	всего	биологи-ческая эффектив-ность, %
Вспашка	экз./м²	15,7	5,4	21,1	20,5	17,2	6,2	23,4	33,3
	г/м²	4,1	32,2	36,3	23,4	4,6	38,1	42,7	33,1
Мелкая обработка	экз./м²	18,5	6,4	24,9	25,5	20,7	7,5	28,2	31,8
	г/м²	6,9	38,7	45,6	27,9	8,2	46,2	54,4	31,2
Без механической обработки	экз./м²	20,8	6,7	27,5	31,8	24,0	8,8	32,8	31,6
	г/м²	2,8	50,0	52,8	28,3	3,8	59,1	62,9	31,5
Коэффициент вариации, V, %	экз./м²	15,6	11,5	–	–	13,7	12,8	–	–
	г/м²	12,1	10,6	–	–	14,4	15,2	–	–
В среднем по обработкам почвы	экз./м²	18,3	6,2	24,5	25,9	20,6	7,5	28,1	32,2
	г/м²	4,6	40,3	44,9	26,5	5,5	47,8	53,3	31,9

 

Тенденция распределения сорной растительности перед уборкой по изученным вариантам опыта сохранялась такая же, как и в фазу кущения.

Биологическая эффективность обработки гербицидом оказалась выше на удобренном фоне и при вспашке, как по количеству, так и по массе. Остальные варианты оказались сравнимы между собой, отличались от вспашки на 4,5% по количеству сорняков и на 5,7% по массе. Биологическая эффективность на неудобренном фоне наивысшие значения имела в варианте без механической обработки, меньшие значения были при мелкой обработке, на 19,8% по количеству и на 1,4% по массе. Наименьшее значение биологической эффективности было по вспашке, которое отличалось от варианта без механической обработки на 50,2% по количеству экземпляров и на 20,9 % по массе.

Таким образом, наибольшая биологическая эффективность обработки гербицидом была получена в варианте с применением удобрений со способом обработки почвы – вспашка как по количеству, так и по массе, и была равна 33,3…33,1%, соответственно. Эффективность обработки от сорной растительности по остальным вариантам обработки почвы с применением удобрений была меньше на 4,5-5,7%.

Результаты изучения выживаемости растений, урожайности и содержания сухих веществ в зерне ярового ячменя в зависимости от способа обработки почвы и удобрений представлены в таблице 3.

 

Таблица 3.Урожайность, выживаемость растений и содержание сухих веществ в зерне ярового ячменя в зависимости от обработки почвы и удобрений, в среднем за три года исследований

Вариант опыта	Фон минерального питания	Выживаемость растений	Урожайность зерна		Содержание сухих веществ в зерне
		%	т/га	±	%	±
Вспашка	Без удобрений	71,9	2,26	–	82,1	–
	Удобренный фон	72,4	2,96	+0,70	88,2	+6,1
Среднее по вспашке		72,2	2,61	+0,35	85,2	+3,1
Мелкая обработка	Без удобрений	69,8	2,17	–	81,1	–
	Удобренный фон	71,5	2,75	+0,58	86,4	+5,3
Среднее по мелкой обработке		70,7	2,46	+0,29	83,8	+2,6
Без осенней механи-ческой обработки	Без удобрений	69,6	2,08	–	80,5	–
	Удобренный фон	71,3	2,75	+0,67	85,7	+5,2
Среднее без осенней механической обработки		70,5	2,42	+0,34	83,1	+2,6
Коэффициент вариации, V, %		8,6	8,3	–	13,2	–
В среднем без удобрений		70,4	2,17	–	81,2	–
В среднем по удобренному фону		71,7	2,82	+0,65	86,8	+5,5
Урожайность зерна: НСР05общ. =1,63 ц/га Влияние фактора А достоверно; НСР05А=0,57 ц/га Влияние фактора В достоверно; НСР05В=1,08 ц/га Взаимодействие факторов А и В недостоверно; НСР05 АВ=1,24 ц/га

 

Урожайность зерна ярового ячменя составила в среднем 2,17-2,82 т/га. Наибольшее значение величины урожайности было по вспашке на удобренном фоне и составило 2,96 т/га. Для вариантов с мелкой обработкой и без механической обработки почвы данный показатель имел одинаковые значения и отличался, по сравнению со вспашкой, в сторону уменьшения величины на 7%. В вариантах, где удобрения не вносились, по вспашке величина урожайности составила 2,26 т/га, меньшие значения были при мелкой обработке – на 4 %, без осенней обработки почвы – на 8%. Урожайность зерна ярового ячменя как на удобренном фоне, так и без удобрений была выше по вспашке и имела средние значения 2,61 т/га. В вариантах с мелкой обработкой и без осенней обработки почвы наблюдали близкие значения урожайности с меньшими значениями – на 7,3%.

Выживаемость растений – это число растений перед уборкой на 1 м², выраженное в процентах относительно числа высеянных всхожих семян на 1 м² (нормы высева). Выживаемость растений за период исследований была наибольшей (72,4%) по вспашке и на удобренном фоне, а наименьшей – 69,6% без осенней механической обработки почвы и без удобрений. Способ обработки почвы отразился на выживаемости растений.

Таким образом, наибольшее значение выживаемости растений было по вспашке на удобренном фоне за весь период исследований – 72,4%. Данный показатель отличался от вариантов с мелкой обработкой почвы и без механической обработки в сторону уменьшения величины на 1,3% и 1,5%, соответственно.

Химический состав ячменя зависит от сорта, агротехнических и метеорологических условий. Сухое вещество ячменя представлено в основном органическими веществами, содержание которых достигает 85-88% от общей массы зерна. В период исследований наибольшее содержание сухого вещества получено по вспашке и с внесением удобрений – 88,2%. Если удобрения не вносились, содержание сухих веществ уменьшалось на 7,5%. Все другие варианты имели меньшие значения, уменьшение составило, в среднем, 5%.

Так, наибольшее содержание сухого вещества (88,2%) было определено при вспашке на удобренном фоне, если удобрения не вносились, происходило уменьшение содержания сухих веществ на 7,5%. Все другие изученные варианты также уменьшали содержание сухих веществ на 5%.

По величине коэффициента вариации можно определить степень однородности изучаемой совокупности. Коэффициент вариации всех изученных показателей имел величины от 8,3, до 15,6%, т.е. довольно близкое значение к 10%, но меньше чем 33%. Такие значения коэффициента вариации означают, что совокупность показателей считается в некоторой степени однородной, среднего уровня, с увеличивающейся колеблемостью изученного признака. А так как коэффициент вариации менее 33%, то изученная совокупность однородна, и среднее значение выборки её характеризует.

Так, полученные значения коэффициентов вариации исследуемых показателей показывают, что колеблемость относительно небольшая (от 8,3% до 15,6%) составляет средний уровень. Полученное значение также указывает на однородность исследуемой совокупности, т.к. полученное значение коэффициента вариации менее 33%.

Заключение. Результаты проведенных исследований показывают, что в фазу кущения в варианте без удобрений сорной растительности было меньше, чем на удобренном, – 35,5 и 41,6 экз./м², или 61,4 и 78,2 г/м², соответственно. По вспашке как без удобрений, так и с удобрениями сорной растительности меньше, по сравнению с другими вариантами. Способ мелкой обработки почвы превосходил по количеству сорняков на 24 и на 33,3% по массе на неудобренном фоне, и также превосходил на 17,7% по количеству и на 22,8% по массе на удобренном фоне. Без механической обработки почвы превосходил по количеству сорняков на 49,8 и на 55,3% по массе на неудобренном фоне, и также превосходил на 38,2,7% по количеству и на 44,4% по массе на удобренном фоне.

Наибольшая биологическая эффективность обработки гербицидом была получена в варианте с применением удобрений и способе обработки почвы – вспашка, как по количеству, так и по массе – 33,3…33,1%, соответственно. Эффективность обработки от сорной растительности по остальным вариантам обработки почвы с применением удобрений была меньше на 4,5-5,7%.

Урожайность зерна ярового ячменя за период изучения, как на удобренном фоне, так и без удобрений была выше по вспашке и имела средние значения 2,61 т/га. Мелкая обработка и без осенней обработки почвы имели близкие значения урожайности и имели меньшие их величины на 7,3%. Наибольшее значение выживаемости растений было по вспашке на удобренном фоне за весь период исследования – 72,4%. Данный показатель отличался от вариантов с мелкой и без механической обработки почвы в сторону уменьшения величины на 1,3 и 1,5%, соответственно. Наибольшее содержание сухого вещества (88,2%) было определено при вспашке на удобренном фоне, если удобрения не вносились, происходило уменьшение содержания сухих веществ на 7,5%. Все другие изученные варианты также уменьшали содержание сухих веществ на 5%.

Полученные значения коэффициентов вариации исследуемых показателей показывают, что относительная колеблемость небольшая и составляет от 8,3 до 15,6%, что составляет средний уровень. Полученные значения также указывают на однородность исследуемой совокупности, т.к. полученное значение коэффициента вариации менее 33%.

Снижение интенсивности обработки почвы приводит к увеличению засоренности посевов, но применение современных высокоизбирательных гербицидов позволяет без ущерба устранять данное негативное проявление приемов минимизации. Полученные данные показывают, что на момент уборки культуры доля сорняков в общей биомассе агрофитоценоза ячменя находилась на низких пределах в вариантах применения вспашки, мелкой обработки и без осенней механической обработки.

About the authors

Natalia P. Bakaeva

Samara State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: bakaevanp@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4784-2072

Doctor of Biological Sciences, Professor

Russian Federation, Ust-Kinelsky, Samara region

Alexander S. Vasiliev

Samara State Agrarian University

Email: vasiiiev167@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-2005-4797

postgraduate student

Russian Federation, Ust-Kinelsky, Samara region

Olga A. Zakharova

Ryazan State Agrotechnological University named after P. A. Kostychev

Email: ol-zahar.ru@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0933-0714

Doctor of Agricultural Sciences, Professor

Russian Federation, Ryazan

References

Supplementary files