Наибольший вред посевам причиняют сорные растения, так как сорняки перехватывают у культуры питательные вещества, влагу и свет, они отличаются высокой плодовитостью, что способствует их быстрому распространению [1]. Вредоносность сорняков приводит к снижению урожая или ухудшению качества продукции [2]. Длительное применение гербицидов в свою очередь резко снижает образование в почве доступных форм азота, фосфора и калия и ухудшает качество почвы в целом [3; 4]. В системе органического земледелия севооборот остается наиболее доступным и эффективным средством регулирования численности сорняков и вредителей [5-7]. При полном отказе от применения пестицидов возрастает количество полезных насекомых в почве. При этом по мере удаления культур от поля черного пара засоренность посевов возрастает, и возникает настоятельная необходимость усиления мер борьбы с сорняками. Диверсификация культур обеспечивает агрономические преимущества, такие как регулирование вредителей, болезней и сорняков [8]. К биологическим методам борьбы с сорняками относится научно обоснованное чередование культур ввиду того, что особенности ведения севооборота и применения таких агроприемов, как нормы высева, сроки посева и уборки культур, оказывают непосредственное влияние на конкурентоспособность растений, а также создаются условия эффективного уничтожения однолетних и подавления многолетних сорняков [9].
В правильно выстроенных севооборотах с чередованием наиболее урожайных сортов с разными сроками сева и уборки и разной технологией возделывания создаются условия эффективного уничтожения однолетних и подавления многолетних сорняков [10]. Интенсивность регулирующего воздействия различных сельскохозяйственных культур на сорный компонент агрофитоценоза определяется, главным образом, двумя факторами: способностью самой культуры подавлять сорные растения и особенностями технологии ее возделывания [11]. Пропашные культуры обеспечивают снижение засоренности в зернопаропропашных севооборотах [12]. В том числе успешно подавляют сорняки быстрорастущие высокостебельные культуры, активно формирующие мощную вегетативную массу [13]. Введение в севообороты сидератов способствует уменьшению запасов семян сорняков в почве. При разложении в почве зеленой массы сидерата снижается жизнеспособность находящихся в ней семян сорняков [14].
Цель исследования – изучить видовой состав сорных растений в посевах, выявить влияние культур севооборотов на засоренность посевов.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились в 2020-2022 годах на опытном поле ФГБНУ РосНИИСК «Россорго», расположенном в южной правобережной микрозоне Саратовской области РФ. Зона засушливой черноземной степи Поволжья отличается засушливостью и резкой континентальностью. Годовая сумма атмосферных осадков составляет 420-480 мм. За вегетационный период выпадает 200-250 мм осадков. Сумма активных температур выше +10°С составляет 2400-2800°C. Среднегодовая температура воздуха в черноземной степи 4,1-5,2°С. За период исследований гидротермический коэффициент составил: 2020 год – 0,79; 2021 год – 0,84; 2022 год – 0,80.
Почва опытного поля – чернозем южный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый. Пахотный слой (на момент закладки опыта) характеризовался следующими показателями: содержание гумуса (по Тюрину) составило 4,85%, гидролизуемого азота (по Тюрину-Кононовой) – 0,05%, подвижного фосфора (по Мачигину) – 4,53 мг/100 г почвы, обменного калия (по Мачигину) – 38 мг на 100 г почвы, рH солевой вытяжки – 6,6.
В изучении находились зернопаропропашные севообороты:
1) трехпольный: пар – озимая пшеница – сборное поле (яровая пшеница, яровой ячмень, кукуруза, подсолнечник);
2) четырехпольный: пар – озимая пшеница – соя – сборное поле (фацелия, пайза, зерновое сорго, суданская трава);
3) пятипольный: пар – озимая пшеница – сборное поле (фацелия, пайза, зерновое сорго, суданская трава) – нут – сборное поле (яровая пшеница, яровой ячмень, кукуруза, зерновое сорго).
Агротехника в полевых опытах – общепринятая для зоны. Осенью проводилось однократное лущение и глубокая вспашка на 25-27 см под все культуры. В зимний период проводилось двукратное снегозадержание. Весной – закрытие влаги зубовыми боронами в два следа, предпосевная культивация под ранние зерновые и две культивации под поздние культуры. Посев озимых и ранних яровых культур проводился в оптимальные сроки сплошным рядовым способом с использованием сеялок СЗ-3,6; посев пропашных культур – широкорядным способом с междурядьями 70 см сеялкой СО-4,2. Летом проводились междурядные обработки на пропашных культурах. Обработка черного пара состояла из 5 культиваций на глубину 10-12 см.
Экспериментальная работа проводилась в соответствии с методическими рекомендациями. Повторность в опытах трехкратная. Размещение делянок систематическое. Общая площадь опыта 2,66 га, учетная площадь – 100 м2. Характер и степень засоренности посевов устанавливают визуальным и количественным методами [15-17]. При визуальном методе учета использовали шкалу А.Г. Мальцева: 1 балл – слабая засоренность, в посевах единичные сорняки (до 5% от культурных растений); 2 балла – средняя засоренность сорняков (5-20% от культурных растений); 3 балла – сильная засоренность, сорняки встречаются в посевах обильно, но не преобладают над культурными растениями; 4 балла – очень сильная засоренность, сорные растения преобладают над культурными растениями.
Основные результаты исследований подвергали статистической обработке методом двухфакторного дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову с использованием программы AGROS версии 2.09.
Результаты исследования и их обсуждение
В текущем году были соблюдены рекомендованные сроки посева всех культур, также проведены все агротехнологические мероприятия по уходу за посевами в течение вегетации. В ходе изучения проводилось сплошное обследование посевов сельскохозяйственных культур в период массового появления основных видов сорняков. Был отмечен незначительный прирост сорной растительности в сравнении с прошлыми годами, что связано с высоким уровнем осадков в конце весны – начале лета. Однако благодаря проведению своевременных агротехнических мероприятий удалось остановить прирост сорного компонента, прежде чем показатели превысили экономический порог вредоносности. Преобладающая часть сорняков были однолетними: марь белая (Chenopodium Album L.), щирица жминдовидная (Amarantus blitoides L.), щетинник зеленый (Setaria viridis L. Beauv), ежовник обыкновенный (Echinochloa crus-gaili), щирица обыкновенная (Amaranthus refroflexus), горец вьюнковый (Poligonium convolvules L.). Многолетние сорняки представлены осотом розовым (Cirsium arvense L.), вьюнком полевым (Convolvulus arvensis L.), молоканом татарским (Milgedium tataricum Cass.). Среднее количество сорняков на квадратном метре не превышало 11,73 штуки, из них многолетние сорняки занимали не более 12,75%.
В трехпольном севообороте за три года наблюдений максимальное количество сорняков отмечено на посевах яровой пшеницы и ячменя, общая засоренность на этих культурах составила 11,56-11,77 шт./м2, из них многолетних сорняков – 1,93-2,07 шт./м2, при ЭПВ – 2,2 шт./м2. Низкая засоренность отмечалась на полях, занятых пропашными культурами и в чистом пару (табл. 1). По всему севообороту не выявлено засоренности выше 2 баллов по А.Г. Мальцеву.
Таблица 1
Засоренность посевов в трехпольном севообороте (шт./м2), 2020-2022 гг.
|
№ поля |
Культура (фактор А) |
Сорняки (фактор В) |
Среднее по фактору А |
Общая засоренность, шт./м2 |
||
|
однолетние однодольные |
однолетние двудольные |
много-летние |
||||
|
1 |
Пар черный |
1,50 |
1,57 |
0,50 |
1,19a |
3,57 |
|
Пар занятый |
4,17 |
4,13 |
1,50 |
3,27b |
9,80 |
|
|
2 |
Озимая пшеница по черному пару |
2,90 |
5,57 |
0,77 |
3,08b |
9,24 |
|
Озимая пшеница по занятому пару |
3,87 |
6,33 |
1,07 |
3,76b |
11,27 |
|
|
3 |
Яровая пшеница |
5,93 |
3,77 |
2,07 |
3,92b |
11,77 |
|
Яровой ячмень |
5,70 |
3,93 |
1,93 |
3,86b |
11,56 |
|
|
Кукуруза |
4,43 |
3,23 |
0,93 |
2,87b |
8,59 |
|
|
Подсолнечник |
5,70 |
3,00 |
0,93 |
3,21b |
9,63 |
|
|
Среднее по фактору В |
4,28b |
3,94b |
1,21a |
|||
|
Ошибка опыта (р), % |
22,90 |
|||||
|
F0,05 (A) |
4,476* |
|||||
|
F0,05 (B) |
43,605* |
|||||
|
F0,05 (AB) |
2,489* |
|||||
|
НСР0,05 (A) |
1,18 |
|||||
|
НСР0,05 (B) |
0,723 |
|||||
|
НСР0,05(АB) |
2,044 |
|||||
Примечание: данные, обозначенные разными буквами, значимо различаются в соответствии с тестом множественных сравнений Дункана при р≤0,05.
Таблица 2
Засоренность посевов в четырехпольном севообороте (шт./м2), 2020-2022 гг.
|
№ поля |
Культура (фактор А) |
Сорняки (фактор В) |
Среднее по фактору А |
Общая засоренность, шт./м2 |
||
|
однолетние однодольные |
однолетние двудольные |
много-летние |
||||
|
1 |
Пар черный |
1,70 |
1,43 |
0,37 |
1,17a |
3,50 |
|
2 |
Озимая пшеница |
3,10 |
6,40 |
0,77 |
3,42c |
10,27 |
|
3 |
Соя |
2,10 |
4,13 |
1,80 |
2,68bc |
8,03 |
|
4 |
Фацелия |
3,13 |
5,27 |
1,60 |
3,33bc |
10,00 |
|
Пайза |
3,00 |
2,67 |
0,73 |
2,13abc |
6,40 |
|
|
Суданская трава |
2,57 |
2,93 |
0,50 |
2,00ab |
6,00 |
|
|
Зерновое сорго |
5,20 |
2,23 |
0,63 |
2,69bc |
8,06 |
|
|
Среднее по фактору В |
2,97b |
3,58b |
0,91a |
|||
|
Ошибка опыта (р), % |
29,32 |
|||||
|
F0,05 (A) |
3,543* |
|||||
|
F0,05 (B) |
25,663* |
|||||
|
F0,05 (AB) |
2,639* |
|||||
|
НСР0,05 (A) |
1,204 |
|||||
|
НСР0,05 (B) |
0,788 |
|||||
|
НСР0,05(АB) |
2,086 |
|||||
Примечание: данные, обозначенные разными буквами, значимо различаются в соответствии с тестом множественных сравнений Дункана при р≤0,05.
В четырехпольном севообороте общая засоренность посевов составила 3,50-10,27 шт./м2, при этом отмечено, что количество многолетних сорняков несколько ниже (0,37-1,80 шт./м2), чем в трехпольном севообороте (табл. 2). В нем отсутствие ранних яровых культур благоприятно повлияло на агроэкоценоз, так как основной вред сельскохозяйственным культурам наносит именно многолетняя сорная растительность с глубокопроникающей корневой системой. Максимальная засоренность однолетними однодольными сорняками выявлена на посевах зернового сорго – 5,20 шт./м2, на остальных полях севооборота количество этого вида сорняков составило 1,70-3,13 шт./м2. Количество однолетних двудольных сорняков в четырехпольном севообороте составило от 1,43 шт. на паровом поле до 6,40 шт. на озимой пшенице. Максимальное количество многолетних сорняков отмечено на посевах сои – 1,80 шт./м2 и фацелии – 1,60 шт./м2 при ЭПВ 3,00 шт./м2. В среднем за 3 года наблюдений в севообороте не выявлено засоренности выше 2 баллов по А.Г. Мальцеву, что соответствует средней засоренности посевов.
В пятипольном севообороте общая засоренность посевов в среднем за 3 года составила 3,77-11,73 шт./м2, в том числе многолетних сорняков 0,92 шт./м2 (табл. 3). Максимальное количество однолетних однодольных сорняков отмечено на посевах ранних яровых культур (6,07-6,17 шт./м2), минимальное – на черном пару (1,50 шт./м2) и на озимой пшенице по черному пару (1,93 шт./м2). Наибольшее количество однолетних двудольных сорняков – на посевах ранних яровых культур (3,63 шт./м2), наименьшее – на посевах озимой пшеницы по черному пару (2,00 шт./м2) и зернового сорго на третьем и пятом поле севооборота (2,03-2,27 шт./м2). Засоренность многолетними сорняками на всех полях севооборота значительно меньше показателей ЭПВ и составляет 0,50-0,97 шт./м2. Однако на посевах ранних яровых культур на пятом поле количество многолетней сорной растительности – 1,87-2,03 шт./м2, при этом ЭПВ для яровой пшеницы и ячменя не достигнут. В пятипольном севообороте засоренность также не превышает 2 баллов по А.Г. Мальцеву, что соответствует средней засоренности посевов.
Таблица 3
Засоренность посевов в пятипольном севообороте (шт./м2), 2020-2022 гг.
|
№ поля |
Культура (фактор А) |
Сорняки (фактор В) |
Среднее по фактору А |
Общая засоренность, шт./м2 |
||
|
однолетние однодольные |
однолетние двудольные |
много-летние |
||||
|
1 |
Пар черный |
1,50 |
1,77 |
0,50 |
1,26a |
3,77 |
|
Пар сидеральный |
3,10 |
3,07 |
0,73 |
2,30ab |
6,90 |
|
|
2 |
Озимая пшеница по черному пару |
1,93 |
2,00 |
0,53 |
3,30def |
4,46 |
|
Озимая пшеница по сидеральному пару |
3,63 |
3,37 |
0,55 |
2,51b-f |
7,55 |
|
|
3 |
Зерновое сорго |
5,30 |
2,03 |
0,63 |
2,66b-f |
7,96 |
|
Суданская трава |
3,07 |
3,03 |
0,60 |
2,23a-d |
6,70 |
|
|
Пайза |
4,07 |
2,17 |
0,63 |
2,29a-d |
6,87 |
|
|
Фацелия |
2,93 |
5,37 |
0,77 |
3,02c-f |
9,07 |
|
|
4 |
Нут |
2,33 |
2,97 |
0,77 |
2,02abc |
6,07 |
|
5 |
Яровая пшеница |
6,17 |
3,63 |
1,87 |
3,89f |
11,67 |
|
Яровой ячмень |
6,07 |
3,63 |
2,03 |
3,91f |
11,73 |
|
|
Кукуруза |
5,03 |
3,13 |
0,93 |
3,03c-f |
9,09 |
|
|
Зерновое сорго |
5,63 |
2,27 |
0,97 |
2,96c-f |
8,87 |
|
|
Среднее по фактору В |
3,87a |
3,45b |
0,92a |
|||
|
Ошибка опыта (р), % |
24,22 |
|||||
|
F0,05 (A) |
4,973* |
|||||
|
F0,05 (B) |
74,984* |
|||||
|
F0,05 (AB) |
3,354* |
|||||
|
НСР0,05 (A) |
1,081 |
|||||
|
НСР0,05 (B) |
0,519 |
|||||
|
НСР0,05(АB) |
1,872 |
|||||
Примечание: данные, обозначенные разными буквами, значимо различаются в соответствии с тестом множественных сравнений Дункана при р≤0,05.
Структура и соотношение видов сорняков по экологобиологическим группам в севооборотах
В ходе множественных сравнений частных средних выявлено, что в трехпольном севообороте преобладает однолетний однодольный тип засоренности (45,10%), в четырехпольном севообороте – однолетний двудольный тип засоренности (47,99%), в пятипольном – однолетний однодольный тип засоренности (46,97%). Многолетний сорный компонент занимал от 11,16% до 12,75% (рисунок).
Заключение
Оценка засоренности экспериментальных севооборотов показала, что преобладающая часть сорняков были однолетними, количество сорняков составляло не более 11,73 штуки на квадратном метре, из них многолетние сорняки занимали не более 12,75%. В среднем за 3 года наблюдений в севооборотах не выявлено засоренности выше 2 баллов по Мальцеву, что соответствует средней засоренности посевов. Данные по засорённости посевов, полученные за 3 года, говорят о том, что на первоначальном этапе освоения различных видов севооборотов их влияние на засорённость посевов ещё не стабилизировалось. На данном этапе исследований уже можно делать выводы о возможности возделывания сельскохозяйственных культур в короткоротационных севооборотах, позволяющих получение продукции без применения гербицидов и нарушения экологического баланса в природе.