Экология сорных растений зерновых агрофитоценозов приобской лесостепи (стр. 2 из 6)

Глава 2. Объекты, материал и методы исследований

В связи с целью и задачами исследований в качестве объектов изучения выделены:

1.Зерновой агрофитоценоз;

2.Основные виды сорных растений в зерновом агрофитоценозе;

3.Сообщества сорных растений.

Полевые исследования проводили в 2000-2003 годах в многофакторном стационарном опыте лаборатории обработки почвы ГНУ СибНИИЗХим в ОПХ «Элитное» Новосибирской области. Обработка и анализ собранного материала проводился с 2004 по 2006 год.

Почва опытного участка представлена выщелоченным черноземом среднесуглинистого гранулометрического состава со слабо кислой реакцией почвенного раствора (рН сол.=6.7-6.8) и содержанием в пахотном слое гумуса (по Тюрину) около 5%, общего азота (по Кьельдалю) – 0.27%, легкоподвижного фосфора (по Чирикову) – 18.5 мг/100 г почвы, обменного калия 7.0 мг/100 г почвы.

По метеорологическим показателям годы проведения исследований характеризовались: повышенной теплообеспеченностью и увлажнением (за исключением вегетационного периода 2003 года). Вегетационный период 2003 года характеризовался умеренно-дефицитным увлажнением. Тепловые ресурсы по сравнению с многолетней нормой были выше. Количество осадков весной составило 110% от нормы (75 мм), с мая по август - 48.6%, а эффективного

Стационарный опыт четырехпольного зернопарового севооборота с различными вариантами зяблевой обработки заложен в 4-х кратной повторности, размер делянки 13 м. длина 100м (1300 м2), учетной – 100 м2. Варианты обработки почвы под посевы были представлены следующими комбинациями:

1.Вспашка на 20–22 см под чистый пар и под третью культуру после пара и на 25–27 см под вторую культуру (В);

2.Безотвальная на 20-22 см под пар и под третью культуру и на 25-27 см под вторую культуру (Б);

3. Ежегодная плоскорезная обработка на 10-12 см (минимальная – М);

4. Без основной обработки (нулевая - Н) с оставлением стерни.

Методом расщепленных делянок поперек основных обработок накладывались варианты с применением химических средств: 1-без средств химизации (контроль), 2-гербициды против злаковых и двудольных сорняков, 3-удобрения N80 под вторую и N100 под третью культуру + гербициды, 4-удобрения + гербициды (комплексная химизация). По фитосанитарной обстановке применяли инсектициды, фунгициды и ретарданты.

Основные элементы технологии возделывания яровой пшеницы соответствовали принятым для зоны. Все учеты и наблюдения, а также статистическую обработку полученных данных проводили по принятым методикам, рекомендациям и ГОСТам (ГОСТ 11305-83; ГОСТ 13586-2-81; ГОСТ 1386.55-93; ГОСТ 26212-84; ГОСТ 26488-85; Серебряков, 1959; Голубев 1963; Методика и техника..., 1969; Рекомендации по методике..., 1973; Майсурян, Атабекова, 1978; Доспехов, 1985; Вадюнина, Корчагина, 1986; Методы учета и прогноз..., 1994; Определитель растений Новосибирской области, 2000; и др.).

Глава 3. Структура и формирование агрофитоценоза

Агрофитоценоз в современной экологии - многолетнее явление, объединяющее много генераций монокультуры или последовательность культур в севообороте в пределах однородного участка поля (Милащенко, 1978; Миркин, 1986, Гродзинский, 1990; Жученко, 1997).

Сорные растения рассматриваются как естественный компонент агрофитоценозов (Jauzein, 1988.) Он может оказаться полезным в силу способности активизировать биогеохимический оборот с более глубокими горизонтами почвы (Matthewes, 1978; Laske, 1989), выступать в роли пулов (запасников) минеральных удобрений (Kapeluszny, 1988), способствовать формированию системы полезных симбиотических связей с гетеротрофным блоком педофауны (Артемьева, 1982), дождевыми червями (Безбородов, Халбаева, 1990).

В современном понимании агрофитоценозы характеризуются определенным флористическим составом, структурой, взаимоотношениями растительных организмов друг с другом и окружающей средой, саморегуляцией, динамичностью и историчностью, но отличаются от естественных формаций тем, что искусственно создаются и поддерживаются только благодаря постоянным усилиям человека. Поэтому они проще по структуре, более кратковременны в своем существовании, исторические связи в них менее прочны и для поддержания своей устойчивости требуют дополнительных затрат энергии (Одум, 1986). Таким образом, агрофитоценозы представляют собой градацию переходных форм от естественных фитоценозов через растительные сообщества, близкие к ним, к посевам, наиболее отличным от естественных фитоценозов (Воробьев, 1973).

Основными структурными компонентами агрофитоценоза являются популяции культурных и сорных растений. В этой системе сегетальное сообщество наиболее устойчиво и обладает явлением равновесной биологической массы (Марков, 1972). Сорное сообщество, автономно от основной культуры за счет банка семян и банка вегетативных зачатков и проростков, состав которых обусловлен эдафически (Одум, 1986; Работнов, 1987).

Исходные параметры агрофитоценоза в значительной мере формирует человек путем выбора системы обработки почвы и высеваемых культурных растений. Б.М.Миркин (1990) считает, что «…сорняки специализировались... по их устойчивости к используемой системе борьбы с ними». После посева происходит корректировка состава агрофитоценоза в результате появления элементов саморегуляции за счет взаимоотношений растений и фитофагов.

Результаты исследования и их обсуждение

Глава 4. Основные взаимосвязи в зерновом агрофитоценозе

4.1 Установление общей фитотоксичности почвы

В оценке экологического состояния почвы в исследуемом зерновом агрофитоценозе важно определить общий исходный фон пестицидной нагрузки. За комплексный показатель мы приняли фитотоксичность – свойство загрязненной почвы подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений.

Известно, что наиболее восприимчивым к токсическим веществам природного и техногенного происхождения являются растения редиса (Raphanussativus) из семейства капустных (Brassicaceae) (Вайда, 1992). О характере угнетения проростков R. sativus судили по динамике «ростового индекса» (Ri) корневой системы, гипокотиля и листовых пластинок в сравнении с контролем, (Барахтенова и др.2003).

Обнаружено, что все исследуемые образцы почвы с вариантов полевого мониторинга отличаются друг от друга по показателю ростового индекса R. sativus. Отмечено негативное влияние факторов системы зяблевой обработки почвы, азотных удобрений и системы защиты растений с долями 9.8, 21.5 и 35.6 % соответственно на общий уровень фитотоксичности почвы. При двухфакторном анализе и трехфакторном анализе – зарегистрировали их совместное негативное усиленное действие.

Зафиксированы значительные различия между горизонтами почвы по уровню общей фитотоксичности почвы. Отличия отмечены как по средним значениям ростового индекса редиса, так и по различным предшественникам. Кроме того, на всех вариантах, где применялся полный комплекс средств защиты растений, наблюдалось уменьшение значений ростового индекса и соответственно повышение общей фитотоксичности почвы, выраженное в различных аномальных отклонениях в развитии проростков редиса. Сорные растения разных видов и разных жизненных форм специфично реагируют на фитотоксичность почвы, что изложено в последующих главах.

4.2 Аллелопатическое влияние некоторых сорных растений на развитие проростков пшеницы

В лабораторных исследованиях нами обнаружено негативное прижизненное влияние однодольных и двудольных сорных растений на проростки пшеницы. Установлена достоверная зависимость развития проростков пшеницы от аллелопатического воздействия проростков сорных растений, причем представители двудольных растений, например, вьюнок полевой (Convolvulus arvensis), оказывал более интенсивное воздействие в сравнении с однодольными, такими как щетинник (Setariaviridis) и овсюг (Avenafatua). Количественными показателями этой зависимости являются соотношение числа проростков сорных растений на один проросток пшеницы и величина ростового индекса культурного растения (рис. 1).

Рис. 1. Изменение ростового индекса первичных корешков проростков пшеницы на разном фоне аллелопатических влияний сорных растений

4.3 Флористический состав, обилие и жизненное состояние сорных растений

Исследования сорных растений в зерновом агрофитоценозе показали, что их сообщество включало до 89 видов, принадлежащих к 78 родам из 26 семейств. Сегетальная флора лесостепи Приобья при почвозащитной системе земледелия представлена преимущественно антропохорами (56.7%), на долю апофитов приходится 29.5 % видов Значительная часть сорных растений приходится на покрытосеменные растения (98,9 %). Преобладают виды семейств Asteraceae (22.5 %), Brassicaceae (15.7 %) и Caryophyllaceae (6.7 %). Доминирующие 13 семейств включают в себя 73 вида (84.1 %). На степные и лесостепные особенности флоры указывает высокое положение родов Artemisia, Potentilia, Centaurea, Chenopodium, виды которые в основном свойственны зонам с недостаточным увлажнением. Наиболее крупные 11 родов содержат 25 видов (27.7 %).

Анализ ареалов показывает, что все сорные растения относятся к двум группам: голарктической и космополитной, а в пределах голарктической группы, евразийские виды составляют 45.6 % из общего числа видов, куда относятся представители семейств Asteraceae, Fabaceae, Rosaceae.

Классификация сорных растений разнообразна, наиболее важны классификации жизненных форм, или биоморф, так как знание биоморфы каждого вида позволяет прогнозировать поведение сорного растения при смене зяблевой обработки почвы. По классификации К.Раункиера и Б.Миркина в разных вариантах опыта распределение сорных растений отражает следующую закономерность: при отвальной системе зяблевой обработки преобладают терофиты, при почвозащитной системе – гемикриптофиты. Жизненные группы в исследованном агрофитоценозе представлены четырьмя группами (рис. 2).